Curs Comunicatii

  • View
    223

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Curs Comunicatii

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    1/124

    2. Comunicaia wireless

    Comunicareaeste transferul de informaii de la un dispozitiv la altul.

    Sistemele moderne de comunicare implic semnale artificiale care pot fi transmise n diferite locuri.

    Semnalele de comunicaie care transport informaiile pot fi sub form de: energie electric (curenii tensiuni); energie electromagnetic; energie optic; energie sonor.

    Semnalele sunt generate electronic i transmise prin cabluri i linii cu fir sau fr fir, prin radiaiielectromagnetice n spaiu, sub form de unde radio sau energie cu microunde.

    Semnalele pot fi, de asemenea, transmise prin mijloace optice sau sonore.Comunicarea ntre instrumente are loc prin intermediul transmiterii de semnale electrice de la osurs ctre un receptor.

    Sursa convertete mesajul original (de exemplu, voce, text) n semnale electrice care sunttransmise la receptor. Sursa produce semnale electrice adecvate pentru transmiterea prin metodaselectat:cu fir, fr fir, optic, etc.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    2/124

    2. Comunicaia wireless

    Ansamblul de hardware i software care compun sursa se numete transmitor.

    Sarcina transmitorului este de a prelucra semnalul de comunicare ntr-o form adecvat,pentru transmiterea de succes de-a lungul unui canal selectat.

    Canalul de comunicare este mediul prin care se conecteaz emitorul la receptor.

    Mediul poate fi: fire, cabluri coaxiale, cabluri de fibra optica, sau spaiu care transport undeleelectromagnetice sau undele luminoase. Pe partea de recepie, receptorul extrage semnalulprovenind de pe canalul de comunicaiei l proceseaz astfel nct informaiile s poat fiinterpretate i nelese. Receptorul convertete semnalul electric de la receptor napoi n formaoriginal de informaii, cum ar fi voce, text sau de date.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    3/124

    2.1. Principiile comunicaiei wireless

    n sistemele de comunicaie wireless, informaiile sunt transmise de la surs ctre receptorprintr-un canal de comunicaie

    Mesajele de comunicaie pot fi ntr-o varietate foarte mare, atta vreme ct emitorul ireceptorul pot s se neleag.

    n sistemele de instrumentaie, cele mai multe mesaje sunt sub form de mrimi continuecare variaz n timp, de exemplu: temperatur, presiune, acceleraie, etc.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    4/124

    2.1. Principiile comunicaiei wireless

    Comunicaiile wireless utilizeaz propagarea undelor electromagnetice ntr-un mediu sau nspaiu deschis.

    Undele electromagnetice sunt generate de ctre o anten care transform putereaelectric n energie electromagnetic.

    O anten receptoare preia energia electromagnetic radiat i o transform n semnaleelectrice.

    Energia transmis i energia receptat sunt exprimate n general n termeni de

    decibeli.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    5/124

    2.1.1. Decibelul

    Decibelul (dB) este o msur a raportului dintre puterea de ieire i puterea de intrarea unui sistem de comunicaie.

    Fie un amplificator cu o intrare de 2mW i o ieire de 5mW:

    Dac puterea de ieire este mai mic dect cea de intrare, rezultatul este negativ. Pentru ointrare de 2 mW i o ieire de 1 mW, raportul este 0.5 sau -3dB.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    6/124

    2.1.1. Decibelul

    Semnificaii pentru 0 dB:

    n ingineria comunicaiilor, decibelul care se refer la o putere de intrare de 1 mW estecunoscut ca i dBm; astfel o putere de ieire de mW raportat la o putere de intrare de 1 mWreprezint 0 dBm. In dBm, puterea de intrare se presupune a fi de 1 mW, astfel c esteexprimat relativ la o putere de intrare de 1 mW.

    n mod similar, un decibel raportat la o intrare de 1 W este cunoscut ca dBW, astfel o ieirede 1 W reprezint 0 dBW

    Exemple:

    - o ieire de 1mW reprezint -30dBW- o ieire de 20W reprezint 13 dBW

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    7/124

    2.1.1. Decibelul

    Alte exemple:- dac Pin = 10mWi Pout= 100mW raportul puterilor este 10 10 dB- dac raportul puterilor este 100 20 dB- dac raportul puterilor este 1000 30 dB etc.

    Dac puterea de ieire este mai mic dect puterea de intrare, amplificarea circuituluipresupune decibeli negativi.

    Exemple- dac Pin = 2 mWi Pout= 1 mW raportul puterilor este 0.5 -3 dB- dac raportul puterilor este 0.1 -10 dB- dac raportul puterilor este 0.001 -20 dB etc.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    8/124

    2.1.1. Decibelul

    Exprimarea curenilor i tensiunilor n decibeli:

    Presupunnd c rezistenele de intrare i de ieire sunt aceleai, folosind definiia decibelilorse obine:

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    9/124

    2.2. Propagarea undei electromagnetice

    n sistemele de comunicaii radio, antena transform puterea electricgenerat de circuite nenergie electromagneticradiant.

    Energia electromagnetic se propag prin mediu ca i unde electromagnetice transversale(transverse electromgnetic wave TEM).

    Unda are un cmp electric transversal (E) i un cmp magnetic transversal (H) care sepropag n acelai timp perpendiculare una pe cealalt, ambele fiind perpendiculare pedirecia de propagare.

    Intensitatea cmpului electric, E, se exprim n V/m iar intensitatea cmpului magnetic, H, n

    A/m.Lungimea de und a unei unde care e propag ntr-un anume mediu reprezintdistana pe care aceasta o parcurge ntr-un ciclu complet.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    10/124

    2.2. Propagarea undei electromagnetice

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    11/124

    2.2. Propagarea undei electromagnetice

    n vid, viteza de propagare a undei electromagnetice este egal cu viteza luminii i se poatecalcula cu formula:

    = c/f

    unde:- este lungimea de und n metri;- c este viteza luminii n vid;- f este frecvena n Hz.

    Proprietileeseniale ale undelor electromagnetice sunt:

    lungimea de

    und;

    frecvena; intensitatea sau densitatea de putere; direcia de polarizare.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    12/124

    2.2. Propagarea undei electromagnetice

    Lungimea de undreprezintdistana pe care o parcurge o undelectromagnetic ntr-unciclu complet.

    Frecvenareprezintnumrul de cicluri dintr-o secund.

    Intensitatea cmpului electric E care se msoar n V/m. Un cmp electric E de 1 V/mreprezint o diferen de potenial de 1V dintre dou puncte care se afl la o distan de 1munul fa de altul.Densitatea de putere a undei reprezint puterea transportatexprimat n W pe unitatea desuprafa (W/m2);

    Direcia de polarizare reprezint direcia de propagare n vid a undei electromagnetice.

    Dacdirecia

    de polarizare esteorizontal

    raportat

    lasuprafaa

    pmntului,

    se spunec

    unda are o polarizare orizontal.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    13/124

    2.2.1. Aspecte ale propagrii undei electromagnetice n vid

    Densitatea de putere a undei electromagnetice transversale ntr-un anume punct din spaiupoate fi exprimat folosind doumrimi:

    P1=E2/Z0,Unde- P1 este densitatea de putere, n W/m2;- E este intensitatea cmpului electric n V/m;- Z0 este impedanacaracteristic, care este egal cu 377 n vid.

    n cazul propagrii n vid, att intensitatea cmpului electric ct i intensitatea cmpuluimagnetic descresc proporional cu distana de la transmitor.

    Densitatea de putere descrete cu ptratuldistanei.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    14/124

    2.2.1. Aspecte ale propagrii undei electromagnetice n vid

    Modelul propagrii n vid este necesar pentru a putea prevedea intensitatea semnaluluireceptat cnd emitoruli receptorul au vedere direct n linie dreapt, frs existe alteobstacole.

    Odat ce antena recepteaz semnalul, acesta este afectat doar de amplificarea acesteia.

    Puterea receptat de o anten n vid, aflat la o distan d de emitoreste dat de ecuaialui Friis:

    Pr(d)=PTGTGR2/(42)d2L,

    unde:Pr(d) = putereaprimitGT= amplificarea anteneiemitoruluiGR= amplificarea antenei receptorului = lungimea de undd = distana ntre emitorireceptorL = factorul de pierderi alpropagrii(1). Acesta depinde de o serie de componente cumar fi: atenuarea luniei de transmisie, pierderile din filtre, din antene, etc.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    15/124

    2.2.1. Aspecte ale propagrii undei electromagnetice n vid

    Modelul Friis este valabil doar pentru distane limitate de propagare a undelorelectromagnetice. Dincolo de aceste distane, df, sunt necesare dimensiuni mai mari aleantenei emitorului.

    Dfeste denumit distana Fraunhofer i are expresia:

    Df=2D2/

    unde D reprezint cea mai mare dimensiune fizic a antenei.

    Puterea zgomotului la receptor se poate exprima cu relaia:

    N=kT0BFn,unde

    kT0= zgomotul de referin (= 4 x 10-18 W/Hz)B = limea de band a receptorului n HzFn = factorul de zgomot al receptorului.

    Cu acestea, raportul semnal / zgomot devine:

    S/N = PTGTGR2/[ (42)d2LkT0BFn]

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    16/124

    2.2.2. Propagarea undei electromagnetice ntr-un mediu oarecare

    Constanta de propagare este marime complexa. Aceasta se poate scrie sub forma:

    Partea reala a constantei de propagare se numeste constant de atenuare iar partea imaginar, constant de faz.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    17/124

    2.2.2. Propagarea undei electromagnetice ntr-un dielectric perfect

    ( = 0)

    Pentru dielectricul perfect conductivitatea electric = 0 i constanta de propagare devine :

    iar impedanta intrinseca a mediului:

    Deoarece constanta de propagare are numai partea imaginara (constanta de faza) rezulta ca

    undele se propaga fara atenuare.

    n acest caz, impedanta intrinseca a mediului are caracter rezistiv si vectorii E i H sunt n faz.

  • 7/28/2019 Curs Comunicatii

    18/124

    2.2.2. Propag