שינויים

עקרונות תקשורת רדיו

נוספו 662 בתים, 06:51, 30 בדצמבר 2014
/* מדידת עוצמת הקליטה כפונקציה של זווית האנטנה */
מערכת הניסוי היא למעשה מקלט רדיו המכיל מעגל קליטה המתבסס על תופעת התהודה. מעגל תהודה מגיב בצורה חזקה לאות חשמלי הנמצא בתדירות העצמית של המעגל הנקראת תדירות התהודה. במעגל <math>RLC</math> תדר התהודה של המעגל, <math>\omega_0</math> , נקבע לפי נוסחת תומסון <math>\omega_0={1 \over \sqrt{(LC)}}</math>, כאשר <math>L</math> הוא השראות המעגל ו-<math>C</math> הוא הקיבול. ברירה התחנה הרצויה נעשה כאשר תדר התחנה מתאים לתדר התהודה של מעגל הקליטה, כך שהאות המשודר מוגבר ביחס לשאר התחנות.
במעגל ישנו סליל עם ליבת ברזל המשמש כאנטנה, וורקטור (varactor) דיודה מוליכה-למחצה, שקיבולה תלוי במתח הנופל עליה, ראו איור 3. כוונון התדירות העצמית של מעגל האנטנה מבוצע באמצעות שינוי גודל המתח הישר הנופל על הוורקטור, ובכך שינוי בקיבול במעגל. את המתח האות במעגל הקליטה (מתח AC על הוורקטור), לאחר הגברה דרך סקופ, מודדים באמצעות ממיר AC/DC וחיישן מתח (Voltage sensor).
[[קובץ:מערכת הניסוי רדיו.png|500px|מרכז|ממוזער|איור 3 - מערכת הניסוי]]
אחרי המתח בתדירות נמוכה שמתקבל לאחר דמודולציה ניתן לעקוב על מסך הסקופ (בכניסה Ch2 של הסקופ) בו זמנית עם האות בתדר גבוה (בכניסה Ch1 של הסקופ).
 
הגלים האלקטרומגנטיים הנקלטים באנטנה הינם גלים רוחביים כלומר וקטורי השדה המגנטי והחשמלי מאונכים לכיוון התפשטות הגל, לכן השטף הנכנס דרך האנטנה תלוי בכיוונה של האנטנה ביחס לכיוונה של התחנה המשדרת. האות באנטנת הקליטה מקסימלי כאשר צירה מאונך לכיוון לתחנה המשדרת, וניתן לבחון את השינויים בעצמת האות על ידי סיבובה סביב הציר האנכי.
=== כיול סקאלת הקיבול של הווארקטור===
כאמור ברירת תחנה לקליטה נעשה על ידי שינוי קיבול הווארקטור באמצעות מתח המופעל עליו. בחלק זה של הניסוי נכייל את סקאלת הקיבול על מנת למצוא את תדירות התהודה המתאימה לכל מתח שמופעל על הוורקטור.  את המתח הישר המופעל על הוואקטור נוציא ממחולל האותות (Signal generator) שבממשק Data studio, ונכייל את סקאלת הקיבול על מנת למצוא את תדירות התהודה המתאימה לכל מתח שמופעל על הוורקטוריש לבחור במתח DC אותו תשנו ידנית בטווח של <math>0-5 V</math>. לשם כך בכיול לא נשתמש בגלים האלקטרומגנטים הנכנסים לאנטנה אלא נשתמש במחולל אותות חיצוני עם מד תדירות דיגיטלי מובנה בתוכו. הכא"מ בסליל של מעגל הקליטה גדל בצורה חדה, כאשר תדר המחולל משתווה לתדר התהודה של המקלט. את תדירות התהודה נמצא בקלות, כאשר נחבר את מעגל הקליטה לכניסת סקופ, ונחפש את תדירות בה האות המתקבל במסך הסקופ הוא מקסימאלי.
מצאו פולינום ממעלה שלישית המתאר את תלות התדירות במתח על הווארקטור.
===קבלת פנורמת תחנות הרדיו===
על מנת לקבל את פנורמת תחנות הרדיו הניתנות לקליטה בתדרים בתחום הכיול, נפעיל , דרך הממשק, מתח ישר על הווארקטור מתח ישר המשתנה בצורת positive ramp up, ונמדוד את המתח המעגל במעגל הקליטה באמצעות חיישן מתח המחובר לוולטמטר AC/DC (Hewlett-Packard 400Eׁׁׁ). הוולטמטר מקבל מתח AC ומוציא את ערך ה-RMS של האות. עליכם למצוא את תדירות שינוי המתח המתאימה למדידה זו וכן את רגישות המדידה המתאימה. שימו לב שסקאלת ההגברה בסקופ יכולה אף היא לשנות את ערכי המתח המתקבל.
בשינוי המתח בצורת positive ramp up בחרו אמפליטודה של 5V, שמשמעותה שהמתח ישתנה בטווח של<math>0-5 V</math>. עליכם למצוא את תדירות שינוי המתח המתאימה למדידה זו וכן את רגישות המדידה המתאימה. שימו לב שסקאלת ההגברה בסקופ יכולה אף היא לשנות את ערכי המתח המתקבל.  בעזרת פולינום הכיול מצאו המירו את המתח הישר שהפעלתם על הווראקטור לתדר ומצאו את פנורמת התחנות בה תראה עוצמת האות הנקלט כפונקציה של תדר התחנה.
כוונו את המקלט כך שתחנה כלשהי תיקלט באופן ברור. עתה, עקבו על-גבי מסך הסקופ אחר אותות לפני ואחרי תהליך הדמודולציה.
===מדידת עוצמת הקליטה כפונקציה של זווית האנטנה===
האנטנה קבועה על גבי צירו של חיישן תנועה סיבובית (Rotary motion sensor), כך שניתן למדוד את עצמת האות כפונקציה של זווית האנטנה. קבלו נתונים לסיבוב בודד על ידי הגבלת המדידות לזווית קבעו את רגישות חיישן הסיבוב ל-high, שמשמעותה דיוק של עד <math>360^o</math> באמצעות Automatic stop0.25 מעלה. בכל תחילת מדידה זווית האנטנה תהיה 0 מעלות.
הציגו את תלות עצמת האות בזווית האנטנה בקורדינטות פולריות. העזרו ב Calculator לשם המרת הנתונים לקורדינאטות אלו. שימו לב לכך שזווית הסיבוב צריכה להתקבל במעלות.
405
עריכות