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Attenuazioni dovute a riflessioni - Coefficiente di riflessione

telecomunicazioni




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Attenuazioni dovute a riflessioni.

Quando nella propagazione lungo una linea, da un generatore verso un carico, un segnale incontra una discontinuità di impedenza cioè è disadattato, si ha una riflessione del segnale stesso, in quando una sua parte ritorna verso il generatore. Ogni discontinuità di impedenza provoca una riflessione del segnale con conseguente perdita di potenza e formazione di un'eco che disturba il segnale trasmesso.


Coefficiente di riflessione r

È il parametro che quantifica l'entità della riflessione e quindi del disadattamento che i ha in un certo punto. Vd, Id,Pd sono tensione corrente e potenza diretta cioè V i P che si avrebbero nel punto in esame in assenza di riflessione. Vr, Ir, Pr sta per riflessa, nel punto ove esiste discontinuità.

r=Vr/Vd = adimensonale




I' caso= se c'è adattamento tra linea e carico Zi1=ZiL non c'è onda riflessa Vr=0 quindi rv=0

II'caso= linea aperta in uscita; ZL= infinito; il c 434i81e arico non assorbe potenza cioè disadattamento totale, Vr=Vd; Zl = infinito; r

III' caso= linea che termina in corto circuito ZL=0; Vr=Vd in modulo e fase opposta, rv=1


Attenuazione di riflessione (Ar)/ Attenuazione di perdita per riflessione (Apr)

Valuta l'attenuazione che subisce il segnale riflesso (eco) e quindi se essa è sufficiente a rendere l'eco trascurabile. È ottenuta rapportando la potenza diretta  Pd, a quella riflessa Pr nel punto in cui si ha disadattamento, ed è espressa in dB o Np. Ar= 10log10 Pd/Pr [dB]

L'Apr invece valuta la perdita di potenza che subisce un segnale a causa del disadattamento.

Apr = 20 log 10 (Zu+Zo)/2 rad quad (Zu*Zo)


Quadripoli adattori

Se non c'è adattamento si può inserire nel punto di disadattamento un quadripolo adattore il quale deve avere una Ai molto piccola. Come quadripolo adattore si usa il trasformatore, Esso, modificando i valori di tensione e corrente nel passaggio da primario a secondario è in grado di modificare anche il valore di impedenza riportata in ingresso.

Zin = ( n1/n2)^2 * Zu. Scegliendo il rapporto spire n1/n2 in modo appropriato è possibile presentare in ingresso il valore i impedenza voluto, diverso da quello di carico.


IL SUONO

È la sensazione uditiva percepita dagli esseri viventi dell'organo dell'udito e dovuta alla onde sonore, le quali sono generate dalle vibrazioni di frequenza compresa entro certi limiti, di un corpo in un mezzo fisico.Le frequenza percepita dall'orecchio umano sono intorno 16<f<20000Hz. Le f trasmesse con il telefono variano tra 300 Hz a 3400 Hz. Quindi la banda telefonica è + ristretta percio il suono non è identico a quello del messaggio iniziale. La velocità con cui si propaga il suono nell'aria è di 340m/s. Aumentando la densità del mezzo aumenta la velocità nell'acqua la velocità è + alta. La forma d'onda dei suoni musicali è di tipo periodico mentre i rumori sono di tipo aperiodico.


PARAMETRI DEL SUONO

Intensità: è l'ampiezza dell'onda, si misura in µW/cm^2. si definisce come l'energia che  in un secondo attraversa un'area di 1 cm^2 con direzione perpendicolare alla supercificie.

Altezza: è la f del suono

Timbro: è la forma del suono

Il livello di intensità energetica è dato dalla formula: Lje= 10 log10 (Je/J0) [dB] dove Jo è l'intensità energetica di riferimento 1[pW/m^2] e Je è l'intensità energetica del suono in esame.

Si definisce Dinamica la differenza tra il livello massimo e il livello minimo dei suoni prodotti

800<f<4000Hz. La sensibilità dell'orecchio varia al variare della f a parità di intensità sonora per f comprese tra gli 800Hz e i 400Hz la sensibilità è maggiore. Questo determina la scelta della banda telefonica. La banda lorda del canale telefonico è 4 KHz così assegnati 3.1 KHz banda netta assegnata alle conversazioni, 900 Hz assegnate alle segnalazioni di servizio.

Il segnale vocale

Il segnale telefonico è il segnale vocale trasformato in segnale elettrico, per consentirne la trasmissione sulla rete telefonica.




Mezzi trasmissivi

Un mezzo trasmissivo è il supporto fisico tramite il quale un segnale si propaga da un punto ad un altro punto.

Mezzi trasmissivi con onde guidate

In questo caso il segnale è confinato all'interno di un conduttore metallico pieno con i cavi coassiali o i doppini telefonici. Se le f in gioco sono dell'ordine dei GHz si usano delle guide d'onde metalliche contenitori vuoti oppure i se i segnali sono di tipo ottico si usano le fibre ottiche. In tutti questi casi i mezzi sono pertanto fisici.

Mezzi trasmessivi con onde irradiate

Questo è il caso delle trasmissioni con antenna che avvengono nello spazio (portante radio). Deve essere di f elevata e quindi sono necessari metodi di modulazione e devono essere usati sistemi che consentano di irradiare e captare onde elettromagnetiche.Questo tipo di trasmissione è + disturbato  e l'attenuazione è maggiore allontanandoci dalla sorgente


I mezzi trasmissivi con onde guidate hanno le caratteristiche meglio controllabili e in alcuni casi sono anche schermati contro interferenze esterne e disturbi. Essi presentano un'attenuazione crescente con la f che impone l'inserimento a distanze regolari di opportuni dispositivi per consentire al segnale di propagarsi su distanze rilevanti. Particolare importanza rivestono le fibre ottiche le quali sono guide d'onde per segnali ottici e sono costituite da un materiale dielettrico e hanno elevatissima capacità trasmissiva e una bassa attenuazione.


Portanti fisici

Linee bilanciate: è costituita da un a oppia di conduttori ricoperti da un isolante. Le caratteristiche elettriche dei conduttori sono le stesse rispetto a terra. Ciò viene ottenuto terminando la linea su un trasformatore a presa centrale. Così facendo i disturbi di modo comune vengono ridotti perché danno origine a due flussi si segno opposto sui trasformatori. Le linee vengono attorcigliate per cercare di ridurre le interferenze. In campo telefonico sono utilizzate a f relativamente basse, infatti se vengono riunite + linee in uno stesso cavo al crescere della f gli accoppiamenti tra le diverse linee, diventano così elevati da produrre interferenze  che rendono impossibile il segnale.


Le linee bilanciate si possono dividere in:

coppie simmetriche: sono costituire da una coppia di conduttori isolati. Normalmente esse vengono riunite in cavi che portano un certo numero di coppie. All'apparecchio telefonico domestico invece giunge una singola coppia ricoperta da una guaina protettiva che è nota come doppino telefonico.

Bicoppie a stella: sono costituite da 4 conduttori isolati. Essi realizzano due linee con i conduttori posti a i vertici di un quadrato. In questo modo si ottiene una minore capacità muta e di conseguenza minori interferenze. per via della simmetria intrinseca è possibile utilizzarle nei sistemi con multiplazione.

Bicoppire DM. Sono costituite da due coppie riunite e cordate assieme. Le sue coppie vengono twistate con passi diversi per cercare di ridurre le interferenze reciproche.


Cavi coassiali.

Sono costituiti da due conduttori coassiali, separati da un dielettrico. Esso può essere costituito da aria e da dischetti distanziatori di materiale isolante oppure lo spazio e tra i due conduttori può essere riempito da un materiale isolante. Questi cavi vengono utilizzati solo in alta frequenza, ove risultano schermati. Infatti grazie all'effetto pelle, fenomeno per il quale la corrente in un conduttore tende a circolare solo su una sezione sempre + piccola del conduttore man mano che aumenta la f il segnale utile ed eventuali disturbi presenti all'esterno del cavo non interferiscono tra loro. L'energia associata al segnale resta confinata all'interno del cavo e non costituisce fonte di disturbo per l'esterno. I cavi coassiali sono di tipo sbilanciato in quando le caratteristiche dei 2 conduttori rispetto a terra sono diverse. A seconda del diametro interno del conduttore esterno e del diametro del conduttore interno nei collegamenti telefonici si distinguono 3 tipi di cavi coassiali. La loro attenuazione aumenta con la f in modo proporzionale a rad.quad.f. un cavo telefonico è composto da un certo numero di linee simmetriche che vengono inserite secondo regole ben precise in modo che risulti possibile identificare all'interno del cavo le singole linee.

guide d'onda metalliche

sono costituite da conduttori cavi in grado di guidare un'onda elettromagnetica e vengono utilizzate nei ponti radio a microonde come feeder d'antenna.


Impedenza caratteristica

È l'impedenza che si vede in ingresso quando una linea è terminata sulla propria Zo. Impedenza caratteristica dipende dalle costanti primarie della linea che a loro volta dipendono dalla geometrica, dalla sezione dei conduttori e dalla loro costante dielettrica.er dell'isolante. Impedenza caratteristica è legata alle costanti primarie dalla relazione:






Propagazione in assenza di riflessioni

All'aumentare della distanza percorsa dal segnale si afferma che per via dell'effetto resistivo e dell'isolamento non perfetto del dielettrico, si ha un'attenuazione del segnale mentre per via degli effetti induttivo e capacitivo si ha uno sfasamento del segnale stesso. L'attenuazione e lo sfasamento aumentano con continuità all'aumentare della distanza e dipendono dalle costanti primarie. Si definisce per unità di lunghezza 2 parametri, noti come costanti secondarie. Costante di attenuazione e costante di fase. Il valore efficace della tensione e della corrente si degnale a una distanza x dal generatore è:

 

Vi e Ii sono valori di V e I in ingresso alla linea e Vx e iX sono valori efficacio a distanza x


L'attenuazione è pari a


considerando nullo la fase del segnale in ingresso alla linea, la fase del segnale a distanza x:



Viene denominato caratteristica di fase il grafico che riporta l'andamento di q in funzione della frequenza. Si possono esprimere in termini complessi con l tensione e corrente a distanza x dal generatore


Costante di propagazione



assumendo Vi e Ii a fase nulla si possono scrivere le seguenti equazioni come equazioni di propagazione che forniscono tensione e corrente in un punto qualsiasi a distanza x dall'input



la costante di propagazione dipende dalle costanti primarie secondo la seguente relazione



la lunghezza d'onda  è lo spazio percorso in un periodo. La formula è labda= vp T









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