– nykyään käytetään esim. kaapelitelevisioverkoissa radio- ja TV- ohjelmien siirtoon

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 79

2.1.8. TAAJUUSJAKOKANAVOINTI (FDM)

– kanavointi eli multipleksointi tarkoittaa usean signaalin siirtoa samalla siirtoyhteydellä käyttäjien kannalta samanaikaisesti – analogisten verkkojen siirtojärjestelmät perustuivat

taajuusjakokanavointiin

• suurimmat kaukoverkon runkoyhteydet olivat 2700-kanavaisia

• puhekanavat moduloitiin 4 kHz välein

• siirto tehtiin kaapeliyhteyksillä tai radiolinkeillä

– nykyään käytetään esim. kaapelitelevisioverkoissa radio- ja TV- ohjelmien siirtoon

– FDM:n periaate

• siirrettävät signaalit suodatetaan kaistan rajoittamiseksi alipäästösuodattimilla ja kukin signaali moduloidaan omalla

2

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 81

• FDM:n spektri

multipleksoitavien signaalien spektrit

kantataajuussignaalin spektri (piirretty vain positiivisilla taajuuksilla

• heikkoutena ylikuuluminen alikanavasta toiseen (syinä esim. epälineaariset suodattimet ja siirtokanavan epälineaarisuudet)

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 82

• FM-sterolähetykset

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 83

2.1.9. SEKOITUS

• taajuusmuutosta käytetään moduloinnin ja ilmaisun lisäksi myös muista syistä:

– moduloituja signaaleja käsiteltäessä kantoaaltotaajuutta muutetaan usein käsittelyvaiheiden välillä (eli signaalin spektriä siirretään taajuustasossa korkeammille ja matalammille taajuuksille)

• esimerkiksi AM-radiovastaanottimissa radiotaajuinen (RF) signaali (540 .. 1600 kHz) siirretään taajuudelle 455 kHz signaalinkäsittelyä varten.

– sekoitus toteutetaan käytännössä kertomalla signaali sopivantaajuisella paikallisella kantoaallolla ja suodattamalla tulosta

Sekoittaja (mixer)

Carrier oscillator Input Multiplier

BPF Bandpass

filter

Up- or down converted

signal

4

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 85

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 86

• tarkastellaan esimerkiksi DSBSC-signaalia

– tällöin s(t)=A

[m(t)]cos2 π f

t ja m(t) rajoittuu välille –W<f<W

– kun s(t) kerrotaan paikallisella kosinilla, jonka taajuus f

< f

,

saadaan v

(t)=½m(t)cos[2 π( f

-f

)t]+½m(t)cos[2 π( f

+f

)t]

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 87

– tuloksesta suodatetaan pois jompikumpi termi, riippuen siitä halutaanko signaali siirtää taajuudelle f

-f

vai f

+f

– jos taas f

> f

, saadaan sekoitustulokseksi

v

(t)=½m(t)cos[2 π( f

-f

)t]+½m(t)cos[2 π( f

+f

)t] , josta voidaan myös suodattaa esiin haluttu signaali

⇒ Kun halutaan siirtää signaali taajuudelta f

taajuudelle f

, käytetään paikallisoskillaattorin taajuutena

' c c

LO

f f

f = ±

6

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 89

Television Satellite receiver

Receiver frontend 10 GHz

1 GHz

Indoor

Outdoor

esimerkki taajuusmuunnoksesta

• satelliittikanavat vastaanotetaan n. 10 GHz taajuudella

• taajuus on liian suuri siirrettäväksi satelliittivastaanottimelle sellaisenaan antennikaapelissa tapahtuvan

vaimennuksen takia

• vastaanottimen etupäässä (receiver frontend) tehdään vastaanotetulle signaalille 11 GHz paikallisoskillaattorin avulla alassekoitus, missä muunnetaan taajuus 1 GHz:ksi

• satelliittivastaanotin saa nyt kaikki alkuperäiset kanavat, mutta alemmalla taajuudella

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 90

• kuvassa on esimerkki yksinkertaistetusta satelliittitoistimesta, jonka kautta saadaan kaksisuuntainen yhteys satelliittimaa-asemien välille

• ylös- ja alassiirrossa käytetään eri kantoaaltotaajuuksia 6GHz ja 4 GHz

• taajuuden siirrot tehdään sekoittajilla (2 GHz paikallisoskillaattorin avulla)

• satelliittitoistimella tarvitaan 100 dB suuruusluokkaa olevat vahvistimet, koska signaali vaimenee paljon maan ja satelliitin välillä

• jos samaa taajuutta käytettäisiin tulevalle ja lähtevälle signaalille samanaikaisesti, olisi vaikea välttää sisäistä kiertoa

• ratkaisussa molemmat 6 GHz signaalit ovat pienitasoisia ja 4 GHz signaalit suuritasoisia, jolloin vastaanottopuolen suodattimilla voidaan eliminoida lähettimen ja vastaanottimen välinen ylikuuluminen

6 GHz 4 GHz

6 GHz

4 GHz

6 GHz

4 GHz 6 GHz

4 GHz

2 GHz

Uplink

Downlink

20-Jan-04 Siirtotekniikka / JPR 91

2.1.10. SUPERHETERODYNE-VASTAANOTIN

– superheterodyne on vastaanotin, jossa tulevat lähetteet muutetaan samalle kiinteälle välitaajuudelle

– vastanotin voidaan virittää ottamaan vastaan eritaajuisia lähetteitä

– suodatin toimii kiinteällä välitaajuudella ja viritettävän paikallisoskillaattorin avulla siirretään tulevan signaalin taajuus suodattimen taajuudelle

– paikallisoskillaattorin taajuus

IF c

LO f f

f = ±

– ongelmana on peilitaajuinen lähete, joka siirtyy sekoituksessa

samalle välitaajuudelle