Telekomunikacije za III razred by Sejfudin Agic

Javna ustanova Mješovita srednja elektrotehnička škola Tuzla

Sejfudin Agić

TELEKOMUNIKACIJE III

za stručno zvanje TEHNIČAR ELEKTRONIKE -skriptaTuzla, septembar/rujan 2010.

SADRŽAJ

UVOD 1. ISTORIJAT TEHNIKE ANALOGNOG PRENOSA 1.1. MEĐUNARODNE UNIJE I KOMITETI 2. SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA 2.1. TELEGRAFIJA 2.1.1. Istosmjerna telegrafija 2.1.2. Izmjenična telegrafija 2.1.3. Brzina telegrafisanja 2.1.4. Fototelegrafija 2.2. TELEFONIJA 2.2.1. Prenos govora u jednom i dva smjera 2.2.2. Telefonsko posredovanja 3. MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE 3.1. OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA 3.1.1. Ugljeni mikrofon 3.1.2. Telefonska slušalica 4. TELEKOMUNIKACIONI VODOVI 4.1. KONSTRUKTIVNI ELEMENTI KABLOVA 4.1.1. Osnovni elementi kabla 4.1.2. Jezgro 4.2. KOMINIKACIONI VODOVI 4.2.1. Podjela vodova 4.3. OPTIČKI KABLOVI-SVJETLOVODI 4.3.1. Optički kabl S4-144, sa zaštitom od glodara 4.3.2. Optički kabl S4-144 4.3.3. Optički kabl S4-48 sa žljebovima u-oblika 4.3.4. Optički kabl S4-48 armiran čeličnim žicama 4.3.5. Optički kabl završni jednožilni i dvožilni 4.3.6. Optički kabl S4-24 – samonosivi 5. SIGNALI, KOMUNICIRANJE I ŠUMOVI 5.1. POJAM SIGNALA 5.1.1. Kontinuirane i diskretne poruke 5.1.2. Slučajni i deterministički signali 5.1.3. Analogni i digitalni signali 5.2. ŠUMOVI 5.2.1. Termički šum otpornika 5.2.2. Intermodulacioni šum 5.2.3. Šumovi preslušavanja 5.2.4. Mjerenje šumova 6. TELEFONSKI SIGNALI I APARATI 6.1. TELEFONSKI GOVORNI SIGNAL 39 6.1.1. Kvalitet prenosa telefonskog signala 6.1.2. Širina frekventnog opsega telefonskog kanala 6.2. OTKRIĆE TELEFONA 6.3. FUNKCIONALNE JEDINICE TELEFONSKOG APARATA 6.3.1. Komutaciona jedinica 6.3.2. Pozivna jedinica 6.3.3. Biračka jedinica 6.3.3.1. Biranje brojčanikom 6.3.3.2. Biranje tastaturom 6.3.4. Elektroakustička jedinica 6.3.4.1. Lokalni efekat 6.4. VRSTE TELEFONSKIH APARATA 6.4.1. Induktorski telefonski aparat 6.4.2. ATA - Automatski telefonski aparat 6.4.3. ETA - Elektronski telefonski aparat 6.4.3.1. ETA sa dekadnim biranjem brojčanikom 6.4.3.2. ETA sa dekadnim biranjem tastaturom 6.4.4. Ton-frekventni telefon 6.4.5. Digitalni telefon 6.4.6. Mobilni telefonski aparat 7. MODULACIJA I DEMODULACIJA 7.1. MODULACIJA 7.1.1. Zašto vršimo modulaciju? 7.1.2. Vrste modulacija 7.2. AMPLITUDSKA MODULACIJA 7.2.1. KAM - Konvencionalna Amplitudska Modulacija 7.2.2. AM 2BO – dva bočna opsega 7.2.3. AM jedan bočni opseg – SSB 7.3. UGAONE MODULACIJE 7.3.1. Princip ugaone modulacije 7.3.2. FM modulator 7.3.3. PM modulator 7.4. DEMODULACIJA I DETEKCIJA 7.4.1. Demodulacija AM signala 7.4.2. Detekcija AM signala 7.4.3. Detekcija FM signala Prilog I. Pozivni brojevi u Bosni i Hercegovini Prilog II. Međunarodni pozivni brojevi LITERATURA

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

3. 4. 4. 7. 7. 7. 8. 9. 10. 11. 11. 12. 17. 17. 18. 19. 21. 21. 22. 23. 24. 24. 27. 27. 27. 28. 28. 28. 29. 31. 31. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 36. 37. 39. 39. 39. 40. 41. 43. 43. 44. 44. 45. 45. 46. 46. 47. 48. 49. 51. 52. 53. 54. 57. 61. 64. 64. 64. 65. 66. 66. 68. 69. 69. 69. 71. 71. 71. 71. 72. 73. 74. 74. 76.

UVOD

UVOD Riječ grčkog porijekla "TELEKOMINIKACIJE" znači: tele – daleko i comunicatio – saopštavanje, pa se pod time podrazumijeva prenos poruka na daljinu. Potreba za prenošenjem poruka stara je koliko i ljudski rod. Prenošenjem poruka, vijesti ili saopštenja, shvaćeno u najširem smislu kao komuniciranje, predstavlja veoma složen proces koji se temelji na signalima različitih oblika i značenja.

zvučnog pritiska u električnu struju. U višekanalnoj telefoniji, pri prenosu TV slike, muzike i sl. u predajniku se obavljaju složene operacije čiji je cilj stvaranje signala koji odgovara takvim porukama. Zato se takvi signali nazivaju analognim signalima (grč. analogos – sličan). Ovi signali se odlikuju i osobinom da imaju beskonačan broj mogućih vrijednosti u nekom opsegu trenutnih vrijednosti.

Na osnovu ove konstatacije može se reći da signali predstavljaju namjerno izazvane određene fizičke procese koji u sebi nose željenu poruku. Tokom prenosa poruka osnovni cilj je da se poruka u obliku električnih signala prenese na neko mjesto, a da pri tome signal ostane što je moguće više vjeran samome sebi.

Savremene električne telekomunikacije, koje predstavljaju prenos poruka u obliku Morzeovih znakova ili govora, muzike, slike, podataka sa računara i slično datiraju od 24. maja 1884. godine, kada je Samjuel Morze ostvario prenos telegrafskih signala preko električnog voda između Vašingtona i Baltimora.

Konstatovali smo već da signal predstavlja električni ekvivalent poruke koja se prenosi. U telefoniji se, na primjer, ova operacija obavlja linearnom transformacijom

Početkom dvadesetog stoljeća su ostvarivene prve telefonske veza, a eksperimentima Herca, Tesle i Markonija omogućena je pojava i razvoj radio tehnike.

Šematski prikaz Hercovog eksperimenta

Sredinom dvadesetog vijeka u upotrebu ulazi televizija. Proširenjem telekomunikacija na cijelu Zemlju omogućili su optički kablovi i satelitske veze koje vezuju zemlje na različitim kontinenetima.

omoguće lakše praćenje i potpunije razumijevanje materije uže stručnih predmeta kao što su primopredajni radiouređaji, TV uređaji, visokoftekventne – VF veze i slično.

Telekomunikacije na kraju dvadesetog vijeka obilježava razvoj mobilnih telekomunikacija i naročito Interneta posredstvom kojeg je moguće, pomoću računara, ostvariti prenos između bilo koja dva korisnika na Zemlji.

Pošto nije napisan prihvatljiv udžbenik za predmet Telekomunikacije za III razred ova skripta predstavlja doprinos autora da popuni tu prazninu i omogući učenicima i svim zainteresiranim lakše praćenje i savlađivanje nastave te usvajanje osnovnih pojmova iz ove oblasti.

Dakle, za oko 150 godina, od kada ova tehnička grana postoji, zahvaljujući genijalnosti i trudu velikog broja ljudi koji se bave telekomunikacijama ostvareno je nešto o čemu su pioniri ove nauke mogli smo sanjati. U skripti su obrađene osnovne komponente, kola i postupci na kojima počivaju savremene telekomunikacije, koje učenicima elektrotehničke škole treba da

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Skripta je napisana prema modularnom Nastavnom planu predmeta Telekomunikacija za III razred prema GTZ modelu i odlukom Nastavničkog vijeća Elektrotehničke škole u Tuzli dozvoljena za internu upotrebu.

Istorijat tehnike analognog prenosa

1 poglavlje

Ne želeći ulaziti u detalje nabrojaćemo nekoliko istorijskih činjenica vezanih za telekomunikacije. Prvi telegrafski prenos podataka bi je ostvaren jednokanalno u niskofrekventnom - NF opsegu. Radovima Tesle i Pupina na rezonantnim kolima razdvojene su struje različitih frekvencija i stvorene osnove za prenos više podataka u različitim frekventnim opsezima, po istom prenosnom putu. Dakle, stvorena je visokofrekventna – VF, višekanalna telegrafija, a za njom telefonija, radiotehnika, TV tehnika, satelitski i bežični sistemi prenosa, Internet... Proizvodnjom telekomunikacione opreme se bave proizvođači širom svijeta te se nametnula potrebu za međunarodnom koordinacijom u proizvodnji i eksploataciji sistema veza. Takva koordinacije datira iz 1869. godine, kada je u Parizu osnovama međunarodna organizacija: UIT – Union Telegraphique Internationale – Međunarodna telegrafska unija. Danas preporuke i mišljenja, koja se odnose na tehničku i eksploatacionu stranu korištenja i proizvodnju telekomunikacione opreme, daju: CCITT – Comité consultatif international téléphonique et télégraphique – Međunarodni konsultativni komitet za telefoniju i telegrafiju i CCIR – Comité consultatif international des radiocommunications – Međunarodni konsultativni komitet za radio. Mada ove preporuke imaju samo savjetodavni karakter, zahvaljujući njihovoj vrijednosti i značaju postale su međunarodne obaveze.

NAUČITE NOVE POJMOVE ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

NF prenos, VF prenos, UIT – Union Internationale des Telecommunications, CCITT – Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique, CCIR – Comité Consultatif International des Radiocommunications.

ISTORIJAT TEHNIKE ANALOGNOG PRENOSA

1. ISTORIJAT TEHNIKE ANALOGNOG PRENOSA 1876. je Aleksandar Graham Bel (1847–1922) patentirao telefon, a već 1882. učinjeni su prvi pokušaji da se poboljša iskorištenje prenosnih vodova upotrebom tzv. fantomske veze. Fantomska veza ili fantomski vod omogućava da se iz dva dvožična voda, spregnuta na odgovarajući način, dobije treći – fantomski vod. Ovaj vod je u pogledu saobraćaja potpuno nezavisan od dvožičnih vodova koji ga formiraju, a potrošnja bakra za vodove se time smanjila na 33% po jednoj vezi. Očigledno je već na osnovu iznesenog primjera da su od svih uređaja koji omogućavaju prenošenje signala na velike daljine najveća materijalna ulaganje u cijenu vodova. Ako se ovome dodaju i troškovi za ljudski rad na polaganju kablova, razumljiva je tendencija da se nađe rješenje za što svrsishodnije i ekonomičnije iskorištenje prenosnih vodova. Nikola Tesla (1856–1943) u svom predavanju: Svjetlosna i druge pojave na visokim frekvencijama, održanom 24. februara 1893. u Franklinovom institutu, Filadelfija-SAD, prvi put analizirao mogućnost prenošenja signala na bazi električne rezonancije. Mihajlo Pupin (1858–1935) prvi je 1895. predložio praktično rješenje korištenja električnih rezonantnih kola za razdvajanje struja različitih frekvencija, koje teku po istom vodu. U to vrijeme bežična telegrafija je već dostigla određen zamah i ostvareni su uslovi za razvoj tehnike na bazi struje visokih frekvencija. Višestruko korištenje prostora za otpremanje i prijem signala na različitim talasnim dužinama bilo je riješeno pomoću međusobno usklađenih predajnika i prijemnika. Čim je ovako nešto bilo moguća izvesti u prostoru, nije bilo razloga da se ne može ostvariti i posredstvom bakarnih provodnika koji imaju mnogo pogodnije električne karakteristike nego prostor. Ovakve pretpostavke su prvi put potvrđene 1908. godine kada je Rumel eksperimentalno dokazao da se 6 telefonskih razgovora mogu prenijeti zajedničkim prenosnim putem, i to u isto vrijeme. Tom prilikom je ustanovljena i činjenica da za prenos žičanim vodovima nisu potrebne tako visoke frekvencije kao u slučaju bežičnog prenosa. Istovremeno se na istom problemu radilo i za potrebe armije SAD. G.O. Skvajer je uspio da realizuje dvije istovremene telefonske veze po istoj parici kabla dužine 11 km. Jedna telefonska veza bila je u prirodnom niskofrekventnom (NF) položaju, a druga je pomjerena u više frekventno područje. Otkrića do kojih su došli Rumer i Skvajer, kao i mnogi drugi, postavila su temelj jednoj novoj tehnici prenošenja govora na daljinu. Riječ je o tehnici istovremenog prenosa više nezavisnih poruka po zajedničkom prenosnom putu. Kako se ova tehnika bazira na korištenju struje visoke frekvencije (frekvencije izvan čujnog područja »20kHz), opšte su poznati i prihvaćeni termini visokofrekventni prenos ili skraćano VF prenos. Uređaji koji ovakav prenos omogućavaju nazivaju se Telekomunikacije III – tehničari elektronike

visokofrekventnim uređajima ili kraće VF uređajima. Ovi termini odražavaju osnovni princip u prenosu i mnogo su tačniji od uobičajenog termina analogni prenos, koji se odnosi više na prirodu signala koji prenose određene poruke. Iz tog razloga mi ćemo u daljem izlaganju koristiti i klasične termine, kao što su VF uređaji i sl. Razvojem TV tehnike postignuti su novi rezultati u pogledu višestrukog korištenja linija. 1934. je u SAD izgrađen prvi eksperimentalni VF sistem sa koaksijalnim kablovima kapaciteta od 200 istovremenih telefonskih veza smještenih u frekventni opseg 60–1020kHz. Prvi koaksijalni kabl u Evropi položen je 1936. između Berlina i Lajpciga (Njemačka) i omogućavao je 200 istovremenih telefonskih veza. Gledano sa današnjeg aspekta, VF uređaji nisu samo samo tehnički savršeniji već se njima mogu ekonomično riješiti i svi problemi koji se javljaju pri projektovanju telekomunikacionih veza. Ova tehnika će zato još mnogo godina, uglavnom u telefonskoj mreži, zadržati svoje mjesto. Pred tehničko osoblje, čija je specijalnost ova grana telekomunikacija, postavlja se zadatak da razvije principijelno nove sistema za tehniku sa frekventnom raspodjelom kanala, da postojeće sisteme dopune i da ih ekonomično održavaju. Npr. sistem sa oznakom V 10.000 za koaksijalne kablove ima gornjom graničnom frekvencijom od 60MHz. Ovaj sistem omogućuje da se jednim koaksijalnim kablom od 12 koaksijalnih parica ostvari istovremeni prenos 120.000 telefonskih kanala. Sa današnjeg aspekta, veze ovakvih kapaciteta mogu da pokriju potrebe i u dalekoj budućnosti.

1.1. MEĐUNARODNE UNIJE I KOMITETI Telekomunikacije su širem smislu te riječi, privredna grana od velikog značaja u današnjem ekonomskom, političkom i kulturnom životu. Navedeni primjeri razvoja tehnike višekanalnog prenosa informacija pokazuju da se proizvodnji telekomunikacione oprema poklanja posebna pažnja. Veliki broj instituta i laboratorija u svijetu bavi se ovom problematikom i svoje rezultate ugrađuje u novija i savremenija rješenja. Činjenica da se proizvodnjom telekomunikacione opreme bavi više proizvođača širom svijeta nametnula je potrebu za međunarodnom koordinacijom u proizvodnji i kasnije eksploataciji sistema veza. Početak takve međunarodne koordinacije datira iz 1869. kada je u Parizu osnovama međunarodna organizacija Union telegraphique internationale – Međunarodna telegrafska unija. Ovoj organizaciji pristupilo je 20 država, čiji su predstavnici potpisali prvu: Konvenciju o korištenju telegrafije i Pravilnik. Od tada počinje uspješna međunarodna saradnja u oblasti telekomunikacija. 1869. se u Beču (Austrija) stvara Međunarodni biro telegrafskih uprava. Više konferencija je održano prije

ISTORIJAT TEHNIKE ANALOGNOG PRENOSA

1906. kada je u Berlinu 27 zemalja potpisalo prvu međunarodnu konvenciju o radiotelegrafiji. 1932. se u Madridu (Španija) stvara UIT – Union Internationale des Telecommunications – Međunarodna unija za telekomunikacije, koja zamjenjuje dotadašnje konvencije. Tada je izdat: -

Redovne administrativne konferencije, koja se saziva svakih pet godina. Ova konferencija vrši reviziju administrativnih pravilnika i sl.

Generalnog sekretarijata, koji se bavi pitanjima organizovanja sastanka, finansijama, dokumentacijom, publikacijama i sl.

International Frequency Registration Board IFRB – Tijelo za međunarodnu registraciju frekvencija, formirano 1947. koje se bavi sistematskom registracijom frekvencija i daje zvaničnu internacionalnu saglasnost za njihovu eksploataciju.

Međunarodnih konsultativnih komiteta, kojih u stvari ima dva:

Pravilnik o telegrafiji, Pravilnik o telefoniji i Pravilnik o radiosaobraćaju.

Poslije konferencije u Atlantik Sitiju (SAD) 1947. UIT postaje specijalizovana agencija Organizacije Ujedinjenih nacija čime dobija važnost mjerodavnog i odgovornog savjetodavnog organa, koji reguliše sva pitanja iz oblasti telekomunikacija. Ova pitanja se kreću od domena eksploatacije i tarifa do raspodjele frekventnih opsega, tehničkih karakteristika uređaja, kao i novih tendencija u razvoju telekomunikacija. UIT se sastoji iz slijedećih organa: -

Konferencije opunomoćenika, koja zasjeda svakih pet godina i na njoj se donose odluke koje su vezane za nove konvencije i sl.

Administrativnog savjeta, kojeg formiraju predstavnici 29 zemalja članica. Savjet se sastaje jedanput godišnje i stara se o sprovođenju odluka Konferencije.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Međunarodni konsultativni komitet za telefoniju i telegrafiju – CCITT Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique i

Međunarodni konsultativni komitet za radio – CCIR Comité Consultatif International des Radiocommunications.

Rad oba ova komitata sastoji se u davanju preporuka i mišljenja koja se uglavnom odnose na tehničku i eksploatacionu stranu problema vezanih za korištenja i proizvodnju telekomunikacione opreme. Mada ove preporuke imaju samo savjetodavni karakter, zahvaljujući njihovoj vrijednosti i značaju, one su postale međunarodne obaveze.

Sistemi za prenos signala

2 poglavlje

Izlaganja u ovom poglavlju predstavljaju stanje Telekomunikacija kao struke, problema koji ih opterećuju i eventualnih mogućih rješenja. Napravljena je klasifikacija sistema za prenos te objašnjeni principi i ideje na kojima oni počivaju. Dat je niz pojmova, definicija i naziva s namjerom da kroz ovakav opšti pogled, sva ona razmatranja koja slijede, učinimo pristupačnim. Verujemo da će izučavanjem ovih detalja i sklopova oni postati bliži čitaocu, te će ih lakše moći svrstati na neko mjesto u kompleksnom sistemu komuniciranja. Tako će lakše shvatiti njihova funkcionalna ulogu i detalje u njihovoj analizi. Prikazani su osnovni pojmovi i definicije telegrafije, fototelegrafije i telefonije.

NAUČITE NOVE POJMOVE ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

istosmjerna i izmjenična telegrafija, višekanalna telegrafija, prenos govora u jednom smjeru, prenos govora u dva smjera, telefonsko posredovanje, ATA – automatski telefonski aprat

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

2. SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA Danas postoji nekoliko različitih metoda koji se primjenjuju za prenošenje poruka električnim putem. U zavisnosti od karaktera poruka, od oblika u kome ih želimo prenijeti, a u saglasnosti sa tehničkim mogućnostima koristimo slijedeće metode komuniciranja: -

telegrafija, telefonija, faksimil, televizija, prenos podataka, telekomanda, telemetrija i telesignalizacija.

slovu Z odgovara talasni oblik struje prikazan na slici 2.2. Elementarni interval traje neko vreme T. Prisustvo struje se naziva znakom, a odsustvo pauzom. Znaci se sastoje od jednog elementarnog impulsa zvanog tačka ili tri spojena elementarna impulsa nazvana crtom. Pauza između znakova je uvek elementarna pauza, s tim što pauza između slova iznosi tri, a između riječi pet elementarnih pauza.

Ovdje ćemo izložiti samo neke karakterističnie principe telegrafije, fototelegrafije i telefonije, koji se koriste u praksi, zato da bi izlaganja koja slijede mogla da budu praćena sa boljim razumijevanjem. O ostalim sistemima za prenos signala pogledati skriptu Tehnika telekomunikacija za za IV razred.

2.1. TELEGRAFIJA Telegrafija je najjednostavniji i istorijski prvi po redu pronađen metod komuniciranja električnim putem. Sve pisane poruke, na bilo kom jeziku, mogu se predstaviti nekim određenim nizom simbola koji su uzeti iz jednog konačnog skupa. U ovom slučaju taj skup je alfabet. Sam princip prenosa je u suštini vrlo jednostavan: svakom od slova treba dodijeliti neki talasni oblik struje, dakle, utvrditi zakon korespondencije između simbola i signala i na taj način obaviti kodiranje poruke; na mestu prijema, obrnutom operacijom, dekodiranjem, dobija se originalna poruka.

Slika 2.2. Talasni oblik struje koji odgovara slovu Z u Morzeovom alfabetu

Za razliku od telegrafije istosmjernom strujom, koja se naziva i telegrafijom prostom ili unipolamom strujom, postoji i telegrafija dvostrukom, odnosno polarnom strujom. Principska šema i odgovarajući talasni oblik ovakvog signala prikazani su na slikama 2.3 i 2.4. Taster

2.1.1. Istosmjerna telegrafija Najjednostavniji i istovremeno najprostiji način je da se za telegrafiranje koristi istosmjerna struja. Takva principijelna šema prikazana je na slici 2.1. Taster

Slika 2.3. Telegrafisanje polarnom strujom

Slika 2.4. Talasni oblik polarne struje Morzeovog slova Z Slika 2.1. Telegrafisanje istosmjernom - unipolarnom strujom

U prijemniku, koji može biti bilo kakav indikatorski sistem (analogni instrument, rele, pisač), prisustvom i odsustvom istosmerne struje u određenim intervalima vremena, može se predstaviti svaki simbol alfabeta. Tako, u najstarijem tipu koda, u Morzeovom alfabetu, Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Ovakva vrsta telegrafije ima prednost nad unipolamom zbog toga što su stanja koja odgovaraju pauzama definisana prisustvom struje drugog smjera. Prisustvo struje bolje definiše pauzu nego njeno odsustvo, zbog uticaja eventualnih smetnji, pošto je stepen tačnosti u očitavanju ovakvog znaka na prijemu znatno veći.

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

2.1.2. Izmjenična telegrafija Posebnu vrstu telegrafije predstavlja telegrafija izmjeničnom strujom. Razlikujemo dvije vrste: -

jednofrekventnu, i dvofrekventnu telegrafiju.

metod poznat je i pod nazivom ICW (Interrupted Continuous Wave). Na slikama 2.7 i 2.8 data je odgovarajuća šema i oblik signala za slučaj dvofrekventne telegrafije, koji se često naziva skraćenicom FKS (Frequency Shift Keying). Taster

Na slici 2.5 piikazana je principska šema jednofrekventnog telegrafa. Taster

Slika 2.7. Telegrafisanje dvofrekventnom strujom

Dvofrekventna

Slika 2.5. Telegrafisanje jednofrekvetnom strujom

Istosmjerna

Slika 2.8. Talasni oblik a-dvofrekventne i b-unipolarne struje Istosmjerna Jednofrekventna

Slika 2.6. Talasni oblik jednofrekventne i unipolarne struje

Na slici 2.6 prikazan je talasni oblik signala koji odgovara Morzeovom slovu "n" u slučaju jednofrekventnog rada. Ovaj

Telegrafiranje izmjeničnom strujom pruža jednu izvanrednu mogućnost: jedan vod može da se iskoristi za istovremeni prenos više nezavisnih telegrafskih poruka. Takva vrsta prenosa u svom sasvim uproštenom obliku prikazana je na slici 2.9, a poznata je pod imenom telegrafskog multipleksa ili višekanalna telegrafija. Ovdje je razmotren, kao prostiji, primjer jednofrekventne telegrafije.

Slika 2.9. Principska šema sistema višekanalne telegrafije

Dva istovremeno prisutna signala na liniji, čije su frekvencije f1 i f2 različite, mogu se pomoću električnih filtara (Φ1, Φ2 ...) razdvojiti i koristiti isti prenosni put

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

(vod) za prenos dvije nezavisne telegrafske poruke. Naime, za prvi kanal, koristi se frekvencija f1, a za drugi f2. Filtar F1 propušta samo signal čija je frekvencija f1. a

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

filtar F2 signal frekvencije f2. Na taj način, bez obzira kako izgleda složena struja na prenosnom vodu, signali se filtrima odvajaju na prijemu, svakom zasebnom korisniku kojem su namjenjeni. Ovakvim postupkom postiže se znatna ušteda u izgradnji prenosnog puta, a povećanje broja kanala može se vršiti dotle dok fizičke karakteristike prenosnog puta to dozvoljavaju.

Na kraju, razmotrimo funkcionisanje jedne telegrafske veze, npr. pomoću istosmjerne struje, kako je prikazano na slici 2.10b. Na mjestu predaje operator pritiskom na taster ostaruje da kroz električni vod teče istosmjerna struja. Ova struja, na mjestu prijema, aktivira pisač koji na traci od papira prikazanoj na slici 2.10.a, koja se kreće konstantnom brzinom, ispisuje kombinacije tačaka, crta i pauza.

Slika 2.10. a-zapis na telegrafskom papiru, b-principi rada telegrafa

2.1.3. Brzina telegrafisanja Ako se za prosječnu dužinu riječi uzme riječ od 4 slova, plus pauza između riječi, onda se npr. ručnim kucanjem Morzeovog koda istosmjernom telegrafijom može poslati 15 – 30 riječi/minuti. Sa porastom potreba u telegrafskom saobraćaju stvarana su i nova rešenja, pri čemu se uvjek težilo da se poveća brzina slanja slova i da se eliminiše što je moguće više subjektivni elemenat unesen prisustvom čoveka. Naime, poznata je telegrafija "na sluh", gde na mjestu prijema tačkama i crtama odgovaraju akustični signali u vidu tona kraćeg i dužeg trajanja. Slušajući te isprekidane tonove, operator piše poruku. Dakle, on je prijemnik, a samim tim se ne može izbjeći uticaj svih subjektivnih ljudskih elemenata. Pokretani tim razlozima, stručnjaci su stvorili mašinske sisteme za kodiranje i dekodiranje poruka. Oni su u stanju da prenesu oko 100 i više riječi/minutu. Sa razvojem ovih sistema razvijani su i novi kodovi: -

Morzeovog kod, 5-značni tzv. start-stop kod, Siemens-Hellov kod i drugi.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

U petoznačnom kodu svakom slovu odgovara određena kombinacija elementarnih znakova i pauza čije je trajanje jednako ukupnoj dužini trajanja 5 elementarnih znakova, odnosno pauza. Na slici 2.11. prikazan je kod koji odgovara slovu "z" u ovoj azbuci. Tim sistemom moguće je napraviti ukupan broj kombinacija 25 = 32, Što je dovoljno za prenos slova i cifara engleskog alfabeta.

Slika 2.11. Talasni oblik struje slovu Z u 5-značnom kodu

Poseban korak u razvoju telegrafije napravljen je uvođenjem telegrafskih pisaćih mašina – teleprintera. U stvari, tek ovaj postupak riječi telegrafija: operator na na mašini, a na udaljenom teleprinter otkucava na

odgovara punom smislu mestu predaje kuca tekst mestu prijema isti takav papiru tekst identičan

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

poslanom. Tako je eliminisan ljudski faktor i povećana brzina telegrafisanja.

mornarici i novinskim agencijama ne može ni zamisliti bez radiotelegrafije.

U svrhu poređenja raznih sistema i za njihove proračune definisan je pojam brzina telegrafisanja: to je ukupan broj elementarnih znakova i pauza poslan u jedinici vremena, pri čemu je za jedinicu brzine telegrafisanja usvojen jedan elementarni interval u jednoj sekundi.

Interesantno je ipak napomenuti da je telegrafski saobraćaj u konstantnom opadanju. Tako je Western Union Telegraphe Co. zabilježila 1967. godine opadanje svog telegrafskog saobraćaja za čitavih 60% u odnosu na saobraćaj krajem drugog svetskog rata. Međutim, zahvaljujući postojanju teleprintera razvijena je javna telegrafska služba poznata pod imenom telex (teleprinter exchange). U njoj se teleprinteri, baš isto kao i telefonski aparati, vezuju na automatske centrale i veze se između pretplatnika u raznim gradovima i zemljama uspostavljaju jednostavno biranjem pretplatničkog broja. Ova služba u posljednje vrijeme bilježi sve veći i veći saobraćaj, jer u odnosu na telefoniju ima i određenu prednost. Naime, dokumenat o poslatoj poruci uvek postoji što je od značaja za razne poslovne organizacije.

Ta jedinica je nazvana baud, prema francuskom inženjeru Baudotu (E. Baudot je 1874. pronašao aparat sa 5-značnim kodom, koji je mogao da radi i kao multipleks od 2, 3, 4 ili 6 kanala).

2.1.4. Fototelegrafija Slika 2.12. Brzina telegrafisanja signal iznosi 1/T (baud) T – trajanje elementarnog intervala izraženo u sekundama

Primjer: Neka je frekvencija ponavljanja impulsa sa slike 2.12 f=25Hz. To znači da je T=20 ms, pa je brzina telegrafisanja ravna: vt= 1/T = 50 bauda. Telegrafske sisteme danas koriste PTT organizacije za javni saobraćaj, dok specijalne organizacije, kao što su vojska, železnica i druge primenjuju telegrafiju za svoje interne potrebe. Od prvih dana razvoja radiokomunikacione službe, telegrafija se pokazala vrlo prikladnom u korišćenju ovakvog transmisionog puta. Stoga se i danas rad u

Poseban metod komuniciranja koji služi za prenos mirnih slika, naziva se fototelegrafijom ili faksimilom. Osnovni princip prenosa poruka ovakve vrste sastoji se u slijedećem: bilo kakva crno bijela slika, fotografija, možemo sa unaprijed zadatom tačnošću predstaviti kao skup diskretnih elementarnih površina, tačaka, pri čemu svaka od njih ima jednu homogenu, konstantnu nijansu u spektru od bijelog preko sivog do crnog. Samim tim, apsorpciona moć ovakvih elemenata je različita: jedni će više a drugi manje reflektovati svjetlost kojom su osvetljeni. Ako se pomoću nekog svetlosno – električnog pretvarača izvrši pretvaranje osvetljenja u električni signal i ako je mogući obrnuti postupak na mjestu prijema, postoji principijelna mogućnost za prenos slike. Na slici 2.13. prikazana je šema kojom se može objasniti ovaj postupak.

Intenzitet svjetlosne mrlje

Slika 2.13. Šematski prikaz sistema fotelegrafije: a–zavisnost intenziteta svjetlosne mrlje od vremena, b–zavisnost struje fotoćelije od vremena, c–detektovani napon u prijemniku u zavisnosti od vremena

Slika koju želimo prenijeti omotamo oko doboša DT, koji je smješten u tamnu komoru. Kroz jedan mali otvor, pomoću sistema sočiva L1 baca se snop svjetlosti sijalice S na sliku. Ta svjetlost prolazi kroz diskretne otvore

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

raspoređene po obodu točka DT. Kako se ovaj okreće, to se dobija impulsni talasni oblik intenziteta svetlosne mrlje, prikazan dijagramom 2.13a.

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

Doboš DT ima dvostruko kretanje: obrće se oko svoje osovine i istovremeno se aksijalno pomjera. Na taj način, svjetlosna mrlja na njemu ispisuje helikoidu. Od svakog elementa slike, impulsno osvjetljenog, reflektuje se svjetlosni snop. Njegov intenzitet je proporcionalan moći refleksije osvjetljene elementarne površine. Reflektovana svjetlost se sistemom sočiva L2 usmjerava na svetlosno – električni pretvarač, fotoćeliju F. Struja koju daje fotoćelija, proporcionalna je intenzitetu ove svetlosti i prikazana je dijagramom 2.13b. Ovaj signal se pojačava, i preko filtra FT predaje na liniju koja vezuje udaljeno mesto prijema. Sada signal prolazi kroz prijemni filtar FR, pojačava se pojačavačem i detektuje. Njegov talasni oblik napona prikazan je dijagramom 2.13c. Fotografski papir na koji će se dobiti kopija (faksimil) prenošene slike omota se na doboš DR. Detektovani napon UGS napaja gasnu sijalicu GS. Intenzitet svjetla koji ona daje proporcionalan je ovom naponu. Sistemom sočiva L3 osvetljava se fotografski papir i na taj način dobija prenošena slika. Ovako dobijena slika predstavlja negativ. Međutim, nije nikakav problem da se dobije i pozitiv. Naravno, dobijena slika na prijemu, strogo uzevši, nije potpuno verna kopija prenošene slike i što se uzme više elementarnih površina u analizi, reprodukcija će biti bolja. No, ipak, negde se moramo zaustaviti. To će biti tamo gde smatramo da je kopija dobra. Primjer faksimila je imao za cilj da samo shvatimo princip prenosa slike, dok su danas razvijeni posebni metodi u prenosu mirnih slika, koji se koriste u raznim organizacijama; novinarskim, bankarskim, željezničkim i drugim.

2.2. TELEFONIJA Neposredniji, kompleksniji i atraktivniji vid komuniciranja od telegrafije omogućen je uspješnim realizacijama prenosa govora na daljinu. Dva partnera mogu da vode direktni razgovor kao da su jedan pored drugog i u takvom razgovoru jedan govornik može da uputi drugom od 100 – 200 riječi/minutu, što je samo nešto više nego što se postiže telegrafijom.

Ali, međusobni kontakt partnera je neposredniji: slušalac prepoznaje sagovornika po glasu i čak osjeća njegove emocije. Stoga je ova vrsta komuniciranja "bogatija" od telegrafije. Kad je riječ o prenosu poruka u telefoniji, mora da se istakne bitna razlika u odnosu na telegrafiju: 1. U telegrafiji prenosima diskretne poruke sastavljene od simbola iz konačnog njihovog skupa, alfabeta. Njih smo kodirali i prevodili u električne signale, proporcionalno u odnosu jedan prema jedan. Prema tome, imali smo i konačan skup električnih signala različitih, talasnih oblika, dakle, isto onoliko koliko i slova. 2. U telefoniji prenosimo kontinualne ili analogne poruke i signale. Poruka izražena govorom je kontinualna vremenska funkcija. Stoga, takav treba da bude i električni signal. Takve vremenske funkcije, koje predstavljaju govor, odnosno odgovarajuće signale, pripadaju jednoj klasi funkcija i pojavljuju se u neograničenom broju različitih formi. To predstavlja suštinsku razliku u odnosu na diskretne sisteme. Prema tome, moraju postojati naprave koje omogućuju kontinualnu konverziju govora u signal i obrnuto. Te naprave, kao što su npr. mikrofon i slušalica, nazivaju se pretvaračima. O svemu ovome biće još dosta govora, pa ćemo videti da se, uz određene uslove, i kontinualne poruke mogu prenositi diskretnim sistemima prenosa.

2.2.1. Prenos govora u jednom i dva smjera Na slici 2.14. prikazana je principska šema na osnovu koje je moguće preneti govor u jednom smjeru prenosa. Na lijevom dijelu slike predstavljen je mikrofon, a na desnom slušalica ili telefon. U mikrofonu, elastična dijafragma D1 vibrira pod uticajem promjenljivog pritiska koji na nju vrši zvučni talas. Ona je čvrsto vezana sa klipom K1, koji može da se pomjera u cilindru C.

INCIDENTNI TALAS

TALAS POBUĐEN SA D2

Slika 2.14. Principska šema koja prikazuje prenos govora u jednom smjeru

Ovaj je ispunjen ugljenim zrncima čija je osobina da se otpornost između kontakta K1 i K2, koja čini dio električnog kola u kome je baterija U, mijenja kad se

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

mijenja pritisak koji K1 izaziva na zrnca. Ako je pritisak veći, otpornost je manja i obrnuto. Dakle, kad ne postoji zvučni pritisak na dijafragmu D1 kroz kolo teče

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

konstantna istosmjerna struja. Počne li pritisak uslijed prisustva zvuka da se mijenja, mijenja se i otpornost između K1 i K2, a samim tim i struja koja teče kroz kolo. To je prikazano slikom 2.15.

Izloženi primjer pokazuje kako je moguće prenijeti govor u jednom smjeru prenosa. S obzirom na to da se razgovor – konverzacija u telefonskoj vezi vodi obostrano, pogledajmo principsku šemu koja to omogućava.

Dakle, ostvarena je analogna pretvaranje zvučnog pritiska govora u strujni električni signal. Ova struja sada pobuđuje elektromagnet E. On privlači čeličnu dijafragmu slušalice D2 u ritmu promjene električnog signal — struje te tako vibrira i dijafragma D2 i proizvodi zvučni pritisak, koji proizvodi zvučni talas i pobuđuje ljudsko uho. I ovde je, dakle, pretvaranje signala u zvučni pritisak analogan, kontinualan.

Kako je prikazanao na slici 2.16. mikrofoni MA i MB jednog i drugog govornika vezani su u lokalna kola, tako da svaki od njih ima nezavisno napajanje lokalnom baterijom E. Na taj način, kroz datu vezu od mjesta A do B ne teče istosmjerna struja. Transformatori TA i TB su specijalni, tzv. diferencijalni transformatori.

Slika 2.15. Struja kroz kolo sa slike 2.14

Ova proizvodi - generiše odgovarajuću struju u kolu kojim su vezani sagovornici A i B te će ta struja pobuditi slušalicu SB i govor će biti prenesen.

Govornik koji govori ispred mikrofona MA, izazvaće u svom lokalnom kolu promjenljivu istosmjernu struju, čiji je tok prikazan na slici 2.15. Zahvaljujući prisustvu transformatora, samo promjenljivi dio struje izazvane promjenom pritiska u mikrofonu MA indukuje promjenljivu elektromotornu silu na krajevima a-a' sekundara transformatora TA.

Pritisak zvuka izazvan dijafragmom D2 na taj način, sličan je pritisku koji je pobudio dijafragmu D1 pa je govor, naravno manje ili više vjerno prenesen.

Slika 2.16.- Principska šema koja prikazuje prenos govora u dva smjera

Za razliku od slušalice na slici 2.14, ova slušalica mora da ima stalni magnet, koji u odsustvu struje u njoj, drži njenu membrabu – dijafragmu privučenu u srednji položaj. Naravno, raste li izmjenična struja i ukoliko je ona takvog smjera da potpomaže dejstvo stalnog magneta, membrana slušalice SB biće još više privučena. U obrnutom slučaju, ona će odstupiti od svog centralnog položaja na drugu stranu. Konstrukcija sa diferencijalnim transformatorom uvedena je radi efekta poznatog pod nazivom lokalni efekat. Naime, kad govornik govori ispred mikrofona MA, postoji mogućnost da sam sebe čuje u sopstvenoj slušalici. Ali, ukoliko je kolo u kome se nalazi slušalica SA simetrično u odnosu na sekundar transformatora, ova pojava će se izbjeći. Ako tačka c dijeli sekundar na dva električki identična djela i ako je pomoćna impedansa ZB, koja se zove balansna impedansa ili balansni vod, jednaka impedansi ZA koju ima linija, jasno je da će potencijalna razlika na krajevima slušalice c—d, koju bi prouzrokovale struje iz mikrofona MA, biti uvjek jednaka nuli. Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Naravno, sve što je rečeno za smjer prenosa A – B, važi i za smer prenosa B – A, pa se na taj način omogućava obostrana razmjena govora.

2.2.2. Telefonsko posredovanje Jedan od posebnih, ali osnovnih problema u telefoniji, predstavlja uspostavljanje veze između dva govornika, odnosno pretplatnika. Uređaji koji ovo omogućava nazivaju se telefonske centrale. Razlikujemo dva tipa centrala, a prema tome i dvije vrste telefonskog saobraćaja, odnosno kako se to kaže dvije vrste posredovanja u uspostavljanju veze: 1. 2.

manuelno posredovanje, i automatsko posredovanje.

Svaki od ovih sistema ima svoje specifičnosti i njima ćemo posvetiti posebnu pažnju u drugim poglavljima ove skripte. Ovdje ćemo razmotriti osnovne principe i funkcionalne dijelove.

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

Manuelno posredovanja podrazumijeva da operator u telefonskoj centrali, na koju su vezani svi pretplatnički aparati, na poziv pretplatnika i njegov usmeni zahtjev, manuelnim putem (ručno) pomoću kratkospojnika ili preklopnika prespaja vezu sa drugim, željenim pretplatnikom.

Treba uočiti neke bitne operacije: pretplatnik mora pozvati centralu i kazati s kim želi da govori, operator

mora pozvati željenog pretplatnika, uključiti ga u zahtjevanu vezu i po završetku razgovora veza mora da se raskine i vrati u prvobitno stanje, koje je u stvari stanje pripravnosti za novu vezu. Šema telefonskog aparata koji se koristi u manuelnom posredovanju, kao i veza između dva pretplatnika prikazana je na slici 2.17.

Slika 2.17. Šema induktorskog telefonskog aparata za manuelno posredovanje i način ostvarenja veze pretplatnika A i B

Pretplatnički aparat se sastoji od mikrofona MA, slušalice SA, diferencijalnog transformatora TA, pomoćne balansne impedanse ZA, induktora IA, zvonca Zv i viljuške sa kontaktima 1-5, na kojoj stoji mikrotelefonska kombinacija. Njenim podizanjem aktiviraju se dva preklopnika vA. Kada pretplatnik A želi da pozove pretplatnika B, on okreće ručicu induktora koji proizvodi izmeničnu struju, čija je frekvencija oko 18 Hz. Tada se automatski raskida veza 1-3 kontakta IA, a uspostavlja kontakt 1-2, koji kratko vezuje lijevi dio aparata pretplatnika A. U pretplatničkom aparatu B, ako je on direktno vezan sa aparatom A, dakle bez posredstva Manuelne telefonske centrale – MTC, pozivna struja proriče kroz kolo zvonca Zv i akustički signal poziva pretplatnika B. Vrši li se posredovanje putem centrale MTC, operator poseduje identičan telefonski aparat, pa on čuje poziv i zatim, manuelnim putem, opet pomoću induktora poziva pretplatnika B. Kada ovaj podigne mikrotelefonsku kombinaciju sa njene viljuške, prorade prekidači vB. Na jednom od njih raskida se kontakt 1—3 i zvonce prestaje da zvoni, a uspostavlja se kontakt 2—3 i u kolu mikrofona kontakt 4—5. Time je veza uspostavljena i razgovor – konverzacija može da počne. Što se tiče pretplatnika A koji je pozivao, nije važno u kom je položaju za vreme poziva bila njegova mikrotelefonska kombinacija. Ovde su, kao što je to bilo objašnjeno u vezi sa slikom 2.16, mikrofon i slušalica vezani diferencijalnim sistemom da bi se spriječio lokalni efekat. Sasvim je drugačiji karakter posredovanja u automatskom saobraćaju. Ovde se sve operacije, karakteristične za uspostavljanje neke veze, obavljaju automatski, zahvaljujući specijalnoj konstrukciji telefonskog aparata i konstrukciji automatskih telefonskih centrala. Na slici 2.18. prikazana je detaljna šema ovakvog telefonskog aparata i princip uspostavljanja veze sa drugim pretplatnikom posredstvom automatske telefonske centrale – ATC. Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Posmatrajmo telefonski aparat pretplatnika A. On se sastoji od: mikrofona MA, slušalice SA, viljuške na koju se postavlja mikrotelefonska kombinacija, čije podizanje aktivira preklopnik vA, kondenzatora CA, zaštitnog otpornika ZZ zvona Zv, pomoćne impedanse ZA, brojčanika sa ciframa 1, 2, ..., 8, 9, 0 i njegovih kontakta nsi, nsr i nsa. Sa ATC je označen blok koji predstavlja automatsku telefonsku centralu. Da bi se uspostavila neka veza, obavljaju se sledeće operacije: kada pretplatnik A digne mikrotelefonsku kombinaciju, kratko se spoje kontakti 1—2—3 preklopnika vA,. Tada se obrazuje kolo istosmjerne struje: plus pola baterija E u centrali – rele Ra — pretplatnička žila a — kontakt nsi — kontakti 1—2 — mikrofon — sekundar transformatora Tr, pretplatnička žila b — rele Ra — minus pol baterije E u centrali. Ovom operacijom obavljene su dvije stvari: mikrofon se napaja strujom, a u centrali je proradilo rele Ra. Aktiviranje ovog relea prouzrokuje: zauzimanje birača, koji je šematski prikazan i označen sa B i uključenje u vod pretplatnika A generatora izmjenične struje frekvencije 450Hz iz ATC. Ova struja je isprekidana u ritmu Morzeovog slova "a" i pretplatnik A čuje u svojoj slušalici odgovarajući isprekidan ton (tačka – crta). To ga obavještava da je centrala slobodna i spremna da primi njegove dalje zahtjeve. Ukoliko centrala nije slobodna, umesto tona isprekidanog u ritmu slova "a", pretplatnik A dobija ravnomjerno isprekidan ton frekvencije 450Hz. Kad pretplatnik čuje da je centrala slobodna, počinje biranje željenog sagovornika. Svaki pretplatnik ima svoj karakterističan broj koji je sastavljen od kombinacije cifara na brojčaniku. Okretanjem brojčanika u smjeru kazaljke na satu do njegovog krajnjeg položaja, on se pomoću jedne opruge navije. Tom prilikom zatvori se kontakt nsa, pa se lijevi deo šeme aparata kratko spoji. Na taj način, biranje ne utiče na slušalicu i istovremeno u kolu istosmjerne struje do centrale nalazi se manja otpornost.

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

A T A P R E T P L A T N I K A A

A T A P R E T P L A T N I K A B

Slika 2.18. Ostvarenje veze automatskih telefonskih aparata – ATA u automatskom telefonskom saobraćaju pretplatnika A i B

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

SISTEMI ZA PRENOS SIGNALA

Puštanjem brojčanika da se slobodnim okretanjem vrati u svoj prvobitni položaj, otvara se kontakt nsr koji ostaje u tom položaju sve dok se brojčanik ne zaustavi. O ulozi ovog kontakta biće još riječi. Istovremeno, slobodnim vraćanjem brojčanika utiče se na ekscentar e, koji prekida kontaktom nsi kolo istosmjerne struje onoliko puta koliko to označava izabrana cifra. Na taj način šalju se signali biranja u obliku impulsa u centralu. Objasnimo sad kako se uspostavlja veza. U slučaju da je pretplatnik koji se traži zauzet, centrala šalje pretplatniku A znak zauzeća. To je ravnomjerno isprekidani ton čija je frekvencija 450 Hz. Ako je pretplatnik B slobodan, centrala šalje preko njegovih žila a i b pozivnu struju čija je frekvencija između 16 Hz i 25 Hz. Ova struja prolazi kroz kondenzator CB i kalem zvona ZB, koji obrazuju serijsko oscilatorno kolo. Akustički signal poziva pretplatnika B. Istovremeno, centrala šalje istu ovakvu struju pretplatniku A, čime ga obavještava da je uspostavljena veza sa pretplatničkim aparatom B. Kada pretplatnik B digne mikrotelefonsku kombinaciju, kroz njegov vod i mikrofon protiče istosmjerna struja za

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

napajanje mikrofona. Istovremeno ova struja aktivira rele Rb koji prekida slanje pozivne struje i razgovor može početi. Za vreme razgovora, kroz liniju teče promjenljiva istosmjerna struja, nastala sabiranjem – superpozicijom konstantne struje napajanja i govornih struja. Kada se razgovor završi, spuštanjem mikrotelefonskih kombinacija A i B, raskidaju se oba kola istosmjerne struje, a relei Ra i Rb otpuštaju svoje kotve i svi organi se vraćaju u prvobitni, neaktivan položaj. Iistaknimo na kraju da su danas u oblast automatske komutacije – prespajanja veza u telefonskom saobraćaju uvedena sasvim nova rješenja. Napušteni su mehanički i elektromehanički sistemi i uvedena čisto elektronska komutacija. Ova rješenja, zahvaljujući uspjesima postignutim u razvoju poluprovodnika i pomoću njih izgrađenih kola, kao što su specijalna kola za pamćenje i programiranje, pruža znatne prednosti nad postojećim sistemima i o njima će biti govora u narednim poglavljima.

Model telekomunikacione veze

3 poglavlje

Izlaganja u ovom poglavlju će se baviti problemima teorijskih modela telekomunikacionih sistema. Jedan od prvih takvih, univerzalnih modela, je predložio Šenon, pa prema njemu nosi naziv Šenonov model telekomunikacionog sistema. Najjednostavniji model se sastoji od predajnika, prenosnog puta i prijemnika. Prenosni put, u ovom slučaju, povezuje predajnik i prijemnik obezbjeđujući da se premoste potrebna rastojanja u prostoru. Posebno ćemo obraditi tipični predajnik – telefonski mikrofon i prijemnik – telefonsku slušalicu, koje susrećemo u svim telefonskim aparatima. Na kraju ćemo reći nešto telekomunikacione mreže.

ekonomičnosti

NAUČITE NOVE POJMOVE ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

predajnik – prenosni put – prijemnik, zvučni talas, ugljeni mikrofon, telefonska slušalica, magnetno polja "govorne" struje.

pouzdanosti

jedne

MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE

3. MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE Jedan od odgovora na pitanje: Šta su telekomunikacije? je sadržan u definiciji koju je usvojila Međunarodna unija za telekomunikacije – UIT.

3.1. OPŠTI MODEL KOMUNIKACIONOG SISTEMA

Telekomunikacije podrazumijevaju: bilo kakav prenos, otpremanje ili prijem znakova, slike, zvuka, ili ljudskih saznanja na bilo kakav način preko vodova, radija, vizuelnim ili drugim elektromagnetnim sistemima.

Najjednostavniji model telekomunikacione veze prikazan je na slici 3.1. Ovaj model se sastoji iz samo tri bloka – predajnika, prenosnog puta i prijemnika. Prenosni put, u ovom slučaju, povezuje predajnik i prijemnik obezbjeđujući da se premoste potrebna rastojanja u prostoru.

Termin telekomunikacije odnosi se, prema tome, na oblast elektrotehnike koja se bavi problemom prenošenja poruka na daljinu. Poruke su zapisi nizova simbola iz nekog pisanog ili numeričkog alfabeta u izvornom ili obično električnom obliku. Treba razlikovati pojam poruka od pojma informacija. Svaki niz znakova čini neku poruku, koja može sadržati ili ne sadržati odgovarajuću količinu informacije za onoga kome je upućena. Dakle, poruka je nosilac informacije, a sama informacija predstavlja količinu (ne)očekivanog događaja u odaslanoj/primljenoj poruci.

Detaljniji model telekomunikacione veze prikazan je na slici 2.2. Ovaj model omogućava nam da bliže definišemo proučavani problem prenošenja poruka na daljinu, da razumijemo funkciju svakog dijela sistema, a samim tim i da shvatimo sve bitne faze procesa koji se odvija. Izvor poruke podrazumijeva bilo kakav izvor poruke koju treba prenijeti korisniku. Poruke mogu biti izgovorene riječi, brojevi, muzika, mirne i pokretne slike i sl. Predajnik ima zadatak da poruku pretvori u električni signal podesan za prenišenje. Električni signal može biti u analognom i digitalnom obliku i kao takav on predstavlja električni ekvivalent prenošene poruke i u takvoj formi se lakše prenosi ili jedino tako može da se prenese.

PRENOSNI PUT

PREDAJNIK

PRIJEMNIK

Slika 3.1. Najjednostavniji prikaz komunikacionog sistema KANAL VEZE

SIGNAL

IZVOR PORUKE

PREDAJNIK

PRIJEMNIK

KORISNIK

PRENOSNI PUT

IZVOR ŠUMA

Slika 3.2. Opštii model komunikacionog sistema

U slučaju, npr. telefonije ova se operacija izvodi tako što se posredstvom mikrofona akustička energija ljudskog glasa pretvara u elektromotornu silu čija vremenska promjena odgovara promjeni intenziteta zvučnog polja. Prenosni put predstavlja sredinu kroz koju se signal prenosi od predajnika do prijemnika. To može biti fizički vod, u telefonskim komunikacijama simetrična parica,

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

četvorka ili koaksijalna parica, ili prostor kroz koji se prostire radiotalas (elektromagnetni talas), optički kablovi, niz pojačavača itd. Prenosni put je inače mjesto gdje se javljaju osnovne teškoće pri prenošenju signala i koje se manifestuju na razne načine u prijemniku.

MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE

Jedna od tih teškoća manifestuje se, npr. tako što primljena poruka na izlazu iz prijemnika nije ni slična, ni podudarna sa porukom na ulazu u predajnik. U prenosnom putu se javljaju i drugi efekti koji mijenjaju oblik odaslane poruke, pa prema tome otežavaju njen prenos, a jednim se imenom nazivaju šumovi. Šumovi su na slici 3.2 prikazani kao blok izvor šuma, ali na žalost to nije jedino mjesto gdje oni nastaju. Nešto više o šumovima slijedi u narednim poglavljima.

su u metalnu kutiju, najčešće konusnog oblika, koja se onda naziva mikrofonska kapisla. Membrana ugljenog mikrofona može biti od poliranog tvrdog ugljena ili od metala (npr. aluminijum). Membrana se izrađuje tako da ima dovoljnu čvrstoću i elastičnost kao bi reagovala na električna treperenja. Često se u sredinu membrane postavlja ugljena pločica kojom se poboljšava dodir između membrane i ugljenog praha.

Kanal veze je skup tehničkih uređaja koji obezbjeđuju nezavisnu predaju date poruke po zajedničkom prenosnom putu. Za razliku od prenosnog puta, kanal veze predstavlja istosmjernu vezu.

Ima više razloga koji idu u prilog upotrebi ugljenih zrnaca umjesto nekog drugog materijala, npr.

Višekanalni prenos podrazumijeva istovremeno komuniciranje više korisnika zajedničkim prenosnim putem, a da jedan drugom ne smetaju, tzv. multipleksni prenos

3.1.1. Ugljeni mikrofon U telefonskim aparatima koriste se ugljeni mikrofoni, koji se sastoje od membrane, ugljenog praha (ili zrnaca) i posude za prah, kao na slici 3.3. Ova tri dijela smještena

Membrana

ugalj nema tečno agregatno stanje, pa ne može doći do pojave da se zrnca "‘zapeku" jedno za drugo, na mjestima gdje se zrnca dodiruju javljaju se struje velike gustine, pa samim tim i visoke temperature, koje ugalj izvanredno dobro podnosi, ugalj ima veliku električnu otpornost, što omogućava paralelno vezivanje velikog broja zrnaca, čime se poboljšava kvalitet rada mikrofona.

Posuda za ugljeni prah ili zrnca pravi se od uglja ili metala. Oko posude je namješten filcani omotač koji dopire do membrane, a služi da zaštiti prah od ispadanja i da smanji nepotrebo treperenje membrane.

Zvuk

a Ugljena zrnca

Izlaz na telefonsku paricu

Izolator

b Slika 3.3. Presjek i princip rada ugljenog mikrofona

Princip funkcionisanja ugljenog mikrofona je slijedeći: Da bi mikrofon uopšte mogao da radi potrebno je da kroz njega protiče istosmjerna struja, zbog čega nam je potreban napon napajanja Uo. Kada na membranu mikrofona djeluje zvučni talas, ugljena zrnca bivaju izložena promjenljivom mehaničkom pritisku. Pošto se zrnca nalaze stisnuta jedno do drugog mijenja se otpornost kontakta između njih, pa se samim tim mijenja i intenzitet struje u kolu. Sada se stalnoj (istosmjernoj) struji, koja je tekla iz plus pola izvora U0, kroz mikrofon i primar transformatora, sabira – superponira još jedna promjenljiva struja, čija vremenska promjena odgovara vremenskoj promjeni zvučnog pritiska, te se dobije prikaz kao na slici 3.4. Dakle, mikrofon ostvaruje ulogu akustično – električnog pretvarača.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 3.4. Vremenski prikaz struje mikrofona

Samo onaj dio govorne – vremenski promjenljive struje, koji se pojavi na primaru transformatora bude transformiran na sekundar i dalje se prenosi po prenosnom putu. Dobar mikrofon treba:

MODEL TELEKOMUNIKACIONE VEZE

biti osjetljiv, tj. on mora i pri slabim zvučnim talasima izazvati srazmjerno jake promjene struje, da vjerno i razumljivo pretvara poruke, da vjerno odražava treperenje zvučnog talasa u cijelom opsegu frekvencija važnom za ljudski govor (20Hz – 20kHz) iako je to teško postići, da ima vjernu i linearnu karakteristiku u opsegu frekvencija od 300Hz – 3400Hz.

Pretvaranjem kroz mikrofon često se određene govorne frekvencije bolje prenose, dok se druge jako slabe. U stvari, zbog nesavršenosti mikrofona govorna energija istog zvučnog pritiska, ali različitih frekvencija, proizvodi u mikrofonu struju različitih električnih napona. Ova pojava poznata je pod nazivom izobličenja. Prednosti ugljenih mikrofona nad drugima su: -

njihova osjetljivost i njihovo djelovanje je ekvivalentno djelovanju pojačavača. Smatra se da ugljeni mikrofon primljenu zvučnu energiju predaje dalje u obliku električne energije koja je oko 100 puta veća od primljene, mikrofoni izvedeni na elektrodinamičkom, piezoelektričnom i sličnim principima ponašaju se kao oslabljivači (atenuatori) i da bi uopšte mogli da se koriste zahtijevaju upotrebu pojačavača,

ugljeni mikrofoni neuporedivo su jeftiniji od drugih tipova mikrofona.

3.1.2. Telefonska slušalica Prijemnik, sa slike 3.2. obavlja operaciju suprotnu predajniku, tj vrši električno – akustičnu konverziju i pretvara električni signal u zvučnu poruku. U telefoniju funkciju prijemnika obavlja slušalica. Za razliku od mikrofona, koji akusičku energiju ljudskog glasa pretvara u struju promjenljivog intenziteta, zadatak je slušalice da električne oscilacije pretvori u zvučne. Ona, u stvari, pretvara električnu energiju u zvučnu, reprodukujući glasove izgovorene ispred mikrofona i prenosi ih uslijed treperenja vazduha do ljudskog uha. Slušalica se sastoji od: -

stalnog magneta, elektromagneta, i membrane.

Ovi dijelovi su smješteni u metalnu kutiju valjkastog oblika koja se naziva telefonska kapisla, kao što je prikazano na slici 3.5.

Membrana Električni signal – ekvivalentan govornoj poruci – govoru

Zvučni talas Stalni magnet

Slika 3.5. Dijelovi telefonske slušalice

Stalni magnet u telefonskoj slušalici ima oblik potkovice sa nastavcima na koje se postavljaju namotaji elektromagneta. Ovi namotaji su međusobo vezani u seriju i njihov otpor najčešće iznosi 2x27 Ω. Membrana se pravi od mekog željeza i ona, u stvari, predstavlja kotvu elektromagneta. Da bi se spriječila korozija, membrana se zaštićuje nekom od antikorozivnih metoda. Rastojanje između membrane i nastavka sa namotajima elektromagneta fabrički je podešeno i ne može se tokom eksploatacije mijenjati. Princip funkcionisanja slušalice je slijedeći: Za vrijeme mirovanja, tj. dok slušalica ne radi, membrana se pod uticajem magnetno polja stalnog magneta nalazi u jednom određenom, tzv. mirnom položaju. U tom položaju konstantno magnetno polje stalnog magneta drži membranu privučenu do položaja

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

ravnoteže u kome se sila magneta izjednačava sa silom elastičnih veza koje zatežu membranu. Kada kroz namotaje elektromagneta poteče promjenljiva govorna struja, koja predstavlja eletrični ekvivalent govora, stvara se i novo – promjenljivo magnetno polje. Kada se pravci magnetnih polja stalnog magneta i govorne struje kroz elektromagnet poklapaju, onda se membrana približava nastavcima sa namotajima elektromagneta. Ukoliko se pravci magnetnih polja ne poklapaju, membrana se odmiče od tih nastavaka. Kako se mijenja govorna struja, tako i membrana treperi, tjera na oscilovanje čestice vazduha koje se nalaze u prostoru oko nje i tako proizvodi zvučni ton. To je upravo onaj ton koji odgovara električnim treperenjima otpremljenim posredstvom mikrofona sa drugog kraja voda. Prijemnik na slici 3.2. u općem slučaju sadrži i prijemnik i korisnika, koji je u telefoniji čovjek, mašina ili neki drugi objekt kojemu je poruka namjenjena.

Telekomunikacioni vodovi

poglavlje

Dvopol je uređaj, element, naprava s jednim parom krajeva. Najpoznatiji dvopoli su otpori – R, kalemovi – L i kondenzatori – C. Dvopoli mogu biti pasivni i aktivni, linearni i nelinearni, vremenski promjenljivi ili nepromjenljivi. Neke karakteristične parametre dvopola ćemo obraditi u ovom poglavlju i to sa aspekta telekomunikacija, a to znači posmatrati njihov rad u prisustvu istosmjernog i izmjeničnog signala. Serijskim ili paralenim vezivanjem osnovnih dvopola dobijaju se RLC serijska ili paralelna oscilatorna kola, koja čine sastavni dio svih telekomunikacionih procesa i uređaja, o čemu će posebno biti riječi. Ako se dvopoli međusobno povezuju tako da formiraju električnu mrežu sa dva para krajeva dobili smo tzv. četvoropol. Najvažnije za svaki četvoropol je poznavanje zavisnosti između njegovih ulaznih i izlaznih veličina, koje određuju parametre samog četvoropola. Šta znači pojačanje i slabljenje signala i kakav matematički aparat to potvrđuje biće objašnjeno u ovom poglavlju. Referentni mjerni nivoi u telekomunikacijama su rezultat istraživanja osobina sistema, uređaja i prenosnih puteva. Definirane su posebno izabrane referentne vrijednosti za struju (I0), napon (U0) i snagu (P0) objedinjene u normalnom generatoru.

NAUČITE NOVE POJMOVE ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

otpor u kolu istosmjerne i izmjenične struje, kalem – zavojnica u kolu istosmjerne i izmjenične struje, kondenzator u kolu istosmjerne i izmjenične struje, serijsko i paralelno oscilatorno kolo, rezonancija i antirezonancija, Q – faktor dobrote, propusni opseg i selektivnost, simetrični i nesimetrični četvorpoli, dB – decibel, N – Neper, normalni generator.

TELEKOMUNIKACIONI VODOVI

4. TELEKOMUNIKACIONI VODOVI Preko električnih vodova su ostvarene prve savremene telekomunikacije. To se desilo 1844. godine kada je Semjuel Morze ostvario telegrafsku liniju između Vašingtona i Baltimora. Nešto kasnije pronađen je telefon, a početkom dvadestog vijeka i radio. Ovaj je u izvjesnoj mjeri umanjio značaj žiičnih vodova, ali je on ponovo porastao, naročito sa pronalaskom optičkog voda i naglim širenjem Interneta, krajem dvadesetog vijeka.

4.1. KONSTRUKTIVNI ELEMENTI KABLOVA VODOVI: provodnici se izrađuju od bakra - Cu ili aluminija – Al. Kao jednožični (žica), se izrađuju do 10mm2, a kao višežični (uže), se izrađuju kompaktirani, okruglog oblika od 16mm2 na više ili sektorskog oblika od 50mm2 na više. IZOLACIJA: izolacija se sastoji od sloja PVC ili XLPE mase, u standardnoj kvaliteti ili u teško gorivoj izvedbi (sa/bez halogena). Teško gorivi izolacijski halogeni materijali odlikuju se vrlo dobrim mehaničkim I električnim osobinama. Glavna prednost ovih materijala, u odnosu na standardne, je ta da im je za gorenje potrebna veća količina kiseonika. ŽILA: žila je izolirani vodič i predstavlja element kabla. U zavisnosti od broja žila, kablovi mogu biti jednožilni i višežilni. Označavanje žila u višežilnim kablovima izvodi se bojama za kablove do 5 žila, ili brojevima za kablove sa 6 i više žila, počevši od broja 1 iz središta. Kod samonosivog kablskog snopa boje žila su crne. Žile faznih vodiča označavaju se brojevima 1, 2 i 3. Nulta nosiva žila od 16, 25 i 71,5mm nemaju nikakve brojčane oznake a da bi se mogle uvijek sigurno raspoznati, imaju po cijeloj dužini izvedeno trokutasto izbočenje koje se može lahko uočiti, vizuelno ili dodirom. ISPUNA: ispuna se postavlja u međuprostor između i preko použenih žila da bi se dobio kružni oblik jezgre kabla. Kao materijal za ispunu koriste se elastomerna ili plastomerna mješavina. Za kablove sa sektorskim vodovima i većih konstrukcija signalnih vodova koriste se termoplastične vrpce koje se omotavaju oko použenih žila. ARMATURA: armatura služi kao zaštita od mehaničkih oštećenja kabla, a izrađuje se od: -

dvije čelične trake ili čeličnih pocinčanih okruglih žica.

PLAŠT: plašt se nanosi preko izolacije kod jednožičnih kablova ili iznad ispune, odnosno armature, kod višežilnih kablova. Sastoji se od sloja PVC mase, u standardnoj

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

San svakog korisnika računara je da se na Internet priključi preko optičkog voda, preko koga se podaci prenose najvećom brzinom prenosa po vodovima. Ovdje obrađujemo osnovne karakteristike električnih vodova koje, pored ostalog, treba da ukažu i na bitnu razliku između vodova i većine drugih elektronskih uređaja, a to je pojava prostiranja talasa.

kvaliteti ili u teško gorivoj izvedbi (sa/bez helogena). Teško gorivi poliolefinski materijal za plaštovel ubraja se u teško gorive bezhalogene materijale. Uz sve navedene osobine za teško gorivi plaštovski PVC, teško gorivi bezhalogeni poliolefin pri gorenju razvija dimove koji nisu otrovni, zagušljivi ni korozivni, a ne smanjuju niti vidljivost. Boja plašta:

Crna- za standardne kablove Siva- za teškogorive bezhalogene kablove Plava- za teškogorive halogene kablove

STRUJNO OPTEREĆENJE kabla je potrebno tako ograničiti, da se sva količina toplote razvijena u vodovima kabla može slobodno prenijeti u okolni prostor. Odvođenje topline zavisi od unutrašnjeg toplotnog otporu između vodova i vanjske površine kabla te toplotnog otpora okoline, gdje je kabl ugrađen. Unutrašnji toplotni otpor je određen konstrukcijom kabla i osobinama ugrađenog materijala. Kod određivanja toplotnog otpora okoline, treba voditi računa o : • specifičnom otporu zemljišta • temperaturi okoline • izloženosti sunčevom svijetlu (kod polaganja u zraku) • načinu polaganja i zaštite kabla • broju paralelno položenih kablova uticaju ostalih instalacija (npr.: parovodi, itd.) • Kabl je telekomunikacioni vod sastavljen od jednog ili više izolovanih metalnih vodiča zaštićenih od vlage hermetičkim plaštem, iznad kojega se može nalaziti još nekoliko zaštitnih slojeva (armatura, zaštitni slojevi protiv korozije itd.). Glavni dijelovi svakog kabla (slika 4.1) su:

jezgro – sastoji se od osnovnih elemenata kabla (žila, parica, četvorki);plašt (omotač) – nalazi se oko jezgra kabla i štiti ga od vlage; armatura – nalazi se oko plašta kabla i štiti ga od mehaničkih oštećanja; zaštitni slojevi – nalaze se oko armature i štite je od korozije.

TELEKOMUNIKACIONI VODOVI

Slika 4.1. Konstrukcija kabla

Najviše se izrađuju okrugli vodiči prečnika: 0,4 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1,0 mm, 1,2 mm i 1,4 mm.

4.1.1. Osnovni elementi kabla a) Žila (slika 4.2) – je izolovani metalni vodič. Najvažnije karakteristike materijala koji se najčešće upotrebljavaju za izradu vodiča date su u tabeli 4.1.

Specifični otpor ρ Ωmm2/m

Temperaturni koeficijent α

Slika 4.2. Žila

Bakar (Cu)

0,0175

+0,0038

Aluminij (Al)

0,0294

+0,004

Najvažnije karakteristike materijala koji se najčešće upotrebljavaju za izoliranje vodiča date su u tabeli 4.2.

Materijal

Tabela 4.1. Neke karakteristike materijala

Materijal Papir + zrak Lak Tekstil Polivinilklorid Guma Polietilen Polistrol

Relativna dielektrična Konstanta

Električni gubici u izolaciji na frekvenciji f=1 MHz tgδ ⋅ 10-3

1,3 – 1,5 3,0 – 4,0 3,5 – 4,3 3,0 – 10,0 2,0 – 8,0 2,25 – 2,3 2,5 – 2,7

30 14 1,8 12 – 150 10 – 80 0,2 – 0,4 0,1 – 0,3

Tabela 4.2. Neke karakteristike materijala za izolaciju

b) Parica (slika 4.3) su dvije kablovske žile upredene zajedno zbog smanjenja preslušavanja uslijed indukcije. Dobra je za kablove dugačke nekoliko stotina metara. Zbog razlikovanja, svaka žila u parici posebno je označena.

preslušavanja zbog indukcije. Ovakav način upredanja neophodan je za veće dužine kablova. Radi razlikovanja, svaka žila ili parica posebno su označene.

Slika 4.4. Zvjezdasta četvorka

Slika 4.3. Parica Prečnik parice:

dp=1,65 ⋅ do [mm]

gdje je: do = prečnik žile u mm. c) Četvorka – su dvije kablovske parice ili četiri žile upredene zajedno, također zbog smanjenja

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 4.5. DM četvorka

Postoje dvije vrste četvorki:

TELEKOMUNIKACIONI VODOVI

1. zvijezdasta (slika 4.4) – koja nastaje istovremenim upredanjem četiri žile; 2. Dieselhorst-Martinova (skraćeno DM) (slika 4.5) – koja nastaje upredanjem dvije prethodno upredene parice. Prečnik zvijezdaste četvorke je: dčz=2,2 ⋅ do [mm], a Dieselhorst – Martinove: dčDM=2,6 ⋅ do [mm] gdje je do = prečnik žile u mm.

obliku kolutića jednoliko raspoređenih na unutrašnjem vodiču (slika 4.7). Vrsta koaksijalne parice (tube)

d (mm)

D (mm)

normalna patuljasta

2,6 1,2

9,5 4,4

(2-3)

Tabela 4.3. Vrste koaksijalnih parica

4.1.2. Jezgro Sika. 4.6. Koaksijalna parica

d) Koaksijalna parica (tuba) – su dva vodiča postavljena koaksijalno jedan u drugome (slika 4.6). Preslušavanje između ovakvih parica je minimalno, što je naročito važno u prenosu visokofrekventnih izmjeničnih struja. Kad su vodiči koaksijalne parice izrađeni od bakra preslušavanje je najmanje, ako je zadovoljen uslov: D/d=3,6 gdje su: D = prečnik vanjskog vodiča u mm; d = prečnik unutrašnjeg vodiča u mm.

Jezgro kabla sastoji se od osnovnih elemenata kabla – žila, parica ili četvorki. Ako su u jezgru svi osnovni elementi iste vrste, takvi se kablovi nazivaju prosti ili jednostavni, a ako su osnovni elementi raznih vrsta, takvi se kablovi nazivaju složeni ili kombinovani. S obzirom na raspored osnovnih elemenata kabla unutar jezgra razlikujemo: a) jezgro s koncentričnim slojevima (obično do 100 četvorki) (slika 4.8);

Slika 4.8. Jezgro kabla s koncentričnim slojevima

b) jezgro sa sektorskim slojevima (obično preko 100 četvorki) (slika 4.9).

Slika 4.7. Koaksialne parice s različitim vrstama plastične izolacije između unutrašnjeg i vanjskog vodiča: 1) unutrašnji vodič; 2) puna izolacija; 3) spiralna izolacija; 4) izolacija u obliku kolutića; 5) vanjski vodič; 6) plašt od čeličnih traka

U tabeli 4.3 dat je pregled vrsta koaksijalnih parica koje su najčešće upotrebljavaju u praksi. Koaksijalnost vodiča u tubi održava se pomoću izolacije. Izolacija može ispunjavati cijeli prostor između unutrašnjeg i vanjskog vodiča, može se načiniti u obliku spiralnog omotača oko unutrašnjeg vodiča, ili pak u

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 4.9. Jezgro kabla sa sektorskim slojevima

Da bi se razlikovali pojedini slojevi, odnosno osnovni elementi unutar njih, obično su u svakom sloju dva osnovna elementa posebno označena (druga boja

TELEKOMUNIKACIONI VODOVI

izolacije ili konca). Jedan od njih smatra se početnim, tj. od njega počinje brojanje, a drugi smjernim, tj. broji se u smjeru prema njemu. Zbog lakšeg razbrajanja i ostali osnovni elementi u svakom sloju posebno su označeni (neparni na jedan način, a parni na drugi).

4.2. KOMINIKACIONI VODOVI Telekomunikacioni vod je sistem od jednog ili više metalnih vodiča koji služe za prenos poruka (koje mogu da sadrže određenu količnu informacija) pomoću električnih signala.

Telekomunikaciona linija je skup više telekomunikacionih vodova koji su na određeni način povezani u cjelini.

4.2.1. Podjela vodova Telekomunikacione vodove dijelimo prema različitim kriterijima: A) Prema sistemu veza koje se po vodovima realiziraju razlikujemo: jednožične, dvožične i četverožične vodove (slika.4.10).

Slika. 4.10. Sistemi veza: a) jednožični vod, b) dvožični vod, c) četverožični vod

B) Prema simetriji vodova u odnosu na zemlju ili masu razlikujemo: nesimetrične i simetrične vodove (slika 4.11).

C) Prema konstrukciji vodova razlikujemo: gole vodove, izolirane vodove i kablove (slika 4.12). D) Prema namjeni vodova razlikujemo: a) b) c) d) e) f)

Slika. 4.11. a) nesimetrični vod, b) simetrični vod

telegrafske vodove; telefonske vodove; radio-vodove; televizijske vodove; signalne vodove; vodove za prijem podataka.

Kvalitet prenosa podatak po telekomunikacionom vodu u prvom redu zavisi od osnovnih električnih karakteristika voda, dakle od otpora, induktivititeta, kapaciteta i provodnosti izolacije. Telekomunikacioni vod može se prikazati ekvivalentnom vezom elemenata koji zamjenjuju pojedine osnovne električne karakteristike voda. Razlika je jedino u tome, što su u ekvivalentnoj vezi telekomunikacionog voda elementi koncentrisani, dok su na stvarnom telekomunikacionom vodu jednoliko raspoređeni po cijeloj njegovoj dužini (slika 4.13).

Slika 4.12. a) goli vod – žila, b) izolirani vod, c) kabl

Slika. 4.13. Ekvivalentna šema: a) nesimetričnog voda i b) simetričnog vod

Dobra strana simetričnih vodova je prostija konstrukcija a u nekim slučajevima, na primjer, kada se koriste za napajanje simetričnih antena, prednost je njihova simetričnost. Njihov glavni nedostatak je u tome što Telekomunikacije III – tehničari elektronike

zrače i primaje elektromagnetnu energiju. Naime. oni se ponašaju kao radio - antene u kojima se, pod dejstvom elektromagnetnih polja koje stvaraju razni izvori smetnji, indukuju naponi koji ometaju normalan rad. Isto tako,

TELEKOMUNIKACIONI VODOVI

kada se kroz simetrične vodove vrši prenos, oni se ponašaju kao emisione antene i stvaraju elektromagnetna polja koja ometaju rad drugih okolnih uređaja. Ovaj tzv. antenski efekat ne postoji kod koaksijalnih kablova jer elektromagnetno polje koje se javlja između provodnika ostaje u unutrašnjosti. S druge strane, koaksijalvi kablovi su komplikovaniji i skuplji.

D Z c = 138 log [Ω] , d gdje je: D - unutrašnji prečnik spoljašnjeg provodnika, d - prečnik unutrašnjeg provodnika. U praksi se koriste koaksijalni kablovi sa ZC=40–150Ω.

Nekoliko vrsta električnih vodova koji se koriste u praksi prikazano je na slikama 4.14 – 4.17. Na slici 4.16 prikazan je simetrični dvožični zračni vod. Prečnik provodnika d i rastojanje između njihovih osa D zavisi od snage koju treba prenijeti preko voda od izvora do potrošača, kao i od potrebne vrijednosti karakteristične impedanse ZC, koja se kod ove vrste vodova nalazi u granicama 300–800 Ω.

Slika 4.16. Dvožični trakasti vod za prenos velikih i manjih snaga

Pri prenosu vrlo velikih snaga, dvožični vod se konstruiše u obliku dvije metalne trake smiještene u čvrstu metalnu cijev, kao na slici 4.16. Za prenos relativno malih snaga mogu se koristiti i dvije upletene izolovane žice, kao na slici 4.16. ZC=50–80Ω, a glavni nedostatak su im veliki gubici u materijalu kojim su žice izolovane.

Slika 4.14. Simetrični vazdušni i simetrični plastični vod

Simetrični vod sa slike 4.14. koji se sastoji od dva ista provodnika zatopljena u plastičnu izolacionu masu ima ZC=50–300Ω, što ga čini vrlo podesnim za vezu između prijemnika i predajnika sa dipol - antenom. Ovaj vod je neosjetljiv na atmosferske smetnje i lako se montira.

Slika 4.17. Vod čiji je jedan provodnik uzemljen

U nekim slučajevima, kada su i jedan kraj izvora i jedan kraj potrošača uzemljeni, pogodno je da jedan provodnik bude zakopan u zemlju, kao na slici 4.17. ili da se zemlja koristi kao drugi provodnik, kao što je bio slučaj u prvim telegrafskim vodovima. Ovaj vod je nesimetričan a ušteda u materijalu ide na račun povećanja gubitka. Slika 4.15. Koaksijalni kablovi: 1– unutrašnji provodnik, 2 – izolator, 3 – spoljnji provodnik u obliku mreže, 4 – izolator

Koaksijalni kabl, sa slike 4.15, je nesimetričan vod u kojem je jedan provodnik u obliku žice smiješten unutar drugog provodnika. Spoljašnji provodnik se najčešće pravi u obliku gusto pletene bakarne mreže, što omogućava da vod bude savitljiv. Izolator između provodnika je najčešće neka elastična plastična masa ali su tada gubici prilično veliki što je i glavni nedostatak koaksijalnog kabla. Ovi gubici mogu da se smanje tako što se srednji provodnik održava u svom položaju pomoću nanizanih keramičkih odstojnika. ZC koaksijalnog kabla se računa po obrascu :

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

U svim do sada opisanim vodovima nosilac električnih signala koji su ekvivalent neke poruke je VF električna struja, odnosno napon, koji se, u obliku talasa, prostiru kroz vod. U savremenim telekomunikacijama sve više se koriste i optički vodovi, kroz koje informaciju prenosi svjetlost, kako je prikazano na slci 4.21. Optički vod je vlakno u obliku tanke žice, kružnog presjeka, napravljenog od potpuno providne plastične mase. Na vlaknu su naneseni tanak sloj srebra pa sloj boje i, na kraju, deblji sloj gume ili neke druge izolacione mase koja štiti kabl od mehaničkih oštećenja. Kao ilustracija praktične primjene optičkih vodova, na slici 4.18 je prikazan uprošten primjer prenosa prethodno digitaliziranih podataka.

TELEKOMUNIKACIONI VODOVI

Podaci koji se prenose su u obliku signala u1 To je, kao što je prikazano u donjem lijevom uglu povorka impulsa koju stvara generator G. (npr. povorka impulsa na serijskom portu računara). Kroz otpornik R1 i LED diodu teče impulsna struja istog oblika kao što je napon u1, pa dioda stvara iste takve svjetlosne impulse. Svjetlost koju stvara dioda se, pomoću optičkih sočiva fokusira i usmjerava u unutrašnjost optičkog vlakna. Dalje, svjetlost nastavlja da se kreće kroz vlakno odbijajući se o njihove zidove, kao od ogledala napravljenog od srebra.

Na mjestu prijema, svjetlost se, pomoću optičkog sistema usmjerava na foto tranzistor FT. Za vrijeme dok na tranzistor stiže svijetlost, on provodi struju, a kad svjetlosti nema ne provodi. Zbog toga, kroz tranzistor teče struja i2, koja je istog oblika kao struja i1, a na otporniku R2 se dobija napon u2 koji je istog oblika kao i napon u1.

Slika 4.18. Princip prenosa preko optičkog vlakna – kabla

Preko optičkih kablova se prenose i druge vrste signala, telefonski, TV, radio itd. Npr. pri prenosu AM modulisanog signala, na slici 4.21 umjesto generatora G, su serijski vezani izvor AM signala i baterija istosmjernog napona. Optički vodovi imaju niz prednosti u odnosu na elekrične vodove zbog čega se sve više koriste i potiskuju klasične vodove: veća brzina prostiranja v=2,5·108m/s, manji gubici, imunost na smetnje, mnogo širi propusniopseg koji omogućuje istovremeni prenos mnogo veće količine podataka..., Vodovi o kojima je bilo riječi primjenjuju se u mnogim oblastima telekomunikacija. Najstarija, a, vjerovatno, i najpoznatija oblast njihove primjene jeste oblast telegrafije i telefonije. Druga, isto tako poznata oblast primjene vodova, jeste njihova primjena za prenos TV signala od antene do prijemnika, kao i od predajnika do predajne antene, u kom slučaju se oni nazivaju napojni vodovi-fideri.

Gubici u vodovima, slično kao i gubici u oscilatornim kolima, koji su detaljnije razmatrani, rastu pri porastu frekvencije. Gubici u koaksijalnim vodovima na frekvencijaima višim od 3GHz, odnosno pri prenosu signala čija je talasna dužina manja od 10cm, toliko su veliki da se, u izvjesnim slučajevima, ovi vodovi i ne mogu koristiti. Zbog toga se pri prenosu signala vrlo malih talasnih dužina koriste specijalni vodovi, u obliku cijevi, koji se nazivaju talasovodi. Presjek talasovoda može da bude u obliku pravougaonika ili kruga, kao na slici 4.19.

Pored ovih i sličnih primjera, pri kojima vod služi za prenos energije sa jednog na drugo mjesto više ili manje udaljeno, vodovi se upotrebljavaju i za sasvim druge svrhe. Na vrlo visokim frekvencijaima primjena klasičnih oscilatornih kola nije moguća zbog vrlo velikih gubitaka, kao i zbog velikih teškoća da se kolo uopšte i napravi. Na tim frekvencijaima koriste se vodovi kao na slici 4.18, koji se ponašaju kao oscilatorna kola sa Q-faktorom reda veličine nekoliko hiljada, što je mnogo veće nego kod klasičnih oscilatornih kola. Rezonantna frekvencija kratkospojenog voda podešava se pomjeranjem kratkospojnika u obliku klizača. Praktičnije riješenje je da se dužina voda podesi tako da se on ponaša kao kalem a u paralelu sa vodom veže promjenljivi kondenzator, čijom se promjenom podešava rezonantna frekvencija. Ako se koristi kratkospojeni vod, promjenljivi kondenzator se vezuje na njegov ulaz, a ako se koristi otvoreni vod - na njegov izlaz.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 4.19. Presjek talasovoda

Kroz talasovode se električna energija prenosi u obliku elektromagnetnih talasa. Pobuđivanje (uvođenje) emt u taslasovod se stvaraju pomoću koaksijalnog kabla u obliku kratkog štapa, koji je mali radijatora (emisione

TELEKOMUNIKACIONI VODOVI

antene) postavljen u sredini jednog od zidova talasovoda kroz koje teče struja, slika 4.20.

putevima dovodi do proširenja impulsa tj. disperzije, što će se direktno odraziti na maksimalnu moguću brzinu prenosa signala. Mnogo složenija višemodna vlakna su ona s kontinuirano promjenljivim indeksom loma tzv. gradijentna vlakna. Zbog male disperzije kroz ova vlakna mogu se prenositi signali mnogo većom brzinom. Za prenos signala najvećim brzinama koriste se jednomodna – monomodna vlakna. Kod njih je jezgra promjera reda veličine talasne dužine svjetla pa se može širiti samo jedan mod.

Slika 4.20. Pobuđivanje talasovodu preko koaksijalnog kabla

Talas se kreće kroz talasovod tako što se odbija od njegovih zidova po zakonima geometrijske optike jer je on iste prirode kao i svjetlosni talas. Na mjestu prijema je mala prijemna antena, u obliku kratkog štapa, u kojoj se indukuje napon.

Osim navedenih svjetlovodnih vlakana za potrebe prenosa podataka unutar malih lokalnih mreža mogu se koristiti i tzv. PSC vlakna (Plastic Clade Silica). To su vlakna koja imaju staklenu jezgru i plastičnu ovojnicu. S obzirom da se ova vlakna koriste za malje udaljenosti (do 2 km), prečnik jezgre vlakna i numerički otvor su obično važniji od samog gušenja i širine propusnog opsega.

4.3.1. Optički kabl S4-144, sa zaštitom od glodara

4.3. OPTIČKI KABLOVI-SVJETLOVODI Ovi kablovi se primjenjuju u mnoim industrijskim i privrednim granama kao što su:

računarska tehnika elektroprivreda petrohemijska industrija avioindustrija vojna industrija robotika itd.

Prednost optičkih kablova nad klasičnim kablovima za iste ili slične namjene su:

malo gušenje veliki pojas propuštanja neosjetljivost na elektromagnetne smetnje tajnost i sigurnost prenosa informacija male dimenzije i težina kabla lakši transport i rukovanje kod montaže, te polaganja

Optička vlakna se mogu s obzirom na njihove geometrijske karakteristike, odnosno način širenja svjetla unutar jezgre vlakna podjeliti u tri osnovne grupe: 1. 2. 3.

Višemodno vlakno sa skovitim indeksom prelamanja, Višemodno vlakno s kontinuirano promjenljivim indeksom prelamanja – gradijentna, Jednomodno ili monomodno vlakno.

Optičko vlakno se u principu sastoji od staklene jezge cilindričnog oblika, oko koje je stakleni omotač koji ima različiti indeks prelamanja svjetlosti od jezgre. U slučaju višemodnog vlakna sa skokovitim indeksom loma postoji više mogućih puteva širenja svjetlosne zrake kroz vlakno. Ovako širenje po višestrukim Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 4.21. Optički kabl S4-144: 1- Nemetalni centralni rasteretni element, 2-Petrolatna masa, 3-Cjevčica Pa; PBT; Pa/PB, 4-Tiksotropična masa, 5-Optička vlakna, 6-Ispuna, 7-Aramidna vlakna, 8-Traka, 9-Unutrašnji plašt PE, 10-Vanjski plašt PA

Kabl je namjenjen za ugradnju u telekomnikacione mreže pošta, željeznica, elektroprivreda, RTV, a posebno za telekomunikacione sisteme elektroprivrednih postrojenja u uvjetima jakih elektromagnetnih polja. Polaže se u plastične cijevi i kablovske kanale. Kabl je punjen petrolatnom masom koja spriječava uzdužno prodiranje vode u kabl. Kabl je zaštićen od glodara vanjskim plaštom od poliamida.

4.3.2. Optički kabl S4-144 Kabl je namjenjen za ugradnju u telekomnikacione mreže pošta, željeznica, elektroprivreda, RTV, a posebno za telekomunikacijske sisteme elektroprivrednih postrojenja u uvjetima jakih elektromagnetnih polja.

TELEKOMUNIKACIONI VODOVI

Polaže se u plastične cijevi ili kablovske kanale. Kabl je punjen petrolatnom masom koja spriječava uzdužno prodiranje vode u kabl.

4.3.4. Optički kabl S4-48 armiran čeličnim žicama Kabl je namijenjen za ugradnju u telekomunikacione mreže pošta, željeznica, elektroprivreda i RTV. Kabl se polaže direktno u zemlju. Kabl ima ugrađenu vodonepropusnu barijeru. Jezgra kabla punjena je petrolatom koji sprečava difundiranje vlage u jezgro kabla i uzdužno širenje vode.

Slika 4.22. Optički kabl S4-144: 1-Nemetalni centralni rasteretni element, 2-Petrolatna masa, 3-Cjevčica Pa; PBT; Pa/PB, 4-Tiksotropična masa, 5-Optička vlakna, 6-Ispuna, 7-Aramidna vlakna, 8-Unutrašnji plašt PE, 9-Rasteretni elementi od impregniranog stakla, 10-Vanjski plašt

4.3.3. Optički kabl S4-48 sa žljebovima u-oblika

Slika 4.24. Optički kabl S4-48: 1-Centralni nemetalni rasteretni element, 2-Petrolatna masa, 3Cjevčica Pa; PBT; Pa/PBT, 4-Tiksotropična masa, 5-Optičko vlakno, 6-Unutrašnji plašt PE slijepljen s aluminijskom trakom (barijera za vlagu), 7-Armatura od čeličnih pocinčanih žica, 8Vanjski plašt PE

4.3.5. Optički kabl završni jednožilni i dvožilni

Slika 4.23. Optički kabl S4-48: 1-Centralni nemetalni rasteretni element, 2-Nosivi element u oblika, 3-Petrolatna masa, 4-Cjevčica Pa; PBT; Pa/PBT, 5-Tiksotropična masa, 6-Optičko vlakno, 7-Aramidna vlakna, 8-Polietilenski plašt slijepljen s Al trakom (barijera za vlagu)

Kabl je namjenjen za ugradnju u telekomunikacijske mreže pošta, željeznica, elektroprivrede i RTV. Kabl se polaže u plastične cijevi kablske kanale, a kako ima ugrađenu vodonepropusnu barijeru, pogodan je za polaganje u prostorima gdje je potrebna visoka zaštita od difundiranja vlage. Kabl je punjen petrolatnom masom koja sprečava uzdužno prodiranje vlage u kabl. Kabl ima nosivi element U-oblika te povećanu otpornost na poprečna opterećenja.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 4.25. Jednožilni kabl: 1- Optičko vlakno, 2-Tiksotropična masa, 3-Mikrocjevčica Pa; PBT; Pa/PBT, 4-Nosivi snop-aramidna vlakna, 5-Plašt PVC; PE HFFR

Kabl je namjenjen za prenos podataka na kraćim dionicama, unutar stambenih objekata i poslovnim objektima za povezivanje u računarske mreže TV distribucije. Cijepanje mostića dvožilnih kabla dozvoljava odvajanje žila i montiranje istovremenih konektora kao za jednožilani kabl.

TELEKOMUNIKACIONI VODOVI

4.3.6. Optički kabl S4-24 – samonosivi Kabl je namjenjen za ugradnju u telekomunikacionim mreže za povezivanje izdvojenih objekata i na mjestima gdje se očekuju jaki uticaji elektromagnetnih polja.

Slika 4.26. Dvožilni kabl sa mostićem: 1-Optičko vlakno, 2-Mikrocjevčica Pa; PBT; Pa/PBT, 3-Aramidna vlakna, 4-Plašt PVC; PE HFFR, 5-Mostić

Slika 4.27. Dvožilni-paralelni kabl: 1-Optičko vlakno, 2-Mikrocjevčica Pa; PBT; Pa/PBT, 3-Aramidna vlakna, 4-Plašt PVC; PE HFFR, 5-Nit za paranje plašta

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 4.28. Optički kabl S4-24: 1-Nosivi nemetalni element, 2-Mostić, 3-Centralni nemetalni rasteretni element, 4-Petrolatna masa, 5-Optička vlakna, 6-Tiksotropična masa, 7-Cjevčica Pa; PBT; Pa/PBT, 8-Aramidna vlakna, 9-Plašt PE, 10-Ispuna

Signali, komuniciranje i šumovi

5 poglavlje

Poruka je niz simbola nekog alfabeta koji imaju nekakvo značenje. Radi prenosa poruka na daljinu često je neophodno pretvoriti ih u neki drugi energetski i talasni oblik, tj pretvoriti ih u neki signal. Signali predstavljaju namjerno izazvane fizičke procese koji u sebi nose željenu poruku. Tokom prenosa poruka osnovni cilj je da se poruka u obliku električnih signala prenese na neko mjesto, a da pri tome signal ostane što je moguće više vjeran samome sebi. U ovom poglavlju ćemo naučiti razliku između kontinuiranih i diskretnih, slučajnih i determinističkih te analognih i digitalnih signala. Pošto živimo u eri digitalnih komunikacija, biće posebno obrađen postupak pretvaranja analognih u digitalne signale i dobijanje tzv, digitalnih PCM signala. Posebna pažnja biće usmjerena na osobine govornog telefonskog signala i na kraju poglavlja ćemo reći nešto pojavi, osobinama i mjerenju šumova, posebno u telekomunikacijama.

NAUČITE NOVE POJMOVE ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

kontinuirani i diskretni signali, slučajni i deterministički signali, analogni i digitalni signali, PCM – Pulse Code Modulation, telefonski govorni signal, linearna i nelinearna izobličenja, bijeli šum, osnovni signal i njegovi harmonici.

SIGNALI, KOMUNICIRANJE I ŠUMOVI

5. SIGNALI, KOMUNICIRANJE I ŠUMOVI 5.1. POJAM SIGNALA Prenošenjem poruka vijesti ili saopštenja, shvaćeno u najširem smislu kao komuniciranje, predstavlja veoma složen proces koji se temelji na signalima različitih oblika i značenja. Poruka je niz simbola nekog pisanog ili numeričkog alfabeta, koji se proizvodi u izvoru poruke i prenosnim putem prenosi do prijemnika. Prenesena poruka može sadržavati u sebi određenu količinu informacije za primaoca i kod njega može izazvati neku radnju, prenijeti mu obavještenje ili kontrolni signal itd. Isto tako, poruka ne mora sadržavati nikakvu količinu informacije, tj. nikakvu reakciju kod primaoca.

Diskretne poruke se obično sastoje iz niza prostih diskretnih elemenata. Slova obrazuju riječi, riječi rečenice, brojevi višecifrene brojeve a note akorde. Primjeri diskretnih poruka predstavljaju poruke koje se prenose u telegrafiji. Signali koji služe za prenošenje ovakvih poruka mogu se grafički predstaviti u obliku neke vremenske funkcije. Ova funkcija pokazuje kako neka karakteristična veličina signala zavisi od vremena. Pri tome, uvijek postoji konačan skup njenih diskretnih vrijednosti koji sada, u ovom električnom alfabetu, predstavljaju određene simbole. Tipičan primjer ovakvog signala prikazan je na slici 5.1. U

Primjer: - ljudski govor se sastoji od glasova, čiji ekvivalent su 30 pisanih znakova – slova, - svi podaci u računaru su u obliku binarnih brojeva, npr. oblika 110010000101,,,itd, - nizovi slova poredani u smislenom poretku čine riječi i rečenice, ali ne sadrže obavezno i neku informaciju... Informacija predstavlja onu količinu neočekivanog događaja za primaoca, koju neka poruka sadrži. Poruke u izvornom obliku često nisu podesne za prenos na veće udaljenosti pa ih pretvaramo u signale. Signali predstavljaju namjerno izazvane određene fizičke procese, koji u sebi nose željenu poruku. Tokom prenosa poruka osnovni cilj je da se poruka u obliku električnih signala prenese na mjesto prijema, a da pri tome signal ostane što je moguće više vjeran samome sebi.

f Slika 5.1. Signal u diskretnom obliku

Kontinualne poruke se uvijek pojavljuju kao vremenske funkcije, koje imaju sve moguće vrijednosti koje se nalaze između nekih određenih granica, ili prostije, beskonačan skup amplitudskih stanja. U

Prije nego što pređemo na analizu signala, potrebno je da se u nekoliko riječi osvrnemo na prirodu poruka. Sama priroda poruka ukazaće nam na neke karakteristike odgovarajućih električnih signala.

5.1.1. Kontinuirane i diskretne poruke Po svojoj prirodi sve poruke koje šalje neki izvor mogu se svrstati u dvije grupe: -

diskretne, i kontinuirane poruke.

Pod diskretnim porukama podrazumijevaju se one poruke koje se pojavljuju kao nizovi odvojenih elemenata koji imaju konačan broj različitih vrijednosti – npr. amplituda u vremenu. Ti elementi se nazivaju simbolima i pripadaju jednom konačnom skupu zvanom alfabet. Tako, na primjer, simboli mogu biti slova, brojevi, note.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

f Slika 5.2. Primjer jednog kontinualnog signala

Takve su, npr. poruke koje se prenose u telefoniji. Prema tome, suštinsku razliku u odnosu na diskretne poruke predstavlje činjenica da sve vrijednosti koje karakterišu takvu poruku pripadaju jednom neograničenom, kontinualnom skupu. Signali koji služe za prenošenje ovakvih poruka mogu se grafički predstaviti u vidu vremenske funkcije, kao na slici 5.2.

SIGNALI, KOMUNICIRANJE I ŠUMOVI

Kontinualni signali koji odgovaraju kontinualnim porukama nastaju uvijek kada se fizički procesi koji predstavljaju, npr. akustičke talase, podesnim pretvaračem pretvore u električni signal. Takav pretvarač – mikrofon, radi tako što na svom izlazu stvara električni talasni oblik koji je, naravno, u idelanom slučaju potpuno vjerna slika fizičkog procesa koji na ulazu u pretvarač (otpremnik) predstavlja poruku. Analiza kontinualnih signala, u koju spadaju i telefonski govorni signali po svom obimu i složenosti izlazi iz okvira predviđenog nastavnim programom za ovaj predmet.

smjeru. Period se označava sa T, a mjeri se u sekundama (slika 5.4). U telekomunikacijama se koriste signali čiji se period mjeri djelovima sekunde (hiljaditim i milionitim). Zato je u praksi pogodnije koristiti se frekvencijom. Frekvencija predstavlja broj cijelih oscilacija za 1 s tj. broj perioda u jednoj sekundi, tj. 1 f = T

Zbog toga ćemo, koristeći se poznatom činjenicom da se i najsloženiji kontinualni signal može razložiti na beskonačan broj prostoperiodičnih signala – sinisoida, sva dalja izlaganja bazirati na ovom obliku kontinualnog signala. Npr. na slici 5.3 prikazano je kako se sabiranjem osnovnog i trećeg harmonika (harmonik je signal koji ima isti talasni oblik, frekvencije kπ, gdje je k∈N, prirodni broj), koji su u fazi, dobija signal koji jako podsjeća na povorku pravougaonih impulsa. Dakle, sabirajući beskonačan skup neparnih harmonika dobijamo diskretnu povorku pravougaonih impulsa, tj. zaključujemo da se svaki signal može razložiti na dovoljno veliki skup prostoperiodičnih signala, čak i govor.

Slika 5.4. Parametri kontinulanog signala

Frekvencija se standardno obilježava sa f i mjeri u hercima [Hz]. Herc je frekvencija signala čija je perioda jednaka jednoj sekundi. U praksi se primjenjuju multipli jedinice frekvencije, tj. kiloherc, megaherc i gigaherc1. Amplituda Umax je najveća vrijednost koju signal postiže bilo u oblasti negativnih ili pozitivnih amplituda.

5.1.2. Slučajni i deterministički signali Prema njihovoj suštinskoj prirodi sve signale možemo klasifikovati u dvije grupe: - slučajni signali, i - deterministički signali.

Slika 5.3. Pravougaona povorka sadrži neparne harmonike

Dakle, u daljem izlaganju pod terminom podrazumijevaćemo sinusoidalnu promjenu električne veličine: struje, napona ili snage.

signal neke

U slučajevima gdje ovakva konstatacije ne može da se primjeni, posebno ćemo naglasiti da pod signalom podrazumijevamo neki drugi talasni oblik. Svaki prostoperiodični električni signal definisan je sa tri veličine koje u potpunosti određuju proces njegove promjene. Takve veličine nazivaju se parametrima signala, a u slučaju kontinualnog signala to su: -

period, amplituda i početna faza signala.

Slučajnim signalima nazivaju se oni signali kod kojih se promjena vrijednosti nekog od njihovih parametara, kada se posmatra u vremenu, ne može unaprijed precizno odrediti. Drugim riječima, ukoliko takav signal želimo da predstavimo nekom vremenskom funkcijom, nailazimo na probleme. Naima, vrijednosti funkcije su poznate u prošlosti, ali su zato nepoznate u budućnosti. Data definicija je sasvim dovoljna da zaključimo da se telekomunikacionim sistemima veze prenose slučajni signali, kao što je npr. govorni signal ili šum (slike 5.5 i 5.6). Ovakvo rasuđivanje proizilazi iz činjenice da se slučajnim signalima prenose poruke, a poruke se prenose zato što saopštavaju korisniku nešto što on unaprijed ne poznaje.

Period je vrijeme za koje signal izvrši jednu punu oscilaciju, tj. jednu cijelu promjenu po veličini i po 1

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

1kHz = 103Hz, 1MHz = 106Hz, 1GHz = 109Hz

SIGNALI, KOMUNICIRANJE I ŠUMOVI

5.1.3. Analogni i digitalni signali

Slika 5.5. Signal telefonskog govora je slučajni signal

Konstatovali smo već da signal predstavlja električni ekvivalent poruke koja se prenosi. U telefoniji se, npr. ova operacija obavlja linearnom transformacijom zvučnog pritiska u električnu struju. U višekanalnoj telefoniji, pri prenosu TV slike, muzike i sl. u predajniku se obavljaju složene operacije čiji je cilj stvaranje signala koji odgovara takvim porukama. Zato se takvi signali nazivaju analognim signalima (grč. analogos – sličan).

Pš

Ovi signali se odlikuju i osobinom da imaju beskonačan broj mogućih vrijednosti u nekom opsegu trenutnih vrijednosti. Digitalni signali spadaju u kategoriju diskretnih signala i imaju konačan broj mogućih vrijednosti u određenom amplitudskom opsegu.

t Slika 5.6. Šum je nepredvidivi slučajni signal

Osnovna odlika determinističkog signala je da je dat u obliku neke unaprijed zadane vremenske funkcije (slike 5.7 i 5.8) i da je moguće na osnovu toka funkcije u prošlosti izračunati njenu vrijednost u budućnosti.

Mogućnost da se analogni signal predstavi diskretnim vrijednostima daje teorema o odmjeravanju. Proces prevođenja analognog signala u digitalni je prikazan na slici 5.9, a podrazumijeva tri faze: 1. 2. 3. 1.

odmjeravanje, kvantovanje i kodiranje.

Odmjeravanjem nekog signala naziva se postupak uzimanja trenutnih vrijednosti njegovih amplituda u strogo određenim vremenskim intervalima. Pri tome važi uslov da frekvencija odmjeravanja, f0, mora da bude bar dva puta viša od frekvencije najviše komponent iz spektra signala (tzv. Teorema odmjeravanja).

Slika 5.7. Sinusoida je deterministički matematički signal

Za govorni telefonski signal čija je najviša frekvencija 4 kHz, potrebna je frekvencija odmjeravanja od 8 kHz.

t Slika 5.8. Unipolarna pravougaona povorka je deterministička

Iz definicije determinističkog signala mogao bi se izvesti pogrešan zaključak da ovi signali nemaju primjenu u telekomunikacijama, jer nikoga ne interesuju poruke koje se mogu unaprijed tačno predvidjeti. Međutim, deterministički signali se i te kako primjenjuju za ispitivanje i proučavanje prenosa slučajnih signala. Osnovna njihova prednost je u činjenici da se mogu definisati matematičkim izrazima, što omogućuje primjenu matematičke analize. Pitanje važnosti rezultata dobijenih analizom determinističkih signala i njihova primjene rješava se primjenom zakonitosti statistike.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Kvantovanjem se naziva postupak pri kome se svaka odmjerena vrijednost zaokružuje na najbližu vrijednost iz konačnog niza unaprijed datih amplituda (najčešće 256). Kvantovanje se zasniva na prirodnoj osobini čovjeka da čulom sluha može razlikovati samo konačan broj amplitudskih stanja.

Prelazak sa kontinualnih, odnosno analognih, na diskretne vrijednosti predstavlja jedan oblik obrade poruka. Diskretne poruke su pogodnije od analognih za dalju upotrebu, jer se lakše mogu izraziti pomoću simbola neke proizvoljne azbuke, čime se olakšava izvođenje potrebnih matematičkih operacija. Predstavljanje poruka simbolima neke azbuke naziva se kodiranje. Pošto se diskretne vrijednosti poruka najčešće predstavljaju u numeručkom obliku, tj. ciframa nekog brojnog sistema, ovakav oblik poruka naziva se digitalni (lat. digit – cifra). Prema tome, proces prevođenja poruke iz analognog u digitalni oblik obično se označava kao analogno-digitalna konverzija, ili skraćano AD konverzija.

SIGNALI, KOMUNICIRANJE I ŠUMOVI

Slika 5.9. Dobijanje digitalnog signala: a–analogni signal, b–odmjereni signal, c–kvantovani i kodirani signal, d – PCM signal

Kodovanje omogućava da se bilo kakva vrsta poruke predstavi u numeričkom obliku. Zbog toga kažemo da se rješavanje problema pomoću digitalnih sistema svodi na obradu numeričkih podataka. Razumljivo je, stoga, što je način predstavljanja podataka, odnosno izbor sistema kodovanja poruka, jedan od osnovnih problema pri projektovanju digitalnih telekomunikacionih sistema.

Zbog konstruktivnih rješenja digitalnih elektronskih kola, većinom se u ovakvim uređajima primjenjuje binarni brojni sistem, čija je vrijednost osnove 2. Ovaj brojni sistem obezbjeđuje najniju tehničku realizaciju digitalnih uređaja. Dok numerička azbuka decimalnog brojnog sistema sadrži deset simbola – cifara, dotle su u binarnom brojnom sistemu potrebna samo dva znaka, odnosno dvije cifre. Binarna cifra se naziva još i binarni digit, od čega je izvedena skraćenica bit. Najčešće se za binarne cifre, odnosno bite, koriste poznati simboli 0 i 1, uzeti iz decimalnog brojnog sistema. Usvojeni simboli binarne azbuke 0 i 1 mogu se i fizički predstaviti pomoću dva različita stanja koja ispoljavaju mnogi tehnički i elektronički elementi, kao što su: mehanički prekidači, elektromagnetni relei, elektronski prekidači itd. Prema tome, na osnovu svega do sada rečenog, kodovanje predstavlja pretvaranje vrijednosti amplitude kvantovanog odmjerka u određenu kombinaciju binarnih impulsa – bita, koji se dalje prenose. Detaljniji opis procesa digitalizacija analognih signala slijedi u poglavlju o modulacijama.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

5.2. ŠUMOVI U prvobitnom značenju u telekomunikacijama riječ šum bila je vezana za posebne zvučne efekte. Na izlazu iz pojačavača niskih frekvencija, preko zvučnika ili u slušalici, u odsustvu signala na njegovom ulazu, čuo se neprijatan, neželjen i nepravilan zvuk, karakterističan za šum vodopada. Odatle je ova pojava i nazvana šum. S vremenom, logičnim proširenjem na sve analogne efekte koji su vezani za neželjene električne pojave, riječ šum je dobila šire značenje. Tako se danas za slučajna svjetlucanja na TV ekranu kaže da su izazvana šumom, kao i da su greške pri prenosu podataka (npr. u računarskim mrežama) prouzrokovane šumom, iako nije riječ o pojavama koje se čuju. U suštini šum je signal vrlo širokog frekventnog spektra, slika 5.10 koji potiče iz sasvim drugih izvora nego korisni signal. Pš (dB)

f (kHz) Slika 5.10. Signal šuma vrlo širokog frekventnog opsega

SIGNALI, KOMUNICIRANJE I ŠUMOVI

Veliki je broj uzroka zbog kojih dolazi do pojave šuma. Saglasno njima napravljena je i klasifikacija šumova različitog porijekla. Tako postoje: 1. šumovi prostorije u kojoj se govori ili sluša – šum ambijenta, 2. šum uslijed napajanja uređaja električnom energijom, 3. šum Sunca, kosmosa i atmosferski šum, 4. termički šumovi elektronskih kola, 5. intermodulacioni šumovi, 6. šumovi uslijed preslušavanja. 1. Za razliku od ostalih šumova, šum prostorije u kojoj se govori ili sluša, tzv. šum ambijenta, jedini je šum neelektrične prirode koji se transformacijom preko mikrofona prenosi u sistem. 2. Šumovi koji potiču od napajanja uređaja električnom energijom mogu se brižljivom konstrukcijom i izradom uređaja svesti na takav nivo da bitno ne utiču na kavalitet veze. 3. Šum Sunca te zračenja iz kosmosa i atmosferskih pražnjenja (munje, razne vrste padavina) utiču uglavnom na vazdušne vodove, dok je njihov uticaj na pođemne kablove neznatan. Sličan šum nastaje i zbog varničenja u električnim uređajima i postrojenjima.

5.2.1. Termički šum otpornika Termički šumovi se pojavljuju na otpornicima kao posljedica nepravilnog toplotnog kretanja slobodnih elektrona u materijalu. Smjerovi struje kroz idealni i realni otpornik su prikazani na slici 5.11. R

U 2š = 4kTRB gdje je: Uš2 – kvadrat srednje vrijednosti elektromotorne sile šuma, k – Bolcmanova konstanta, T – apsolutna temperatura, R – omski otpor otpornika, B – Band, širina frekventnog opsega. Pošto u reaktansama ne nastaju šumovi, isti obrazac se primjenjuje i kad se izračunava elektromotorna sila šuma u impedansi, pri čemu R označava realni dio impedanse. Primjećujemo da napon termičkog šuma ne zavisi od frekvencije, što znači da je snaga šuma raspoređena ravnomjerno po svim frekvencijama. Pš (dB)

f (kHz) Slika 5.12. Bijeli šum pokriva širok frekventni opseg

Zbog toga termički šum spada u tzv. bijeli šum (slika 5.12), po analogiji sa bijelom svjetlošću, koja sadrži komponente svih talasnih dužina u vidljivom dijelu spektra. Prosta konstatacija da je snaga šuma ravnomjerno raspoređena po cijelom opsegu frekvencija dovodi do apsurdnog zaključka da je snaga šuma beskonačna jer je i frekventni opseg beskonačno širok. Zbog toga treba naglasiti da snaga šuma opada sa porastom frekvencije, ali tek negdje iznad 5 GHz. U analizi kola termički šumovi (ili tzv. šumovi impedanse) se mogu predstaviti naponskim generatorom elektromotorne sile, Uš =

a. struja kroz idealni otpornik – bez šuma

4kTRB

gdje je: - R– ealni dio impedanse koji je vezan u seriju sa idealnom impedansom Z u kojoj se ne ostvaruju termički šumovi Umjesto naponskog generatora može se koristiti i strujno ekvivalentno kolo sa generatorom konstantne struje Iš =

b. struja kroz realni otpornik – šumni otpornik Slika 5.11. Šumni i bešumni otpornik

Elektromotorna sila termičkih šumova otpornika zavisi od apsolutne temperature, širine frekventnog opsega u kome se šumovi mjere i veličine otpornosti, dok je nezavisna od vrste provodnika. Izračunava po obrascu, koji je prvi izveo Nikvist na osnovu statičke teorije termodinamike.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

4kTGB

gdje je: G=1/R (slika 5.20b) Osim otpornika i tranzistori predstavljaju značajan izvor šuma, naročito u pojačavačkim uređajim. Šumovi u tranzistorima su raznovrsnog porijekla, a najčešće se javljaju:

SIGNALI, KOMUNICIRANJE I ŠUMOVI

kao posljedica tzv. Šotkijevog efekta, poznatog i kao efekt sačme, koji potiče od fluktuacije (kolebanja ili oscilovanja) u difuznom procesu u bazi tranzistora i fluktuacije koja nastaje kao posljedica rekombinacije nosilaca elektriciteta u bazi, kao poljedica pojave termičkog šuma u otpornosti baze, usljed povećane fluktuacije u kolektorskoj struji, koja nastaje pri višim frekvencijama, kao posljedica smanjena koeficijenta strujnog pojačanja tranzistora.

5.2.2. Intermodulacioni šum Pored osnovnog, termičkog šuma, intermodulacioni šum ima veoma važnu ulogu pri dimenzionisanju i planiranju sistema prenosa. Za razliku od termičkog, intermodulacioni šum zavisi od signala koji se prenosi, ili tačnije rečeno, od opterećenja sistema izazvanog signalom. Ovo posebno dolazi do izražaja u višekanalnim sistemima gdje se složeni signal, uslijed prolaska kroz nelinearne elemente, izobličava u izvjesnoj mjeri. Posljedica ovih izobličenja je nastajanje velikog broja viših harmonika (slika 5.14) kao i komponenata koje nisu direktni umnošci osnovne frekvencije. Na slici 5.13 je npr. prikazana intermodulacija (međusobno sabiranje) osnovnog i trećeg harmonika, koji u prijemnika dolaze u istovremeno i u fazi su.

Slika 5.14. Šum izazvan osnovnim i četvrtim harmonikom

Dok je u prvom slučaju riječ o tačno dimenzionisanom i odmjerenom procesu, u drugom slučaju su u pitanju neželjeni proizvodi. Ovi proizvodi su po svom intenzitetu vrlo mali, ali zbog svoje brojnosti i ometajućih efekata, imaju značajnu ulogu u dimenzionisanju budućeg sitema veze. Najvažniji izvor intermodulacionih šumova su nelinearne karakteristike pojačavačkih elemenata, modulatora sa gvozdenim jezgrom i sl.

5.2.3. Šumovi preslušavanja Izraz preslušavanje potiče iz niskofrekventne – NF telefonije, gdje je označavao prelazak govornih signala iz jednog telefonskog kola u drugo. Danas je značenje termina preslušavanje prošireno, tako da znači prelazak energije signala iz jednog telefonskog kola u drugi signal susjednog kola. Šumovi preslušavanja se dijele u dvije grupe: 1. 2. Slika 5.13. Intermodulacija osnovnog signala i trećeg harmonika

Pod šumovima nastalim uslijed razumljivog preslušavanja podrazumijevaju se signali iz drugih elektronskih, kola koji se pojavljuju u istom frekventnom položaju kao i originalni signal, bez obzira na to da li je u pitanju govorni signal ili neki drugi.

Pri nerazumljivom preslušavanju je upravo obrnuto. Šum uslijed nerazumljivog preslušavanja ima veći ometajući efekat nego osnovni šum, pa su prema tome i zahtijevi za njegovo eliminisanje stroži nega za osnovni šum.

Radi razumijevanja štetnosti intermodulacija pogledajmo šte se dešava kada se osnovni signal i četvrti harmonik pojave istovremeno u prijemniku, kako je prikazano na slici 5.14. Očigledno je kako kompleksan i različit signal na prijemu imamo od onog koji je poslan, samo zbog uticaja nelinearnih elemenata. Sve ove novonastale komponente manifestuju se kao intermodulacioni šum koji prekriva cijeli prenosni opseg frekvencija. Kada se govori o nelinearnim elementima, treba praviti razliku između potrebnih nelinearnih procesa, kao što su modulacija, pojačanje i sl. i neželjenih nelinearnih procesa, koji nastaju kao prateće pojave.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Šumovi uslijed razumljivog preslušavanja, i Šumovi uslijed nerazumljivog preslušavanja.

Međutim, gledano objektivno, šum razumljivog preslušavanja ima veći ometajući efekat od šuma nerazumljivog preslušavanja. Šumovi uslijed preslušavanja mogu da se podijele prema uzroku nastanaka u nekoliko grupa:

SIGNALI, KOMUNICIRANJE I ŠUMOVI

preslušavanje uslijed nelinearnosti karakteristika pojedinih sklopova višekanalnih sistema, preslušavanja uslijed nesavršenosti frekventnih karakteristika filtera, uslijed sprezanja prenosnih puteva dva ili više sistema.

5.2.4. Mjerenje šumova Ometajuće dejstvo spektra šumova u telefoniji mjeri se specijalnim instrumentom – psofometrom. Naziv instrumenta potiče od grčke riječi psofos, što znači šum. Psofometar je u stvari elektronski voltmetar koji služi za mjerenje napona šuma i kome je na ulazu dodat specijalni filtar koji imitira krivu osjetljivosti ljudskog uha, slabljenje slušalice, a česti i slabljenje dijela voda od slušalice do telefonske centrale. Psofometrijski izmjeren napon šuma je tada objektivna mjera za subjektivni

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

osjećaj, jer se stvarno mjeri samo onaj dio spektra šuma koji se nalazi u čujnom opsegu i koji ima ometajuće dejstvo. Elektronski voltmetar Prenosni put Filtar

Slika 5.15. Principska izvedba psofometra

Za opseg frekvencija jednog telefonskog kanala 0,3-3,4 kHz veličine šuma izmjerenog psofometrom i običnim elektronksim voltmetrom razlikuju se za 0,3N, pri čemu je vrijednost izmjerena na psofometru manja.

Telefonski signali i aparati

6 poglavlje

Klasični telefonski aparat se sastoji od: - mikrofona koji prenosi glas pozivatelju, - slušalice, koja pojačava zvuk dolazećeg poziva, - brojčanik ili tipka za biranje, - zvona i manje skupinu električnih djelova, koji ustvari drže pozivaočev glas na nivou da ne bi zvučao preglasno kroz slušalicu. Ako je dvodjelni telefonski aparat, mikrofon i slušalica su zajedno ugrađeni u mikrotelefonsku kombinaciju, nama izvorno poznatiji kao telefonska slušalica. Zvučnik je ugrađen u bazu, a birači mogu biti ili na bazi, ili na slušalici. Telefonsku slušalicu i bazu povezuje kabl, i takođe čitav telefon se kablom povezuje na telefonsku liniju.

NAUČITE NOVE POJMOVE ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

biračka jedinica, komutaciona jedinica, elektroakustička jedinica, pozivna jedinica, ATA, ETA, Digitalni telefon, Mobilni telefonski aparat, Codec, Celularna telefonska mreža.

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

6. TELEFONSKI SIGNALI APARATI Psrg = V - 1,4 dB.

6.1. TELEFONSKI GOVORNI SIGNAL Već smo rekli da telefonski govorni signal spada u grupu slučajnih signala. Naime, priroda govornog signala je takva da su njegova efektivna, maksimalana i srednja vrijednost, ili odnos jedne prema drugoj, neke nepravilne vremenske funkcije (slika 6.1). Zvukovi koji tokom običnog razgovora dolaze iz ljudskog grla, očigledno nisu čisti muzički tonovi koji mogu da se dobiju zvučnom viljuškom i u izvjesnoj mjeri većinom muzičkih instrumenata (isključujući bubnjeve). Oni predstavljaju mješavinu većeg broja različitih frekvencije i amplituda, pri čemu način na koji su ove frekvencije pomiješane ujedno određuje da li je proizvedeni zvuk npr. ‘‘Ah’‘, ‘‘Oh, ili ‘‘Rrr…’‘. U

6.1.1. Kvalitet prenosa telefonskog signala Kao osnovni pokazatelj kvaliteta prenosa telefonskog signala definiše se: razumljivost. Razumljivost govora je jedna od rijetkih subjektivnih veličina koja može objektivno da se izmjeri. Pomoću razumljivosti ocjenjuje se sposobnost telefonske veze da u prenesenoj riječi zadrži smisao poruke (informacije) u datim uslovima akustične sredine. Postoji nekoliko subjektivnih metoda kojima se mjeri ova karakteristika kvaliteta prenosa telefonskog signala, a najpoznatije su: 1. 2.

logatom test, opinion ili test mišljenja,

1. Razumljivost se najčešće mjeri metodom artikulacije (artikulacija - jasno izgovaranje slogova) uz pomoć tzv. logatoma. t Slika 6.1. Vremenski oblik telefonskog govornog signala

Navedene činjenice imaju za posljedicu da govornom signalu nije moguće dati broj ili konstantu koja bi ga podvela pod determinističke signale. S druge strane, bez obzira na ove teškoće, neke karakteristične vrijednosti govornog signala moraju se mjeriti, bilo zbog projektovanja prenosnog sistema ili zbog samo kontrole kvaliteta takvog prenosa. Neosporno je, naime, da se mora znati veličina govornog signala zbog postojanja granice pobude pojedinih elektronskih sklopova. Snaga govornog signala može se izraziti u jedinicama za snagu [mW] ili u logaritamskim jedinicama [dB], [N], a bliža i adekvatnije karakteristika govora je volumen. Volumen se mjeri pomoću volumentra (vumetra) i izražava se u vu – jedinicama. Vu jedinica je također logaritamska kao i [dB]. Vumetar je konstruisan tako da mjeri efektivnu vrijednost govornog signala u intervalu vremena koji nije niti suviše dug niti suviše kratak, Konstruktivno, dakle, služi za mjerenja čiji je cilj da se ustanovi da li će govorni signal preopteretiti prenosni sistem i time izazvati izobličenja.

Logatomi su troslovne, petoslovne, sedmoslovne ... riječi sa redoslijedom: suglasnik - samoglasnik – suglasnik i bez ikakvog značenja. Npr. riječi VAZ, GOS, LUF, SIG, SAPIR, MUKICAN .... Razumljivost neke veze ispituje se pomoću logatoma na taj način što jedna osoba na jednom kraju veze čita tekst, sastavljen od niza logatoma, a na drugom kraju veze više osoba sluša i zapisuje logatome. Razumljivost veze se onda definiše kao procentualni odnos broja ispravno primljenih i ukupno poslanih logatoma. Razumljivost od: -

96 – 97% se smatra ekvivalentnom direktnog govora, 85 – 95% smatra se zadovoljavajućom, a od 65% predstavlja donju granicu koja se još može tolerisati.

Pored opisane metode sa logatomima postoje i druge metode kojima se može ocijeniti kvalitet prenosa telefonskog govora, tj. izmjeriti njegova razumljivost. 2. Jedna od takvih metoda jeste metoda direktnog razgovora između dva sagovornika ili tzv. opinion test (eng. opinion – mišljenje).

Isto tako, vumetar može da posluži za određivanje veličine slabljenja ili pojačanja govornog signala.

Na predajnoj strani, u odvojenoj sobi, jedna osoba opisuje određene figure ili pojmove, a osoba na strani prijema treba da identifikuje odgovarajuću figuru ili pojam, uz određeni nivo šuma na liniji.

Eksperimentalno je utvrđeno da je odnos srednje snage govora (u dB) i volumena V kod govornika koja npr. neprekidno čita tekst:

Kvalitet veze se onda određuje ocjenjivanjem od 0 – 4 dvanaest parova ispitivača iz čijih se ocjena uzima

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

srednja vrijednost kao mjera za kvalitet posmatrane veze.

6.1.2. Širina frekventnog opsega telefonskog kanala

Za jednu telefonsku liniju je bitno da se pored razumljivosti obezbijedi i vjernost i prirodnost govora, što je veoma važna karakteristika prenosa, pošto razlikovanje boje glasa sagovornika često može biti od velikog značaja.

Da bi govor prilikom prenosa kroz telefonsko kolo zadržao punu razumljivost i vjernost, potrebno je prenijeti cijeli opseg govornih frekvencija, koji iznosi oko 10 kHz.

Stoga se ne mogu zanemariti veličine koje utiču na vjernost reprodukcije ljudskog glasa, kao što su: širina frekventnog opsega telefonskog kanala, izobličenja, šumovi.

Naravno, različite vrste poruka i njima ekvivalentnih signala proizvode različite frekvencije i zahtijevaju različite frekventne opsege što je prikazano slikom 6.2.

Slika 6.2. Osnovne frekvencije ljudskog glasa i nekih muzičkih instrumenata

Npr. Potrebna širina frekventnog opsega za pojedine vrste poruka je: telefonski govor 300–3400Hz, prirodni govor 80–8000Hz, dobra kvalitetna muzika 50–15000Hz. Čisto ekonomski razlozi naveli su istraživače da se pozabave problematikom sužavanja većih opsega jer bi se time postiglo bolje iskorištenje prenosnih puteva, odnosno povećao bi se broj telefonskih veza po zajedničkom prenosnom putu. U tu svrhu vršena su istraživanja promjene razumljivosti u zavisnosti od širine prenosnog frekventnog opsega. Sam postupak se svodio na sužavanje govornog opsega s obje strane pomoću specijalnih filtera. Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Na slici 6.3 prikazani su rezultati ispitivanja koja je 1929. objavio Flečer. Na dijagramu je sa NF označena karakteristika filtra propusnika niskih frekvencija, a sa VF karakteristika slabljenja filtra propusnika visokih frekvencija. Pri prenosu spektra frekvencija od 0–1kHz razumljivost je 40% (uz angažovanje oko 82% prenesene energije). Kada se gornja granica govornog spektra pomjeri na 3kHz, postiže se razumljivost od oko 85% (angažovano je oko 95% energije).

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Dalje povećanje gornje granice frekventnog opsega neznatno utiče na povećanje razumljivosti.

kasnije poznatija kao ATiT kompanija, dominira telekomunikacionom industrijom sve do 1984 godine.

NF VF

Slika 6.3. Uticaj suženja govornog opsega na razumljivost

Krajnji zaključak je bio: -

najvažniji dio spektra ljudskog glasa u telefonskom prenosu je između 250 i 2700 Hz, niže spektralne komponente ljudskog glasa nose snagu, a više spektralne komponente nose razumljivost.

U početku razvoja VF telefonije korišten je relativno uzak telefonski opseg 0,3–2,4 kHz, jer je raspoloživi opseg na vazdušnim linijama i pupiniziranim kablovima bio vrlo ograničen, 1938. je usvojen za internacionalne veze opseg 0,3–3,4 kHz, s razmakom signala nosioca od 4kHz, koji je odmah u mnogim zemljama usvojen i u nacionalnim mrežama. U Bosni i Hercegovini je usvojeni frekventni opseg 0,3– 3,4 kHz, za sve veze u javnom saobraćaju u zemlji kao i u međunarodnim vezama. Uži frekventni opsezi od standardnog koriste se samo u sistemima specijalističkih službi, armija, elektroprivreda... Iskorištenje frekventnog opsega 0,3–3,4kHz znatno je umanjen lošim karakteristikama telefonskih pretplatničkih aparata. Naime, u upotrebi je još, uglavnom, ugljeni mikrofon, čije karakteristike nisu najbolje u pogledu korištenja raspoloživog frekventnog opsega. Tendencije u razvoju i korištenju mikrofona u telefoniji upućuju na uvođenje elektrodinamičkih mikrofona.

6.2. OTKRIĆE TELEFONA Historija izuma telefona je uzburkana. Veći broj izumitelja je vjerovalo da bi zvučni signal mogao putovati kroz žicu (provodnik). Svi su marljivo radili na tome, ali prvi koji je uspio u tome je bio Američki izumitelj rođen u Škotskoj, Alexander Graham Bell, koji je bio nastavnik jezika u Bostonu, Masačusets. Bellovi pokušaji vezani za električni prenos govora rezultiraju prvom telefonskim prenosom u 1876 godini. Bell osniva kompaniju za proizvodnju telefona i za operaciju nad telefonskom mrežom. Bellova kompanija,

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 6.4. Alexander Graham Bell

Sredinom 19. stoljeća s Morseovim telegrafom počinje razvoj nove industrijske grane koja udovoljava čovjekovoj potrebi da komunicira i razmjenjuje poruke – telekomunikacija. Vrijeme je, naravno, donijelo neslućeni razvoj komunikacinih tehnologija. Nakon izuma telegrafa dolazi vrijeme eksperimenata i otkrića na području prenosa govora električnim signalima. To je razdoblje obilježio izum A. G. Bella – telefon. No, je li baš Bell dizajnirao uređaj koji predstavlja preteču današnjih komunikacijskih uređaja neizostavnih u gotovo svakoj torbici ili džepu? Kako bismo osjetili vremenske okvire i brzinu događanja i razvoja toga područja valja podsjetiti na povijesne trenutke koji su obilježili razvoj telekomunikacija. No, prije skoka u prošlost valja uočiti da u posljednje vrijeme, kada govorimo o tehnologijama, pojam "telekomunikacione tehnologije" zamjenjujemo pojmom "informaciono-komunikacione tehnologije" (ICT – Information and Communications Technologies). Ako telekomunikacije shvatimo kao komunikaciju na daljinu posredstvom uređaja povezanih mrežom, tada bismo pojavu telekomunikacija mogli smjestiti u godinu 1793. kada je između Pariza i Liliea uspostavljena optička telegrafska linija. Međutim, kako dinamičan rast komunikacija na daljinu počinje korištenjem strujnih krugova, smatra se da je početak razvoja telekomunikacija započeo 1835. kada je Samuel Morse, fizičar i slikar, objavio ideju o prenosu teksta na daljinu korištenjem žičane linije, elektromagneta upravljanog strujnim impulsima, pokretne papirnate trake i pisaljke. Pored toga, definirao je telegrafski kod, Morseov alfabet, koji se sastoji od crtica i tačaka. Kod Morseovog alfabeta je vodio računa o učestalosti pojave slova tako da se slobodno može reći da je Morse pionir i na području teorije informacija. Prva telegrafska linija postavljena je između Washingtona i Baltimora, a prve vijesti prenose se već 1844. godine. S Morseovim telegrafom započeo je razvoj nove industrijske grane – telekomunikacia. Nakon izuma telegrafa dolazi vrijeme eksperimenata i otkrića na području prenosa govora električnim

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

signalima. Slične ideje i pokušaji javljaju se na različitim stranama i u relativno kratkom periodu. Prvi uspjesi na tom području pripisuju se Antoniu Meucciu (slika 6.2) i Charlesu les Bourseulu. Meucci, dajući elektroterapiju reumatskim bolesnicima slučajno otkriva da se zvuk širi električnim vodovima i već 1849. u Havani eksperimentira s prenosom zvuka.

Slika 6.5. Antonio Meucci

Meucci kontinuirano radi na prenosu glasa i razvija nekoliko tipova telefona koristeći elektrostatičke i elektromagnetske efekte. 1860. godine, u New Yorku, u "L’Eco d’Italia", novinama talijanskih imigranata, Meucci objavljuje svoje ideje i rezultate rada na telefonu. Doseljenik, bez poduzetničkih osobina i siromašan, tek 1871. najavljuje prijavu patenta. Najava patenta ograničenog je trajanja, vrijedi četiri godine, što je rok u kojem Meucci ne prijavljuje patent jer nikako da skupi 250 dolara, kolika je bila cijena prijave. Godine 1874. prodaje nekoliko prototipova svojih telefona Western Union Telegraphu. Alexander Gragam Bell (slika 6.1.), profesor fiziologije glasa, podučavajući učitelje gluhonijemih i eksperimentišući s Leon Scottovim fonografom otkriva isto što je Meucci otkrio već ranije. Bell je isprva izgradio eksperimentalni telegraf, koji je proradio kada mu je neki dio otpao. Nezgoda ili zgoda koja mu se dogodila je dala Bellu novi pogled kako zvuk može da se prenosi na veće udaljenosti, i tako je Bell sa svojim asistentom Thomasom Watsonom konstruktovao mikrofon i slušalicu koji su proradili 10-tog marta 1876 godine kada je Bell prolio neku kiselinu na sebe. Naime Watson je bio u drugoj sobi spreman za test, i imao je zvučnik kod sebe, a Bell je čisto kroz mikrofon rekao "Gospodine Watson, dođite ovamo, trebam vas".

patentirao svoj telefon, Lars Magnus Ericsson otvara mali servis za popravak telegrafske opreme – LM Ericsson. Iako u prvom trenutku skeptik, shvativši važnost i budućnost telefona započinje rad na poboljšanju originalne ideje telefona i 1879. pojavljuje se na tržištu sa svojim telefonom.

Slika 6.6. Ericssonov telefon luksuzuzne izvedbe

Rastom broja telefonskih linija pojavljuje se problem izmjeničnoga povezivanja raznih telefonskih aparata i uskoro se pojavljuju prve telefonske centrale, tačke na koje se priključuju telefonski aparati i međusobno povezuju na zahtjev i prema željama vlasnika telefona. Prve su centrale manuelne, a manipulant na centrali prihvaća poziv korisnika telefona i u skladu s njegovom željom/narudžbom manuelno, gajtanima, prospaja vezu prema traženom odredištu. Povećanjem broja korisnika i telefonskoga prometa raste veličina telefonskih centrala i broj manipulanata, a i sam posao prospajanja postaje zamoran, čak fizički naporan. Budući da su taj odgovorni posao obavljale mahom žene, neki izvor emancipacije žena vežu upravo uz taj posao.

Godine 1875. Bell eksperimentira s magnetnoelektričnom telefonskom linijom, linijom koja ne koristi baterije, a 1876. Bell patentira svoj telefon. Iste godine ostvaruje dvosmjernu vezu na dionici dugoj 16 km. Kasnije nastavlja usavršavati svoj telefon te ugradnjom Edisonovog ugljenog predajnika zvuka i Western Unionove sklopke izrađuje praktičan i upotrebljiv uređaj. Za nastavak razvoja telefona važna je godina 1878. kad je Hunnings izumio ugljeni mikrofon i time značajno povećao doseg veze između dva telefona. Interesantno je primijetiti da se prvi telefoni prodaju u parovima, veze se uspostavljaju između dviju točaka, npr. skladišta i trgovine, a kupuje ih bogatija i ekstravagantna klijentela. Iste godine kad je u štampi objavljeno da je Bell

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 6.7. Zidni telefonski aparat, Deckert i Homolka, 1897

Prva manuelna telefonska centrala izgrađena je 1878. godine u New Havenu. Ericsson gradi prvu manualnu centralu u Stockholmu 1883. godine. Kao kuriozitet se može navesti da je najveću manualnu centralu s rekordnih 60.000 linija 1916. godine Ericsson izgradio u

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Moskvi, ali ona zbog ratnih uvjeta nikad nije puštena u rad.

kombinaciju, nama izvorno poznatiji kao telefonska slušalica.

Oko polovine informacija koje prolaze kroz telefonske linije zahvataju telefone specijalne namjene, kao što su računari sa modemima. Modem pretvara digitalni binar računarskog izlaza u audio ton, koji se poslije pretvara u električni signal koji se propušta kroz telefonsku liniju da bude dekodiran modemom koji je priključen na računar. Drugi telefon sa specijalnom namjenom je kopir mašina ili fax mašina koja pravi duplikate dokumenata i šalje ih na velike udaljenosti.

Slika 6.10. Stolni telefonski aparat privatne proizvodnje u Austriji, u upotrebi nakon 1919.

Zvučnik je ugrađen u bazu, a birači mogu biti ili na bazi, ili na slušalici. Telefonsku slušalicu i bazu povezuje kabl, i takođe čitav telefon se kablom povezuje na telefonsku liniju.

6.3. FUNKCIONALNE JEDINICE TELEFONSKOG APARATA Telefonski aparat se u osnovi sastoji iz četiri funkcionalne jedinice: -

komutacione, pozivne, biračke i elektroakustičke.

Strukturna šema data je na slici 6.11. 6.8. Zidni telefonski aparat sa LB, Ericsson, Budimpešta, 1902.

Slika 6.11. Funkcionalne jedinice telefonskog aparata

6.3.1. Komutaciona jedinica Slika 6.9. Telefonski aparat CB sistema, Western Electric, Milano u upotrebi od 1904. kada su instalirane telefonska centrale sa zajedničkom – centralnom baterijom (CB)

Klasični telefonski aparat se sastoji od mikrofona koji prenosi glas pozivača; slušalicu, koja pojačava zvuk dolazećeg poziva; brojčanik ili tipka za biranje, zvono i manju skupinu električnih djelova, koji ustvari drže pozivaočev glas na nivou da ne bi zvučao preglasno kroz slušalicu. Ako je dvodjelni telefonski aparat, mikrofon i slušalica su zajedno ugrađeni u mikrotelefonsku Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Komutacioni element, koji svojim kontaktnim perima u jednom položaju uključuje na pretplatnički vod pozivne a u drugom govorne ili elektroakustične organe, naziva se prekidač viljuške ili viljuška. Pomoću ove jedinice telefonskog aparata obezbjeđuje se da su za vrijeme razgovora na pretplatnički vod uključeni govorni a isključeni pozivni, a za vrijeme mirovanja uključeni pozivni a isključeni govorni organi aparata. Ovo se može postići na dva načina: prekidanjem, slika 6.12, ili kratkim spajanjem govornih organa, slika 6.13, pri položenoj mikrotelefonskoj kombinaciji.

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Na slikama 6.14 i 6.15 su prikazane šeme pozivnih kola sa zvonom i tonskim pozivnikom.

Slika 6.12. Prekidanje govornog dijela telefona

Prekidač viljuške, svojim mirnim i radnim položajem, obezbjeđuje dva karakteristična stanja telefonskog aparata: stanje položene i stanje podignute mikrotelefonske kombinacije.

Slika 6.15. Pozivno kolo sa tonskim pozivnikom

U praksi se najčešće upotrebljavaju polarizovana zvona koja pri radu koriste izmjeničnu struju, kako na slici 6.16.

Slika 6.13. Kratko spajanje govornog dijela telefona

Kontakti prekidača viljuške treba da imaju praktično zanemariv prelazni otpor (manji od 1Ω) i vijek trajanja kojim se obezbjeđuje najmanje 300000 preklapanja. To znači da ova jedinica, pod uslovom da se u toku svakog dana aktivira 15 do 20 puta, mora da bude ispravna u trajanju od oko 50 godina.

6.3.2. Pozivna jedinica Pozivno kolo je dio telefonskog aparata pomoću koga se akustično ili svjetlosno daje do znanja pozvanom pretplatniku da treba da prihvati poziv, koji je došao po njegovom vodu. Ovo kolo se sastoji od kondezatora i nekog, najčešće akustičnog, indikatora, zvona, zujalice, tonskog pozivnika i slično. U mirnom stanju pozivno kolo je direktno priključeno preko pretplatničkog voda na telefonsku centralu. Pri pozivanju kroz pozivno kolo protiče naizmjenična struja čija je frekvencija 16 - 25Hz a napon 48 - 60V. Kondezator C u pozivnom kolu služi da onemogući protok istosmijerne struje iz izvora za napajanje, koji se nalazi u telefonskoj centrali.

Slika 6.16. Polarizovano zvono za izmjeničnu struju

Kada kroz namotaje elektromagneta zvona protekne struja pozitivne poluperiode, kotva biva privučena na jednu, a pri negativnoj poluperiodi na drugu stranu. Pri svakoj promjeni položaja kotve metalni batić udara prvo u jednu, a potom u drugu školjku zvona i to se ponavlja. Jačina zvuka se može regulisati regulatorom u području od 40dB (tiho zujanje) pa do 70dB, mjereno na rastojanju od jednog metra od telefonskog aparata. Zbog manje potrošnje struje iz telefonske centrale predviđeno je da impedansa pozivnog kola ne smije biti manja od 2,5kΩ, a u slučaju paralelnog povezivanja dodatnih induktora poziva ukupna impedansa ne smije biti manja od 2 kΩ.

6.3.3. Biračka jedinica Za otpremanje podataka o broju telefonskog pretplatnika sa kojim treba da se uspostavi veza služi obrtni brojčanik ili tastatura tonfrekventnog telefona. Podaci se šalje telefonskoj centrali, koja na osnovu serije impulsa koji odgovaraju broju pozvanog pretplatnika vrši uspostavljanje veze. Podaci se otpremaju od strane telefona iz obrtnog brojčanika ili kod telefona sa tonfrekventnom tastaturom iz odgovarajućeg registra.

Slika 6.14. Pozivno kolo sa zvonom

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

6.3.3.1. Biranje brojčanikom Postoje različiti modeli i konstrukcije obrtnih brojčanika, ali se svaki od njih sastoji od: -

diska sa 10 otvora, kao na slici 6.17, učvršćenog za jednu osovinu, opruge koja služi za vraćanje diska u mirni položaj, mehanizma za pokretanje (opruga, pužasta osovina, zupčanik) i kontaktnog mehanizma.

Na disku otvori su označeni ciframa od 1 do 9 i 0. Cifre su raspoređene tako da njihov položaj odgovara broju impulsa koje okretanjem brojčanika treba poslati telefonskoj centrali. Kontaktni mehanizam brojčanika se sastoji od nsi (impulskog), nsa (radnog) i nsr (mirnog) kontakta.

Tastatura za dekadno biranje vrši prekidanje strujnog kola pretplatničke petlje funkcionalno na isti način kao i brojčanik, ali je mehanika prekidanja izvedena pomoću elektronskih kola. Umjesto okretanja brojčanika biranje se vrši pritiskom na taster tastature. Kolo za biranje se sastoji od tastature i elektronskog sklopa sastavljenog od logičkog i prekidačkog kola. Na izlazu iz elektronskog sklopa tastature dobijaju se impulsni oblici biračkog signala, kao na slici 6.18.

Slika 6.18. Oblici impulsnog signala biranja

U telefonskom aparatu gdje se biranje vrši tastaturom na dekadnom principu najčešće postoji memorijski sklop u koji se "upisuju" sve izabrane cifre. Pritiskom na taster koji pripada nekoj cifri vrši se otpremanje onoliko impulsa koliko odgovara toj cifri, tako se čini sa ostalim ciframa dok se ne otpremi cijeli pretplatnički telefonski broj.

Slika 6.17. Obrtni brojčanik

Impulsni kontakt se otvara i zatvara pri vraćanju napregnutog diska ravnomjerno i broj otvaranja, odnosno zatvaranja, odgovara biranju cifara. Da se ovi birački impulsi ne bi čuli u sopstvenoj slušalici, odmah pri pokretanju diska zatvara se radni kontakt nsa i kratko spaja elektroakustičku jedinicu. Ovo je potrebno i zato što bi inače promjenjiva otpornost mikrofona mogla da utiče na karakter impulsa biranja, pa čak i da izazove nepotrebna oscilovanja zbog čega bi pretplatnik pri biranju mogao da čuje i nepoželjne zvučne produkte. Svaka cifra u biračkom broju je definisana brojem impulsa. S obzirom na to da je numerisanje višecifarsko, to je nužno da i cifre jedna od druge budu odvojene. To odvajanje se, kada je u pitanju biranje brojčanikom, vrši tako da se između svake cifre definisane serijom biračkih impulsa obezbjeđuje međuserijska pauza u trajanju ne manjem od 200ms. Frekvencija impulsiranja nsi kontakta iznosi 10Hz, svaki impuls traje 100ms, pri čemu birački impuls čini zbir vremena od 60ms koliko je nsi otvoren i 40ms koliko je on zatvoren. Maksimalan broj impulsa za jednu cifru iznosi 10 (cifra nula) a minimalan 1 (cifra jedinica). Između svake serije impulsa, to jest svake cifre, u cilju prepoznavanja cifara nužno je otpremanje serija razdvojiti međuserijskom pauzom u trajanju najmanje 2 impulsa. Ovo se postiže tako što se pri slanju dva zadnja impulsa nsi kontakt kratko spoji kontaktom nsr, pa se tako obezbijedi razdvajanje impulsnih serija a time i cifara.

Ukoliko se, iz bilo kojih razloga, ne dobije pozvani pretplatnik, memorijski sklop u biračkom kolu, koji može imati sadržaj memorije za pamćenje broja i do 18 cifara, u kojem se pamte podaci o izabranom broju. Bez ponovnog biranja može se pritiskom samo na jedan od dodatnih tastera, poslije prethodno raskinute veze, ponoviti izbor cijelog broja. Tastatura ima još i taster koji služi za programiranje pauze, kada je telefonski aparat priključen preko pretplatničke centrale. U tom slučaju je potrebno zadržati automatsko biranje dok se ne dobije znak slobodnog biranja, posle čega se nastavlja automatsko biranje i kroz javne centrale.

6.3.3.2. Biranje tastaturom Tastatura za ton-frekventno biranje se takođe sastoji od tastaturnog prekidačkog dijela koji čine tasteri od 0 do 9 i dodatni tasteri označeni zvijezdom (*) i pravogaonikom (#), kao i elektronski sklop. Kompletna tastatura, pored deset stalnih i dva, već pomenuta, dodatna tastera, ima još četiri tastera označena sa A, B, C i D čija namjena nije tačno određena, ali se najčešće koriste kod pretplatničkih telefonskih centrala u različite svrhe pretežno u unutrašnjem saobraćaju ili se njihova upotreba dodatno programira. Numerički podaci pri ton-frekventnom biranju se prenose od telefonskog aparata do memorije registra u telefonskoj centrali, tako što se po određenom kodu svaka biračka cifra prenosi sa dvije frekvencijai. Frekvencije su podijeljene na prvu, odnosno donju, i drugu, odnosno gornju grupu. Prvu grupu čine niže a

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

drugu više frekvencije. Za svaku cifru se po kodu 2 od 4 uzima po jedna frekvencija iz svake grupe.

6.3.4. Elektroakustička jedinica

Deset cifara od 0 do 9 se, prema pomenutom kodu, mogu formirati od 4·3=12 frekventnih parova, a četvrta frekvencija iz gornje grupe je rezervna, za specijalne namjene.

Mikrofon i slušalica telefonskog aparata se ugrađuju u jednu fiksnu cjelinu koja se naziva mikrotelefonska kombinacija – MKT.

Na slici 6.19 je prikazan raspored i obilježavanje tastera tastature ton-frekventnog telefona.

Razgovor telefonom zahtijeva da se mikrofon nalazi u blizini organa za razgovor – usta, a slušalica organa za sluh – uha. Iz tih razloga, vodeći računa o međusobnom položaju ova dva organa, mikrofon i slušalica se postavljaju tako da rastojanje između centra mikrofona I slušalice iznosi 145 – 156 mm, koliko u prosjeku iznosi rastojanje između ovih organa kod čovjeka. Zbog toga što međusobni položaj između mikrofona i slušalice veoma utiče na kvalitet govora propisani su i njihovi međusobni uglovi. Dabi se obezbijedila stalnost tih položaja, mikrofon i slušalica se ugrađuju u fiksnu cjelinu koja se naziva mikrotelefonska kombinacija (MTK), slika 6.21.

Slika 6.21. Dimenzije mikrotelefonske kombinacije Slika 6.19. Tastatura ton-frekventnog telefona

Tasteri služe za slanje numeričkih podataka o biračkim ciframa od 1 do 0, a ostalih šest za skraćeno biranje, odnosno ponavljanje izabranih numeričkih podataka u slučaju kada u predhodnom pokušaju veza nije uspostavljena, kao i za druge specijalne namjene. Stvaranje i otpremanje dvije grupe frekvencija obezbijeđeno je pomoću dva oscilatora koji su sastavni dio telefonskog aparata. Blok šema data je na slici 6.20.

Uobičajene srednje vrijednosti dimenzija iznose: α = 13°, β =15°, A = 216 – 230 mm, B = 145 – 156 mm i C = 56 – 80 mm. Samo telefoni za specijalne namjene mogu imati drukčije odnose u međusobnom položaju mikrofona i slušalice. Takvi su, npr. Slušalice na glavi, mikrofoni na grudima, kao i potpuno odvojeni mikrofoni i slušalice. MTK se priključuje na tijelo aparata preko trožilnog ili četverožilnog gajtana koji je najčešće spiralizovan.

6.3.4.1. Lokalni efekat Nivo sopstvenog govora koji čovjek sluša za oko 20dB niži od nivoa tog govora na njegovim usnama. Nivo govora telefonom je, zbog pojačavačkog svojstva mikrofona, za 20 – 25 dB viši nego pri razgovoru bez telefona.

Slika 6.20. Spajanje tonfrekventnog telefona na ATC-centralu

Pritiskom na određeni taster zaosciluju dva oscilatora, jedan signal frekvencije od f1 do f4 i drugi frekvencije od f5 do f8, što zavisi kojoj cifri odgovaraju. Svakom tasteru odgovara po jedan par signala. Brzina otpremanja cifarskih biračkih podataka ne zavisi od brzine aktiviranja tastera. Elektronski je podešeno da se u trajanju od 5ms otpremi cijela podataka pri svakom pretiskanju tastera, bez obzira na brzinu pritiskanja tastera.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Iz tih razloga govornik čuje sebe suviše glasno zbog čega se elektroakustični dio telefonskog aparata izrađuje tako da se sopstveni govor priguši do određene mjere i tako umanji efekat lokalnog preslušavanja govornog signala. Međutim, lokalni efekat se ne eliminira u potpunosti kako bismo mogli prigušeno čuti sopstveni glas. To je neophodno za održavanje određenog govornog nivoa i za kontrolu ispravnosti telefonske veze. Pri povećanju slabljenja lokalnog efekta pogoršavaju se karakteristike otpreme i prijema pa se problemi koji su vezani za ove pojave otklanjaju sniženjem otpremnog

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

nivoa signala i specijalnim kolima za regulisanje lokalnog efekta.

dvije grane čine otpornici Z1 i Z2. Posljednju granu mosta čini balansno kolo ZB.

Nepoželjno dejstvo lokalnog efekta se može neutralisati na više načina.

Mostna metoda

Slika 6.23. Elektronska metoda kompenzacije

Ovdje je lokalni efekat izbjegnut izborom balansne impedanse tako što se postiže uslov: ZL = Slika 6.22. Mostna metoda neutralizacije

Na slici 6.22 je prikazano električno kolo za regulisanje lokalnog efekta koje radi na principu mosta, pa se ova regulacija naziva regulacija pomoću mostne metode. Kao što se sa slike vidi u dijagonali mostnog kola se nalazi mikrofon. Grane mosta čine dio namotaja kalema I i impedansa linije Z1 sa jedne, a dio namotaja kalema II i balansna impedansa Zb sa druge strane. Pri sopstvenom govoru se izmjenična struja koja se stvara u mikrofonu dijeli na namotaj I i II. Smjerovi ovih struja su suprotni. U slučaju da je Z1=Zb i da su namotaji I i II identični, u namotaju III se ne bi javljala nikakva indukovana elektromotorna sila, pa se ne bi ni osjećao lokalni efekat. U praksi, s obzirom na to da se ne može tačno predvidjeti dužina a samim tim ni impedansa pretplatničkog voda, balansna impedansa Zb se prilagođava na srednje rastojanje i time se postiže samo uslov Z1≈Zb. Ovakvim postupkom se lokalni efekat svodi na prihvatljivu mjeru, ali se ne neutrališe u potpunosti. Izmjenična struja prouzrokovana govorom pretplatnika B koja dolazi sa linije se dijeli. U namotajima I i II podijeljene struje imaju isti smjer zbog čega je rezultujuća indukovana elektromotorna sila u namotaju III jednaka zbiru elektromotornih sila koje prouzrokuju struje u namotajima I i II pa se tako obezbjeđuje prijem govora u slušalici.

Elektronska metoda Kod telefona novije izrade lokalni efekat se neutrališe upotrebom hibridnih kola. Kao što se sa slike 6.23 vidi, mikrofon i slušalica imaju svoje pojačavače najčešće izrađene u integrisanoj tehnici. Pretplatnički vod je spojen na jednu granu Vitstonovog mosta (A-D), pa je tako jedna grana mosta karakteristična impedansa pretplatničke linije ZL, a druge

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

ZB ⋅ Z1 Z2

Vidi se da je most izbalansiran samo u slučaju kada je zadovoljen uslov : ZL Z = 1 ZB Z2

Ovaj uslov daje optimalnu vrijednost slabljenja lokalnog efekta za različite dužine pretplatničkih vodova. Pošto je ZB konstantne vrijednosti a ZL se mijenja zavisno od dužine pretplatničkog voda, to praktično nije moguće ovaj efekat u potpunosti eliminisati. Ali važno je da smo obezbjedili kontrolu glasnosti sopstvenog govora.

6.4. VRSTE TELEFONSKIH APARATA Telefonski aparati se izrađuju za različite svrhe i namjene i pred njih se postavljaju različiti zahtjevi. Međutim, od svih telefonskih aparata se zahtjeva, bez obzira na namjenu da omoguće dobru razumljivost, pretvaranje akustičke u električnu energiju i obratno sa što manje gubitaka, mogućnost pozivanja i biranja kao i kontrolu sopstvenog govora. Telefonski aparati se mogu podijeliti u više grupa zavisno od vrste napajanja mikrofona, načina biranja, načina postavljanja, namjene, tehnološke izrade i dr. Zavisno od načina napajanja mikrofona telefoni mogu biti: lokalno-baterijski (LB-telefoni) i centralno-baterijski (CB-telefoni). Prikazano je nekoliko vrsta telefonskih aparata koje se danas koriste, objašnjen je njihov princip rada i date tipične elektronske šeme istih. Prikazani su induktorski telefonski aparati, elektromehanički i elektronski telefonski aparati te digitalni i bežični telefonski aparati tzv. celularni telefoni.

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

6.4.1. Induktorski telefonski aparat

okreću između polova stalnog naizmjenični pozivni napon.

magneta

indukuju

Induktorski telefon je aparat koji omogućava pozivanje sagovornika okretanjem induktora, dijela telefonskog aparata koji omogućava indukovanje naizmjeničnog napona. Otpremanje tog napona do mjesta gdje se nalazi sagovornik, prouzrokuje poziv u telefonskom aparatu, sa kojim je povezan. Ovim aparatima se, prema tome, ne može birati pretplatnik već samo pozivati telefon sa kojim je u direktnoj vezi. Iz tih razloga se veze ostvarene ovim aparatima nazivaju veze od tačke do tačke. Prema načinu biranja imamo telefonske aparate sa induktorskim pozivanjem (induktorski telefoni), aparati sa ručnim biranjem (ručni telefoni, kod kojih biranje vrši manipulant iz centrale) i aparate sa automatskim biranjem (automatski telefoni). Prema načinu postavljanja telefonski aparati mogu biti stolni, zidni i prenosni, a prema namjeni telefoni opšte namjene i specijalni (podzemni, podvodni, protiveksplozivni itd. ). Prema tehnološkoj izradi telefoni mogu biti elektromehanički i elektronski, a prema načinu prenosa govora analogni i digitalni. Slika 6.26. Induktor sa dijagramom pozivne struje

Ako se ručica induktora čiji je pozivni mehanizam dat na slici 6.26 okreće brzinom 2 do 3 puta u sekundi, prema pozivnom kolu telefona, na suprotnom kraju, se indukuje napon 50-100V, frekvencije 10-20 Hz, što prouzrokuje poziv.

Slika 6.24. Induktorski telefon - stoni

Podizanjem mikrotelefonske kombinacije prekidač viljuške se prebacuje u položaj kojim se otvara pozivna, a zatvara elektroakustična jedinica, pa tako sagovornici mogu da obave razgovor. Spuštanjem mikrotelefonske kombinacije ponovo se na vod uključuje pozivna a isključuje elektroakustična jedinica telefonskog aparata. Kod ovih aparata napajanje se vrši iz lokalne baterije (LB), najčešće 1,5V. U praksi se obično koriste dvije vrste induktorskog telefona, stoni i prenosni.

Slika 6.25. Induktorski telefon – prenosni

Ovaj telefonski aparat čija je šema data na slici 6.24 sastoji se od mikrofona (M), slušalice (S), zvona ili tonskog pozivnika (Z), prekidača viljuške (V) i induktora (I). Okretanjem ručice induktora njegova poluosovina se aksijalno pomjera i svojim vrhom prebacuje naizmjenični kontakt K u suprotan položaj. Do tada uključeno pozivno kolo sopstvenog telefona (žile-a,kontakt induktora-K, zvono, žila-b), se isključuje. Namotaji induktora koji se

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Za razliku od stonog, prenosni ili poljski induktorski aparat nema viljušku za odlaganje mikrotelefonske kombinacije već taster (T) za uključenje mikrofona. Kod ovih aparata napajanje se vrši iz lokalne baterije (LB), najčešće 1,5V. U praksi se obično koriste dvije vrste induktorskog telefona, stoni i prenosni. Poljski telefoni (slika 6.25) se koriste najčešće na terenu, za vojne potrebe i na raznim radilištima pa je, obzirom na ulogu prilagođen za paralelno priključivanje više ovakvih telefona, što omogućava da se ovaj telefonski aparat koristi u neku ruku kao mala telefonska centrala.

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

sekundaru kalema i gdje se mikrofon napaja iz lokalne baterije, kod automatskog telefona mikrofon je prebačen u sekundar i napaja se iz centralne baterije dok je slušalica u primaru. Razlika između induktorskog i automatskog telefona ogleda se i u pozivnom signalu koji kod prvog daje induktor a kod drugog pozivni generator iz telefonske centrale. Automatski telefonski aparat (slika 6.29) se sastoji od mikrotelefona (M), slušalice (S), zvona, prekidača viljuške (V), kalema i otpora u mostu mikrofona. U biračkom elementu-kada je to brojčanik u pitanju nalazi se i tri kontakta: nsi-impulsni, nsr-mirni i nsa-radni. Paralelno nsi i nsr kontaktima nalazi se RC kolo, a redno sa zvonom kondezator C1.

Slika 6.27. Pozivni mehanizam induktora: a) mirno stanje, b) stanje pozivanja

Kod poljskog telefona veza se uspostavlja okretanjem ručice induktora koji prouzrokuje poziv na drugom telefonu. Kada se istovremeno podigne mikrotelefonska kombinacija i pritisne taster (T1) mikrofon dobija napajanje. Tek kada mikrotelefonsku kombinaciju podigne i sagovornik na drugom kraju i pritisne taster (T1) svog aparata, veza je kompletno uspostavljena i razgovor je moguć. U toku razgovora taster T1 telefona pri otpremi govorne informacije stalno mora biti pritisnut.

Pored već poznatih dijelova slušalice,mikrofona, zvona i prekidača viljuške automatski telefonski aparat se sastoji od sistema za biranje koji može biti brojčanik sa kontaktnim mehanizmima i tastatura sa dekadnim biranjem. Tri kontakta nsi, nsr i nsa se nalaze u sistemu za biranje-brojčaniku. U mirnom stanju kontakti nsi i nsr su zatvoreni i međusobno su paralelni. Kontakt nsa je radni kontakt koji je u mirnom stanju otvoren, ali se zatvara onog trenutka kada se započinje sa biranjem čime se kratko spaja elektroakustični dio aparata i sprečava da se birački impulsi, koje svojim otvaranjem i zatvaranjem stvara impulsni kontakt nsi, čuju u slušalici. Kontakt nsr je mirni kontakt brojčanika koji se otvara onog trenutka kad se zatvara radni kontakt nsa, a zatvara se u trenutku kada se otpremi onoliko impulsa koliko iznosi birana cifra, sprečavajući otpremanje impulsa praznog hoda. Podizanjem mikrotelefonske kombinacije kontakt viljuške promjeni položaj, prekida pozivno kolo sa jedne strane a zatvara a, odnosno b žilu sa druge strane. U tom trenutku mikrofon dobija napajanje preko a i b žile. Natezanjem brojčanika udesno otvara se nsr a zatvara nsa kontakt. Otpušteni brojčanik koji se pod dejstvom opruge vraća u mirni položaj prouzrokuje otvaranje i zatvaranje impulsnog kontakta, čime se u jednakim razmacima otpremaju strujni impulsi, koji preko biračkih organa u centrali omogućavaju uspostavljanje veze sa određenim pretplatnikom.

Slika 6.28. Induktorski telefon

6.4.2. ATA – Automatski Telefonski Aparat Automatski telefonski aparat – ATA je onaj aparat kojim je omogućeno, pomoću brojčanika ili tastature, automatsko uspostavljanje veze sa bilo kojim drugim telefonskim pretplatnikom. Za razliku od induktorskog telefona gdje se mikrofon nalazi u primaru a slušalica u Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Na drugoj strani u kolu pozvanog pretplatnika gdje je MT kombinacija spuštena, zatvoreno je pozivno kolo. Iz centrale generator šalje pozivnu struju koja signalizira poziv. Kada pozivani pretplatnik podigne mikrotelefonsku kombinaciju viljuška njegovog aparata isključuje pozivno a uključuje govorno kolo i tek tada je razgovor moguć. U cilju smanjenja varničenja paralelno sa impulsnim kontaktom priključuje se RC kolo sastavljeno najčešće od kodenzatora kapaciteta 1µF i otpora otpornosti 100 Ω. Vrijednosti ovih komponenata mogu biti i drukčije (C=0,5µF, R=560Ω, C=1µF, R=1,5kΩ i sl.), što zavisi od uslova eksploatacije telefonskih aparata. Kada je veza uspostavljena i kada su mikrofoni oba telefonska aparata dobili napajanje iz centrale, obezbjeđeni su uslovi za razmjenu govornih informacija.

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Ako je antilokalni efekat izveden prema mostnoj šemi (slika 6.29a), tada se govorna struja od mikrofona dijeli u dvije grane, linijsku (mikrofon, namotaj I, žila b, centrala, telefonski aparat pozvanog, žila a, kontakt viljuške, brojčanik, mikrofon) i balansnu (mikrofon, namotaj II, balansni dvopol, mikrofon). Antilokalni efekat

se postiže obezbjeđenjem protoka struja suprotnih smjerova u linijskoj i balansnoj grani (kroz namotaje I i II transformatora), zbog čega je EMT sila koja se indukuje u namotaju slušalice neznatna, pa je tako govor u sopstvenoj slušalici prigušen za 10-20 dB.

Slika 6.29. Principijelna šema automatskog telefonskog aparata: a) sa mostom, b) sa kompenzacionom spregom

Slika 6.30. Automatski elektromehanički telefon

Slika 6.31. Električna šema ATA-71-02 sa tonskim pozivnikom

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Na suprotnoj strani u slušalici pozvanog pretplatnika dolazna govorna struja prolazi kroz kolo: žila-a, kontakti brojčanika, balansni dvopol–Zb, namotaj II, namotaj I, žila-b. Dolazna struja koju prouzrokuje pozivaoc kroz namotaje I i II je istog smjera, pa se u namotaju III (namotaj slušalice) prouzrokuje govor. Kada govori pozvani, smijer struje je suprotan.

Najčešće se problemi koje nosi sa sobom lokalni efekat eliminišu kompenzacionom metodom (slika 6.29b), iako postoji i niz drugih mogućnosti. U aparatu kod koga je primjenjena ovakva kompenzacija, govornik preko mikrofona prouzrokuje govornu struju u svom telefonskom aparatu koja teče kroz namotaj I u liniji sa jedne i paralelno kroz namotaje III i II, balansnu impedansu Zb, sa druge strane.

Slika 6.32. Električna šema ATA 31K-34K

6.4.3. ETA – Elektronski Telefonski Aparat

regulišu u pojačavaču 2, posle čega se odvode na izlazni pojačavački stepen 3.

Zamjenom ugljenog mikrofona elekromagnetnim, elektrodinamičkim, kondezatorskim ili bilo kojim drugim linearnim mikrofonom, stvorili su se uslovi za ugrađivanje pojačavačkih kola u telefonski aparat. Primjenom elektronskih elemenata kod telefona, u prvom redu tranzistora i dioda, zbog čega su i dobili naziv elektronski telefonski aparati (ETA) stvorili su se istovremeno uslovi da se složeni pokretni mehanizmi (nsi,nsa i nsr kontakti) zamijene elektronskim kolima. Istovremeno su time stvoreni uslovi da se brojčanici mogu zamijeniti savremenijim biračkim jedinicama. Na ovaj način su skoro sve klasične jedinice zamijenjene elektronskim, čime je dobijena kvalitetnija reprodukcija zvuka, stabilni referntni ekvivalentni, aktivna regulacija nivoa, brzo i pouzdano biranje, laka manipulacija i niz drugih prednosti u odnosu na klasične automatske telefonske centrale. Funkcionalna blok-šema elektroakustičnog dijela elektronskog telefonskog aparata data je na slici 6.29. U otpremnom smjeru govorni signali se pojačavaju u ulaznom pojačavaču 1, a zatim dalje pojačavaju i

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 6.33. Automatski elektronski telefonski aparat

Izlazno opterećenje, pojačavača 3 treba da bude regulacija pojačanja govornog signala čija se impedansa kreće od 0-900 Ω.

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Detaljnija principijelna šema elektronskog telefonskog aparata data je na slici 6.34.

prilagođena slušalici. Kola 2 i 6 koja regulišu nivo prijema odnosno otpreme su indentična.

Po toj šemi je izveden aparat ETA 80 tako da omogućava max dinamiku govornog signala što se postiže impedansom od 600 Ω. Time se istovremeno postiže optimalno prilagođenje na vod. U prijemnom smjeru dolazni govorni signal se pojačava u ulaznom pojačavačkom stepenu 5, a potom se dalje pojačava i reguliše u stepenu 6. Na kraju, takav signal se vodi na izlazni pojačavački stepen 7 čija je izlazna impedansa

Elektronsko kolo 4 je regulator jednosmjernog napona i preko njega se napajaju regulacioni pojačavači 2 i 6. Ako poraste linijska struja, poraste i napon na kolu 4 što utiče na odgovarajuće smanjenje pojačanja. Obrnuto ako linijska struja opadne, opadne i napon na regulatoru 4, što prouzrokuje porast pojačanja, čime se stalno održava-reguliše potreban nivo signala elektronskim putem.

Slika 6.34. Pricipijelna šema telefona ETA 80

6.4.3.1. ETA sa dekadnim biranjem brojčanikom Podizanjem mikrotelefonske kombinacije, komutaciona jedinica aparata-viljuška, svojim kontaktima isključuje pozivno kolo, a uključuje kolo za biranje-brojčanik i elektroakustično kolo telefonskog aparata na liniju. Mehanizam brojčanika koji se sastoji od brojčanog koluta i sistema zupčanika sa regulatorom brzine, svojim kontaktnim mehanizmom omogućava slanje informacije u obliku implusa biranja prema telefonskoj centrali. Broj implusa odgovara biranoj cifri. Na slici 6.32 je prikazana šema telefonskog aparata čije biračko kolo može biti brojčanik ili tastatura. Njegovo pozivno kolo dobija pozivni signal naizmjeničnog napona 60 V, 16-50 Hz koji se na diodnom mostu D12, D13, D14, D15 ispravi i filtrira na C13. Diodnom mostu D12, D13, D14, D15 ispravi i filtrira na C13. Diodni most obezbjeđuje pravilan polaritet bez obzira na priključivanje žila za napajanje. U cilju Telekomunikacije III – tehničari elektronike

sprečavanja da smetnje prouzrokuju lažne pozive ugrađeno je kolo za kašnjenje, tako da pozivno kolo proradi tek pošto se na kondezatoru C11 pojavi napon određene amplitude. Elementi C12, R26 i R27 zajedno sa integrisanim kolom obezbjeđuju uslov oscilovanja pozivnog kola. Na izlazu 6 integrisanog kola pojavljuje se pozivni signal koji se preko tranzistora T6 i T7 pojačava i vodi na induktor poziva (P). Pozivni signal se može potenciometrom R25 regulisati, obično u granicama između 40 i 70 fona. U elektroakustičnom dijelu aparata ulazni četveropol koga čini tranzistor T1, otpornici R2 i R3 i kondezator C2 služi za obezbjeđenje približno istog nivoa telefonskog signala bez obzira na dužinu pretplatničkog voda, a kondezatori C6, C7 i C8 regulišu frekventnu karakteristiku otpreme i prijema. Zaštitu od nepoželjnog uticaja udarnog visokog napona obezbjeđuje varistori RV1 i RV2 i dioda D2, a zaštitu od uticaja radio-signala na prenos telefonske informacije obezbjeđuje kondezator C10.

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Tranzistori T2 i T3 i njima pripadajući elementi predstavljaju pojačavač u otpremnom, a T4 i T5 pojačavač u otpremnom smjeru. Otpornik R1 kod verzije aparata koji bira brojčanikom mora biti u prekidu, pošto je namijinjen samo za napajanje memorije pri dekadnom tastaturnom biranju.

6.4.3.2. ETA sa dekadnim biranjem tastaturom Podizanjem mikrotelefonske kombinacije prekidač viljuške svojim kontaktima isključuje pozivno, a uključuje

kolo za biranje i elektroakustično kolo telefonskog aparata na liniju. Po dobijanju znaka slobodnog biranja iz telefonske centrale, pritiskivanjem na tastere koji pripadaju odgovarajućim ciframa izabere se željeni broj pretplatnika. Ukoliko se dobije znak zauzeća, pritiskom na samo jedan taster označen sa (*) ili sa R (repetition, redial) ponoviti zadnji cijeli izabrani broj. Ovo je omogućeno zahvaljujući memorijskoj jedinici koja "pamti" zadnji izabrani broj koji može imati i do 18 cifara, što je dovoljno za ponavljanje izabranog broja i kod biranja u međunarodnom saobraćaju.

Slika 6.35. Električna šema ATA 77-01 T (tastatura sa dekadnim biranjem)

Zadnji izabrani broj se može ponavljati neograničen broj puta bez obzira koliko dugo je prošlo od njegovog biranja i to samo pritiskanjem na pripadajući taster.

Slika 6.36. Telefonski aparat sa dekadnim tastaturnim biranjem

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Ova mogućnost je obezbjeđena tako što i u stanju položene mikrotelefonske kombinacije iz izvora za napajanje teče izvjesna struja, najčešće 30-50 µA, koja napaja memorijski sklop da bi očuvao memorijsku iinformaciju zadnjeg izabranog broja. Kod nekih telefonskih aparata napajanje memorije se obezbjeđuje iz lokalne baterije koja se postavlja u telefonskom aparatu. Kod aparata savremenije izrade memorija se napaja iz izvora za napajanje centrale. Za klasične telefonske centrale kojima je iz telefonskog aparata potrebno slati biračke kodne signale u obliku implusa, prekidanjem petlje jednosmjerne struje pomoću

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

tastature, kod izabranog broja se šalje onom brzinom kojom je centrala u stanju da ga primi.

»klok oscilatora« C1, R1, R2 i R3, a preklopno kolo tranzistori T1, T2, T3, T4, T5 i T6.

Na slici 6.37 prikazana je blok-šema kola za dekadno biranje tastaturom. Ovde klasične kontakte nsi, nsa i nsr zamjenjuju elektronska, logička kola i tranzistorsko preklopno kolo. Logički sklop tastature za dekadno biranje (slika 6.38) čine inegrisano kolo IC1 i elementi

Da bi tastatura radila kontakti be i rm označeni na slici 6.35 i slici 6.38 treba da budu međusobobno spojeni, a to se obezbjeđuje preko kontakata viljuške (VST3) pri podizanju mikrotelefonske kombinacije. Tranzistori T1, T2 i T3 su pri tome zatvoreni a T4 i T5, T6 otvoreni.

Slika 6.37. Blok šema tastaturnog dekadnog biranja:

1-memorijska jedinica, 2-okidačko kolo, 3-regulator U, 4-implusno kolo, 5-kolo za prekid lažnih poziva, 6-tranz. prekidno kolo, 7-zaustavljanje otpreme, 8-zaštitu od tranzijenata

Slika 6.38. Šema biračkog logičkog kola kod dekadnog biranja

Kontakti be i ze su spojeni preko tranzistora T6 i tako je uključen elektroakustični dio telefonskog aparata. Biranjem bilo koje cifre pritiskom na odgovarajući taster, prema centrali se otpremaju dekadni implusi brzinom 10 implusa u sekundi, a telefonski broj se upisuje u memoriju da bi se, po potrebi mogao ponoviti.

6.4.4. Ton-frekventni telefon Na slici 6.39 data je šema telefonskog aparata sa tonfrekventnim biranjem. Stvaranje i otpremanje biračkih signala vrši se pomoću dva oscilatora koji su sastavni dio telefonskog aparata. Prvu, nižu grupu frekvencija

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

f1 do f2 generiše oscilatorno kolo sastavljeno od tranzistora T1, otpora ReI namotaja neI koji je induktivno vezan sa bazom navedenog tranzistora, kondezatora C1, varistora V1, kao i namotaja nI i kondezatora CI. Drugu, višu grupu frekvencija f5 do f8, generiše isto takvo kolo sa tranzistorom T2 i njemu pripadajućim elementima. Pritiskom na bilo koji taster tastature, prema centrali se otpremaju birački signali u obliku koda u kome je svaka cifra definisana dvjema frekvencijama, jednom iz niže i jednom iz više grupe (tabela 6.1.).

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Slika 6.39. Šema aparata sa ton frekvetnim biranjem

Znak-cifra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 * #

FREKVENCIJA Niža grupa Viša grupa 697 1209 697 1336 697 1477 770 1209 770 1336 770 1477 852 1209 852 1336 852 1477 941 1336 941 1209 941 1477

Tabela 6.1. Raspored frekvencija ton-frekventnog telefona

Nijedna od otpremnih frekvencija ne smije da odstupa za više od ±1,5% u odnosu na nominalnu vrijednost. Otpremni nivo za nižu grupu je 11-dB ± dB a za višu -9 dBm ±2dB. U registru ili odgovarajućem organu telefonske centrale nalazi se prijemnik ton-frekventnog biranja gdje se primaju birački kodovi i »prevode« se u oblik potreban za dalje uspostavljanje veze. Elektronski telefonski aparati sa diskretnim komponentama se sve više zamjenjuju aparatima koji se izrađuju sa integrisanim kolima.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Na slici 6.40 je data šema biračkog kola jednog takvog aparata. Integrisano kolo sadrži dio oscilatora koji zajedno sa kvarcnim oscilatorom Q1 oscilira sa 5,38 MHz. Kada se pritisne neki taster na tastaturi, oscilator zaosciluje sa f=3,58 MHz. Ova frekvencija se pomoću dva djelioca frekvencije koji su smješteni u integrisanom kolu dijeli tako da se, zavisno od toga koji smo taster pritisnuli, dobija jenda iz nižih i jedne iz grupe viših frekvencija koje odgovaraju toj cifri. Izlaz 10 integrisanog kola koji je u miru bio na takvom potencijalu koji je prouzrokovao da tranzistor T1 bude zatvoren a tranzistor T2 otvoren, posle pritiskanja na bilo koji taster izlaz 2 postaje visokoomski, pa se zatvara T2 a otvara T1. Na izlaz 16 integrsanog kola se tako pojavljuje kombinacija od dvije frekvencije po kodu izabrane cifre. Filtrom koji čine tranzistor T1, kondezator C1 i otpornici R2 i R6 obezbjeđuju se da se nelinearno izobličenje signala svake frekvencije svede na što manju mjeru. Dioda D1 služi za zaštitu od preopterećenja. Ovo biračko kolo se priključuje na elektronski sklop telefonskog aparata kako je ranije opisano.

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Slika 6.40. Biračko kolo ton-frekventnog biranja

Slika 6.41. Električna šema ATA 77-02 T (sa tastaturom za ton-frekventno biranje)

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

6.4.5. Digitalni telefon Digitalni telefonski aparat i digitalni prenos u cjelini se pojavljuje kao potreba najvećim dijelom zbog mogućnosti integrisanja prenosa govora i niza drugih podataka iznad 64 kbita/s,preko telefonske mreže i preko istih terminala. U ovoj fazi tehničkog razvoja treba riješiti još niz pitanja. Jedno od pitanja koje se još uvijek razmatra je koju konverziju A/D i D/A po kanalu koristiti, PCM ili ∆ modulaciju. Za sada prednosti su na strani PCM najvećim dijelom zbog mogućnosti direktnog korištenja kanalskih uređaja sistema Ti (PCM-30), malog digitalnog slabljenja, manjih dimenzija, manje potrošnje i veće ekonomičnosti. Što se signalizacije tiče, u obzir se uzimaju tri mogućnosti: direktna signalizacija po kanalu, signalizacija dijelom po kanalu dijelom izvan kanala i signalizacija izvan kanala. Signalizacija po kanalu koristi bitove informativnog kanala, pa ovaj metod ne omogućava prenos signala i govora istovremeno. Pored toga ovaj metod zahtijeva veoma složena kola za odvajanje govora od signala zbog čega gubi prednost. Signalizacija po kanalu sa signalizacijom izvan kanala (kombinovana) koristi dodatne signalne bitove koji označavaju karakter informacionog kanala (npr. da označi da li informacija predstavlja govor, podatak ili signal). Može očekivati da će digitalni telefon moći da obavljaju dio nekih jednostavnih funkcija koje danas obavljaju centrale. Time bi se telefonske centrale rasteretile jednostavnih funkcija, što bi im omogućilo da obavljaju druge, složenije. Za razliku od drugih vrsta telefonskih aparata gdje se prenosi analogna (neprekidna) telefonska informacija, digitalni telefon radi sa diskretnim informacijama. Signal iz govornog spektra se otprema u diskretnom obliku da bi se na mjestu prijema ponovo uspostavila prvobitna forma signala. Na slici 6.42 dat je grafit transformacije signala, i to pod a) signal u primarnom obliku, pod b) u obliku u kom se vrši prenos i pod c) regenerisani prijemni oblik signala. Šematski prikaz digitalnog prenosa telefonske informacije prikazan je na slici 6.43. Distributor, okrećući se konstantnom brzinom pri svakom obrtu "dodjeljuje vezu" svakom telefonskom priključku u određenom vremenskom trajanju. U narednom obrtu distributora to se ponavlja i tako se preko prenosnog voda šalje sled diskretnih signala. Na prijemnoj strani se slažu diskretni

signali na taj način što je obezbjeđena sinhronost i sinfraznost "dodjeljivanju veze" na jednom, odnosno na drugom kraju.

Slika 6.42. Dijagram transformacije signala a-signal u otpremi, b-signal u prenosu, c-signal u prijemu

Teorijska osnova za ovakav prenos informacija nalazi se u teoremi Shannon-a i Koteljnikovoj teoremi uzoraka, koja definiše odnose između analognih i diskretnih funkcija. Po ovoj teoremi svaka analogna funkcija S1(t) potpuno je određena njenim ordinatama u diskretnim tačkama koje su razmaknute za vremenski interval: ∆f=1/fr, gdje je fr-frekvencija uzimanja uzoraka, koja ne može biti manja od dvostruke vrijednosti maksimalne frekvencije primarne funkcije. To praktično znači da za prenos govorne informacije sa propusnim opsegom od 300 do 3400 Hz (gdje je gornja frekvencija 3400 Hz), frekvencija uzimanja uzoraka mora biti fr=2·3400=6800 Hz. Umjesto 3400 zbog boljeg razdvajanja uzima se frekvencija 4000 Hz, pa će na bazi toga interval između dva uzastopna uzorka signala biti: ∆t=1/tr≤1/fg=1/2·4000=120µs. Širine zavise od broja kanala. Za evropski standard koji ima 32 kanala (slika 6.42), širina implusa je 3,9 µs (125:32), dok je za američki 5,2 µs (125:24).

Slika 6.43. Grafički prikaz vremenske raspodjele kanala

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Slika 6.44. Šema vremenske raspodjele kanala

Slika 6.45. Blok šema vremenske raspodjele

U vrijednost širine implusa uzima se trajanje uzetog uzorka i razmak između uzoraka susjednih kanala, što takođe treba da se obezbijedi, kako bi se postigla zaštita od međusobnih uticaja kanala jednog na drugi.

periodično se uključuju spojne tačke u navedenim vremenskim intervalima, pa se tako stvaraju povorke uzoraka kontinuiranog signala koga generiše Ti u telefonskom opsegu koga određuju filtar Fi.

Svakoj postojećoj vezi je dodjeljena odgovarajuća vremenska pozicija što obezbjeđuje razdvajanje pojednih kanala. To omogućava da preko jednog fizičkog vodasabirnice (slika 6.45) prenesemo onoliko informacija koliko je puta veći interval između dva uzastopna uzorka, od širine implusa uzetog uzorka.

Amplituda svakog uzorka odgovara trenutnoj vrijednosti amplitude analognog signala u trenutku uzimanja uzorka. U ovom slučaju se ne prenosi analogni već njegovi uzorci. Spojne tačke koje su prikazane u obliku radnog kontakta upravljane su od složenog elektronskog sklopa.

Sabirnica se stavlja na raspolaganje pojedinom paru TiTj u pojedinim diskretnim vremenskim razmacima prema navedenim uslovima i to uvijek u trajanju jednakom širini implusa uzoraka. Zahvaljujući upravljačkom sistemu

Uzorci upravljani sinhronizovano dolaze preko sabirnice do prijemne strane. Preko spojnih tačaka o odgovarajućeg filtra formiraju se u cjelovitu informaciju, a po potrebi i pojačavaju i vode na terminal.

Slika 6.46. Električna šema elektronskog telefonskog aparat ETA 84-01TP

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Slika 6.47. Električna šema elektronskog telefona ETA 81-88

Na slici 6.48 je prikazana blok šema jednog digitalnog telefonskog aparata kojim se obezbjeđuje prenos govornih i negovornih informacija. Za svoj rad koristi

dva kanala, informacioni koga čini glavni kanal od 64 kb/s, sporedni od 16 kb/s i signalni kanal od 8kb/s.

Slika 6.48. Blok šema digitalnog telefona

To je terminal koji se sastoji od CODEC-a, koji služi za konverziju govora u digitalni signal, digitalnog servisnog bloka, bloka signalne kontrole, upravljačkog bloka, bloka napajanja i kao dodatak kompletno analogno telefonsko kolo. Digitalni telefon pored prenosa govora može služiti i za druge namjene kao na primjer za prenos teksta i podataka. Na slici 6.47 prikazana je blok-šema jednog od digitalnih telefona koji pored govora služi i za prenos Telekomunikacije III – tehničari elektronike

podataka odgovarajuće frekvencije posle čega se govorni biti dekodiraju i vode u analogno kolo, koje je istovjetno elektroakustičnoj jedinici elektronskog aparata. Niskoomski linijski transformator sve potrebne signale iz ATC prema bloku linijskih otpremnih kola, a istovremeno i jednosmjerni linijski napon do pretvarača linijskih napona, koji obezbjeđuju sve potrebne napone za ostale dijelove aparata.

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

U bloku linijskih otpremnih kola se nalaze adapter signalizacije, filtri, koderi i dekoderi. Ovo kolo razdvaja prijemne od otpremnih. Ostali, funkcionalni biti se vode u mikrokompjuter, integrišu se u funkcionalne riječi i prosleđuju do bloka

signalnih indikatora (tonski davači poziva, svjetlosni indikator-displej, LED i dr. ). signala i bitove govora od ostalih bitova. Da bi moglo da radi u njega se iz lokalnog oscilatora dovode

Slika 6.49. Blok-šema digitalnog aparata za prenos govora i podataka

Biti za prenos podataka se preko kompjutera izdvajaju i vode u poseban dio terminala za prenos podataka.

Razmjena signala između ATC i ovog telefona se vrši digitalno pomoću grupe bitova prikazano na slici 6.50.

Slika 6.50. Razmjena signala između centrale i digitalnog aparata

To se čini tako što se iz linijskog uređaja centrale prema telefonu šalje grupa signala od 12 bitova brzinom od 256 kbit/s svakih 125 µs. Čim te signale telefon primi iz njega se šalju povratni signali. Vrijeme za koje se prenesu ovi signali od centrale do telefona i obratno zavisi od dužine pretplatničkog voda.

uzastopnih grupa signala od 8 bita, kao i sinhronizacioni i paritetni biti (slika 6.51), gdje su:

Grupa gore obilježenih signala od 12 bita se sastoji od bita za sinhronizaciju (F), dva bita za prenos podataka (D), funkcionalnog linijskog signala (S) i od osam bita namjenjenih za prenos govora (P). Brzina prenosa govornih signala je 64 kbit/s sa jednim PCM uzorkom od 8 bita. Brzina linijskog funkcionalnog bita je s kbit/s sa jednim bitom po grupi bitova. Linijski funkcionalni biti slažu se u signalne riječi. Signalnu riječ čine 11

Kod izvršenja može biti na primjer početak paljenja neke od LED (diodi), a parametar izvršenja broj te diode i dr.

- ST i SP-riječi sinhronizacije, - S0 do S7-signalni biti, - P-paritetni bit.

Poruke mogu biti sastavljene od više signalnih riječi. Brzina prenosa podataka kod gore navedenog aparata je 16 kbit/s sa dva bita u grupi bitova. Bit sinhronizacije se prenosi brzinom od 8 kbit/s. Signalne riječi se iz linijskih transmisionih sklopova šalju u kompjuter koji očitava poruku i nalaže njeno izvršenje.

Slika 6.51. Formiranje signala sinhronizacionih i paritetnih bita

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Slika 6.52. Električna šema elektronskog aparata telefonskog aparata ETA 810

Mikrokoračunar ima pored toga zadatak da kontroliše signale iz jedinice signalnih indikatora, tastera, položaja viljuške, signale na LED diodama, brojeve pozivajućeg i pozvanog na displeju i dr. Na ovom telefonu se može ugraditi više tastera pomoću kojih se mogu aktivirati razne mogućnosti koje su programirane u centrali. Danas postoji više varijanata aparata i njihovih tehničkih rešenja sa prenosnim parametrima koji se, zavisno od proizvođača, mjesta primjene i namjene razlikuju.

6.4.6. Mobilni telefonski aparat Iz želje za što većom pokretljivošću ljudi i potrebe da se pri toj pokretljivosti bude sa telefonom, proizvedeni su telefonski aparati za komunikaciju između ljudi i izvan kućnog odnosno kancelariskog prostora. To su bežični, tzv. mobilni telefonski aparati. Kod njih se umjesto vodova koristi radio-veza.

Slika 6.53. Blok šema mobilnog telefona

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

TELEFONSKI APARATI I SIGNALI

Bežični telefonski aparat se sastoji iz dva dijela, nepokretnog koji se priključuje direktno na telefonski pretplatnički vod i prenosnog, koji pretplatniku omogućava da unutar određenog prostora u blizini nepokretnog dijela uspostavlja radio-telefonske veze sa drugim telefonskim pretplatnicima. Veza u suprotnom smjeru se uspostavlja od pretplatnika do nepokretnog dijela, normalno, a do pokretnog dijela radio talasima. Područje u kome se može uspostavljati takva veza je obično 50 m, kada se pokretni dio nalazi u zatvorenom, a 200 m u otvorenom prostoru. Bežični telefonski aparat čine par pokretnog i nepokretnog dijela i u svakom od njih je ugrađen radio-primopredajnik. Međusobna veza između nepokretnog dijela aparata i pretplatničkog voda ostvaruje se na isti način kao i kod automatskih telefonskih aparata. Impedansa pozivnog kola i kod ovih aparata treba da ima vrijednost veću od 2,5 kΩ za signal frekvencije od 16-50 Hz. Obično se od pokretnog prema nepokretnom dijelu posle uspostavljanja veze otpremi specijalni ton kojim se signalizira da je veza ostvarena.

Prenosni dio ovog aparata može da radi samo na njemu pripadajućim nepokretnim dijelom i obratno. On je prilagođen da prima od nepokretnog dijela pozivne, tonske i govorne signale, kriterijume položene i podignuta MTK, a istovremeno i signal opomene kada su ova dva dijela aparata izvan zone čujnosti. Nepokretni dio prima od pokretnog kriterijuma položene i spuštene MTK i biračke signale za biranje cifara od 0 do 9. Izuzetno, u nekim slučajevima se na jedan nepokretni dio mogu priključiti dva pokretna. Kod ovakvih slučajeva mora da postoji interna komunikacija između ova dva pokretna dijela. Prenosni dio mora da bude što manje mase, obično manje od 0,7 kg. Funkcija biranja, pozivne veličine i referntni ekvivalenti ovih aparata moraju da odgovaraju uslovima propisanim za telefonske aparate. Na slici 6.54 je prikazana tzv. Celularna – ćelijska struktura mobilne telefonske mreže. O njenom funkcioniranju biće riječi u skripti za završne razrede.

Slika 6.54. Ćelijska struktura mobilne telefonske mreže

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Modulacija i demodulacija

7 poglavlje

Suština prenosa poruka i njima odgovarajućih signala na velike udaljenosti je u tome što se pomoću originalnog – NF signala, mijenja neki od osnovnih parametara prostoperiodičnog - VF signala, koji postaje nosilac originalnog signala i tako poruka prenese. Modulacije mogu bili analogne – nosilac prostopteriodična povorka impulsa ili digitalne – nosilac pravougaona povorka impulsa. Uređaji u kojima se izvodi modulacija nazivaju se modulatori, a najprostiji je sa poluprovodničkom diodom. Uređaji u kojima se vrši izdvajanje originalne NF poruke nazivaju se demodulatori. Demodulacija se vrši pomoću signala nosioca iste vrijednosti kojim je izvršena modulacija, dok za detekciju signal nosilac nije od važnosti. Više o modulacijama i demodulacijama učiće se u trećem razredu, nakon usvajanja novih znanja iz elektronike.

NAUČITE NOVE POJMOVE ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

modulacija i demodulacija, modulator i demodulator, analogne i impulsne modulacije, KAM, AM-2BO, AM-1BO (SSB), vremenski i spektralni prikaz, AM, FM, PM, demodulacija i detekcija, nesavršeno oscilatorno kolo.

MODULACIJA I DEMODULACIJA

7. MODULACIJA I DEMODULACIJA 7.1. MODULACIJA

7.1.1. Zašto vršimo modulaciju?

Sve električne signale moguće je u njihovom izvornom obliku, dakle u onakvom obliku u kakvom se pojavljuju na izlazu pretvarača poruka – signal (npr. telefonski mikrofon) prenijeti na udaljeno mjesto pomoću električnih provodnika.

Logično je pitanje: zašto se uopšte vrši modulacija? Razlozi su brojni i raznovrsni, pa ćemo istaći samo najelementarnije, a kasnije, tokom izlaganja gradiva, biće objašnjeni i mnogi drugi. -

Radio i TV difuzija ne mogu se ni zamisliti bez postupka modulacije. Direktan prenos niskih, npr. čujnih frekvencija, putem radio talasa zahtijevao bi ogromne dimenzije otpremnih i prijemnih antena, što se tehnički, uopšte ne bi moglo realizovati. Problem je u tome što bi dužina antena, da bi ona efikasno zračila elektromagnetnu energiju, morala da bude veća od jedne desetine talasne dužine signala koji se prenosi. To znači, da bi za prenos govora dužina antene trebalo da bude oko sto kilometara.

Osim toga, pošto bi svi radio predajnici radili u istom audio frekventnom opsegu, nastalo bi opšte uzajamno ometanje emisija (miješanje stanica).

Postupkom modulacije, tj. transponovanjem čujnih frekvencija u znatno više, za svaki radiopredajnik strogo definisani frekventni opseg, omogućava se izrada antena prihvatljivih dimenzija i istovremeni rad više stanica.

Slično je i kod žičanih telekomunikacija. Ovdje je, doduše, direktan prenos signala u prirodnom, NF opsegu, tehnički ostvariv, ali se sve više ograničava isključivo na lokalni saobraćaj (mjesne telefonske mreže).

Kvalitetnija i ekonomičnija rješenja predstavljaju multipleksne mreže kod kojih se, zahvaljujući postupku modulacije, jedna fizička linija koristi za veći broj telekomunikacionih kanala. Pri tome postoji više metoda rada u multipleksu.

Za takav prenos se kaže da se signali u njemu prenose u svom osnovnom, prirodnom ili fizičkom opsegu frekvencija. Takav prenos je, bar u principu najjednostavniji. Ali, osim njega, danas imamo i druge mogućnosti. Međutim, sve druge metode prenosa zahtijevaju prethodnu obradu originalnog signala. Suština tih metoda obrade je u tome što se prostoperiodičnom signalu uvijek mijenja neki od osnovnih parametara tako da on postane nosilac originalnog signala, a samim tim i poruke koja se prenosi. Ovaj postupak u kome se mijenjaju izvjesni parametri jednog periodičnog signala u funkciji karakterističnih veličina nekog drugog, bilo kakvog signala, naziva se modulacija. Svrha modulacije je da signal obradi tako da bude podesan za prenošenje. Signal, originalni nosilac poruke, naziva se modulišući signal, a pomoćni prostoperiodični signal nosilac. Nosilac izmijenjen modulišućim signalom naziva se modulisani signal. Naravno, primljeni modulisani signal nije direktno upotrebljiv za pretvarač signal – poruka (npr. telefonska slušalica). Takav signal mora na mjestu prijema da se podvrgne novoj obradi. Dakle, radi se obrnuti proces u kome se iz modulisanog signala izdvaja orginalni signal koji nosi poruku. Takva obrada modulisanog signala naziva se demodulacija ili detekcija, a na prijemu dobijeni orginalni signa naziva se demodulisani signal.

Na slici 7.1. prikazana je blok šema prenosnog sistema u kome se koristi tzv. frekventni multipleks. Ovdje ćemo dati samo najelementarnije tumačenje, samo da bi se shvatila prednost korištenja modulacije, a multipleksnim prenosom ćemo se baviti kasnije.

Slika 7.1. Prenosni sistem sa frekventnim multipleksom

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

MODULACIJA I DEMODULACIJA

Različite poruke (govor, muzika, slika itd.) Q1, Q2,... Qn pretvaraju se pomoću pretvarača P1, P2,... Pn u signale s1(t), s2(t),... sn(t). Postupkom modulacije u modulatorima M1, M2,... Mn spektri tih signala se grupišu u određenim frekventnim opsezima, pa se poslije tzv. filtata propusnika opsega frekvencija F1, F2,... Fn pojavljuju u zajedničkoj fizičkoj liniji L. Propusni opseg linije, u tom slučaju, mora biti jednak ili veći zbiru frekventnih opsega pojedinih kanala Na prijemnom kraju obavlja se suprotan postupa. Pošto filtri F1, F2,... Fn izdvoje signale u odgovarajućim frekventnim opsezima, oni se demodulišu u demodulatorima D1, D2,... Dn tj. njihov spektar se vraća u prirodni položaj. Na kraju prijema električni signali s1(t), s2(t),... sn(t) pretvaraju se u pretvaračima P1, P2,... Pn u originalne poruke. Već iz ovog kratkog opisa vidi se da modulacija čini osnovu multipleksnog sistema prenosa. Danas postoji mnogo načina za modulisanje nosioca. Zbog toga njihova klasifikacija, zasnovana na nekim zajedničkim osobinama, doprinosi njihovom sistematičnom izučavanju.

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

7.1.2. Vrste modulacija U tu svrhu ovi postupci mogu da se podijele prema talasnom obliku modulisanog signala u dvije osnovne grupe: 1.

postupci u kojima je modulisani signal kontinualan, povorka prostoperiodičnih impulsa – analogne modulacije, i

postupci u kojima je modulisani signal diskretan, povorka pravougaonih impulsa – impulsne modulacije.

Nosilac u obliku sinusoide ima tri karakteristična parametra. To su amplituda, frekvencija i faza. I pošto je modulacija postupak kojim se jedan od parametara nosioca mijenja u skladu sa porukom koja se prenosi razlikujemo tri analogna modulaciona postupka: -

amplitudska modulacija – AM, pri kojoj se mijenja amplituda nosioca, frekventna modulacija – FM, pri čemu se mijenja frekvencija nosoca, i fazna modulacija – PM, pri kojoj se mijenja faza signala nosioca

Oblici signala za ove tri vrste modulacija prikazani su na slici 7.2a.

Slika 7.2. Analogne i impulsne modulacije

MODULACIJA I DEMODULACIJA

Podatak koja se prenosi, odnosno modulišući signal je u1. To je, u slučaju prenosa govora, napon na izlaznim priključcima mikrofona.

Kroz kolo teče struja, koju zbog postojanja nelinearnog elementa, nije moguće izračunati pomoću Omovog zakona, već ona može da se izrazi polinomom:

Nosilac u obliku sinusoide je u0, a amplitudski uAM, frekventni uFM i fazno modulisani signal uPM se dobijaju kada se signalom u1 izvede odgovarajuća modulacija nosioca u0.

m n 2 i(t ) = A 0 + ∑ A nU(t ) = A 0 + A1U(t ) + A 2U(t ) i =1 gdje je: U(t)= uω(t)+ uΩ(t).

Povorka impulsa koji se periodično ponavljaju ima, takođe, tri parametra. To su amplituda impulsa, dužina trajanja impulsa i položaj impulsa. Prema tome, koji se od ovih parametara mijenja pod dejstvom modulišućeg signala, razlikuju se tri vrste modulacije:

uω(t)

impulsna amplitudska modulacija – IAM, impulsna modulacija po trajanju – ITM, i impulsna položajna modulacija – IPM.

uΩ(t)

Ove tri vrste modulisanih signala, zajedno sa modulišućim signalom u1 i nosiocem u0, prikazani su na slici 7.2b.

Slika 7.3. Principska šema amplitudskog modulatora

Posebnu vrstu impulsne modulacije predstavlja impulsna kodna modulacija – IKM (eng. Pulse Code Modulation – PCM), o kojoj smo već nešto govorili u prethodnom poglavlju.

Ukoliko se zadnja relacija zamijeni u polinomu, pa se svi dobijeni proizvodi razlože na zbirove i razlike kružnih frekvencija ω i Ω, dobija se čitav spektar komponenata, koji se kraće naziva spektar modulisanih signala.

7.2. AMPLITUDSKA MODULACIJA

On se u opštem slučaju, može predstaviti kao: mΩ ± nω

2Ω+3ω

2Ω+2ω

Drugim riječima, modulišući signal je pomjeren u više frekventno područje što se modulacijom i željelo postići.

2Ω+ω

Ω+3ω

Ω+2ω

Ω+ω

Ω

Ω-ω

Ω-2ω

Ω-3ω

Ova dva signala vezana su u kolo sa nelinearnim elementom D (poluprovodnička dioda) i radnim opretećenjem R.

2Ω

modulišući, niskofrekventni NF signal uω(t)=Uωsinωt i visokofrekventni VF signal nosioca uΩ(t)=UΩsinΩt.

2Ω-ω

Spektar amplitudski modulisanog signala prikazan je na slici 7.4. Jednostavnim posmatranjem ovog spektra može se uočiti da se u beskonačnom nizu spektralnih komponenti nalazi i modulišući signal (ω) u vidu dvije bočne komponente simetrično udaljene od signala nosioca.

2Ω-2ω

Postoje dva signala:

gdje su: m i n cijeli brojevi i 0.

2Ω-3ω

Princip amplitudske modulacije moguće je objasniti pomoću najprostijeg modela amplitudskog modulatora (slika 7.3).

Slika 7.4. Spektar amplitudski modulisanog signala

7.2.1. KAM - Konvencionalna Amplitudska Modulacija Posmatrajmo slučaj sa slike 7.3 i neka je VF signal nosioca uΩ(t)=UΩsinΩt konstantne amplitude, a NF signal (govorni, podatak, radio ili TV signal) uω(t)=Uωcosωt. Amplituda dobijenog AM signala je zbir trenutnih Telekomunikacije III – tehničari elektronike

vrijednosti amplituda (UΩ+ Uωcosωt), pa je trenutna vrijednost signala uAM (t) data kao: uAM (t)= (UΩ+ Uωcosωt) sinΩt ili, uAM (t)= UΩ (1+ Uω/ UΩ cosωt) sinΩt

MODULACIJA I DEMODULACIJA

Vremenske promjene i način formiranja AM signala za slučaj modulacije prostoperiodičnog signala je prikazana na slici 7.5.

moduliše složenoperiodičnim signalom koji predstavlja opseg frekvencija (u telefoniji slučajni govorni signal). Npr. definisani govorni opseg frekvencija koji se kreće u granicama od fmin=0,3 kHz i fmax=3,4 kHz.

f Prije modulacije

F-f

F+f

Poslije modulacije Slika 7.6. Signal nosilac i bočni signali pri KAM

Na slici 7.7 je prikazama KAM u kojoj je NF signal električni ekvivalent govora ispred telefonskog mikrofona.

Slika 7.5. Vremenski konvencionalne AM modulacije u1–NF signal – govor, u0–VF signal – sinusni nosilac, uAM – KAM

Amplitudski modulisani signal prikazan posljednjim izrazom u kome se javlja proizvod dvije trigonometrijske funkcije, moguće je uz primjenu adicionih teorema predstaviti u obliku: uAM (t ) = UΩ sin Ωt +

mUΩ mUΩ sin (Ω + ω)t + sin (Ω − ω)t 2 2

gdje je: m=Uω/UΩ. Zadnji dobijeni izraz sadrži tri člana, a to znači tri elementa u spektru i naziva se KAM – Konvencionalni Amplitudski Modulisani signal. Opisani postupak amplitudske modulacija koristi se uglavnom u radio difuziji na dugim, srednjim i kratkim talasima. Analizom izraza dolazi se do saznanja da amplitudska modulacija signala nosioca prosotperiodičnim signalom ima efekat dobijanja dva nova signala, čija se frekvencija razlikuje od frekvencije nosioca za frekvenciju modulišućeg signala. Dakle, modulacijom smo dobili:

signal amplitude UΩ na frekvenciji Ω (F), signal amplitude mUΩ/2 na frekvenciji Ω+ω (F+f) i signal amplitude mUΩ/2 na frekvenciji Ω-ω (F-f).

Zadnja dva signala se nazvaju bočni signali (slika 7.6). U realnom slučaju umjesto prostoperiodičnog signala koji se sastoji iz samo jedne frekvencije, signal nosilac se Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 7.7. Vremenski prikaz KAM pri čemu je NF signal – govor

Očigledno je vidljivo na slici 7.7c kako NF signal mijenja amplitudu VF signala i kakav složen vremenski signal se dobija. Na 7.8 je prikazan sprektra slučajnog govornog signala. Pošto se govorni signal sastoji od velikog broja (beskonačnog) različitih amplituda, koje, što je frekvencija viša, imaju veće amplitude, onda uprošteni prikaz u obliku pravouglog trougla predstavlja zadovoljavajuću aproksimaciju – predstavu u spektralnom domenu.

MODULACIJA I DEMODULACIJA

Analizom tzv. bilansa snage AM signala moguće je dokazati da se najveći dio snage predajnika u kome se stvara modulisani signal troši na stvaranje signala noseće frekvencije Ω (F) (oko 96%), a samo mali dio snage (oko 4%) troši se na stvaranje bočnih opsega.

Amplituda

Jasno je da bi se ukidanjem signala noseće frekvencije Ω postigla vrlo velika ušteda snage. 0,3

3,4

f (kHz)

Slika 7.8. Spektar NF govornog signala iz telefonskog mikrofona

Inače, samo ukidanje signala noseće frekvencije ni u kom slučaju ne šteti poruci koja se prenosi pošto je ona sadržana u bočnim opsezima.

Poslije amplitudske modulacije ovakvim modulišućim signalom ne može se više govoriti o bočnim signalima, već je usvojen termin bočni opsezi. F-3400

U VF vezama je uobičajeno da se telefonski opseg, kao i bočni opsezi dobijeni poslije modulacije, predstavljaju pravouglim trouglima sa pravim uglom na strani više frekvencije, odnosno, kod kojih porast visine prati prirodni porast frekvencije (slika 7.9).

300

3400

Prije modulacije

F-300 F F+300

F+300

Slika 7.10. Spektar AM signal sa dva bočna opsega

Rješenje aktuelno sistema, povezani

sa ukidanjem signala noseće frekvencije je i primjenjuje se kod svih prenosnih žičanih odnosno tamo gdje su predajnik i prijemnik provodnom sredinom (vodovima).

Postoje posebno izvedeni modulatori koji kao proizvod daju ovakvu modulaciju, a tipičan predstavnik je tzv. kružni modulator. Kružni modulator, prikazan na slici 7.11 sadrži četiri nelinearna elementa vazana u krug, po čemu je i dobio takav naziv. F+3400

Slika 7.9. Gornji i donji bočni opseg telefonskog govora kod KAM

Na slici 7.9 uočava se još jedna osobina amplitudske modulacije. Naime, postupkom amplitudske modulacije zadržava se prirodna širina frekventnog opsega modulišućeg signala, što je posebno značajno za prenosne puteve sa ograničenim frekventnim prostorom koji treba što ekonomičnije iskoristiti.

Ovaj tip modulatora odlikuje se time što ukida signal noseće frekvencije nakon izvršene modulacije te se zato najčešće koristi u VF vezama. Dakle, na izlazu iz kružnog modulatora dobijaju se, naravno u idealnom slučaju, samo dva bočna opsega. Jedan od tih opsega se zatim eliminiše na pogodan način, obično posebnim filtrom propusnikom opsega.

Prikazivanje telefonskog opsega (kanala) i bočnih opsega pravouglim trouglima ima još jednu pogodnost. Naime, jasno se vidi da gornji bočni opseg zadržava prirodni smjer porasta frekvencija, tj. on je u normalnom frekventnom položaju, dok je donji bočni opseg obrnut (invertovan). Pošto se sve frekvencije telefonskog signala sadrže u svakom od ova dva bočna opsega, dovoljno je prenijeti samo jedan od njih.

7.2.2. AM 2BO – dva Bočna Opsega Vidjeli smo da spektar konvencionalnog AM signala sadrži signal noseće frekvencije i dva bočna opsega. Slika 7.11. Kružni modulator

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

F+3400

Za ukidanje signala noseće frekvencije poslije amplitudske modulacije spektar AM signala izgledao bi kao na slici 7.10.

F-3400

F-300

MODULACIJA I DEMODULACIJA

Da bi kružni modulator odgovorio svojoj namjeni potrebno je da su ispunjena tri uslova:

Rezultat ovakve obrade signal iza ring modulatora prikazan je na slici 7.13.

amplituda signala noseće frekvencije VF treba da je mnogo veća od amplitude modulišućeg signala NF, tj: UΩ>>Uω, tačke na koje se priključuje signal noseće frekvencije treba da budu srednji izvodi transformatora, električne karakteristike sva četiri nelinearna elementa, diode, treba da su identične.

Zavisno od trenutne polarizacije signala noseće frekvencije, koji upravlja polarizacijom dioda, uvijek će dvije diode biti provodne. Pod pretpostavkom da je modulator sačinjen od idealnih elemenata, dioda identičnih karakteristika i da se karakteristike elemenata ne mijenjaju tokom vremena, a pošto je to u praksi neizvodivo, onda se pojedinim kompenzacijama teži približavanju ovim idealizovanim uslovima. Na slici 7.12 prikazana je zato jedna praktična izvedba kružnog modulatora. Otpornici R1-R4 kompenzuju promjene karakteristika modulatora uslijed procesa starenja nelinearnih elemenata (dioda). kompenzuje neželjena Kombinacija R7-R8-C-P1-P2 nelinearna izobličenja (više harmonike), dok se pomoću R5-R6 otpornika omogućava bolje prilagođenje ulazne impedanse modulatora.

7.2.3. AM jedan bočni opseg – SSB Jednostavna analiza spektra signala koji se dobije konvencionalnom AM pokazuje da je njegova širina jednaka dvostrukoj vrijednosti najviše frekvencije iz spektra modulišućeg signala. Ista zakonitost vrijedi i u slučaju AM signala sa dva bočna opsega. Pošto se poruka koja se prenosi nalazi i u gornjem i u donjem bočnom opsegu, moguće je ukinuti jedan od njih. Prenošena poruka time se ne bi izmijenila, a širina spektra AM signala smanjila bi se za polovinu. Kao što smo već ranije rekli, ova činjenica je posebno značajna pri korištenju kablovskih linija kod kojih je radni frekventni opseg ograničen, a i za radio saobraćaj na talasnim opsezima koji su prenatrpani. AM signal koji ima samo jedan bočni opseg zvanično se naziva AM-1BO signal, a postoji i popularniji naziv SSB signal (eng. Single Side Band – samo jedna bočni opseg). Dobijanje ovakvog signala je jednostavno. AM signal sa dva bočna opsega propusti se kroz filtar propusnih opsega frekvencija i tako se potisne jedan od bočnih opsega (npr. donji), kako je prikazano na slici 7.12. AM2BO

UNF RING Modulator

AM1BO (SSB) Filtar propusnik opsega

UVF Slika 7.12. Dobijanje SSB signala filtriranjem

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

F+300 F+3400 Slika 7.13. Proizvod SSB modulacije

7.3. UGAONE MODULACIJE Poznate su dvije vrste ugaone modulacije: 1. Frekventna modulacija (Frequency Modulation - FM) i 2. Fazna modulacija (Phase Modulation - PM). Za razliku od AM pri ovim postupcima se ampituda signala noseće frekvencije održava konstantnom, a mijenja se trenutni fazni stav (ugao) u ritmu modulišućeg signala. Tako izmjenjeni fazni ugao postaje karakteristični parametar u kome je sadržana poruka koja se prenosi. Prije detaljne analize fazno, odnosno frekventno modulisanog signala nosioca treba naglasiti da između oblika signala dobijenih faznom i frekventnom modulacijom postoji velika sličnost. Naime, samom prirodom postupka u generisanju signala jedne od ovih modulacija javlja se i druga, pa se može zaključiti da se fazna i frekventna modulacija međusobno prate. Poređenjem karakteristika AM signala sa onima kod ugaono modulisanih signala treba ukazati na slijedeće činjenice:

Spektar AM signala nastaje kao posljedica transponovanja spektra NF signala u viši frekventni opseg i po svojoj širini odgovara širini spektra NF signala. Kod ugaone modulacije nije tako, je modulisani signal dobijen bilo kojim vidom ugaone modulacije ima neograničen spektar.

Iako je to nedostatak ovog vida modulacije, ona se koristi u velikoj mjeri zbog jednostavnost detekcije ugaono modulisanih signala, zatim zbog bolje zaštite ovog signala od uticaja šuma itd. Ovo je naročito značajno za sistem radio veza, koji obiluje šumovima, a dozvoljava prenos širih frekventnih opsega nego što je to slučaj u kablovskim sistemima.

7.3.1. Princip ugaone modulacije U FM signalu trenutne promjene frekvencije dešavaju se oko frekventno nemodulisanog signala – VF nosioca, u zavisnosti od trenutne vrijednosti modulišućeg NF signala. Djelovanjem NF signala na frekvenciju signala nosioca djeluje se u stvari na njegovu trenutnu fazu, pa se tako istovremeno ostvaruje i fazna modulacija. Kako između

MODULACIJA I DEMODULACIJA

FM i PM nema suštinske razlike, često se obje modulacije nazivaju zajedničkim imenom ugaona modulacija. Ukoliko je VF nosilac dat kao uΩ(t)=UΩsin(Ωt+ϕ0), i modulišući NF signal kao uω(t)=Uωsinωt, u slučaju fazne modulacije trenutna vrijednost faze nosioca (Θ=Ωt+ϕ0) mjenjaće se proporcionalno trenutnoj vrijednosti modulišućeg signala. Signal nosilac modulisan fazno određen je u tom slučaju izrazom: u PM (t ) = U Ω sin (Ωt + ∆ϕ sin ωt + ϕ 0 )

gdje je: ∆ϕ - amplituda promjene faze unesena modulacijom i naziva se fazna devijacija. U slučaju FM se frekvencija signala VF nosioca mijenja proporcionalno trenutnoj vrijednosti modulišućeg signala. FM signal nosilac određen je u tom slučaju izrazom: ∆F ⎛ ⎞ uFM (t ) = U Ω sin ⎜⎜ Ωt − cos ωt + ϕ 0 ⎟⎟ , f ⎝ ⎠ gdje je: ∆F – devijacija frekvencije, tj. maksimalna razlika frekvencije modulisanog i nemodulisanog nosioca. Veličina ∆F/f naziva se modulacioni odnos ili modulacioni indeks. Upoređujući analitičke izraze za trenutne vrijednosti FM i PM uočavamo da među njima nema suštinske razlike osim faznog pomjeraja od π/2, a to je upravo fazna razlika između sinωt i cosωt funkcija.

Na slici 7.14 prikazani su posebno signal nosilac visoke frekvencije (a) i modulišući NF signal (b). Kada se ova dva signala kombinuju u postupku modulacije, rezultujući signal je frekventno modulisan (c). S porastom amplitude NF signala u pozitivnom smijeru modulisani signal se ″skuplja ″ (raste mu frekvencija), a kad se amplituda modulišućeg signala smanjuje, modulisani signal se ″širi″ (opada mu frekvencija). FM nosećem talasu amplituda modulišućeg signala određuje odstupanje trenutne frekvencije od centralne, tj. od frekvencije nosioca u odsustvu modulacije. Može se ostvariti proizvoljno veliko odstupanje trenutne frekvencije od frekvencije nosioca ako se mijenja amplituda modulišućeg signala. Postignuta devijacija frekvencije, u tom slučaju, može da bude mnogo veća od frekvencije modulišućeg signala. U praktično realizovanim modulatorima devijacija frekvencije može da iznosi više stotina kHz, mada je frekvencija modulišućeg signala nekoliko kHz. Prema tome, bočne komponente koje nastaju u procesu FM nisu ograničene na zbir i razliku između maksimalne modulišuće frekvencije i frekvencije nosioca, kao što je slučaj kod AM. Dok se pri AM javljaju samo dva bočna opsega, podjednako odmaknuta na obje strane od signala noseće frekvencije, pri FM se javlja mnoštvo bočnih komponenata čiji broj i amplituda zavise od indeksa modulacije. Prvi par bočnih komponenata FM signala nosioca su razlika i zbir frekvencije VF nosioca i frekvencije NF modulišućeg signala, a po par bočnih komponenata se takođe javlja i za svaki umnožak (multipl) modulišuće frekvencije. Može se, prema tome, zaključiti da FM nosilac zauzima širi frekvencijski opseg nego AM signal. Ukoliko je, npr. signal nosilac frekvencije 1MHz frekvencijski modulisan modulišućim signalom 10kHz, nekoliko bočnih komponenata se rasporedi podjednako sa obje strane nosica na 990 i 1010, 980 i 1020, 970 i 1030 kHz, itd. kako je prikazano na slici 7.15. Ukupan broj komponenata čije se vrijednosti ne mogu zanemariti (veće su od 1% od amplitude nemodulisanog nosioca) zavisi od indeksa modulacije. Teorijska razmatranja i praktična provjeravanja su pokazala da komponente čije su učestanosti veće od F+5f i manje od F-5f imaju tako male amplitude da se njihovo odsustvo praktično ne zapaža. Što je veći indeks modulacije, više je i bočnih komponenata čije se amplitude ne mogu zanemariti, a samim tim je i širina opsega proporcionalno veća.

Slika 7.14. Frekventna modulacija

970

980

990

1000

1010

Slika 7.15. Spektar FM signala

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

1020

1030

f (kHz)

MODULACIJA I DEMODULACIJA

7.3.2. FM – modulator Sve poznate metode za dobijanje FM signala nosioca mogu da se klasifikuju u dvije grupe: direktne i indirektne metode. na isti način može se izvršiti i klasifikacija modulatora. Tipičan predstavnik modulatora u kome je primjenjena direktna metoda je modulator sa tzv. varikap diodom. Varikap ili varaktor dioda je inverzno polarisana poluprovodnička komponenta koja se ponaša kao kondenzator čija se kapacitivnost mijenja u zavisnosti od veličine spoljnjeg priključenog napona (NF signala). Na slici 7.15 je prikazana uproštena varijanta takvog modulatora.

Sama činjenica da između FM i PM postoji opšta veza omogućava da se modulator za faznu modulaciju realizuje u obliku serijske veze kola za diferenciranje i modulatora za FM, kao na slici 7.16.

7.4. DEMODULACIJA I DETEKCIJA Modulisani signal, koji je iz svog prirodnog frekventnog položaja pomjeren u viši frekventni opseg - domen, nije upotrebljiv na mjestu prijema sve dok se obavi demodulacija ili detekcija. Pod demodulacijom ili detekcijom podrazumijeva se postupak kojim se u prijemniku iz modulisanog signala nosioca (VF) izdvaja modulišući signal (NF), dakle onaj u kome je sadržana poruka. Pojmovi demodulacija i detekcija se često pogrešno poistovjećuju, jer se gube iz vida slijedeće činjenice:

Slika 7.15. Modulator sa varikap diodom

Induktivnost L i kapacitivnost C predstavljaju konstantne elemente oscilatornog kola. Sa Ub obilježen je napon polarizacije diode, a sa NF(t) obilježen je modulišući signal. Kondenzator za blokadu Cb odabira se tako da mu je reaktansa na frekvencijama iz spektra NF modulišućeg signala što veća, a na frekvencija oscilovanja oscilatora što manja. Na taj način izbjegava se da varikap dioda bude kratko spojena u odnosu na modulišući signal. Otpornik R na sličan način ne spriječava da izvor polarizacije Ub bude kratka veza oscilatora. Frekvencija oscilovanja ovakvog oscilatora je: 1 f0 = , 2π C + Cvar ikap ⋅ L

(

)

što pokazuje da će oscilator (modulator) mijenjati frekvenciju oscilovanja neposredno u ritmu promjene veličine kapacitivnosti varikap diode, a posredno u ritmu NF modulišućeg signala.

7.3.3. PM – modulator

demodulacija je postupak izvajanja modulišućeg signala iz signala nosioca uz upotrebu lokalnog oscilatora i primjenjuje se u SSB prenosu.

detekcija je postupak izdvajanja modulišućeg signala iz signala nosioca bez upotrebe lokalnog oscilatora.

7.4.1. Demodulacija AM signala Proces demodulacija objasnit ćemo na primjeru sa slike 7.17. Modulišući signal je frekvencije f, a signal nosilac frekvencije F (slika 7.17a). Pri modulaciji npr. kružnim modulatorom, pojavit će se prizvodi modulaciji u vidu donje bočne frekvencije F-f i gorne bočne frekvencije F-f (slika 7.17b). Ukoliko se filtrom propusnikom opsega odstrani npr. gornji bočni opseg, dobit će se situacija kao na slici 7.17c. Signal u vidu donjeg bočnog opsega se prenosi do prijemnika i tu se sada regeneriše signal nosilac identičan po frekvenciji onom koji je ukinut na strani predaje (slika 7.17d). Dakle, ponavlja se modulacija, s tom razlikom što je u odnosu na sliku 7.19a modulišući signal sada F-f. Po izvršenoj modulaciji dobijaju se novi produkti modulacije – bočne frekvencije: F-(F-f)=f i F+(F-f)=2F-f (slika 7.19e).

Diferencijator

Ukoliko se eliminiše gornja bočna frekvencija, ostaje dakle signal frekvencije f, tj. prvobitni NF signal koji se vraća u njegovo prirodno frekventno područje.

FM modulator NF signal

PM signal

Slika 7.16. Fazni modulator Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Identičan postupka se obavlja i u realnim uslovima, kada se kao proizvod modulacije dobijaju bočni opsezi (slika 7.20). Na mjestu prijema signala regeneriše se signal nosilac frekvencije identične onoj na strani emitovanja. Ovdje može doći i do jednog specifičnog slučaja koji je prikazan na slici 7.18.

MODULACIJA I DEMODULACIJA

a) f

F-f

F+f

c) F-f

d) F-f

e) f

2F+f

Slika 7.17. Prikaz postupka demodulacije

Opseg F+300 – F+3400 treba vratiti u prvobitni položaj. To se postiže tako što se ovim opsegom izvrši modulacija signala nosioca frekvencije F i kao proizvod nove modulacije dobijaju se opet dva bočna opsega:

NF modulišući signal, iD struja punjenja, a i2 struja pražnjenja kondenzatora C.

- donji bočni opseg F-(F+300) – F-(F+3400) i - gornji bočni opseg F+(F+300) – F+(F+3400).

300

3400

F+300

F+3400

Slika 7.18. Demudulacija bočnog opsega

Donji bočni opseg bi u ovom slučaju, gledano čisto matematički, bio –(300+3400) Hz. Pošto frekvencija ne može biti negativna dobijeni rezultat je samo posljedica toga što je frekvencija VF signala nosioca niže od frekvencije modulišućeg signala.

7.4.2. Detekcija AM signala Osnovni dijelovi svakog detektora za AM signale jesu nelinearni element i NF filtar. Kao nelinearni element uglavnom se koriste diode. Električna šema jednog diodnog detektora prikazana je na slici 7.19a. Sa uAM označen je AM napon, sa u2 detektovani (izdvojeni) Telekomunikacije III – tehničari elektronike

Slika 7.19. Diodni detektor

Prema slici 7.19a napon između anode i katode jednak je razlici uAM-u2 pa je dioda provodna samo za vrijeme kada je uAM>>u2. Na slici je također jasno prikazano da je izlazni napon jednak naponu na kondenzatoru, tj. U2=UC. Prije uključenja modulisanog signala uAM kondenzator C je prazan i napon na njemu je jednak nuli. Kako napon UAM raste (slika 7.19b), kroz diode teče struja id

MODULACIJA I DEMODULACIJA

i kondenzator se puni, a napon na njemu, UC raste po liniji OA. U trenutku koji odgovara tački A, napon uAM jednak je naponu na kondenzatoru UC i dioda se zakoči. Zbog velike otpornosti zakočene diode, kondenzator počinje da se prazni preko otpornika R. Struja pražnjenja je ip. Uslijed pražnjenja kondenzatora, napon UC se smanjuje po liniji AB. U trenutku kada se u tački B izjednače naponi UAM i UC dioda se otvara, ponovo teče struja id i kondenzator se dopunjava. Napon UC sada raste po liniji BC. U tački C dioda se ponovo blokira i kondenzator se prazni po liniji CD pa se ponovo dopunjava po liniji DE itd.

Princip rada detektora za FM signale objasnićemo na primjeru detektora sa razdešenim oscilatornim kolima, prikazan na slici 7.21. Ulogu pretvarača modulacije FM-AM ima oscilatorno kolo, čija je rezonanatna frekvencija fr nešto viša od frekvencije FM signala nosioca (slika 7.22).

Ovakvim izmjeničnim pražnjenjem i dopunjavanjem kondenzatora postiže se da napon UC prati obvojnicu (anvelopu) signala uAM. Pogodnim izborom R i C elemenata moguće je dobiti vjernu sliku modulišućeg signala. Čime je postupak detekcije završen.

7.4.3. Detekcija FM i PM signala S obzirom na to da FM signal nosilac ima konstantnu amplitudu, njegovo detektovanje diodnim detektorom ne bi imalo svrhe, jer bi se na njegovom izlazu dobio konstantan napon, tj. ne bi došlo do izdvajanja modulišućeg signala. Zbog toga se detektori za FM signale sastoje iz dva dijela (slika 7.20).

UFM

FM-AM

AM Detektor

Uω

Slika 7.20. Detekcija FM signala

Prvi dio se naziva pretvarač modulacije i u njemu se FM signal pretvara u AM signal. U drugom dijelu je već opisani diodni detektor kojim se vrši klasična AM demodulacija. UFM

UAM

Slika 7.22. Pretvaranje devijacije frekvencije u promjenu amplitude signala

U odsustvu modulišućeg signala, frekvencija signala nosioca je f0, a napon na oscilatornom kolu je Ua. Kada se pod uticajem modulišućeg signala frekvencija signala nosioca počne mijenjati u opsegu f0-∆F do f0+∆F, i amplituda napona na oscilatornom kolu se mijenja od Ub do Uc. Oblik napona na krajevima oscilatornog kola je u stvari AM signal koji se vodi na diodni detektor, na čijem se izlazu dobije modulišući signal originalne poruke. S obzirom na već pomenutu činjenicu da između dvije vrste ugaone modulacije FM i PM postoji opšta veza, tj. razlika je samo u faznom pomjeraju od π/2, detekcija fazno modulisanih signala svodi se na primjenu detektora za FM poslije čega slijedi kolo za integracije, koje vrši fazno pomjeranje demodulisanog signala za već pomenuti fazni ugao od π/2. (slika 7.23).

UNF

π/2 UPM

UFM

UAM fr

Slika 7.21. Detekcija FM pomoću razdešenih oscilatornih kola

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

UNF

Uω

FM Detektor

Integrator

Slika 7.23. Detekcija PM signala

PRILOZI

Prilog I.

Prilog II.

Pozivni brojevi u Bosni i Hercegovini

Međunarodni pozivni brojevi

Federacija Bosne i Hercegovine

Zemlja

Broj

Zemlja

Broj

ALBANIA

355

Kanton

Broj

Općine

Unsko-Sanski kanton

037

Bihać, Bosanska Krupa, Bosanski Petrovac, Bužim, Cazin, Ključ, Sanski Most, Velika Kladuša

AFGANISTAN ALŽIR

213

AMERIČKA SAMOA

684

Posavski kanton

031

Odžak, Orašje

ANDORA

376

ANGOLA

244

Tuzlanski kanton

035

Banovići, Čelić, Doboj-Istok, Gračanica, Gradačac, Kalesija, Kladanj, Lukavac, Sapna, Srebrenik, Teočak, Tuzla, Živinice

ARGENTINA

ARUBA

297

ARMENIA

374

AUSTRALIA

AUSTRIA

AZERBEJDŽAN

994

Breza, Doboj-Jug, Kakanj, Maglaj, Olovo, Tešanj, Usora, Vareš, Visoko, Zavidovići, Zenica, Žepće

B BAHAMI

809

BAHREIN

973

BANGLADEŠ

880

BARBADOS

809

BJELORUSIJA

375

BELGIJA

321

BELIZE

501

BENIN

229

BERMUDA

809

BUTAN

975

BOLIVIA

591

BOSNA I HERCEGOVINA

387

Zeničko-dobojski kanton

032

BosanskoPodrinjski kanton

038

Goražde

Srednjo-bosanski kanton

030

Bugojno, Busovača, Dobretići, Donji Vakuf, Fojnica, Gornji Vakuf, Jajce, Kiseljak, Kreševo, Novi Travnik, Travnik, Vitez

HercegovačkoNeretvanski kanton

036

ZapadnoHercegovački kanton

039

Kanton Sarajevo

033

10. HercegovačkoBosanski kanton

034

Čapljina, Čitluk, Jablanica, Konjic, Mostar, Neum, Prozor, Ravno, Stolac Grude, Ljubuški, Posušje, Široki Brijeg Hadžići, Ilidža, Ilijaš, Sarajevo, Trnovo, Vogošća Bosansko Grahovo, Drvar, Glamoć, Kupres, Livno, Tomislavgrad

267

BRAZIL

BRIT. DJEV. OSTRVA

809

BRUNEI

673

BUGARSKA

359

BURKINA FASO

226

BUR UNDI

257

BURMA

ČILE

DIEGO GARSIA

246

C CENTRALNO AFRIČKA REPUBLIKA

236

Republika Srpska Općina

BOCVANA

Broj

ČAD

235

ČEŠKA REPUBLIKA

420

Mrkonjić Grad

050

Mrkonjić Grad, Ribnik, Šipovo

Banja Luka

051

Banja Luka, Bos.Gradiška, Čelinac, Kotor Varoš, Laktaši, Prnjavor, Skender Vakuf, Srbac

DANSKA

DOMINIK. REPUBLIKA

809

Prijedor

052

Bos. Dubica, Bos. Novi, Prijedor,

Doboj

053

Derventa, Doboj, Modrica, Teslić

DŽIBUTI E

253

Bosanski Šamac

054

Bosanski Šamac

EKVADOR

592

EGIPAT

Bijeljina

055

Bijeljina, Lopare, Ugljevik

EL SALVADOR

503

240

Zvornik

056

Bratunac, Milići, Srebrenica, Vlasenica, Zvornik

EKVATORIJALNA GVINEJA

ERITREA

291

ESTONIA

372

Pale

057

Han-Pijesak, Kalinovik, Pale, Sokolac

ETIOPIA

251

Foča

058

Cajnice, Foca, Rogatica, Rudo, Višegrad

10.

Trebinje

059

Bileća, Gacko, Ljubinje, Nevesinje, Trebinje

FARSKA OSTRVA

298

FOKL. OSTRVA

500

FIĐI

679

FINSKA

358

FILIPINI

FRANCUSKA

331

FRANCUSKI ANTILI

596

FRANC. GUIANA

594

Broj

FRANCUSKA POLINESIA

689

Distrikt Brčko 1.

Distrikt Brčko

049

Mobilne mreže Mreža 1.

GSMBiH

061 i 062

Eronet

063

GABON

241

GAMBIA

220

065

GEORGIA

995

GANA

233

GIBRALTAR

350

GRČKA

GRENLAND

299

GRENADA

809

Mobilna Srpske

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

PRILOZI GUADALUPE

590

GUAM

671

NIKARAGVA

505

NIGER

227

GUANTANAMO BAY

5399

GUATEMALA

502

NIGERIA

234

NORVEŠKA

GVINEA BISAO

245

GVINEA

224

NORFOLŠKA OSTRVA

6723

GUYANA

592

NJEMAČKA

HAITI

509

HONDURAS

504

HONG KONG

852

HRVATSKA

385

OMAN

968

ISLAND

354

INDIA

PAKISTAN

PALAU

680

INDONESIA

IRAN

PALMSKA OSTRVA

809

PANAMA

507

IRAK

964

IRSKA

353

PAPUA NOVA GVINEJA

675

PARAGVAJ

595

IZRAEL

972

ITALIA

PERU

POLJSKA

IVORY COAST

225

PORTUGAL

351

PUERTORIKO

787

JAMAJKA

809

JAPAN

RUMUNIA

RUSIA

JORDAN

962

JEMEN

967

RUANDA

250

REUNION ISLAND

262

JUGOSLAVIJA

381

SAIPAN

670

SAKHALIN

KANADA

KAMBODŽA

885

SAN MARINO

395

SAO TOME

239

KAMERUN

237

KAJMANSKA OSTRVA

809

SAUDIJSKA ARABIJA

966

SENEGAL

221

KAZAHSTAN

KENIA

254

SEJŠELI

248

SIERA LEONE

232

KATAR

974

KIRGIZSTAN

996

SINGAPUR

SLOVAČKA

421

KIRIBATI

686

KIPAR

357

SLOVENIA

386

SOLOMONSKA OSTRVA

677

KINA

KUVAJT

965

SOMALIA

252

SJEVERNA AFRIKA

KUBA

KOLUMBIA

SJEVERNA KOREJA

SVETA HELENA

290

KONGO

242

KOSTA RIKA

506

SUDAN

SURINAM

597

KOMOROS

269

268

SIRIA

963

ŠRI LANKA

TADŽIKISTAN

992

SVAZILEND

LAOS

856

LATVIA

371

ŠPANIJA

349 46

LIBANON

961

LESOTO

266

ŠVEDSKA

LIBERIA

231

LIBIA

218

LIHTENŠTAJN

417

LITVANIA

370

TAJVAN

LUXEMBURG

352

M MAĐARSKA MALEZIA

36 60

MADAGASKAR MALI

261 223

MALAVI

265

MALDIVES

960

MALTA

356

MAKAO

853

MAKEDONIA

389

MARŠALSKA OSTRVA

692

MAURITANIA

222

MAURICIUS

230

MAJOTSKA OSTRVA

2696

MEKSIKO

1521

MIKRONEZIA

691

MOLDAVIA

373

MONAKO

339

MONGOLIA

976

MONSERAT

809

MAROKO

212

MOZAMBIK

258

N NAMIBIA

264

NAURU

674

NEPAL

977

NIZOZEMSKA

NIZOZEMSKA OSTRVA

599

NOVI ISLAND

809

NOVA KALEDONIA

687

NOVI ZELAND

Telekomunikacije III – tehničari elektronike

886

TANZANIA

255

TAJLAND

TOGO

228

TONGA

676

TRINIDAD TOBAGO

868

TUNIS

216

TURSKA

TURKMENISTAN

993

TUVALU OSTRVA

688

U UGANDA

256

UKRAINA

380

UJED. ARAP. EMIRATI

971

USA

UZBEKISTAN

998

URUGVAJ

598

USKRŠNJA OSTRVA

672

V VANUATU

678

VATIKAN GRAD

396

VENECUELA

VELIKA BRITANIJA

VIETNAM

Z ZAIRE

243

ZAMBIA

260

ZIMBABVE

263

ZAPADNA SAMOA

685

ZANZIBAR

259

LITERATURA

LITERATURA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.

Miomir Filipović, Osnovi telekomunikacija za II, III i IV razred, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva Beograd, Beograd 2002. Miodrag Radojlović, Radio predajnici za IV razred elektrotehničke škole, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva Beograd, Beograd 1996. Sejfudin Agić, Predavanja na predmetu Komunikaciona tehnika i Primopredajna tehnika, JU Mješovita srednja elektrotehnička škola Tuzla, školska 2005/06. godina. Sejfudin Agić, Predavanja na predmetu Tehnika telekomunikacija i Radiotehnika, JU Mješovita škola Gračanica, školska 2004/05. godina. Ratko Opačić, Elektronika II, za III razred elektrotehničke škole, Zavod za udžbenike i nastavna sredstva Beograd, Beograd 1996. Senad Četović, Božo Ljuboja, Živko Marjanović, Osnovi elektronike, telekomunikacija i automatike, Svjetlost, Sarajevo,1989. I. Modlic, B. Modlic, Visokofrekvencijska elektronika – modulacija, modulatori, pojačala snage, Školska knjiga Zagreb, 1982. Praktična elektronika, Časopis za elektronike, ETŠ Nikola Tesla, Beograd, 1998. Microsoft® Encarta® Encyclopedia 2002. © 1993 2001 Microsoft Corporation. Vladimir Mateković, "Povijest telekomunikacija u Hrvatskoj", dijelovi rukopisa. P. Obradović, Telekomunikacioni vodovi, Beograd, 1990. International Telecommunication Union, Radio-relay systems, 1994. International Telecommunication Union, Fixed-satelite service, 1994. G.Lukatela, D.Drajić, D.Petrović, R.Perović, Digitalne telekomunikacije, Građevinska knjiga, Beograd, 1984. R. Galić, Telekomunikacije satelitima, Školska knjiga, Zagreb, 1983. Z. Smrkić, Mikrotalasna elektronika, Školska knjiga, Zagreb, 1986. www.diyaudio.com www.elektronika.ba www.sound.westhost.com www.driverguide.com www.telekomunikacije.hr www.bih.net.ba www.bhtelecom.ba

Telekomunikacije III – tehničari elektronike