RELATÓRIO DE ST2 TRANSMISSÃO DE VIDEO POR FEIXE HERTZIANO NA BANDA X (11GHz) Nome:Gilberto Rocha Nome:Marco Lima
Objectivos: -Pretende-se realizar um sistema de transmissão de um sinal de vídeo -Testar esse sistema em ambiente de laboratório e no campo, através do estabelecimento de uma ligação de distância superior a 20 km entre a FEUP e um monte com linha de vista. Descrição do sistema: -O emissor é baseado num módulo gunnplexer a operar na banda X (11 GHz) -A modulação usada é FM com características compatíveis às dos receptores de satélite de televisão analógica -A antena de emissão é do tipo corneta -No sistema de recepção é usada uma antena parabólica, um LNB (Low-Noise Block converter) e um receptor de satélite. Fases do trabalho: -Estudo das características técnicas dos componentes a usar -Montagem do circuito modulador que inclui sistema alimentação, filtro de préênfase, amplificador de vídeo de ganho variável e módulo gunnplexer -Realização da PCB -Testes de campo -Cálculo do balanço de potências e verificação experimental
GUNNPLEXER: O emissor gunnplexer contêm: -Uma cavidade ressonante que pode ser ajustada através de um parafuso que regula o seu tamanho e assim ajustar a frequência da portadora -Um diodo varicap que controla a variação de frequência de oscilação do díodo gunn, e por sua vez é o responsável pela modulação em FM -Um diodo gunn que oscila a uma frequência de ± 11GHz (portadora) quando alimentado com uma tensão dc regulada -Um mixer que é constituido por um diodo e um circulador de ferrite 20V 8V T Fport-50MHz Fport 11GHz Fport+50MHz F 1V 20V 8V 0V T Fport 11GHz F
PROPIEDADES DO GUNNPLEXER : Começamos por aplicar uma tensão de 8V no diodo gunn, que começa a oscilar a uma determinada frequência (neste caso 10,535GHz) e em seguida ajustamos a cavidade ressonante até termos uma frequência de oscilação de 11GHz. Aplicamos ao diodo varicap uma tensão dc de 8V. Podemos verificar que numa pequena vizinhança em torno de 8V a sensibilidade e mais ou menos constante.
FILTRO PRÉ-ENFASE: -Quando transmitimos um sinal modulado em FM por feixe hertziano, há um fenomeno que diminui a relação sinal/ruído nas altas frequências desse sinal comparativamente com a relação sinal/ruído às baixas frequências desse mesmo sinal, tendo como consequêcia um esbatimento dos contornos (a imagem fica mais fosca) e até uma perda de sincronismo quer vertical quer horizontal da imagem por parte do receptor, por isso, recorremos a um filtro pré-enfase para reforçar as altas frequências em relação ás baixas frequências no emissor com o objectivo de melhorar a relação sinal/ruído do sinal substâncialmente. No receptor temos um filtro que faz uma operação inversa. O receptor para desmodular uma determinada banda, desloca o centro dessa banda para a origem no domínio das frequêcias, depois aplica um filtro passa baixo para isolar a banda escolhida. CIRCUITO RESPOSTA EM FREQUÊNCIA
EMISSOR w1 w2 W3 w4 w5 F RECEPTOR w1 w2 0 w4 w5 W3 F EMISSOR w1 w2 W3 W4 w5 F RECEPTOR w1 w2 0 w4 w5 F W3
ESQUEMA: Vcc ALIMENTAÇÃO GUNNPLEXER Video in Audio in FILTRO PRÉ-ENFASE AMPLIFICADOR AMPLIFICADOR(OPA681): GanhoDC =1 4.7K GanhoAC = 1 + = 5.7 1K
PCB: FILTRO PRÉ-ENFASE
AMPLIFICADOR GUNNPLEXER Audio in Video in Vcc MONTAGEM DO CIRCUITO EM BREAD BOARD: MONTAGEM DO CIRCUITO EM PCB:
PCB: MODULO DE RECEPÇÃO: SISTEMA DE RECEPÇÃO:
LINHA DE VISTA PARA O EMISSOR: EMISSOR LINHA DE VISTA PARA O RECEPTOR: RECEPTOR
ESPECTRO DO SINAL RECEBIDO: PORTADORA MODULADO Potência recebida
X-Band Video Link Budget Parameter Value Unit Link distance 20,3 Km Frequency 11,0 GHz Free space wavelength 2,73 cm Gunnplexer power 6,0 dbm Tx antenna E-plane 3 db beamwidth 20 deg. Tx antenna H-plane 3 db beamwidth 19 deg. Tx antenna efficiency 0,60 - Tx antenna gain (rectangular horn, 9.42 x 7.7cm) 16,8 db TX EIRP 22,8 dbm Free space loss 139,4 db Atmosferic loss 0,3 db Additional losses (pointing, polarization) 1,5 db Rx antenna diameter 0,9 m Rx antenna efficiency 0,50 - Rx antenna gain 37,3 db Rx antenna 3 db beamwidth 2,2 deg. Parameter Value Unit Received signal power -81,0 dbm LNB gain 55 db IF signal power -26,0 dbm Receiver noise figure 0,6 db Background noise temperature 100 K System noise temperature 21,6 dbk Boltzman constant -198,6 dbm/k/hz Station G/T 15,8 db/k Received noise power density -177,0 dbm/hz Signal-to-noise density ratio 96,0 dbhz Receiver bandwidth (27 MHz) 74,3 dbhz Carrier-to-noise ratio 21,7 db Required C/N 12,0 db Margin 9,7 db
BALANÇO DE POTÊNCIA:
d = 20.3Km F = 11GHz C G G L L L e r e e = 6dBm = 16.8dB = 37.3dB L atmosf r adicionais 0dB = 0.3dB = 1.5dB 8 3*10 λ = = 0.02727m = 2.73cm 9 11*10 EIRP = 6 + 30 + 0 + 16.8 = 52.8dB = 22.8dBm 2.73 L fs = 20 log10 = 139.41dB = 109.41dBm 5 4π 20.3*10 IRL = 52.8 139.41 = 86.6dB = 116.6dBm W = 52.8 10 log C = EIRP + L + G + L 2 λ C = W + 10 log10 + G 4π = 51.1dB = 81.1dBm fs CONCLUSÕES: 10 (4π (20.3*10 r r r + L + L r 3 ) atmosf 2 + L ) = 44.34dB = 74.34dBm + L atmosf adicionais + L = 52.8 139.41 + 37.3 0.3 1.5 = 51.11dB = 81.11dBm adicionais = 44.34 + 10 log 10 2.73 4π 2 + 37.3 0.3 1.5 = Deviamos ter tirado o muting no receptor para que ele não pusesse o fundo azul na televisão assim que o sinal perdesse um pouco a qualidade. Deviamos ter fixado melhor a antena de recepção visto que ela tem apenas 2º de manobra para a apontarmos ao receptor e bastava o vento para que a antena deixasse de estar em sintonia com o emissor. No transmissor não é tão crítico a pontaria porque a corneta tem uma abertura de radiação de 30º. No nosso circuito deixamos uma entrada para no futuro se quisermos adicionarmos um sinal de audio na transmissão.