Transmisia RADIO a informaţiei

Transmiterea la mare distanţă a informaţiei audio, video sau a datelor se face de cele mai multe ori cu ajutorul undelor radio. Acestea reprezintă un segment al undelor electromagnetice şi au ca principale caracteristici frecvenţa (f) şi lungimea de undă (l). Frecvenţa folosită este cuprinsă între 100 kHz şi câteva zeci de GHz. Lungimea de undă se poate afla cu ajutorul formulei l =c/f, unde c este viteza de propagare a luminii c=300.000 km/s. Astfel, pentru o frecvenţă de 100 MHz, l =3m. Undele electromagnetice reprezintă de fapt doar suportul informaţiei şi fac legătura între antena emiţătorului şi antena receptorului. Pentru o mai bună înţelegere vom folosi următoarele formule:
• purtătoare u(t)=Um coswot unde (frecvenţa fo=wo/2p);
• informaţie v(t)=Vm cosWt unde (frecvenţa F=W/2p).
Purtătoarea produsă la emiţător în general cu ajutorul oscilatoarelor sinusoidale LC va fi notată în continuare cu HF. Informaţia după o prelucrare primară are formă sinusoidală şi se ataşează purtătoarei prin procedeul numit modulare; va fi notată cu BF.
1. Modulaţia în amplitudine (AM)
În acest caz semnalul modulat are frecvenţa purtătoarei, iar amplitudinea variabilă, funcţie de

Figura 1

amplitudinea informaţiei (semnal modulator). Fenomenul este prezentat grafic în figura 1 şi matematic în formula următoare:
s(t)=Um(1+ß*v(t))coswot=Um(1+ß*VmcosWt)coswot. Produsul ß*Vm se poate înlocui cu o constantă k, se exprimă în procente şi este în mod normal subunitar. Acesta se numeşte procent de modulaţie şi obţinem formula simplificată:
s(t)=Um(1+k*cosWt)coswot
Spectrul semnalului modulat în amplitudine este prezentat în figura 2. De aici se trage

Figura 2

concluzia că purtătoarea este flancată de laterale ce reprezintă suma şi diferenţa între frecvenţa acesteia şi frecvenţa informaţiei în momentul (t). Astfel, lărgimea de bandă ocupată este egală cu de două ori frecvenţa maximă a informaţiei (B=2Fmax)

Figura 3

Utilizarea acestui mod de transmisie este neeconomic şi se foloseşte doar în spectrul undelor lungi, medii şi parţial scurte pentru transmisii de voce la distanţe mari fără relee intermediare.
Demodularea se face folosind montajul din figura 3 care este de fapt cel mai simplu detector de anvelopă.
Cazuri particulare:
A Deoarece informaţia este completă în cele două benzi laterale (BLI şi BLS), se poate

Figura 4

renunţa la transmiterea uneia dintre acestea. Astfel, folosind un modulator special prezentat în figura 4, se realizează transmisia cu bandă laterală unică BLU sau SSB. Aceasta duce la dublarea puterii de emisie pentru transmisia aceluiaşi semnal util.
B Printr-un alt procedeu, transmisia se realizează prin întreruperea purtătoarei în

Figura 5

ritmul informaţiei. De remarcat faptul că

figura 6

informaţia nu poate avea decât formă dreptunghiulară, iar procedeul este folosit în special pentru transmiterea semnalelor telegrafice în cod morse (CW). Exemplificarea se află în figura 5.
Puterea emiţătorului este folosită aproape în totalitate pentru transmiterea informaţiei, iar la recepţie banda poate fi îngustată până la 100Hz cu filtre de audiofrecvenţă ca cel prezentat în figura 6.
2. Modulaţia în frecvenţă (FM)
În cazul modulaţiei de frecvenţă modulatorul provoacă modificarea frecvenţei purtătoare în

Figura 7

funcţie de amplitudinea semnalului modulator. Aceasta este reprezentată grafic în figura 7 şi matematic în formula următoare:
f(t)=fo+aV*cosWt
Variaţia frecvenţei f(t) este dependentă de amplitudinea V a semnalului modulator şi de coeficientul a specific fiecărui tip de modulator. În cazul în care aV este înlocuit cu Df, iar cosWt poate varia numai între ±1, frecvenţa semnalului s(t) poate evolua între (fo-Df ) notat cu f şi (fo+Df) notat cu F. Dacă f/F se înlocuieşte cu m, formula devine:
s(t)=U*cos(wot+m*sinWt)
Exemplu: Un modulator FM cu un coeficient a de 75 kHz/V, lucrează cu o frecvenţă

Figura 8

fo=100MHz şi un semnal BF de amplitudine V=1V la o frecvenţă maximă F=10kHz. Are o excursie de frecvenţă Df=75kHz şi un indice de modulaţie m=75/10=7,5.
Atunci cînd am vorbit de semnalul modulat în amplitudine, am analizat cele două laterale aşezate simetric faţă de purtătoare. Semnalul modulat în frecvenţă posedă numeroase laterale aşezate simetric faţă de purtătoare la distanţe egale cu F, ca în figura 8. Astfel suntem nevoiţi să calculăm banda necesară unei bune transmisii:
B = 2(Df+F)=2F(1+m)
Restul lateralelor necesită o filtrare drastică la emiţător. Astfel, pentru o frecvenţă m=4 şi o frecvenţă BF maximă F=5kHz, banda necesară B=50kHz pe când în modulaţie AM aceasta este de

Figura 9

doar 10 kHz. Aceasta explică şi faptul că modulaţia FM nu poate fi folosită economic decât la frecvenţe de peste 30 MHz. În schimb, calitatea semnalului recepţionat este foarte bună la distanţe foarte mari folosind o putere relativ mică a emiţătorului. Demodulatorul clasic este prezentat în figura 9.

Cazuri particulare:
A. Modulaţia în frecvenţă cu bandă îngustă, unde B se reduce până la mai puţin de 10 kHz.
B. Modulaţia de fază, unde cea care se modifică în funcţie de semnalul modulator este faza purtătoarei.
3. Observaţie

Microemiţător modulat AM 88-108 MHz

Fiecare tip de

Microemiţător modulat FM 88-108 MHz

transmisie are avantaje şi dezavantaje clar definite, perfecţiunea negăsindu-şi locul nici aici. Cel care face renumită o anume metodă este proiectantul, care luând în calcul cele mai mici amănunte realizează aparatură performantă potrivită scopului, apoi intervine un producător serios care o prezintă utilizatorului la un preţ cât se poate de mic.

4. Două montaje practice
Microemiţător modulat AM 88-108 MHz
Microemiţător modulat FM 88-108 MHz

Doru Sandu
Boldeşti-Scaeni Str Petroliştilor, 3A, bl.1B, ap.15
Prahova, Cod 2085
e-mail: comraex@hotmail.com