1. Vznik a šíreníelektromagnetických vln

Vysvetluje-li ucitel ucivo ve tríde nebo hovorí-li spolu dve osoby,nemáme problém s prenosem informace na krátkou vzdálenost. Horšíuž je to pri dorozumívání dvou lidí pres rušnou ulici a úplne nemožnýje prenos reci na velkou vzdálenost. Naše schopnosti jsou tudíž po tétostránce dosti omezené. Musíme proto použít jiné prostredky - napr.mobilní telefon, vysílacku ... - tedy prenos pomocí elektromagnetic­kého vlnení (EMY).Z fyziky víme, že elektromagnetické vlnení je vl­není od nejnižších do nejvyšších frekvencí, pricemž k prenosu infor­mace využíváme pouze urcitou cást EMV.

K prenosu informace mezi volajícím (vysílacem) a volaným (prijí­macem) se tedy využívá bezdrátový prenos informace pomocí elektro­magnetického vlnení. K tomuto prenosu se využívají ruzná dostupnáprenosová prostredí. Jde zejména o prenos volným prostorem, plnenebo cástecne uzavrenými prostory, ruznými druhy vedení, vlnovody,poprípade kombinacemi uvedených prostredí. Ke každému prostredíje nutné urcit vhodné kmitoctové pásmo a druh modulace. Vlastnostijednotlivých prostredí jsou totiž rozdílné. Zejména pri prenosu vol­ným prostredím se uplatnují nejrozmanitejší prírodní vlivy (clenitostterénu, rušení, ...).

1.1 Vznik elektromagnetického poleV elektrotechnice jste se doposud zabývali vztahy mezi magnetic­

kými a elektrickýmipoli oddelene. Napríklad prutok elektrického prou­du vodicem vyvolá (indukuje) v okolí magnetické pole a naopak, zme­na magnetického toku indukuje v uzavrené smycce vodice napetía odpovídajícíproud. Krome toho jste se soustredili na pole, která bylapozorovatelná jen uvnitr nebo blízko ruzných prvku elektrickýchobvodu.

Zdrojem elektromagnetického vlnení jsou nerovnomerne se pohy­bující cástice s elektrickým nábojem. V technických úlohách se pohy­bují náboje vetšinou ve vodicích a z makroskopického pohledu jezdrojem vlnení v case promenný proud. V jednoduchém, ale castémprípade se mení proud v case harmonicky (sinusove). Elektrony vevodicích pravidelne kmitají.

9

x

b)

----

E

a)

EE

H

11

Oddálíme-li elektrody kondenzátoru, rozloží se elektromagneticképole do prostoru a postupuje do okolí. Dochází tedy k vyzarování elek­tromagnetického pole, které se skládá ze složky pole elektrického apole magnetického. Úcinné vyzarování elektromagnetického pole za­jištují zárice- antény. Vetšinou se jedná o pulvlnný dipól, u kterého jejedna polovinanahrazena zemí (obr. 1.1c).Z antény odpoutaná elek­tromagnetická energie se šírí volným prostorem (atmosférou) jakopostupné elektromagnetické vlnení, a to rychlostí svetla, ruznýmismery podle konstrukce antény. Vzniká tak elektromagnetické pole,které je charakteristické navzájem se podminující elektrickou slož­kou nazývanou intenzita elektrického pole E a magnetickou složkounazývanou intenzita magnetického pole H. Obe složky jsou navzájemkolmé a.jsou kolmé i ke smeru šírení EMV. Toto elektromagneticképole se šírí smerem od dipólu do okolního prostredí v kulových vlno­plochách. Rychlostšírení vlnení v je vždy kolmá na rovinu vektoru Ea H. Když se zmení smer proudu v druhé polovine periody, zmení sei polarita napetí mezi koncovými body dipólu. Soucasne se zmeníi orientace vektoru intenzit. Poradí vektoru E, Ft: a v však zustávávždy stejné - vektory tvorí pravotocivou soustavu.

Obr. 1.2:> Smer šírení elektromagnetické vlny v ruzném prostredí:a) v dielektriku,b) v polovodivém prostredí.

Obe tato strídavá pole - magnetické i elektrické - existují vždy spo­lecne a tvorí elektromagnetické pole charakterizované složkami Ea H. Oba vektoryE a Ft: jsou navzájem kolmé (obrázek 1.2).Vlastnostielektromagnetických vln pritom závisí na vlastnostech prostredí (per­mitivite, permeabilite a vodivosti materiálu) a na fázových vztazíchmezi elektrickou a magnetickou složkou.

c)

,,''"''-

;~~~~;::::~~:::~:.::':.::•. /~:'A-------------.-:--:.---.-:------- -----------..--.-,-- -"---

,-~--~::~,--,--~~--~~~--~--~~~~~~~--~-,~----~~-.-•.....

/~/::.--: .. : ::-::<'--, ,~-- / .... " ' -

///;;:_:~:(l;,,·,(/(;';,;:;j,:::~:~~~~':::;:::\\//////);J 1\\"\\\//// //////~»)),>;

E

b)

i<l---

+

a)

''Ul ~, '---H

10

Obr. 1.1 Princip vzniku elektromagnetického pole:a) elektromagnetické pole mezi deskami kondenzátoru,b) elektromagnetické pole po oddálení desek kondenzátoru,c) vysílací anténa.

ElektroIllag.g.etickévlnení se projevuje elektrickým polem(E)a mag­netickým polem (H). Tato pole se podminují a jsou neoddelitelná'(z teorie víme, že magnetické silocáry pri prícném posuvu okamžiteindukují v prostoru pripojené elektrické silocáry a elektrické silocárypri prícném posuvu indukují okamžite v prostoru pripojené magnetic­ké silocáry. Smer indukovaných sil je kolmý ke smeru pohybua kolmýk puvodní síle, pricemž intenzita napr. indukované elektrické síly Eje úmerná intenzite puvodní magnetické síly H).

Jak však toto vlnení vzniká? Pripojíme-li kondenzátor na strídavénapetí, vytvorí se v dielektriku mezi elektrodami kondenzátoru strí­davé elektrické pole, které vytvorí posuvný proud stejné velikostijakostrídavý proud v obvodu kondenzátoru (obr. 1.1a).

Tento posuvný proud v dielektriku spolu se strídavým proudemv prívodech vytvárí kolem sebe magnetické pole. Smer intenzity mag­netického pole H je vyznacen pro daný okamžik v návaznosti na smerproudu i v urcitém okamžiku. Strídavý proud i postupne kondenzátornabíjí, vybíjí a opet nabíjí opacnýmnábojem podle polarity napetí zdro­je. Mezi elektrodami kondenzátoru vzniká vlivem elektrického polepolarizace dielektrika, projevujícíse malými vzájemnými posuvymezikladnými a zápornými cásticemimolekul. Intenzita magnetickéhopoleH a elektrického pole E se mení v rytmu strídavého napetí a prouduv obvodu.

12

Obr. 1.3 Šírení elektromagnetických vln:1) prímá prostorová vlna,2) ionosférická prostorová vlna,3) povrchová vlna.

Název vln Vlnová délkaFrekvencePoužitímyriametrové

1O-100km30- 3 kHznámorní a letecká navigaceradionavigace, meteorologickékilometrové

l-lOkm300-30kHzslužby, rozhlasové dlouhé vlnyDV 150 - 285 kHzhektometrové

100-1000 m3-0,3MHzrozhlasové strední vlny SV525 - 1 605 kHzrozhlasové krátké vlnyKV,dekametrové

1O-100m303 MHzpásma 11, 13, 16, 19, 25, 31,42, 49a 60 mmetrové

I-10m300-30 MHzrozhlasové velmi krátké vlnyVKV,I., II. a III. tel. pásmodecimetrové

l-lOdm3-0,3 GHzIv. a V televizní pásmo,radiolokace, kosmické spojecentimetrové

1-10cm30-3 GHzradioreléové spoje, družicovévýškomerymilimetrové

l-lOmm300-30GHzpristávací a rícní radiolokátory,výškomery

Tabulka 1.1. Prehled, rozdelení a použití elektromagnetických vln

1.2 Polarizace elektromagnetických vln

13

Orientace elektrické složky elektromagnetické vlny v prostoru ur­cuje tzv. polarizaci vlny (smer vektoru intenzity elektrického pole).Posuzujeme-li tuto orientaci elektrické složky vuci zemskému povr­chu, pak rozlišujeme dva prípady:

• vertikální polarizaci - je-li elektrická složka kolmá k zemském upovrchu

• horizontální polarizaci - je-li elektrická složka rovnobežná sezemským povrchem.

Pokud elektrická složka nemení svoji orientaci v prostoru Ge-li napr.smer E stále svislý), mluvíme o lineární polarizaci.

Skládají-li se dve vlny s elektrickými složkami El a E2 s posuvem00 nebo 1800, má výsledný vektor stále stejný smer a vlnení je opetlineárne polarizované.

Obecne se tedy pod pojmem elektromagnetické vlnení rozumí spek­trum všech vlnení, od nejnižších frekvencí po velmi vysoké frekvence.V jednotlivých bezdrátových prenosech (rozhlasovém, televizním citelefonním - mobilní telefony, atd.) se tedy využívá pouze urcitá cástfrekvence EMVRozdelení a použití využívaných elektromagnetickýchvln je v tabulce 1.1.

(1-2)

v - vysílac

P - prijímac

ít=~=~f f

Rychlostšírení EMV v homogenním prostredí je dána vztahem, 1

\ v= r::-:: ' (1-1)\ VE.J.1

kde t: - permitivita prostredí t: = t: . t: (t: = 8,85.10-12 [F.m-1])f1 - permeabilita prostredí f1 = °f1o.rf1r <Ilo = 4.,n.1O-7 [H.m-1]) •

Z predešlého vztahu vyplývá, že cím je vyšší frekvence, tím je men­ší vlnová délka a opacne. To má napr. vliv na ohyb vln kolem preká­žek, lom vln v troposfére a ionosfére. Tímto se však budeme zabývatpozdeji.

Je známo, že informace prenášená EMV muže být kódována zme­nou amplitudy, frekvence, nebo zmenou fázového posuvu maximál­ních vektoru elektrického a magnetického pole.

Od vysílace k prijímaci se mohou EMV šírit ruznými zpusoby:prímou vlnou - neohýbá se a šírí se jen na prímou viditelnost

• prostorovou vlnou - šírí se prostorem mezi zemí a ionosférou• povrchovou vlnou - ohýbá se podle povrchu zeme (obr. 1.3).

Ve volném prostoru se rychlost šírení vln rovná rychlosti šíre­ní svetla, tedy

v=c-==3.108 [m.s-I].Vlnová délka elektromagnetické vlny je dána vzdáleností dvou sou­

sedních bodu, které mají stejnou fázi kmitání. Platí pro ni vztah:

liší od parametru okolí - napr. vodivý drát. V okolí takové protáhlénehomogenity se mohou vyvinout vlnení ruzných struktur šírící seruznými smery - ale výrazne nejvetší energii nese vlnení, které se šírípodél nehomogenity. Vlnení, která se šírí jinými smery, jsou energe­ticky chudší a nebo se vubec nevyvinou. Nehomogenita tedy pusobíjako smerový prvek, který vede vlnení žádaným smerem, do žádané­ho místa. Úmyslne využité nehomogenity s temito vlastnostmi jsouvedení.Vedení se používá k prenosu signálu od nejnižších kmitoctu ažpo stovky megahertzu. Vysokofrekvencnívedení k tomuto úcelu urce­né musí mít takové provedení a parametry, aby prenos probíhals minimálními ztrátami a bezrušivéhovyzarování. Vevysokofrekvenc­ní technice se setkáváme s temito typy vedení:

jednodrátové vedení,dvoulinka,koaxiální kabel,vlnovody.

1.6.1 Elektromagnetické vlny na vedeníVedení tvorí soubor vodicu, podél nichž se šírí elektromagnetické

vlny.Vyznacuje se malými prícnýmirozmery ve srovnání s podélnými.Postupné elektromagnetické vlnenív prostoru vedení je prícné, tj. vlnamá prícnou (transverzální) elektrickou a magnetickou složku (prícnáelektromagnetická vlna - TEM).Vlnení TEM je zachováno jako prišírení volným prostorem, meníse pouze tvar elektrických a magnetic­kých silocar.

Predstavme si, že máme, napr. dvouvodicové homogenní vedení (tj.takové, které nemení svévlastnostiv podélném smeru) nekonecne dlou­hé. Tudíž vlny, které vybudímena zacátku vedení, se šírí do nekonec­na podél vedení, pricemž na vedení nejsou složky vln vzniklé po odra­zu, a tedy neexistuje interference vln. Je-li kmitocet velmi vysoký,nedostanou se silocáry vyvolanénapr. maximem napetí zdroje prílišdaleko a již napetí zdroje zmenísvojipolaritu. Pritom vznikne u zdro­je druhá skupina silocar, presne stejných jako jsou predešlé, ale opac­ného smeru. Druhou skupinu bude vzápetí následovat další skupinasilocar, totožná s první skupinou, pak bude následovat ctvrtá skupi­na, totožná s druhou, atd., až se docílí rovnovážného stavu. Protožeelektrické silocáry jsou v pohybu, musíme predpokládat, že jsou do­provázeny magnetickými silocarami.

Vzdálenost mezi dvema následujícími body stejné elektrické fázena vlne se oznacuje jako vlnová délka A. Jak víme, je rychlost šírení24

v závislá na fyzikálních vlastnostech prostredí, ve kterém jsou vodiceuloženy. Pro prostredí charakterizované permitivitou E a relativnípermeabilitou !fr je rychlost šírení dána vztahem: r

c

v = r::-::- [msl, msl, -, o]. (1-5)-..jEr·J.1r

Praktická vedení vykazují proti šírení vln urcitý odpor, ríkáme, ževedení má útlum a. Tento útlum je vztažen na jednotku délky[dB.m-I]. Tento útlum je vyvolán jednak ztrátovým odporem materiá­lu vodicu, jednak ztrátami v prostredí, které vedení obklopuje. Ampli­tuda obou složek elektromagnetického pole se pak zmenšuje se vzdá­leností od pocátku vedení. Pri nízkých kmitoctech jsou ztráty ve vodi­cích hlavní prícinou útlumu. Na vysokých kmitoctech nabývají tytoztráty na významu a k nim se pridávají i ztráty prostredí, které vede­ní obklopuje a kam zasahuje i pole kolem vodicu. Ztráty v okolnímprostredí se zejména projevují tam, kde vedení je podepreno izolátorynebo vodice jsou obklopenydielektrikem (napr. koaxiální kabel). Exis­tují též ztráty zpusobené tím, že silocáry pole se rozptylují do okolívedení, tzn., že vedení vyzaruje (dvoulinka).

Nekonecné vedení nelze však v praxi realizovat, nicméne existujízpusoby, jak se mu maximálne priblížit. Obecne, rezistor pripojenýnapríc na konci krátkého vedení absorbuje cást energie postupujícípodél vedení a odráží zbytek. Jestliže je odpor rezistoru velmi velikýnebo velmi malý, je odražený výkon podstatný. Vhodným výberemvelikosti odporu je však možné zmenšit odražený výkon na minimum.V ideálním prípade je pricházející energie zcela absorbována. Tehdydocílíme stejných podmínek jako na nekonecne dlouhém vedení. Ta­kový odpor, kterým lze nahradit nekonecne dlouhé vedení, je známjako charakteristická impedance neboli vlnový odpor Zovedení. Tatovelicina je závislána vlastnostech prostredí mezi vodici vedení a v jejichokolí. O vedení, které je zakonceno charakteristickou impedancí, rí­káme, že je impedancne prizpusobené.

Parametry a základní rovnice homogenního vedeníElement vedení mužeme popsat náhradním schématem v podobe

ctyrpólu složeného z pasivních prvku. Musíme si však uvedomit, žetoto náhradní schéma se vztahuje pouze na délkovou jednotku vedení- elementární úsek (obr. 1.12). Vedení je potom možné nahradit obec­ne nekonecným poctem techto ctyi-pólu (zapojením nekonecného po­ctu elementárních rezistoru, induktoru a kapacitoru).

25

Obr. 1.12 Náhradní schéma úseku vysokofrekvencního vedenís charakter. parametry

(1-7)psv= U fU = omax mm

Tento cinitel se rovná cin~telineprizpusobení o = RiZo pro Rz> Zonebo o = Zo/Rzpro Rz < ZOo Cinitel stojatého vlnení je vždy vetší nežjedna.

27

Poznámka: Je samozrejmé, že pro maximální prenos na vedenímusí být splnena podmínka vlnové impedance nejen výstupu vedení,ale i jeho vstupu.

Neprizpusobené vedeníPrímá vlna postupující k záteži Rzse na konci odráží obecne s ruznou

fází a amplitudou a jako vlna odražená postupuje zpet. Pomerem oka­mžité hodnoty napetí nebo proudu vlny odražené Dz a puvodní vlnyUp postupující je urcen cinitel odrazu O. Obecne je to císlo komplexní,udává se jen jeho absolutní hodnota 101 = Uz/Up' Je to císlo vždy men­ší než jedna. Odražená vlna se skládá s vlnou postupující a vytvorís ní stojaté vlnení. Na vedení vzniknou maxima a minima proudu anapetí. Na konci je vždy maximum napetí a minimum proudu, je-lizatežovací odpor Rz > Zo' a naopak minimum napetí a maximum prou­du pri Rz < ZOoVzdálenosti dvou sousedních maxim (popr. minim) sto­jatého vlnení odpovídá polovina délky vlny J",/2 násobená cinitelemzkrácení daného vedení.

Pomer maxima a minima je cinitel stojatého vlnení, zvaný pomerstojatých vln PSv.

Jelikož však v teorii casto pracujeme s pojmem ideální bezztrátovévedení, pak R = G = O

Za =.f§ ;jedná se o homogenní vedení.

Význam vlnové impedance spocívá v tom, že na konci vedení, kde jepripojen spotrebic se vstupní impedancí rovné vlnové (charakteristic­ké) impedanci vedení, nedocházík odrazum a veškerá energie šírícíhose signálu je záteží pohlcena. Není-li toto splneno, cást signálu se nakonci vedení odráží a vrací se zpet ke zdroji. Skládáním odraženého apricházejícího signálu vznikají nežádoucí jevy jako napr. stojatá na­petová vlna, která pak brání pruniku dalších vln.

(1-6)[Q,Q, rad/s, H, S, F] ,z =aR + jmL

G + jme

L - indukcnost na jednotku délky [H.km-I],G - vodivost na jednotku délky [S.km-I],C - kapacita na jednotku délky [F.km-I].

26

Na obr. 1.12 je elementární úsek dvojvodicovéhohomogenního ve­dení délky ~x. Jeho vstupní napetí u(x,t) a proud i(x,t) se obecne lišíodvýstupního napetí u(x + ~x,t) a proudu i(x+ ~x,t). Rozdíl vstupní avýstupní energie, tj. [u(x,t)i(x,t) - u(x + ~x,t)i(x + ~x,t)] ~t, je rovenenergii elektrického a magnetického pole vytvoreného mezi vodici aenergii promenené v teplo ve vodicícha v nedokonale izolujícím pro­stredí mezivodici. Energii elektrického polesi mužeme predstavit jakoenergii elementárního kapacitoru s kapacitou ~C, tj. /),.We = ~C.u2/2,energii magnetického pole jako energii elementárního induktorus indukcností ~L, tj. ~W = ~L.i2/2a energii premenenou v teplo jakoenergii dvou elementárnkh rezistoru, jednoho s odporem ~R a druhé­ho s vodivostí ~G, tj. ~Wt= (~Ri2+L1Gu2)L1t.Z techto elementárníchprvku mužeme vytvorit náhradní zapojeníelementárního úseku ve­dení tak, aby vykazovalo stejnou energetickou bilanci.

Pro vyjádrení parametru techto prvku je úcelné zavést tzv. pomer­né parametry udávající kapacitu, indukcnost, odpor a vodivost na jed­notku délky.Obvykle se znací stejnými symbolyjako kapacita, indukc­nost, odpor a vodivost v obvodech, zde však mají jiné rozmery. Tytoparametry se oznacují jako primární nebo charakteristické.

Pomocí techto charakteristických parametru mužeme definovatcharakteristickou (vlnovou) impedanci vedení ZD.

kde R - odpor na jednotku délky [Q.km-I],

x

28

až muže vzniknout složením postupující a odražené vlny stojaté vlne­ní, které brání pruchodu dalších vln.

Odražená vlna na vedení nevzniká jen tehdy, když:• vedení je nekonecne dlouhé

vedení je zakoncené charakteristickou impedancíVf vedení zakoncené jistou impedancí se muže na svých výstupních

svorkách chovat ctyrmi zpusoby: bud jako kapacita, indukcnost, nebojako sériový, respektive paralelní rezonancní obvod.

1) Vedení je zakoncené charakteristickou impedancí Zz = ZaNa vedení vzniká jen postupné vlnení.2) Vedení nakrátko; Zz = O

Toto zkratované vedení není prizpusobené. Zkratem na konci vede­ní prochází maximální proud a napetí v tomto bode je nulové. Na kon­ci vedení je tudíž kmitna proudu a uzel napetí. Celá postupná vlna seodrazí, vzniká stojaté vlnení napetí a proudu.

Uzavreným obvodem tece proud, proudová vlna v míste zkratu ne­mení svou fázi a odráží se se stejnou fází. Odražená vlna napetí menísvoji fázi na konci vedení.

Prubeh vstupní impedance si popíšeme pro vedení ruzné délky, kte­rá jsou znázornena na obr. 1.14.

29

Obr. 1.14 Vysokofrekvencní vedení spojené nakrátko

I[-z~-------z-----;z. R=O,G=o' IR,=O

(1-8)

•x

U2

A = 20 log U/U2 [dB, V, V].

u

Ul

Je úmerný délce a udává se pro jednotkovou délku, v praxi obvyklepro 100 m. Prícinou útlumu jsou energetické ztráty ve vodicích, v die­lektriku a ztráty vyzarováním. Útlum se zvetšuje s frekvencí, proto jetreba pri širokopásmových rozvodech kompenzovat frekvencní závis­lost útlumu ve vedení. Útlum se mení i s teplotou, a to vyžaduje pridelších rozvodech kompenzaci.

1.6.2Vstupní impedance vedeníNyní si probereme prípady, které jsou v konstrukcní praxi velmi

casté, pri nichž na vedení vzniká odraz energie. V techto prípadech jetedy vedení zakonceno jinou než charakteristickou impedancí, nebokdy jsou na vedení diskontinuity zpusobené impedancí zapojenou dosérie s jedním nebo obema vodici nebo impedancí zapojenou naprícmezi vodici, vznikají odrazy. Na vyšších kmitoctech vznikají též odra­zy tam, kde se rozmery vedení mení skokem.

Když pripojíme na vstup vedení zdroj vf energie, vedení prenášívýkon do zatežovací impedance ZZ' Na vedení vzniká proudová a na­petová vlna, která postupuje od zacátku vedení na jeho konec. Kdyždosáhne postupující vlna konec vedení a zatežovací impedance neníshodná s charakteristickou impedancí, vlnení se odrazí od konce ve­dení a postupuje zpet na zacátek. Odrazy na vedení zpusobují rušení,

Druhým duležitým parametrem vysokofrekvencního vlnení jeútlum oe vyjádren 20 logaritmy z velikosti pomeru fázoru napetí). Naobr. 1.13 vidíme, že se amplituda postupné vlny napetí Ul pri šírenívedením postupne zmenšuje, a to exponenciální závislostí na velikostU2 na konci prizpusobeného vedení. Útlum vyjádrený logaritmem na­petového pomeru je tedy

Obr. 1.13 Vliv útlumu vedení na postupující vlnové celo

Je-li vedení nakrátko kratší než ,1,/4, má vstupní impedance cha­rakter indukcnosti, pro vedení délky ,1,/4 má napetí na vstupu kmitnua proud uzel - vedení se chová jako paralelní rezonancní obvod (mánekonecný odpor). Pro vedení v rozmezí délky ílJ4 až A/2 má vstupníimpedance kapacitní charakter. Pro vedení délky))2 má napetí navstupu uzel a proud kmitnu. Takové vedení se chová jako kvalitnísériovýrezonancní obvod (predstavuje zkrat). Je zrejmé, že impedan­ce vedení ,1,/2 je stejná na vstupu jako na výstupu. Velikost a fáze im­pedance se po úsecích A/2 opakují.

3) Vedení naprázdno; Zz ~ 00

Na vedení vznikne stojaté vlnení, ale s tím rozdílem, že na koncivedení netece proud.

Na konci tohoto vedení se vytvorí uzel proudu a kmitna napetí.Napetová vlna se odráží ve fázi a je postupná. Proudová vlna jev protifázi.

Ir-z;---~;--'z. R=O, G=O' 1R,=CO

1,=0

Obr. 1.15 Vysokofrekvencní vedení naprázdno

Vstupní impedance jakožto pomer napetí a proudu má pro vedeníkratší než ,1,/4 kapacitní charakter. Pro délku 2/4 se vedení chová jakozkrat (cilisériový rezonancní obvod).Mezidélkami 2/4 a 2/2 má vstup­ní impedance charakter indukcnosti a pri vedení dlouhém A/2 je na

30

vstupu nekonecný odpor (paralelní rezonancní obvod). Po délkách A/2se opet velikost i fáze impedance opakují.

4) Vedení je zakoncené impedancí Z z f:. ZoStav tohoto druhu vedení je komplikovaný, protože vzniká postup­

ná a odražená vlna se všeobecnýmfázovým posuvem. Charakter vlne­ní závisí na pomeru Zz a ZOo

Techto všech skutecností se využívá ve sdelovací technice pro reali­zaci rezonancních obvodu pro velmi vysoké frekvence. Zejména se vy­užívá vedení v tzv. mezních stavech, vf vedení naprázdno a nakrátko.Vedení naprázdno je na konci rozpojeno a jeho zatežovací impedanceje nekonecná. Vedení nakrátko má oba vodice na konci zkratovány,zatežovacÍ impedance je nulová. Podle toho, jaký je pomer délky vede­ní vuci hodnote 2/4 nebo 2/2, se dosahuje jeho ruzné chování. Castovyužívanou okolností je, že vedení nakrátko A/4 má nekonecný vstup­ní odpor.

Rezonancní vlastnosti krátkých úseku vedení lze používat k impe­dancnímu prizpusobení, transformaci a symetrizaci mezi ruznýmiúseky prenosové cesty. Tento zpusob se využívá zejména na kratšíchvlnových délkách, kde zhotovení ruzne dlouhých úseku vedení neníobtížné, kdežto výroba soucástek se soustredenými parametry je ob­tížná.

1.6.3 Typy vf vedení a jejich vlastnostiVedení rozdelujeme na soumerná a nesoumerná vzhledem k zemi.

Príkladem soumerného vedení mohou být dve žíly v kabelu, stocenédo páru, nebo dvouvodic(dvoulinka). Rozložení takového elektromag­netického pole soumerného vedení je na obr. 1.16b. Tato soumernávedení se v jednom kabelu vzájemne ovlivnují svými elektrickýmia magnetickými poli. Tyto nežádoucí vazby lze do urcité míry zmenšitvhodnou konstrukcí vícepárových kabelu a zpusobem montáže výrob­ních délek. Toto soumerné vedení se používá u analogových prenosurádove stovek kilohertzu.

Pri presném souosém umístení obou vodicu u nesoumerného vede­ní (koaxiální kabel) je vnejší elektromagnetické pole nulové, takže seenergie šírí pouze uvnitr koaxiálního páru. Tento druh vedení mužeproto prenášet i vysoké kmitocty s menšími ztrátami, menším vyza­rováním a s vetší odolností vuci rušivým vlivum ve srovnání se sou­merným vedením.

31

33

'+

(~b)

Magnetickásložka H

a)

stredovÝ vodi~

c) ::t) ~ ~

b) ::4~ =:l= ~

Elektrickásložka

Obr. 1.17 Koaxiální kabel: a) usporádání vrstev v kabelu,b) rozložení elektromagnetického pole.

a) ~~ __ ~)::

c) Koaxiální kabelJedná se o nejcasteji používané vf vedení, které se používá k prenosu

vf signálu mezi jednotlivýmizesilovacími stanicemi, k napájení antén­ních systému energií z televizního vysílace, atd. Toto vedení je tvorenostredovým vodicem, nejcastejivf-lankem, méne casteji drátkem na nemžje pak izolace. Na této izolacije druhý vodic realizovaný ve vetšine prí­padu pletivem drátku, méne casteji páskem. Na tom všem je pak ještejedna vrstva vnejší izolace.Silocáry obou polí jsou uzavreny v prostorumezi stredovým a zpetnýmvodicem, a proto je vyzarování koaxiálníhokabelu menší než u dvoulinky.Vetší je i odolnost vuci poruchám zvencí.Jeho charakteristická impedance je 75 Q (obr. 1.17).

V soucasné dobe se tohoto vedení používá pri svodu televizního sig­nálu z antény do televizního príjímace. Pri vzájemném spojování ko­axiálního kabelu a dvoulinky se pro prizpusobení impedance musípoužít impedacní transformátor.

d)

Obr. 1.16 Dvoulinka: a) tubulární, b) plochá, c) oválná s penovýmdielektrikem, d) rozložení elektromagnetického pole prícné elektro­magnetické vlny u dvoulinky

a) Jednodrátové vedeníNesetkáváme se s ním na nízkých kmitoctech,kde nemá dobré vlast­

nosti. Naopak se používá pri vedení vysokýchkmitoctu, a to bud jakovodivýdrát nebo dielektrický drát. Víme, že se vlnení šírí podél drátuv okolním prostredí. Proto jsou kladeny urcité nároky na volný pro­stor kolem vodice. Tyto nároky lze zmírnit tím, že se vodic pokryjedielektrickou vrstvou (pozor - termín "izolace"zde není na míste!).Stejne jako ve vlnovodech i na vodivém drátu existuje možnost vznikunekonecne mnoha vidu šírení (vlny ve vlnovodu se mohou šírit jenzcela urcitými "zpusoby", kterým ríkáme vidynebo mody). Jednotlivévidy se neliší kvalitativní podstatou, ale rozloženímintenzit polí, fá­zovourychlostí a útlumem. Každý vid má svoukritickou (mezní) frek­venci. Šírení je možné jen na kmitoctech vetších než je kmitocet kri­tický. Prakticky se však využívá pouze jeden, tzv.dominantní vid. Jakodominantní vid (také hlavní vid, hlavní vlna) se nazývá vid, který máfázovourychlost blízkou rychlosti svetla (c),tj. fázové rychlosti rovin­né vlny v neomezeném okolním prostredí, a který má malý útlum.

Dielektrický drát se ojedinele uplatnuje na rádiových kmitoctechjako prvek se sníženou fázovou rychlostí. Bežnese však používá jakosvetlovodv oblasti optických kmitoctu.

b) Dvoulinka

Jedná se o soustavu dvou vodicu, jejich vzdálenostje vymezena izo­lací (napr. penový polyetylén) (obr. 1.16). Silocáryobou polí vystupujídoprostoru mimovedení, címž jsou zpusobenyelektroenergetické ztrá­ty. Stejne tak mohou pronikat do vodice vnejší rušivá pole a šírit sek prijímaci. Z toho duvodu se pri svodu signálu napr. z antény musívést tento typ vfvedení v urcité vzdálenosti odpovrchu kovových pred­metu. Charakteristická impedance tohoto vedeníje 300 Q.

Poznámka: V oblasti nižších kmitoctu se muže použít i dvoudrá­tové vedení- Lecherovo vedení. Jelikož se však casto nepoužívají, ne­budu se jimi zabývat.

Poznámka: V dnešní dobe se již tento druh svodu od antén k tele­viznímu prijímaci nepoužívá. Príjem televizního signálu je rešen ji­ným zpusobem- viz. kapitola 1.7.4. Dríve se však našli takoví "domá­cí" montéri-kutilové, kterí tyto svody v rodinných domcích vedli deš­tovými okapy a pak se nestacili divit nad "promenlivostí" príjmu.

32

Vf

W///////////-{~/////&/~odrazová stena

Le/I,JVs

Obr. 1.19 Rychlosti šírení ve vlnovodu (c - rychlost ve volném prosto­ru, Vs - skupinová rychlost, Vf - fázová rychlost)

35

Puvodní rovinná vlna vlnovodu se nemuže šírit libovolne šikmo. Toplyne z toho, že po každém druhém odrazu (napr. po každém lichémnebo každém sudém) má puvodní vlna stejný smer a všechny vlny

v prícném smeru (kolmo k ose vlnovodu) a postupné vlnení ve smeruosy vlnovodu.

Protože puvodní rovinná vlna (TEM) se šírí šikmo vuci ose vlnovo­du, není prícne elektromagnetická vuci ose vlnovodu. Bud vektor Enebo vektor H mají nenulovou složku ve smeru osy vlnovodu. Tatoskutecnost se casto formuluje tak, že ve vlnovodu se mohou šírit vlnyTE (prícne elektrické) nebo TM (prícne magnetické), nikoliv však vlnyTEM; za "smer šírení" v této formulaci se považuje smer osy vlnovo­du.

Správne impedancne zakoncený vlnovod prenáší elektromagnetic­kou energii rychlostí, která je menší, než je rychlost šírení elektro­magnetických vln ve volném prostoru. Tato rychlost se nazývá skupi­nová nebo signálová rychlost (v). Protože puvodní rovinná vlna se šírífázovou rychlostí c šikmo vuci ~se vlnovodu, je její fázová rychlost vesmeru osy vlnovodu vetší než rychlost c (za predpokladu, že uvnitrvlnovodu je prostredí fo. #0) V prípade, že je ve vlnovodu dielektrikums permitivitou f :;t: fo pak musíme fázovou rychlost c nahradit fázovourychlostí vf' pro kterou platí

c

vf= 'r:- (musí však platit, že fr > 1). (1-9)'\Jfr

Tato skutecnost se obvykle formuluje tak, že fázová rychlost šírení

Vfve vlnovodu je vetší než rychlost c, a tudíž i vlnová délka ve vlnovo­du je vetší než vlnová délka Ao ve volném prostoru pri stejném kmito­ctu (opet oznacením "ve vlnovodu" se myslí "ve smeru osy vlnovodu").

kmltny

uzly

uzly

kmitny

! rozloženf Ei v prurezu

odrazná stena

~_~_délka vlny-.!~_~lnovodu

't \:~ Av> 11,0

'" o

"'~'~()-~'2-

\" 1..0

~'t- ~i /& <$J "

..0'0 to",:; ~'i ,//<P6 "&: /0'" '? /

11/

budícl

dipól

34

Jak je to se šírením vln vlnovodem? Základní poznatky o šírení vlnvlnovodem mužeme získat z predstavy, že vlnení se šírí strídavýmiodrazy od dvou protilehlých sten. Podle této predstavy vstupuje dovlnovodu rovinná TEM vlna, která se šírí fázovou rychlostí c šikmovuci ose vlnovodu. Dopadá napr. na spodní stenu, odráží se, šírí sešikmo nahoru, odráží se od horní steny, atd. Interferencí vln šírícíchse šikmo dolu a šikmo nahoru vzniká uvnitr ryzí stojaté vlnení

Obr. 1.18 Vznik EMV s délkou vlny ve vlnovodu následkem úplnýchodrazu od sten

d) VlnovodyJedná se o vysokofrekvencní vedení používané v oblasti velmi vyso­

kých frekvencí (100 MHz až 100 GHz) a velkých prenášených výkonu(napr. z koncového stupne vysílace do antény). Jedná se o rourovitédutiny kruhového, ctvercového nebo trojúhelníkového prurezu, jejichžsteny jsou elektricky výborne vodivé (mohou být uvnitr postríbrenynebo vylešteny), takže se od nich elektromagnetické vlny úplne odrá­žejí.

Elektromagnetické vlny se budí (u vysílací antény) ve vlnovodupomocí dipólu nebo budicí smycky. Vznikají lineárne polarizované vlny,které se odrážejí od sten vlnovodu a vytvárejí s puvodním dopadají­cím vlnením místa uzlu a kmiten pro elektrickou složku E (obr. 1.18),jejichž rozložení urcuje mód neboli vid prenosu. Vytvorený vid závisína zpusobu buzení elektromagnetických vln ve vlnovodu a na frek­venci vlnení. Uvnitr vlnovodu, kde se šírí vlnení, je nejcasteji vzduch.Není to však podmínkou, muže tam být i ruzné dielektrikum.

Obr. 1.21 Módy v obdélníkových vlnovodech: a) E, b) H.

1.7 Antény

gJfEZB.JfEZ. lQQ(JfEZ ~ Jf Ez MEz~~ c===? O O O O OHO~(\t~ ~ H aHa · vE~X"

Nejprve se podíváme do historie. Ten, kdo predpokládá, že historieantén zacíná s historií rádia, se mýlí. Už v roce 1842 zpozoroval vyná­lezce drátového telegrafu J. Henry, že pri preskoku jiskry vzniklv paralelním obvodu umísteném v jiné místnosti proud, který vychý­lil magnetku. Na konci svislého vodice nataženého ze strechy takéregistroval vzdálené bourkové výboje. Jiskry vznikající v blízkostitelegrafního vedení se mu podarilo zaznamenat pomocí magnetky acívky postupne až na vzdálenost 800 m. Z podobnosti se svetelnýmijiskrami vykresanými pazourkem usoudil, že se jedná o srovnatelnýjev, tj. že prícinou jsou stejné vlny jako vlny svetelné, takže vlastneobjevil elektromagnetické vlny.

Elektromagnetické vlny zacal systematicky budit, vysílat a prijí­mat až teprve H. Hertz v roce 1887. Jako vysílace použil dipólovou

E12 E21 En EI1

a)m~ÓdY~,(~~, ~H'~H' w~.Q::![HH' n..H'~H.

E. E E, __ E,>. Ex Y •• Ex= E ~t _ . I E,-x

H01 H02 HlO H Hb) mÓdy H(TE) ""

Poznámka: Zvýšíme-li znacne polomer trubky souosého vedení,zbude pouze vnitrní vodic,který muže též pracovat jako vlnovod. Vznik­ne jednovodicové vedení, kolem kterého se mohou šírit pouze TM vlny.Elektromagnetické pole zasahuje do pomerne znacné vzdálenosti, pro­tože není omezeno vodivýmprostredím. Cástecné koncentrace pole sedosáhne povlakem vodicevrstvou vhodného dielektrika - vznikne tzv.Goubauovo vedení. U tohoto druhu vlnovodu je však prenos energieovlivnován odrazy na kovových i nekovových prekážkách v bližšímokolí. S rostoucím kmitoctem se elektromagnetická energie stále vícesoustreduje do dielektrické vrstvy.

Obr. 1.20 Šírení vln ve vlnovodu

šírící se stejným smerem musí být jedinou vlnou, musí mít spolecnévlnoplochy. Vlny ve vlnovodu se tedy mohou šírit jen zcela urcitými"zpusoby", kterým se ríká vidy nebo módy.Jednotlivé vidy se sice ne­liší kvalitativní podstatou, ale rozložením intenzit polí a tím, že danéveliciny jsou pro jednotlivé vidy ruzné.

Smer šírení puvodní rovinné vlny pro daný vid závisí také na frek­venci vlnení. Címje frekvence menší, tím šikmejší (strmejší) je smeršírení (vizobr.1.20- úhel1jJ ~ O,úhel v ~ 90°). Pri jisté relativne dostnízké frekvencije podmínka návaznosti vlnoplochsplnena až pri sme­ru v = 90°. Na tomto kmitoctu se již vlna ve smeru osy vlnovodu neší­rí, nýbrž jen kmitá mezi protilehlými stenami. Tento kmitocet se na­zývá kritický nebo mezní kmitocet vlnovodu. Je tedy zrejmé, že vlno­vod je použitelnýjen pro kmitocty vyšší, než je kmitocet mezní. Mezníkmitocet je pro každý vid jiný.

Podle toho,která se složek E nebo H vlnení má svou dílcí složku vesmeru osy (tj. osy vlnovodu), rozeznáváme ve vlnovodu vlny E (elek­trické pole má složkuEzve smeru osy z) a vlny H (magnetické pole másložku Hz).

Vlny E oznacujemejinak také jako prícne (transversálne) magne­tické TM, nebot v prurezu vlnovodu, tj. rovine kolmé na jeho podélnouosu, probíhají jeho složky Hx a Hy magnetických silocar (obr. 1.21a).Vlny H se též nazývají prícne elektrické TE, protože elektrické silo­krivky mají své složky Ex nebo Ey v rovine prurezu vlnovodu (obr.1.21b).

Tyto módyvln E a H se oznacují dvema indexy.První indexové pís­meno udává pocetmaxim (kmiten) nebo minim (uzlu) v rovine prure­zu vlnovodu, a to ve smeru x. Druhý index je pro totéž oznacení vesmeru osy y. Nejobvyklejší módy pro obdélníkovýprurez v praxi jsouHlO a Ell'

36

b) Smerový vyzarovací diagram - je jím vyjádrena ta skutecnost, žeanténa nevyzaruje energii do všech smeru stejne. Jelikož se jedná

Anténa je cást vysokofrekvencního vedení upravená tak, aby úcin­ne vyzarovala vysokofrekvencní energii do prostoru - v prípade vysí­lací antény - neboúcinne zachytila pricházející elektromagnetické vl­není - v prípade prijímací antény. (1-10)B = 20 log Umax/U 180 [dB].

39

c) Cinitel zpetného príjmu (zvaný predo-zadní pomer) - vyjadrujezákladní smerovost antény tím, že udává pomer napetí získanéhov prímém smeru maximálního príjmu vzhledem k napetí prijatémuz opacného smeru. Udává se výrazem

Základní typy anténZákladem antén je elektrický dipól. Všimneme si rozložení proudu

a napetí na elektrickém dipólu.ElektÝický dipól si lze približne predstavit jako vedení s otevreným

koncem. Na obou koncích dipólu bude pri rezonanci napetová kmitnaa proudový uzel stojatého vlnení podle príkladu na obr. 1.23.

f) Šírka prenášeného pásma - udává šírku prenášeného frekvenc­ního pásma. U prijímacích antén pro TV se to udává pomocí kanálu .

d) Cinitel smerovosti antény S - S = PnlPv, kde Pn je vyzárenývýkon normálové antény a Pv je vyzárený výkon merené antényv urcitém bode kulové plochy,v kterém se vytvárí stejné elektromag­netické pole.

e) Zisk antény - udává se pro smerové anténní soustavy a urcuje,kolikrát vetší výkon je treba dodat do pulvlnového dipólu, aby v místepríjmu byla stejná intenzita polejako u smer. antény. A = 20 logU1/U2 [dB].Napr. pulvlný dipól má zisk 1- to je OdB (viz kapitola 1.7.2).

o prostorový diagram, mužeme ho nahradit rezy ve významných rovi­nách, napr. ve vertikální a horizontální rovine. Na obr. 1.22 je smero­vý vyzarovací diagram dipólu. Z neho lze vycíst, že horizontálnívyzarovací diagram, znázornený cárkove, vyjadruje, že v tomto sme­ru je dipól všesmerový, kdežto vertikální vyzarovací diagram má dvevýrazná maxima.

Smerová vyzarovací charakteristika antény udává úhlové rozlože­ní intenzity jejího elektrického pole. Podobne lze u antén zjištovati úhlové rozložení vyzarovaného výkonu, címž lze získat výkonovousmerovou charakteristiku antény.

"

;,

i'I'I

,I;>-

CO

4~

U1

900

--

-­..-///

/,/

1800

U1

anténu z medenéhovodice, na jehož koncích upevnilkovovékoule. Jis­krovým výbojemv mezere uprostred anténu budil. Rezonancní kmito­cet antény byl 53,5MHz. Pro príjem použil obdélníkovoujednozávito­vou cívku s jiskrištem uprostred jedné strany. Slabý výboj v jiskrišti,pozorovaný v zatemnené místnosti, predstavoval príjem. Tímto jedno­duchým zarízenímoveril teoretické práce J. C.Maxwellaucinené drívea položil tak experiment. základy praktického rádiovéhovysílaní.

Je pozoruhodné, že první Hertzova symetrická anténa, která bylamnohem kratší než délka vlny, je považována za významnou dodnes.Pod názvem Hertzuv elementární dipól, cožje vzhledem k vlnové dél­ce velmi krátký dipól s konstantním rozložením proudu, se bežne po­užívá pri teoretických výpoctech zárení antén.

Základní vlastnosti antén

a) Vstupní impedance - je to pomer napetí a proudu v napájecímbode antény. Jedná se o komplexní císlo. Pro prenos energie je všaknejúcinnejší, má-li pouze reálnou složku. Tonastane v prípade, má-lianténa rezonancní délku rovnu vedení naprázdno. Vstupní impedan­ce antény a impedance napájece se musí navzájem prizpusobit.

2700

Obr. 1.22 Smerový vyzarovací diagram dipólu: 1) horizontální vyza­rovací diagram, 2) vertikální vyzarouací diagram38

h='A.

h = 0,5 'A.

h = 0,75A.

h = 0,3 'A.~

~

~

~

~

a) Vysílací antény pro dlouhé a strední vlnyV rovine zemského povrchu, a to ve všech smerech, je snaha dosáh­

nout maxima vyzarovaní energie. Tomu vyhovují svislé vodice délkyA/4, odizolované od zeme.

V principu jde o pulvlný dipól, u kterého je jedna polovina nahraze­ná zemí (obr. 1.25). Pro strední vlny se používají stožáry - výška anté­ny vychází reálne. Pro dlouhé vlny je však treba délku antény umelezkrátit kapacitním nástavcem, který tvorí horní rozvinutou cást

Jsou konstrukcne velmi ruznorodé podle úcelu použití. Pracují oby­cejne s velkými výkony a velkými napetími.

Obr. 1.25 Vertikální smerová charakteristika svislého dipólu v ruznévýšce nad zemí

1.7.1 Vysílací antény

Predpokladem predchozího bylo to, že se anténa nachází ve volnémprostoru se stejnorodým bezeztrátovým dielektrikem. V pozemskýchpodmínkách je to však nemožné, protože se antény budují na zem­ském povrchu nebo v urcité výšce nad ním. Umístíme-li tedy elektric­ký dipól v urcité výšce nad zemí, pusobí zemský povrch jako odrazováplocha pro elektromagnetické vlny (obr. 1.24). Odražený paprsek silze predstavit jako vycházející z pomyslného zrcadlového obrazu dipó­lu pod zemí. Výsledné elektromagnetické pole ve velké vzdálenosti jesloženo z prímého a odraženého paprsku. Tím se však ovlivní smero­vá charakteristika antény. Na obr. 1.25 jsou znázorneny príklady ver­tikálních smerových charakteristik svislého pulvlnného dipólu pro ruz­né výšky h. U vodorovného dipólu také nastává rozštepení smerovýchcharakteristik do více laloku s rostoucí výškou h. Tvary charakteris­tik jsou však odlišné.

41

1= 3 'A.

~I~

'A

/. ·1.......•••.•••.•••. .A...•.. ..•..

3'A

/ ... /

.-..... ..-.­......•.. -- .....

I'" 3'A./2 "I

•. I I •.

I~ A/2 .,

1= 3 'A./2

I = 'A

1= 'A/2

Obr. 1.23 Príklady rozložení proudu na ramenech vodorovnýchdipólu s ruznou elektrickou délkou a odpovídající horizontální smero­vé charakteristice.

Vyzarování se zúcastní každý elementární úsek dipólu, ovšems rozdílnou amplitudou a fází proudu. Casový a prostorový vektorovýsoucet elektromagnetických polí od jednotlivých úseku v ruzných sme­rech pak vytvorí smerovou charakteristiku dipólu. Z obr. 1.23 je patr­né, že pocet laloku charakteristiky závisí na proudovém obložení di­pólu - vhodnou volbou elektrické délky dipólu lze tedy ovlivnovat jehosmerovou charakteristiku.

Obr. 1.24 Zrcadlovýobraz dipólu

40

71

2.1 Základní pojmy

(2-1)A = v/f lm, m.s·l ,Hz] ,

kde v je akustická rychlost v daném prostredí.Akustický tlak - je to promenný tlak zpusobený šírením akustické

vlny v daném míste prostredí (udává se v Pa).Akustická rychlost - je to rychlost kmitání cástic v prostredí okolo

své rovnovážné polohy (m.s·l).Vlnoplocha - jsou to místa v prostoru, ve kterých mají kmitající

cástice stejnou fázi kmitání.

Akustika je odvetví fyziky,které se zabývá vznikem, šírením a pu­sobením zvuku ve frekvencním rozsahu, který je schopen zachytitlidský sluch.

Elektroakustika - je oborem akustiky, který se zabývá vznikem, ší­rením a pusobením akustických signálu elektrickou cestou, jejich zá­znamem a reprodukcí.

Zvuk - je mechanické vlnení, které se muže šírit pomocí cástic pruž­ného hmotného prostredí. Šírí se predáváním pohybové energie mezijednotlivými cásticemi. Tento kmitavý pohyb se šírí od místa vznikuna všechny strany. Zvukem se prenáší energie, a proto je možné zvu­kový signál využívat i pro prenos informace.

Zvuková vlna - je postupné zhuštování a Úedování cástic šírící seprostredím tuhým, kapalným i plynným urcitou rychlostí od zdrojevšemi smery.

Rychlost zvukové vlny - závisí na fyzikálním stavu okolí, tj. na tep­lote, tlaku a vlhkosti, ve kterém se šírí zvuk pri 20°C teploty vzdu­chu. Pro pevné látky nebo kapaliny jsou rychlosti ruzné (ve vzduchuza normálních podmínek se zvuk šírí rychlostí asi 343 m.s·l).

Délka zvukové vlny - je to vzdálenost sousedních míst s maximálnenebo minimálne zhuštenými cásticemi (obr. 2.1). Oznacuje se A. Pocetzvukových vln za jednotku casu se nazývá frekvence zvuku f.

2. Elektroakustika

I,I

{!,Ij~~

Obr. 1.58 Vertikální rozvod televizní spolecné antény

Své služby zacínají nabízet i spolecnosti prostrednictvím satelitní­ho vysílání. Jednou z nich byla spolecnost UPC Direkt. Její nabídkaprogramu byla lákavá (krome základní nabídky - CTI, NOVA...det­ský program, atd., zde byly i nabídky nadstandardní - SPORT 1,HBO ... ) ale bohuželcenyjsou dosti vysoké.

70

72

Obr. 2.1 Šírení zvukového rozruchu ve vzduchu

(2-2)

f [Hz]--3 4 5 6789104

[dB, Pa],

3 4 5 678910'

hlasitosti [Ph]

""I__ I"----..{zo ---

--- i-L-----=---~to-..~ ___ o

~---

---- ?--- ---- ___ 41)---

---..

----

3 4 56789102

hladinaakustického

tlaku [dB]

120

110100

908070605040302010

o

Obr. 2.2 Krivky stejné hlasitosti

Poznámka: Hluk má všeobecne velký vliv na lidský organismus.Nejedná se pritom pouze o diskotéky ci nocní podniky. Stací si vzítpríklad rušné ulice. Pro ulici je stanovena hranice hluku asi 50 dB.Na rušné mestské ulici (tzv. tepne) je hodnota hluku za plného provo­zu až 85 dB. To má velmi špatný vliv na lidský organismus - nespa­vost, bolení hlavy, atd. Pri urcité intenzite zvuku,je slyšení doprová­zeno bolestivým vjemem, se nazývá práh bolestivosti - hladina zvuku

Hladina

L = 2010gLpo

kde p - je velikost akustického tlaku,Po - je referencní akustický tlak (p = 2.105 Pa), který odpovídáprahu citlivosti ucha pri 1000 Hz u dobre slyšící osoby.

Pro frekvenci 1 kHz se tato stupnice udávaná pro hladiny akustic­kého tlaku v decibelech shoduje se stupnicí pro hladinu hlasitosti vephonech. Fletcher-Munsonovy krivky stejné hlasitosti na obr. 2.2 zná­zornují, jak se liší pri ostatních kmitoctech hladina akustického tlakua hladina hlasitelnosti.

73

Hudební tón - odpovídá mu periodické neharmonické kmitání.Hlasitost (akustický tlak) - je subjektivní fyziologický pojem inten­

zity sluchového vjemu. Fyzikální veliciny ovlivnující hlasitost jsouintenzita zvuku a kmitocet. Protože rozsah akustických tlaku, kterése v prírode vyskytují, je velký, udává se akustický tlak pomernoulogaritmickou velicinou nazývanou hladina akustického tlaku a ozna­cuje se L. Je dána vztahem

vlnoplochy-O}---

Akustické pole - rozeznáváme dva druhy:kulové - zvukové vlny se šírí od bodového zdroje rovnomernevšemi smery,rovinné - za rovinné považujeme akustické pole v urcitém ome­zeném prostoru v tak velké vzdálenosti od zdroje zvuku, že mu­žeme vlnoplochy považovat za rovnobežné roviny.

Lidský sluch - vetšina lidí je schopná vnímat vlnení s frekvencípribližne od 16 Hz do 16 kHz. Stanovit presne tuto hranici je velmitežké, nebot u každého cloveka je to individuální. Na jedné straneexistují hudebne nadaní lidé, kterí mají tuto hranici posunutou nad16 kHz - a nekterí z nich mají dokonce absolutní sluch Gakýkoliv tónzahrajete - presne ho urcí), na druhé strane existují hudební antita­lenti (sice mají normální sluch - ale písnicku zazpívají falešne. Nebe­reme pritom ovšem v úvahu lidi s poruchou sluchu). S rostoucím ve­kem horní hranice klesá a u starých lidí tato hranice klesne na hodno­tu kolem13 kHz i níže (ocitne-li se však takový clovek v urcitém "ruši­vém prostredí", tj. s hlukem v pozadí - výmeníková stanice, továrníhala, atd., zvedá se mu v tomto prostredí horní hranice, a tudíž mužezde slyšet i ty poznámky, které již normálne neslyší). Vlnení pod frek­vencí 16 Hz je infra zvuk, nad 20 kHz ultrazvuk.

Tón - je periodické neharmonické kmitání. Výška tónu je urcenafrekvencí první harmonické složky. Mení-li se akustická rychlost cás­tic prostredí sinusove, zní cistý tón..

Je-li casový prubeh akustické rychlosti periodický, avšak nesinuso­vý, obsahuje tón vyšší harmonické složky, jejichž kmitocet a amplitu­da urcují barvu tónu. Pri neperiodickém kmitání cástic vzniká hluk.

\ zredení vzduchuzhuštení vzduchu

75

b)

Obr. 2.3 Vznik prícného a podélního vlnení: aj prícné vlnení,bJpodélné vlnení

91 ~VýChYlkY cástic

01. J 1'Lo. z rovnovážné polohy

smery kmitavého I 6T T Tg-0111Y fo- prícné vinen'P?hy.b~ cástic ' CJ 1:, CJ' TI· o- Ipn pncném vlnení 1:, O

v • v omenlCU

zhušteni cástic

I podélné vlneníoooooo~ooooo zredení cástic

c )

00 o o o o

Základní principyelektroakustických

smery kmitavéhopohybu cástic prí podélném vineni

a)

2.3

Elektroakustické menice jsou zarízení, která nám premenují akus­tické signály prostrednictvím mechanických prvku na elektrické sig­nály (mikrofony) a naopak elektrické signály na akustické opet pomo­cí mechanických prvku (reproduktory).

Nyní si popíšeme fyzikální principy nekterých menicu. Mezi nejpo­užívanejší menice patrí:

elektrodynamický menic - jeho cinnost je založena na vzájem-

dí rozhodují o tom, zda se mohou šírit vlny podélné nebo prícné, popr.oba druhy postupných vln. Pokud vznikají pri posunutí jedné vrstvyprostredí po druhé vrstve pružné síly snažící se o navrácení posunu­tých vrstev do puvodní polohy, muže vzniknout prícné vlnení. Praktic­ky jde pouze o prostredí z pevné látky. V kapalinách a plynech takovésíly neexistují (pri zanedbání vnitrního trení), proto se v techto pro­stredích prícné vlny nemohou šírit (výjimkou jsou hladiny kapalin,kde se mohou šírit i prícné vlny). Vznikají-li pri stlacení a roztaženíprostredí pružné síly, mohou se v nem šírit podélné vlny. To se týkápevného prostredí, kapalin i plynu. Napríklad ve vzduchu se mužešírit zvuk podélným vlnením, v kapalinách také podélným vlnením,v pevných telesech podélným i prícným vlnením.

Intenzita zvuku I-udává tok zvukové energie jednotkovou plochoukolmou na smer šírení zvuku za jednotku casu [W.m-2].

2.2 Vznik a druhy postupného vlneníKmitá-li nejaké teleso v prostredí, jehož cástice jsou spolu vázány,

prenáší se energie kmitajícího telesa i na okolní prostredí. Vzniknepohyb, který nazýváme vlnení. Každá cástice prostredí pritom konákmitavý pohyb omezený na urcité okolí její rovnovážné polohy. Postu­puje-li vlnení od místa rozruchu, jedná se o postupné vlnení.

Poznámka: Jsme v místnosti, kde jsou umísteny dva soustruhy.Merením zjistíme, že pri chodu každý z techto soustruhu vydává hlukodpovídající hladine 80 dB. Pustíme-li oba soustruhy soucasne, name­rili bychom hluk odpovídající hladine 84 dB, tzn. že se hladiny hlukuvzájemne nescítají.

Pro lepší vytvorení predstavy o hladinách akustického tlaku si uve­deme príklady pro ruzné hluky, které nás obklopují:• práh citlivosti ucha - odpovídá hladine akustického tlaku L = OdB,• šum listí - 10 až 20 dB,• tikání hodin - 20 až 30 dB,• tichý rozhovor - 30 až 40 dB,• normální rozhovor - 40 až 50 dB,• hluk živé ulice - 50 až 60 dB,• hlasité volání - 60 až 80 dB,• klakson automobilu - 80 až 90 dB,• pneumatické kladivo - 100 dB,• práh bolestivosti - nazývají se tak hladiny akustického tlaku

L = 130 až 140 dB.

Kmitavý pohyb cástic v prostredí se deje ruznými zpusoby vzhle­dem ke smeru šírení vlnení. Pokud má amplituda kmitání vhodnýsmer se smerem šírení, jde o postupné podélné vlnení, je-li amplitudakolmá ke smeru šírení, vzniká postupné prícné vlnení (obr. 2.3). Jed­notlivé cástice hmoty jsou ve skutecnosti velmi blízko sebe (v mezíchvzájemného pusobení molekul) a jsou velmi malé. Vlastnosti prostre-

je asi 120 dB pri kmitoctu 1 kHz. Pri prekrocení této hladiny mužedojít k poškození sluchového ústrojí, a tím až ke ztráte sluchu.

74

ném silovém p~f)obellí_magnetickéhopoletrvalého magnetu a magne­tické"ho pole vznikajícího pruchodem proudu vodicem.

V_prípa.de1že tento Il1enicpracujejako elektroakustický prijímac,prevádí se nejprve energie zvukové vlny na pohyb vodiceumístenéhov,magnetickém poli. V prímém vodici délky 1, který se pohybujev homogenním magnetickém poli rychlostí v kolmo ke smeru vektorumagnetické indukce B i ke smeru vodice (obr. 2.4a - pravotocivásou­stava), se indukuje napetí, pro které platí

u = B.l.v [V,T, m, m.s-!]. (2-3)

elektromagnetický menic - využívá k premene elektrického sig­nálu na akustický signál sil, které pusobí na pohyblivou cásti magne­tického obvodu.

Pracuje-li tento menic jako akustický prijímac, využívá pri své cin­nostI zmen magnetického toku zpusobených pohybem feromagnetickékotvy vlivem zvukových vln.

Má-li magnetické pole v mezere šírky d mezi kotvou a pólovým ná­stavcem magnetu prurezu S indukci B, pak je velikost napetí induko­vaného v cívce s N závity pri rychlosti pohybu kotvy v a zanedbatelnemalém rozkmitu kotvy proti šírce mezery, dána vztahem

J>racuje-litakový elektromagnetický menic ve funkci akustickéhovysílace, pak využívá síly, která vzniká v kotve pri pruchodu proudui závity budící cívky. Pro sílu platí vztah

V prípade, pracuje-li tento menic ve funkci elektroakustického vy­sílace, využívají se zde opet síly vznikající ve vodici, kterým procházíproud-ákteiýje umísten v magnetickém poli. Na prímý vodicdélky 1,

který je umístený v homogenním magnetickém poli s indukcíB a kte­rý je kolmý k vektoru B (levotocivá soustava - viz obr. 2.4b),pusobísíla, pro kterou platí vztah

N.B.Su=--d

[V, -, T, m2, ml· (2-5)

It,

F = B.i.l [N, T, A, ml. (2-4)F= N.B.S .

-d--·1(2-6)

e Touto silou F je tedy rozkmitávána membrána, která je pak vlast-11 ním zdrojem zvukové vlny.

prícina

pusobení

76

s

Obr. 2.5 Elektromagnetický menic

• elektrostatický menic - jedná se v podstate o kondenzátor, jehožp~hY:b1ivaelektr()da je ovlivnována silou úmernou zmene intenzityakustického pole .

Ve funkci prijímace využívá zmen napetí na kondenzátoru pri zme­nách jeho kapacity a konstantním náboji, Posune-li se pohyblivá elek­troda tohoto deskového kondenzátoru pusobením síly F pri dopaduzvukovévlny o výchylku y, zmení se kapacita kondenzátoru o L\, C. Zapredpokladu, že casová konstanta obvodu RC (viz obr. 2.6a) je mno­hem vetší než perioda zvukové vlny,nestací se náboj na kondenzátoruv rytmu zvukových vln menit a musí se proto zmenit mezi jeho

77

~fEty

3--J:j.\:EB s

. )----~' JI

B ../ B /

b) .. i

a)

Obr. 2.4 Elektrodynamický menic: a) jako elektroakustický prijímac,b) jako elektroakustický vysílac

z~lere

ketuVél

halzdeven

1[rek

tic pJE

vý, oda Ul

72

L

F

(2-9)

p

R

~R

i1R = k.y

F

Obr. 2.8 Odporový menicUa

u = k.y

79

F=k.u

Protéká-li obvodem konstantní proud, je výchylce membrány yúmerné napetí, které na menici vzniká

• odporový menic - cinnost tohoto menice je založena na zmeneprechodového odporu mezi jednotlivými zrny uhlíkového prachu, kte­rá jsou v rytmu pusobícího akustického tlaku k sobe více ci méne stla­cována. Tento druh menice (obr. 2.8) potrebuje pomocný zdroj stejno­smerného napetí a muže pracovat pouze jako elektroakustický prijí­mac. Zmena odporu je úmerná akustickému tlaku, tedy výchylce mem-brány y.

~ ~

Obr. 2.7 Piezoelektrický menic: a) jako elektroakustický prijímac,b) jako elektroakustický vysílac

Má stejnou velikost i pro jev obrácený (obr. 2.7b), kdy pusobenímelektrického pole dochází k deformaci krystalu. Vznikající síla F jeúmerná napetí u privedenému na polepy a je dána vztahem

(2-8)

02

(2-7)

lB~ ri"u Ua

"'-\--l>

[N, V, F, V ,m]

[V, V, m, m]

R ~u'Vy

____pevná elektroda02

Vou=-.yd

Ua

ci-IIC

pohyblivá elektroda01

.piezoelektrický menic - u ,tohoto menice zpusobí elektrický. sig­nál privedený na krystaly vhodných materiálu (Seignettova sul,BaTiOs aj.) jejich deformaci v rytmu elektriGkéhosignálu\ Deformacíkrystalu akustickým signálem dochází k jevu opacnému a na plocháchkrystalu vzniká elektrický signál.

Mechanickou deformací krystalu v nekteré z os x, y, z základníhokrystalu vzniká na jejich stenách elektrický náboj úmerný pusobícísíle, a tudíž pri pružné deformaci i výchylce y (obr. 2.7a). Vzniká takpiezoelektrický jev. Výstupní napetí odebírané z vodivých polepu vy­tvorených na stenách, na kterých vzniká náboj, je dáno vztahem

u=k.y,

kde k je konstanta závislá na materiálu a rozmerech desticky.

Obr. 2.6. Elektrostatický menic: a) jako elektroakustický prijímac,b) jako elektroakustický vysílac

Pracllje-li tento menic jako elektroakustický vysílac (obr. 2.6b), vy­užívá se síly elektrostatického pole, která pusobí na desky kondenzá­toru s kapacitou C,Je-li signálové napetí u «U o' má promenlivá složkasíly, jejíž smer je závislý na polarite napetí u, velikost

F= voe.ud

elektrodami napetí. Výstupní napetí u je tedy úmerné výchylce ya stejnosmernému predpetí Ua' a má za predpokladu, že Y« d veli-kost

A

LipribltežkÉexistl16 kfzahralenti (remekemhtu kolt

vém phala, azde slyvencí 1

Tónfrekvertic pros

Je-livÝ,obsEda urcu.

Obl

72

I 78

o ~ magnetostrikcní menice_ - u nich vzniká akustický signál defor­mací feromagnetické látky magnetickým polem, které vytvárí budicÍvinutí. U opacné premeny zpusobí akustický signál deformaci menicea vznik elektrického napetÍ. Tento druh menice se používá u zarízení,která pracují s ultrazvukem.

\ )

:/ o "t?fI?,ero,!á,r;JvglJkteristika - udává~1iyjslost citliyo~ti mikro:f9_:rJ,~I

l]lL.S.l1l.er,z!i._kteréhQ_~uirLzyukov:L.vlna.J Zakresluje se :'LI2Qlárll.íchoouradniciGh a její tvar je závislý na druhu mikrofonu a frekvenci zvuku(obr. 2.10).

180"180"

O" I O"f = 1 kHz I f = 1 kHz

O"

180"2.4.1. ~_~kI!l~~L'y!~~!!!Q~JLmjkrQfonu

Jsou to ~arízení, která transformují cásti energie z okQJ!l~h()~kus.­tkkéh.o_p-Qle nejprve Il?:J!l~9h~~i_~kQu ene.xgii .a..nillum.J1J:!~lekt;rickouenergii. Slouží t~dy k_~_~nim~:níakustick_~.hQ..§ig.nál~Jzygkl,l2Jarozho­cÍ"l.ijísvymi vlastnostmi o kvalite zaznamenávaného nebo prenášené­ho signálu.

2.4. Mikrofo,ny__---Obr. 2:

o

o

Akr.

80

Obr. 2.9 Amplitudová kmitoctová charakteristika mikrofonu

Znalost vlastností ruzných typu mikrofonu je potrebná ke kvalitní­mu snímání zvukového signálu. Proto si nekteré základní vlastnostipopíšeme.

1)o citlivost - udává s~_2()_lI!~:rrr:3.petína svorkáchmikroíonukakllS_:tickém!Ltlak1!, který napetí zpusobil. Závisí na smeru dopaduakustického vlnení a na frekvenci. Udává se pro frekvenci 1 kHz.[mV.Pal].

c)b)a)

Z elektroakustického hlediska mužeme základní mikrofony rozde­lit do skupin podle rádu derivace (gradiendu) akustického tlaku, kte­rému je úmerné výstupní napetí mikrofonu:

1. gradientní mikrofony nultého rádu - tlakové mikrofony - u nichžje výstupní napeti mikrofonu úmerné akustickému tlaku, který I

2.4.2 Rozdelení mikrofonu

81

Obr. 2.10 Základní typy smerových charakteristik mikrofonua) kulová b) osmicková c) kardioidní

o jmenovitá zatežovací impedance - je udávána výrobcem a urcu­je, pri jaké ImpedanCi jsou prenoso~~~lastnosti mikrofonu nejlepší.

o __lJTLftEr1:Ump~d.gl2<;e- je to P9l!l~LYÝs.!llP_níh()_._11a.p,etí_ill:ik:ro.f9Ilunaprázdno ayýstllPpJho_proudunakrátko.i Tato vlastnost je qtJJ!-lŽitá. .

pr.oJ)~_i.l?O),~~ímikrofonu na...~esiI9Y:1C,..

j o_lliti?!lLgJ?,y,§tif,:l?Ý.tlak - jako mezní akustický tlak se ll<l?:v~,a.lms-. tický tla.kcsi~nlsovéhopr.tlbehu, pri kterém cinitel nelineárního zkres- I

Íení výstupnili"o napetí mikrofonu neprekrocí predepsanou hodnotu.(obvykle) %). Nelineární zkreslení je zpusobeno nelineárními vlast­nostmi akustických a elektrických obvodu.

f [kHz]

- -

------==8-i-========- -=~III!

A [dB]

o"3

o amplitudové1~I11.Lf()c~ovácharakteristika - je ziÍy!s.lgsLvýstllp­

ního napetí mikr~fonu na kn1ÍtoctÚ pristál~m budicím akustickémtlaku. Místovýstuprimo napetí se nekdy udává hladina (úroven) na­petí. Tato charakteristika ~~Ly~_~i!}.Qll.lldá_YiÍgraficky,;RozmezÍ,ve kte­rém citlivost nepoklesne o více než 3 dB, se nazývá frekvencnLrozsah(v tomto prípade rozsah snímaných frekvencí viz obr. 2.9).

Lids.približrtežké, ]existují16 kHzzahrajeilenti (si<reme prkemhor.tu kolemvém prOihala, atdzde slyševencí 16

Tón -.frekvencític prostrI

Je-li ca:vý,obsahlda urcují I72

II.-

M E M E M E Tento mikrofon má kulovou smerovou charakteristiku, jeho frek­vencní pásmo je omezeno pouze na frekvenci reci, tj. (300 - 3500) Hz.Pro své malé rozmery a malou hmotnost se používá napríklad na akus­tické protézy (obr. 2.16).

5) piezoelektrické - základem je krystal z piezoelektrického materi­álu, který je pri deformaci vlivem zvukových vln zdrojem strídavéhonapetí. Tyto mikrofony jsou v provedení bud bez membrány (její úlo­hu prebírá krystal), nebo s membránou, která je mechanicky spojenas krystalem.

a) b) c)

Obr. 2.15 Elektrostatický mikrofon se smerovou charakteristikou:a) kulovou, b) osmickovou, c) kardioidní

V zarízeních spotrební elektroniky se casto používají mikrofony elek­tretové. Jedná se o speciální elektrostatické mikrofony, které nevyža­dují vysoké polarizacní napetí. Bývají kombinovány s aktivními prv­ky, které jsou vestaveny v pouzdru mikrofonu.

4) elektromagnetické - skládají se z feromagnetické kotvy (K), nakteré je navinutá cívka (C). Kotva se pohybuje v poli permanentníhomagnetu (PM) pri pohybu membrány.

Princip cinnosti tohoto mikrofonu je následující: Pri pohybu kotvyrychlostí v se mení magnetický odpor ve vzduchové mezere. V cívces poctem závitu N se indukuje napetí u úmerné velikosti akustickéhotlaku

Vernost premeny elektrického signálu na akustický je dána elek­trickými a mechanickými vlastnostmi reproduktoru. Jde zejména onelineární zkreslení reproduktoru, které závisí na neline aritách me­chanické i elektrické cásti reproduktoru. Uplatnuje se zde neline aritapoddajného uložení kmitavého systému a deformace membrány prikmitání. V elektrické cásti reproduktoru je nelineární zkreslení zpu­sobeno nehornogenitou stálého magnetického pole, ve kterém kmitácívka.

Mezi další základní vlastnosti reproduktoru patrí:kmitoctová charakteristika - udává kmitoctovou závislost hla­

diny akustického tlaku v urcitém bode pred reproduktorem pristálém napetí na svorkách reproduktoru. Znázornuje se vetšinou

2.5.1 Základní vlastnosti reproduktoru

Jedná se o elektroakustické menice premenující elektrický signáltla mechanický pohyb membrány, která svým chvením rozkmitávzduch, a tím vzniká akustický signál. Reproduktory mužeme rozde­lit podle principu cinnosti na elektrodynamické, elektromagnetické,elektrostatické a piezoelektrické. V praxi se však udržely pouze re­produktory elektrodynamické a elektrostatické.

Podle zpusobu vyzarování zvukové energie rozdelujeme reproduk-tory na:

prímo vyzarující - mají svuj mechanický prvek, tzn. membránuprímo vázanou s vnejším prostredím

• neprímo vyzarující - mají membránu vázanou s vnejším pro­stredím pomocí tlakové komurky a zvukovodu, které umožnují správ­nou cinnost reproduktoru.

2.5 Reproduktory

(2-10)

(/)

_N-

[V, T, m, -, m.s·l].

s

MeK PM

cp BSu=-N.v =-N.vd d

~ ~

Obr. 2.16 Elektromagnetický mikrofon: a) konstrukce, b) princip

Obr. ~

Akl

Lidi)ribližežké,,xistuj6kHzahrajEmti (sjme p:emho:I koleT§m prcIla, at,le slyš,'ncí 16Tón ­,kvenc:prost:Je-li c:,obsalurcují

8687

IZI[Q]

Príkon reproduktoru udaný výrobcem není možno prekrocit.

2

Je tvoren magnetickým obvodem (1), kmitající cívkou (2), membrá­nou (3), košem reproduktoru (4) a stredící membránou (5). Magnetic­ký obvod se skládá z prstencového permanentního magnetu a pólo­vých nástavcu z mekké oceli, mezi kterými je vytvorena válcovávzduchová mezera. Ve vzduchové mezere je silné radiální magneticképole, ve kterém se muže volne pohybovat kmitající cívka reprodukto­ru. Tato cívka bývá navinuta na tenkou papírovou podložku (na vinu­tí cívky se používá medený smaltovaný drát o prumeru 0,05 mm), ob­vykle ve dvou vrstvách, aby prívod i vývod byl na jedné strane. Kmi­tající cívka je pevne pripojena k membráne. Vývody cívky jsou vyve­deny na membránu poblíž kmitající cívky a odtud vedeny ohebnýmprívodem.

Membrána reproduktoru bývá vyrobena ze zvlášte pripravovanépapíroviny. Okraj membrány mívá nekolik vlnek, aby se dosáhlo dob­ré poddajnosti a aby membrána kmitala pokud možno pístove. Tvar ajejí materiálové vlastnosti mají velký vliv na prenosové vlastnosti re­produktoru.

Koš reproduktoru tvorí mechanicky nosnou cást magnetického ob­vodu i membrány. Vetšinou to bývá výlisek z plechu, u velkých repro­duktoru je koš vyroben z hliníkového odlitku.

Stredící membrána pridržuje kmitající cívku s membránou vosevzduchové mezery. Musí se však dovolovat jejich pohyb ve vzduchovémezere ve smeru její osy.

Obr. 2.18 Prímo vyzarující elektrodynamický reproduktor

2.5.2 Prímovyzarující reproduktoryNejcasteji se používají prímovyzarující elektrodynamické reproduk­

tory, jejichž hlavní cásti jsou na obr. 2.18.

(2-11)

f [Hz]fr

ZM

graficky (obr. 2.17). Hladina akustického tlaku se udává v decibelechvuci referencní hladine 2.10-5 Pa,

• smerová charakteristika - je to závislost akustického tlaku predreproduktorem (presneji od jeho referencního bodu) na úhlu spojnicereferencního bodu s bodem merení akustického tlaku. Úhel spojniceuvažujeme s osou reproduktoru,

jmenovitá impedance - je to nejmenší velikost absolutní hodno­ty impedance v pásmu frekvencí, pro které je urcen reproduktor. Máobycejne hodnotu 4 Q, 8 Q, 16 Q. Udává se pro impedancní prizpusobe­ní výstupu koncového zesilovace,

rezonancní frekvence - je frekvence, pri které má impedance ma­ximální hodnotu. Urcuje hranici prenosu signálu s nízkou frekvencí(obr. 2.17),

• charakteristická citlivost - je dána prumerným akustickým tla­kem vose reproduktoru ve vzdálenosti 1 m od membrány pri napájeníreproduktoru stálým výkonem 1 VA v daném kmitoctovém pásmu.Závisí na frekvenci tónu a na smeru do kterého reproduktor vyzaruje,

• príkon reproduktoru (VA) - udává se standardní, tj. nejvyšší prí­kon pri jmenovité impedanci, a maximální standardní, kdy se repro­duktor ješte nepoškodí vlivem pretížení. Urcuje se z efektivního nape­tí na jeho svorkách a jmenovité impedance

U2p=- [VA-V Q]Z ' ,M

Obr. 2.17 Závislost velikosti impedance prímo vyzarujícího reproduk­toru na frekvenci, ZM- jmenovitá impedance, Zr - impedancev rezonanci, fr - rezonancní frekvence

•

Licpriblitežké.existL16 kI-J

zahra.lenti (remekemhtu kol,vém phala, :zde sl;vencí

Tónfrekvetic pro

Je-lvý, Ob1

da urc

Ak

Obr. ,

72

- 8889

7\

4. Rozhlasový prenosový retezec~Rozhlasový prenosový retezec j~§qMhr!LYš!-,cllzarízení pro vysílání

a príjem rozhla~ového vysílání. .:{~tyo~ensítí:vysílacu na jedné strane a"prijíl]la,ciIl~lstra,~~druhé.

Jeho úkolem je tedy prenést zvukový signál vyrobený v rozhlasovémstredisku posluchacum. Pritom El~3Y1J~íy:i9~,zcl:l:'.:igrIT.I>i.~J1.~()§PQ!ll:()~~e!ektrom~gn~ti.G}{ÝGh.'yln,

Po<Lpojl11.E:ll11.rozhlas se tedyrozumí prenos zvukových signálu na1~~oyolnollvzd:ilenost pomocí .l11.odulovanévf vlny., Tento prenos seuskutecnuje ve frekvencním pásmu od 150 kHz až 100 MHz. Frekven·ce nosných vln, které se mohou pro rozhlas používat je stanovenaMezinárodním rádem radiokomunikací.

Historie vzniku pravidelného radiového vysílání je datována s rokem1922. Tomuto vysílání však predtím predcházel vynález elektronkyv letech 1904 - 19Q6, který je spjat s jmény J.A.Fleminga a Leede Foresta. V roce W9~byl prenesen lidský hlas radiofónií (R. Fesen­den) a v roce 1915 byl zkonstruován Lee de Forestem elektronkovývysílac, Téhož roku byl uskutecnen radiový prenos pres oceán meziWashingtonem a Paríží. Ceskosl,oy,el!§'}{Jrl'()z,;hlaspatrí svým vznikemmezi první v Evrope. Pravíd.eTi-íé vysílání bylo zahájeno 18. kvetnaW2.3.,Predbehl i takové zeme, jako napr. Nemecko. Prvenství v Evrope'však patrí Velké Británii, která zahájila vysílání presne o rok dríve.

Do podzimu roku 1989 na našem území existovaly pouze státní roz·hlasové stanice, pracující prevážne v pásmu DV a Sv. Nejposloucha­nejší pásmo v dnešní dobe - VKV - bylo na radioprijímacích vyrobe­ných v tuzemsku témer vypušteno. V dnešní dobe se poslouchajíprevážne bud' lokální rádia jako - JIH, BLANÍK, AZ, ... , nebo celo­plošná - IMPULS, FREKVENCE 1,CR 1- radiožurnál atd.

V naší republice nad provozem nejen rozhlasového, ale také tele­vizního vysílání dohlíží Ra.(tELPXQ.l'Sl~h!~~()y_éa..t§Jeyt~~iyy§i'l~ní", Taudeluje licence pro jednotlivá rádia (v nich jsou stanovena mimo jinéprocenta'ffiluveriéhOslov'á,mnÓžství ceských písnicek, atd. na 24 ho­din). Z duvodu nedodržení nekterých narízení byla napríklad odebrá·na licence rádiu Alfa .

Kva,litapis;J}Q§u zvuku se posuzuje podle toho, do jaké míry se-sig­nái~~produkovan:§v pf{jímaci shoduje se signálem vzniklým v roz­hlasovém stredisku.

152

~~~

Ob( 4. 1Schéma rozhlasového prenosového retezce"'-...-/

4.1 Jl/~.~l!!~~~y~..yy~!!aceRozhlasové vysílace jsou zarízení, která slouží k vytvorení modulo·

vaného vysokofrekvenCního. signálu a k jeho vyzárení do prostoru ve

fOI'll1e elektromagn~tickél1o ];)ole. Modulacním signálem je zvukovýpóhid, v:Úiikl}vetšiIlcn:i've studiu, který se má prenášet.

Charakteristické údaje vysílace:

• Výkon vysílace - yý]\..<nl, který dodává koncový zesilovac anténe.Stanovuje se pri vysílání nosné vlny bez modulace. Vysílací výkonse prideluje podle duležitosti vysílace, jeho pracovní frekvence, dru­hu provozu a umístení ve spojovací síti (od mW až po MW).

• Frekvence nosné vlny - musí být zajištena s vysokou presností, ne­bot urcuje frekvencní pásmo, ve kterém má vysílac pracovat.

• Stabilita frekvence nosné vlny - nestálost frekvence nosné vlny zpu­~~biiJe·~~še;;[~-~u-;~d~í~hvysílaCu. Pri odchylkách od stálé hodnoty'by-prijímací zarízení potrebovalo mít širší prenášené pásmo a zvý­~il byl se i šum na vstupu prijímace. Dovolené odchylky jsou sta-novené normou.

• Laciiteln,o!1,tfrekvence_nosnévlny - vysílace v pásmech DV, SV,VKVpracují na jedné frekvenci a nepodebují se preladovat. Vysílacevpásmu KV se preladují podle stavu ionosféry,

• Z12í1§()Q,modulace - pro pásmo DV, SV a KYsepoužívá amplitudo­vá modulace, pro VKV frekvencní modulace.

153

• Spolehlivost - cinnost vysílace musí spolehlive pokracovat i pri pre­rušení dodávky elektrické energie. Z toho duvodu je vysílac systé­mem se zálohovaným napájením.

• Úcinnost - vysílace stredních a velkých výkonu jsou stále oblastí,kde se používají elektronky. Jejich úcinnost je 50 až 60 %.

V prubehu provozu vysílace je potreba zajistit požadovanou jakostprenosu a provádet taková preventivní opatrení, aby pocet poruchvysílace byl co nejmenší. Patrí sem i pravidelné zkoušky zabezpecova­cích zarízení a ochran, merení spotreby energie aj. Pravidelne se merínelineární zkreslení, vlastní hluk vysílace a prubeh útlumové charak­teristiky v pásmu modulacních frekvencí. Pro usnadnení techto me­rení se používají specializované soupravy mericích zarízení.

V rozhlasovém vysílaci probíhají tyto základní procesy:• vznik a zesilení nosného signálu,• modulace nosné vlny,• zesílení a vyzárení modulovaného signálu.

Rozhlasový vysílac je tvoren:• vlastním vysílacem,• anténním napájecem a vyzarovacím zarízením (anténou),• pomocnými zarízeními:

- napájecí zarízení,- ovládací, merící a kontrolní zarízení,- chladic:í zarízení.

4.1.1 Rozhlasový vysílac AM,Rozhlasové vysílání AM se uskutecnuj eV pásmech:

• Clfouhých vln (148,5 až 283,5 kHz, tj. A = 2000 až 1050 m)• stredních vln (526 až 1606,5 kHz, tj. A = 572 až 185 m)

krátkých vl~ (v nekolika úzkých rozsazích rozložených mezi 2 až26 MHz, tj_ A = 75 až 11 m), podle základního vztahu A = clf, kdec = 3.108 m.s-l•

Typické zapojení rozhlasového vysílaceAM:, u nehož se uskutecnujemodulace na vysoké úrovni nosné vlny, je na obr. 4.2. Tento.YYi3íl~cseskládá z bloku výroby nosné vlny, z bloku výroby modulovaného sÍg­nálu a výkonového koncového zesilovace anténni vysílací soupravy.

lfi4

N"lzacátku bloku nosné. vlny,j e, zapojen. ...krystalovýoscilátors...v.)'so.kou.. stabilit9urMll,lQ:~ až, 10-8 (pr~s. den), "který pracuje jako~drorharn;.o~ic~ké nosné vln)'.·N ~sl~4~je·. 04cie1qyací f3tllP~n..(vytvárípro oscilátor velmi velký zatežovací odpor, protože zmeny záteže osci­látoru by mely nepríznivý vliv na stabilitu jeho frekvence), :z;a nilnjenásobic kmitoctu (ten je však nutný jen pri výstupních kmitoctechvyššícli'nez5MHz, kdežto pri nižších kmitoctech lze stabilní krysta­lový oscilátor realizovat prímo na kmitoctu nosné vlny). U moderních

vy~íl~cu jegener~to:n?sI1é vlny xealizo:váIl ja.k:ovhoclný 'JÚ1íífoctovysy.'.n.'.t.e.-.2:.·.8..To.-r: ...'K..---.te...rý....m ..a.'...n.€.jen....-..vY.-.nikají..c....l.' dl..ouho.d..o..b..o....u..km.itoctovou s..t..abi­11tUdadmalffázQv§)Yrn., a.leIlavíc. ho lze ..preladov~t,eož je vít~néu-p-rera'dítel~Ýchvysílacu ci profesionálních-krá tkov lnných vysílacu(u starších preladitelných vysílacu se používaly tríbodové oscilátoryLC).

modulacní signál

Obr",4..~)zjednodušené schéma rozhlasového vysílace AM s modulacína vysoké Úrovni

Nosná vlna vycházející z násobice kmitoctu Geho úkolem je vytvo­ritpožadovánou frekyenci nosllé vlny. J~tyoreI1 vf selektivI1ím ze~ilo-::·vacem, ktery má vstupní sereKtiviii obvod naladen na nekterou vyšší".....~',.-.,' -,,-,-'" .'. '" .', ,-', ... -. ,.--

qarmonickou složku. Takovým zpusobem je možné dosáhnout násobe-ní frekvence 3 až 4 krát), nebo ze syntezátoru, se v~.yysokofre~venc­

ntlllzesilovaci nap~toy~:zesilí,a. poté vstupuje do vysokofrekvencníhobudícího stupne, kde se zesílí :výkonove. Jako modulátor zde pusobíupravený koncový výk'onový zesilovac, oznacovaný také jako modu­lacní zesilovac.

BlokJll().~ulacního signálu se sk.l~cl~,.zk.lls~ádníhg spojenínízkofre­kvencního narefovenoz€silovacé-, budice a koncového výkonového níz­kofrekvencního stupne.

155

YýhodClllt~to koncepce vysílace je skutecnost, že všechny vysoko­frekvencn(stupne bloku nosné vlny krome posledního zesillljí nemo-.dulovanou nosnou vlnu, a mohou proto pracovat ve tríde-c, která sevyznacuje velkou energetickou úcinností 60 až 90 %. Od devadesátýchlet minulého století se v techto aplikacích zacínají prosazovat i novépracovní trídy D, E, F, ... , kde tranzistory pusobí jako spínace (díkytomu se jejich úcinnost v praxi blíží témer hodnote 100 %). Blok mo­dulacního signálu zde ovšem musí dodávat bez zkreslení do modulá­toru náležitý výkon, rádove porovnatelný s výstupním výkonem celé­ho vysílace.

U druhé koncepce vys~lacUi\M se uskutecnuje modulacejižve yy_sokofrekveiicnííií 'napetovéiii"ze"silóvaci" respehive v následujícímmodulátoru, tedy ješte na nízké úrovni nosné vlny. Díky tomu i vý­stupní výkon bloku modulacního signálu muže být podstatne menšínež v predchozím prípade, z druhé strany je však jednodušší rešení.ZvÝšené nároky jsou zde naopak kladeny na vysokofrekvencní stupnenásledující za demodulátorem, které musí pracovat v lineárním reži­mu, tj. ve tríde A, respektive v dvojcinném zapojení ve tríde B, tedys úcinností nejvýše 75 %, což znamená nižší než v predchozích trídáchC, nebo D, E.

4.1.2 Rozhlasový vysílac FMRozhlasové vysílání s kmitoctovou modulací se uskutecnuje v pásmu

VKV (30 MHz až 300 MHz), a to v rozsahu 87,5 až 108 MHz. Puvodnese v nem prenášelo monofon.Iií vysílání (jediný modulacní signál).V šedesátých letech minulého století se zacalo precházet na stereo­fonní vysílání, s prenosem dvou nezávislých kanálu (levého L a pra­vého P), které muže u posluchacu vyvolat prostorový vjem reproduko­vaných zvuku.

Obr\~~~Zjednodušené schéma rozhlasového vysílace FM s neprímoukmitoctovou modulací

156

Analogovou modulaci FM je možné implementovat bud prímo (po­mocí oscilátoru VCO (oscilátor rízený napetím) preladovaného vari­kapem), nebo neprímo (integrací modulacního signálu, s následujícífázovou modulací nosné, tj. s reaktancním prvkem). Armstronguvmodulátor FM, jako konkrétní príklad aplikace modulátoru druhékoncepce, je znázornen na obr. 4.3.

Jedná se o zapojení monofonního rozhlasového vysílace FM pro pás­mo 87,5 až 108 MHz. Pri podrobnejším popisu jeho cinnosti budemeuvažovat kmitocet nosné vlny napr. 90 MHz, modulacní kmitocet50 Hz až 15 kHz (u stereofonního vysílace potom 50 Hz až 53 KHz) amaximální kmitoctovou deviaci Df = 75 kHz.

Použitý fázový modulátor zde ;;;cuje na výchozím "subnosném"kmitoctu 0,2 MHz. Maximální index fázové modulace Dj zdez duvodu co nejmenších zkreslení nesmí presáhnout 0,5 radiá~~, ce­muž odpovídá maximální kmitoctový zdvih Df = 15 Hz. Na výstupuvysílace je však zapotrebí maximální zdvih Drx = 75 kHz. Této hod­noty se dosáhne kmitoctovým vynásobení~axzákladního signálu0,2 MHz koeficientem 75 000/25 = 3 000 (nebot pri kmitoctovém náso­bení signálu FM se stejným koeficientem, jako se násobí kmitocet nosnévlny, násobí se i kmitoctový zdvih). Pokud by se provádelo toto náso­bení v jediném stupni, dospelo by se k príliš vysokému kmitoctu nos­né 0,2 . 3 000 = 600 MHz. Proto je násobení rozloženo do dvou stupnu,mezi nimiž je zarazen smešovac provádející potrebný posuv kmitoctusmerem dolu. Na výstupu druhého násobice se potom získá signál FMs nosnou 90 MHz a s maximálním kmitoctovým zdvihem Df =75 kHz. Následující vysokofrekvencní výkonový zesilovac mužemp~a_covat ve tríde C, nebot nosná vlna má u signálu FM konstantní ampli­tudu a prípadné nelineární zkreslení tohoto zesilovace se zde rušiveneprojeví.

4.1.3 Kon~t:r!lJ{cní usporádání vysílace~-'---- ·····_ .... ,~ ..._oo ....•.• 0_ •••• 0. _o_o.,.

Konstrukcní usporádání bloku vysílace závisí na typu vysílacea druhu provozu, pracovní frekvence a vysílacího výkonu. V úvahu semusejí brát elektronické, ekonomické a bezpecnostní požadavky.

Ve vysokofrekvencní cásti se nesmí zapomenout na dobré stíneníjednotlivých cástí. Vysokofrekvencní cásti menšího výkonu se umístu­jí do skríní, zarízení velkého výkonu do samostatných prostoru.

Vlastní usporádání soucástek v obvodech je nárocné na potlacenívlivu rozptylových kapacit a indukcností, nežádoucích zpetných va­zeb a chlazení soucástek.

157

u­s­0­

m:e.ú­Irio­u­mo­u­

]elas­

a­ve

)ez.

3);ulé1­)ž

h

7

4.3.1 Základní vlastnosti prijímacu

4.3 Rozhlasové p~ij~mace..Úkolem rozhlasového vysílaceje ze spektra vf elektromagnetických

vln vybrat pouze požadovanýsignál, ten zesílit, a z neho získat pu­vodní nf signál, který se pak reprodukuje.

jsou ve studiích vetšinou "poušteci",kterí pouští hudební režií pripra­venou hudbu.

Nezbytnou soucástí studia je zarízení pro nahrávání celodenníhoprovozu rádia. Jeden záznam se týká celého programu, druhý pouzemluveného slova. Oba slouží pro kontrolu cinnosti rádia Radou protelevizní a rozhlasové vysílání.

Ur

Ux

V naznaceném zapojení (obr. 4.6)jEl..a,nténazdrojem,kt~:r:Ý..clQd~yádg.~:!te~~obvodovénapetí. Totonapetí vznika'vliÚ;ie'rieindukcí, jestli­že je tato umístena v promenném elektromagnetickém poli. Impedan­cedosahuje maxima, je-li obvod pri jistém kmitoctu naladen do rezo­nauce.Anténu mÚŽell1echápat jakOzdrojs urcitým vnitrním odporem,napajecí zátež je tvorena obvody prijímace. V:ýh..~:r urcité s~anic;e,a tedy i maximální signál od ní docílíme tak, že l1aladíme takový

Obr!.4. 6Detektorový prijímac (bez zesílení)

L

4.3.2 Rozdelení rozhlasoyých p,rijímacuPodle zpusobu zpracování prijímaného vf signálu se rozlišují tri

základní druhy rozhlasových prijímacu. Totorozdelení odpovídá i his­torickému vývoji:• prijímace bez zesílení - jsou nejstarší a nejjednodušší, byly tvoreny

pouze ladícím obvodem, detektorem a sluchátkem.

Obr.(4.'5jKrivka selektivity pro rozhlasový prijímac"~·~••"..él··

Vlnové rozsahy - jsoujilIliudányoblastifrekvence,ve ktl;lrýchjsouladíteI~{;~ozhlasov~'pfijímace.Rozsahyjsou 'urceny i druhy modu­Iaci, se kterými daný rozhlasový prijímac muže pracovat.

(4-1)

·c;itZilJ(!st - u~!~\T!s~jak~EljIl1enšívysokofrekvencní napetí se stan:dardní modulacCkteré po privedení na vstup prijímace vybudí najeho výstupu standardní výstupní výkon. U dává se v.~ V'P~P!:\,,~I3.Vetšinou ..'s~citliyostposuzuje podle pomeru'odstupusignállšum,kterfináhýt co nejvetší. Tento pomer se pak urcuje jako pomervýkonu - vÝstupního užitecného signálu a šumu. Tento pomer ur·cu.je.s...ch.o.p.n..o.st....p.r...i..jí.maceoddelit sl.·.gna.'.l.ym.alé amp1ltu([yo~d]llmua·reprQdUKovat}e .

• Selektivita - vyjadruje schopnost prijímace vybrat z celéhospektrarozhlasových vln jen to frekvencní pásmo,které prísluší zvolené·mu vysílaci, a soucasne potlacit nežádoucí signály. SelElktiyitajeur~el1lÍtyar~lIl ...amplitudov.~~J.r~ky§ncnLcharakteristiky mezifrek­vencního zesil~"ac-e.Ideální krivka by mela tvar obdélníku, sku­tecná je viz. obr. 4.5, nebo se udává hodnotou

Se = 20. log (U/U) [dB],

kde U - je napetí na kraji prenášeného pásma,U: - je napetí rezonace.

160 161

u amatérských konstrukcí. Mezi nejbežnejší typy patrí reflexní a su­perreakcní prijímace ..

U reflexního prijímace je vf-signál zesílen v jednostupnovém zesilo­vaci, na výstupu je demodulován a jeho nf složka je opet vrácena navstup zesilovace. Príslušný tranzistor je využitý pro zesílení obou sig­nálu .

Superreakcní prijímac má zavedenou zpetnou kladnou vazbu, kte­rá zvetšuje zesílení a citlivost. Je nastavena tak, že se pracovní bodnachází prakticky na hranici samovolného rozkmitání zesilovace.V této situaci dosahuje maximální citlivosti. Tyto prijímace predsta­vují další vývojový stupen, nebot je zde vf signál pred detekcí zesílen.Citlivost i selektivita jsou výrazne vyšší než u predešlého typu.

• pij ;ímalli_'i!lc.~p.rí!JLj!JLJ"eE;HeJ1:im.{$UPEBli11/IX) - vyxáhej Lse.ysoucasllé4obe, avyznEl~ujiseJím,žep.rijatýyf signál, nezesilujív puvodní frekvenCní oblasti, ale presouvají ho do jiné frekvencníoblasti. Tento proces presouvání signálu se.nazývá smešování anebsuperheterodynniproces. Z tohoto názvu byl odvozen i název prijí­mace - superhet. Tí!TIto presunem vzniká tzv. mezifrekvencní sig­nál, který je pro dané modulace konstantnÍ. Jeho výhodou je, že sedále zpracovává jedna frekvence.

DV

SV

KV

Obr'4.8 Skupinové schéma prijímace s neprímým zesílením

<koncovýstupen

-rEtfs<

vf zesilovac demodulátor

fs~'0

vstupníobvod

Obr. 4.71 Prijímac s prímým zesílením

r~~QlJ.anCp.íkmitQCflt,který odpovídá nosné frekvenci príslušné stani,­ce. Dále následuje jednoduchý diodový detektor (krystalka), jehož RC

z~tež je tvorenrtfiltracníl1l ko~denzatoremaodporern sluchátek.ffljirí1aC bez zesílení je schopen prijímat signály jen ze silných q

blízkých vysílacu. Velmi u neho záleží na dobrém provedení antény.Tyto prijímace mají malou citlivost a malou selektivitu.• ' Príjímace s prímým zesílením - které jižcobsahují aktivní zesilova­

cí prvky, takže mají podstatne vetší citlivost než predchozí typ pri­jímace. Na jeho vstupu je zapojen pasivní preladitelný selektivnívstupní 'obvod, který ze všech signálu zachycených anténou vycle­n~je pouze žádaný signál o kmitoctu fs' Za ním je zarazen ladený(v jednodušších koncepcích i neladený) vysokofrekvencní zesilovac;který pri dostatecne velkém zesílení umožnuje podstatne vetší cit­livost celého prijímace a prípadne i jeho kmitoctovou selektivitu, tj.schopnost potlacit nežádoucí signály (název dostal od toho, že zesi­luje a demoduluje signály v prijaté frekvenci). Nitslydujícídemo­dulátor demoduluje vysokofrekvencní signál, demodulovaný signálje pak zesilován koncovým stupnem.

Realizace selektivního preladitelného vysokofrekvencního zesilovacese ziskem 50 až 100 dB (pokud možno s konstantním zesíleníma s konstantní šírkou pásma) je ovšem velmi nárocná. Jedná se totižo nekolikastupnový vysokofrekvencní zesilovac s vázanými obvody. Tona jedné strane zvyšuje citlivost prijímace, ale z druhé strany zpuso­buje problémy pri preladování. Jestliže totiž preladujeme vstupní ob­vody, musíme stejne preladovat vazební obvody mezi zesilovacími stup­ni. Tento, tzv. soubeh se u vetšího poctu vazebních obvodu dosahujetežce. Proto bylo od této konstrukce upušteno kvuli nárocnosti. PrJl!lozesilující prijímace se dnes vyskytují spíše jen výjimecne, a to jen

1J

prittež1eXlS

16 Jj

zahjlentlremikemi

tu Id

vémhala!zde E

venc:TJ

frekvtic pI

Je.vÝ,olda m'

Ob

72162 163

---------------~"""''''..._.-._-- ------~--------~ ••

I

.R

t~ej,

1\z~

I

lei

:JI

tu!v~

I

ha!

zdiI

vel,

,

fre!tic'

72

Ze schématu obr. 4.8 je patrné, že tento druh prijímace obsahujepro všechny vlnové rozsahy dve cásti: ~------,. -- ._-

a) cást pro príjem DV, SV, KV, kde se vysílá amplitudovou modulací,h) cást pro VKV kde se vysílá frekvencní modulací.

ad aj - prijímací anténa je anténním napájecem spojena sevstupní-.

mi rezonanc~ími obvody vf zesilovace (VFZ).)30ucástí tohoto zesilovaceJe iladíeí obvod (LO), ze kterého jde vybraný signál s nosnou frekvencifvado smešovace (S). Soucasne se do smešovace privádí vf-signáls frekvencí fOl s oscilátoru (O). Z rady nove vznikajících frekvencí se prqdalší zpracování volí ladeným obvodem na výstupu smešovace rozdílo­vá frekvence, která je v tomto prípade rovna f 1 = fo - f =m 1 va455 kHz.

Mezifrekvencní signál obsahuje puvodní informaci prenášenou AM.Preladování ladícího obvodu a oscilátoru probíhá soucasne tak, abymezifrekvencní kmitocet byl stálý, a tím nezávislý na naladení vstup­ních obvodu prijímace.

Mezifrekvencní kmitocet pro tato pásma se vetšinou volí v rozmezí450 až 470 kHz, tj. na takové vlne, aby se na jejím kmitoctu nebov jeho blízkosti nevyskytovala nejaká vysílací stanice, která by prí­mým proniknutím na vstup mf zesilovace zpusobovala nežádoucíinterferencní rušení. O nebezpecí této interference bychom se mohlipresvedcit pripojením venkovní antény na vstup prvního mf obvodu,tehdy obvykle uslyšíme z reproduktoru porad nekterého blízkého vy­sílace pracujícího v pásmu dlouhých vln doprovázený rušivým hvizdem.

Vstup mezifrekvencního zesilovace (MFZ) je presne naladený nafml ~ešírkou prenášeného pásma B = ± 4,5 kHz. Vázané rezonancníobvody jsou tedy výrobcem pevne naladené na fml a jejich rezonancníkrivka je nastavená podle požadavku na selektivitu prijímace. Proto­že se v mezifrekvencním zesilovaci nepreladuje, svým maximálnímzesílením a velkou selektivitou muže urcovat vysokou citlivost a se­lektivitu celého prijímace.

V mezifrekvencním zesilovaci se signál potrebne zesílí a demodulu­je se v demodulátoru (D) pro amplitudovou demodulaci. Dále se nape­tove zesílí v nízkofrekvencním zesilovaci (NFZ), výkonove zesílí v kon­covém stupni (KS) a nakonec je reprodukován v reproduktoru.

Na schématu (obr. 4.8) vidímezpetnou vazbu, která vede z výstupude~odulátoru do MFZ. Úlohou toh~to obvodu automatického vyrov­nání citlivosti (AVC) je automaticky menit zesílení zesilovacu v závis-

164

losti na velikosti vstupního napetí. Rídícím napetím se ovládají polo­nypracov'i1íéhbodu-aktlvníé1iprvKu na jejich dynamické prevodovécharakteristice. Tím se mení zesílení zesilovacu. Rídící napetí se zís­kává v demodulátoru - jedná se o stejnosmernou složku výstupníhonf signálu demodulátoru, která se vyhladí filtrem RC a privede narídící vstup zesilovace. Tato stejnosmerná složka je úmerná velikostivf napetí na anténe. Výstupní napetí pusobením AVC má potom stá­lou amplitudu, bez ohledu na kolísání intenzity elektromagnetickéhopole prijímaného anténou. Zmenšuje kolísání hlasitosti pri poslouchánísilných a slabých vysílacu.

adb).::-c tato cást se od predcházející cásti liší použitou anténou ­,P111~!l1.ÝI.I.1__~~p'§l~!l.lJviz obr. 1.26). Cást zpracování vf signálu je stejnátako ad a), a:,šak mezifrekvencní signál je fm2 = 10;'7MH.z (toproto, žev techto pásmech se používá kmitoctové modulace pro prenos mono­fanního a stereofonního signálu, který vyžaduje proti amplitudovémodulaci vetší šírku pásma) se šírkou pásma B = 200 KHz. Mezifrek­vencní zesilovac je alespon dvoustupnový. Demodulace probíhá frek~vencním demodulátorem. V dnešní dobe je vetšina prijímacu vybave­pa ješte stereofonním dekodérem (SD), který umožnuje stereofonnípríjem v pásmu VKV. Dále signál jde do pravého a levého kanálu, kdes,esamostatne zesílí a reprodukuje.

Na schématu (obr. 4.8) vidíme zp~()~ YllzbuAFQLkterávedez výstupu detektoru (PD) do oscilátoru. Tato cást prijímace je vybave­

"na obvody automatického doladování frekven~e (AFC)~ Zmena frek~vence oscilátoru v této cásti prijímace pri jeho nedostatecné stabilitezpusobuje zmenu fm2• To má za následek snížení selektivity prijímace.

Obvody AFC tedy umožnují vyrovnávat nepresnosti pri naladeníprijímace na frekvenci vysílace a casovou nestálost frekvence oscilá­toru pusobením zmen napájecího napetí a teploty. Rídící napetí seodebírá z frekvencního demodulátoru. Princip je v tom, že k ladení

?scilátorového obvodu se pripojí kapacitní dioda, na kterou se-i>rl"ádijednosmerné rídící napetí. Jakmile vznikne odchylka od fm2, v obvodechAFC vznikne jednosmerné napetí, kterým se zmení kapacita kapacit­pí diody a oscilátorový obvod se doladL, Rozsah automatického dola­dování bývá asi ± 150 kHz.

165

IJ

tie:

liz~le,

í

re

kJf

tul,

vé1

ha~zdeven

rJ

relic i

Jiý, (au

4.5 Zkreslení ve sdelov'acíchsoustavách

Pod tímto názvem se rozumíruzné deformace u prijímaného užitec­ného signálu signálem cizíhopuvodu, který je primíchán k užitecné­mu. Ten více ci méne znehodnocujeprenášenou informaci. Totozkres-lení mužeme rozdelit na: - kmitoctové,

- nelineární.

a) kmitoctové zkreslení - lze dále rozdelit na:• amplitudové - vyjadruje okolnost, že zesílení elektronických

obvodu je frekvencne závislé. Toto je vyjádreno frekvencní cha­rakteristikou príslušného obvodu.fázové - je zpusobené tím, že pri zesilování signálu složenéhoz více kmitoctu mají ruzné kmitoctové složky na výstupu ruznýfázový posun vuci vstupu. Tato okolnost je nemilá zejménav obvodech, kde se informace prenáší impulsovými signály.

b) nelineární zkreslení - za lineární soustavu považujeme takový ob­vod,který procházející signál pouze amplitudove upraví a prípad­ne fázove posune. Ostatní transformace se považují za nelineární.Sem patrí harmonické zkreslení intermodulacní a krížová modula­ce.

4.6 Digitální prenos rozhlasovýchporadu

Nejprve si všimneme duvoduprechodu na digitální zpracování sig­nálu. Tento prechod prinese nejen výrazné zlepšení technickýchpara­metru, ale díky vyspelé technologiia velkosériové výrobe príslušnýchobvodu i výrazné ekonomicképrínosy. Co se týce technologie, tak tonázorne dokumentuje jeden z nejcastejších procesu uskutecnovanýchv analogových rádiových prijímacích, jímž je kmitoctová filtrace.Ana­logové dolní, horní i pásmovépropusti RLC jsou relativne drahé, a tonejen v dusledku vysoké ceny svých komponentu, ale i vzhledemk nutnosti jejich individuálního ladení pri výrobe a pri servisu. Jejichdalší nevýhodou jsou velké rozmery a hmotnost, velké tolerance elek­trických parametru, malá casová a teplotní stabilita, malá mechanic-

1'7 ••

ká odolnost a soucasne nežádoucí velká citlivost na elektromagnetic­ká rušení. Další slabinou je rovnež jejichobtížné preladování, vyžado­vané pri zmenách pracovního režimu prijímace (prechodu na jiný typmodulace apod.).

Naproti tomu vhodné typy digitálních kmitoctových filtru, realizo­vaných dnes již prevážne v monolitické podobe, uvedené nedostatkynemají. Prubehy jejich kmitoctových charakteristik mají "digitální"presnost a reprodukovatelnost, pouhou zmenou taktovacího kmitoctulze snadno menit jejich propustné pásmo,casová a teplotní stabilita jeu nich výborná; pripomenme, že uvedené príznivé vlastnosti digitál­ních filtru jsou dosahovány predevším díky tomu, že dominantne zá­visejí na taktovacím signálu, jehož kmitoctovoustabilitu a presnost jeovšemmožné pri využití moderních metod syntézy kmitoctu udržovatna vysokéúrovni. Krome toho mají digitální filtry samozrejme i všech­ny další prednosti typické pro monolitickou technologii - tedy malérozmery a hmotnost, velkou spolehlivost, malou energetickou spotre­bu a nízkou cenu.

Vetšinou z uvedených predností se vyznacují nejen digitální kmito­ctovéfiltry, nýbrž i další obvody pro digitální zpracování signálu, kte­ré casto nemají prímý analogový ekvivalent. Mezi ne náleží prede­vším analogove císlicové prevodníky A/D (Analog Digital Convertor)realizující prevod analogových signálu na digitální, a dále císlicoveanalogové Pl'evodníky DIA (Digital Analog Convertor) plnící recipro­kou funkci. Velmi duležitou kategorií funkcních bloku pro softwerovérádio predstavují digitální procesory DSP (Digital Signal Processor),obecnedefinované jako obvody urcené ke zpracování digitalizovanýchanalogových signálu v reálném case.

Základem digitálního rozhlasového prenosu je urcení vzorkovacíhokmitoctu a poctu kvantizacních hladin (stupnu). Vzorkovací kmitocetse volí 32 kHZ, protože je to hodnota jednak vetší než dvojnásobekprenášené frekvence (40 Hz - 15 kHz) a jednak je ctyrnásobkem zá­kladní frekvence 8 kHz. Dále byla urcena dvanáctibitová kódová sku­pina, a tím je tedy prenosová rychlost 32. 103• 12 = 384 kbitJs. Nenínáhodou, že tato prenosová rychlost je šestinásobkem rychlosti kaná­lovéhointervalu 64 kbitls, nebot lze tedy v rámci systému PCM pre­nést místo šesti telefoních kanálu jeden kanál rozhlasový. V celémrámci mužeme prenést 5 rozhlasových signálu o šírce pásma 15 kHz(popr.dva stereofonní a jeden monofonní).

17~

4

nksísl1:

2'I

3'I

1

1o

10

nlZE

v~V

10

v~kl

h(

V

ll(

1E

Obvod preemfáze zduraznuje vyšší kmitocty tím, že je vysílá s úrovnío cca 12 dB vyšší, než kmitocty nižší. Obvod deemfáze vrátí vše dopuvodní polohy. S ohledem na nelineární kvantování kompresoru sepomocí obvodu preemfáze zlepšuje kvalita rozhlasového signálu.V prípade, že výkon rozhlasového signálu je koncentrován v nízkýchkmitoctech, jsou tyto obvodem preemfáze utlumeny, a protože nižšíhladiny jsou kvantovány vetším poctem kvantizacních stupnu, dochá­zí k menšímu kvantizacnímu zkreslení.

V prípade, že výkon rozhlasového signálu je koncentrován do vyš­ších kmitoctu, dochází sice k vetšímu kvantizacnímu zkreslení, ale toje lidským uchem vnímáno méne rušive, protože úroven rozhlasovéhosignálu je dostatecne velká. Výkonové spektrum složek kvantizacníhozkreslení je príznive ovlivneno obvodem preemfáze, a to se projeví zlep­šením odstupu psofometrického šumu asi o 3 dB. V krátkých meze­rách pri prenosu hudby mohou následkem kvantování vznikat pravi­delne se opakující rušivé složky. Proto se k rozhlasovému signálupridávají strídave dva signály, jejichž kmitocet leží nad rozhlasovýmpásmem a jejichž špickové napetí má velikost jednoho kvantizacníhostupne. V prijímaci jsou tyto pomocné signály odfiltrovány. Zarazenítechto signálu stabilizuje u posluchacu subjektivní vjem šumuv mezerách hudebních poradu.

Obr. 4.16 Blokové schéma digitálního prenosu rozhlasových poradu:a) vysílací cást, b) prijímací cást

174

5. !~J~~i~!!!,l!~~onosoYÝo:rete~eGTelevizní prenosový retezec umožnuje prenos zvuku a cernobílého

nebo barevného obrazu se zvukem prenosovou cestou na vetší vzdále­nost. 'I'§l~yizllíJec:hnik:ajSl v soucasnosti nejvyspelejším, ale i nejsloži­tejším odvetvím prenosové a spojovací techniky. Svými televiznímistudii, pozemními a družicovými vysílaci, radioreleovými spoji je sou­cástí telekomunikacní síte,' T<?ntoprenos se uskutecnuje bud bezdrá-tovenebo po vedení. 000

~2~_,p,()jl1l_~Il1..!eleyize .se r9z~HlípieIl9sP9hyblivého ..obrazu .spol u~príslušným zvukovým doprovodem na libovolnou vzdálenost pomocíelektromagnetického vlnení.

/f~ '

priji')'oci ~ffonteno

,0..•. ----- -------,I

/ tel_,,!viz,:,í

/ prljimac

~~

Obr. 5.1 Princip prímého televizního prenosu

Jako príklad pohyblivého obrazu si zvolme sportovní prenos (vizobr. 5.1). Ten je snímán nekolika televizními kamerami, jejichž signálje vybírán napr. podle herní situace v režijní jednotce prenosového vozu.

Zde je doplnen o pomocné sigI1ály - syncln:QnizacllÍ i:rnpulSY,okteré za­ji'§J:ujLsynchronlzaci. rO'zkladU'° obra~~. me.zi obrazovým snímacem

•••,.,..',.,•••••••,•••',"-,•'._.;_o•••• 0. _"'_" ", ",",_0",-,,_0""',0 •.. _.'.__"_.; ••.•• ,_.>,,_ •. ,,.,,_,.~,.~._"'~

kamere a obrazovkouyteleyizoI',u. Zv.llkový-_9~rOV~~~!?E~c0.'C~,:'.á

175

n",'#/1

1

.snímací i zobrazovací elektronový paprsek postupuje na stínítku~brazovky zleva aOI>rav~rpríinocárým Rohsbem avytvárí ta.k jednotli­v.~.r~dky(rádkování) •••Tento dej se nazývá l1orizontální cinný beh.Dojde-li paprsek na pravý okraj obrazu, vrací se velmi rychle zpet,tomuto deji se ríká horizontální zpetný})el1. Protože je elektronový

~=~-'~"""'-""~-''''''''''-''-'"'' ..--, ...>."

paprsek podroben soucasnemu pohybu svislým smerem, ale mnohempomalejšímu, jsou rádkové cinné behy vždy mírne skloneny doprava,a tedy následující rádek zacne o neco níže pod rádkem predchozím.Pxoj~§enJ;.eleyi~.~ts_llíJ:l!ekJ)ylo zyolenc) toli"krád}(u,. aby kvalita obrq­:;,;U byla prijatelná . .v televizním prenosu podle evropských soustav,BG a DK pripadá na jeden televizní snímek 625 rádku. Tento stan-

sebe presne zapadají. Tím je POCl?tlrulsnímku zvýšen,na50. Každý~lliillE)~se,§l\.láMz jednotlivých svetelných bodu a jejich prenos seuskutecnuje postupne cili sériove. Televizní prenos se nedá uskutec­nit prímým prenosem celého snímaného obrazu naráz, nebot by pre­nosová cesta musela mít velmi velkou šírku prenášeného pásmaa prakticky neomezenou kapacitu.

Základem prenosu je tedy rozklad obrazu na prvky - obrazovébody. 'lYjsou usporádány do vodorovných rádku a snímány zleva do­prava a shora dolu. Rychlost rozkladu je urcena podmínkou, aby sle­dovaný obraz nebyl rušen blikáním. Každému tomuto svetelnému boduse u cernobílé televize priradí napetipodle okamžitého jasu (u barev­n~televizeje to jas, barevný tón a sytost barvy).

snímkovýzpetný beh

tr

rádkový cinný beh

rádkový zpetný beh

c==>~

snímkový Rcinný beh V

Obr. 5.2 Rozložení a vytvorení obrazu rádkováním

Pri urcité rozdílnosti jednotlivých snímku má divák vlivem setr­vacnosti zraku dojem pohybujícího se obrazu. Pohyblivý obraz se tedyrozloží na radu snílll}(u tak, že každýsnímek-uzob~razuje·urcitou fáZi­pohybu. Snímku je 25 za sekundujale protože by byl tento obraz ná-

••••••0•,_••,__,•,-••-~.--,.---,._-,,-••• -.---,.c.,.,.~-~'--.- .. ----. -,.'

chylný na bllkání, vysílají se tyto snímky jako pulsnímky, které do

5.1 Princip televizního prenosu

ll.QQhavJJi\'LQdg~l.~]),e.ÚJll~ýtelEJvizní (video) signál se namoduluje nanosnýkmitocet smerového spoje a dopraví se do ústredního televizní·ho studia tzv. príspevkovou sítí. OdtuQsl3,Jt;llEJvizníSiglláldostávápro.stfednictvím smerových spoju na rídící uzlovou stanici,a dále natele·vizní vysílac zakoncený vysílací anténou.

Hlavní cástí vysílace je budic. Obrazový (video) signál, demodulo·vaný ze smerového nebo kabelového spoje je veden do vstupního ZEJi3i.lovace budice;~kde se provede konecná úprava signálu ~ pomocí am·plitudové modulace,.se v modulátoru video signál namoduluje na nosnýmezifrekvencní kmitocet 38 MHz. Obdobným zpusobem se upravujezvukový doprovodný signábNa rozdíl od videosignálu kzde mezi·frekvencní nosný kmitocet zvuku 31,5 MHz fJ'ekvencne namodulována pak je smešován ve zvukovém smešovaci. Jeho oscilátor musí kmi·tat na vyšMm krnito'gt\l tak, aby na výstupu budice vznikl nosný kmi·tocet zvukového signálu presne o 6,5 MHz vyšší, než je nosný kmito·cet videosignálu. Toto vše platí pro naši DK televizní normu. Obasignály postupují oddelene pres výkonové zesilovace a koncové stup­ne do sdružovace, kde se navzájem sloucí, címž vznikne jeden signál,který se je veden do vysílací anténní soustavy. Tato pak v podobe elek­tromagnetického vlnení vyzárí signál do volného prostoru.

Pomocí elektromagnetického vlnení ruzných vlnových délek, kterévyzarují vysílací antény pozemských nebo družicových vysílacu, se te­levizní ~ignáLdostílne bucf do spolecné prijímací antény kabelovéhorozvodu (neprímý príjem), nebo do individuální antény prímého tele­vizního úcastníka. Te1e.'Yizll~J)fijhnaczesílí pi:ijatý~igná! a, zn9snéhokmitoctu oddelí (demoduluje) puvodní obrazový a zvukový modulacnísignál. Obrazový signál se pak privádí na elektrodlltelevizní obrazov­ky. Jeho' okamžitá velikost urcuje velikost proudu obrazovky,' ,a tím 'jedán jas urcitého bodu na stínítku obrazovky. Rozkladové obvody po­mocí vodorovného rádkování posouvají promenlive svítící body po ce­lém stínítku a skládají tak puvodne snímaný obraz do jednoho celku.Rozklad jednotlivých obrazu se stále opakuje.

lot]nezakvys:v tajlový

NivÝmkteré

801ho nízv zakénotný

o/

1

166

71 176 177

•••••~••• dp -•.~~.••• '.~ •••..",," ~ .,>-., ••• _~ "' •• -'!.

___ •• _· n~.~ __

416 kmitu na rádek

Obr. 5.3 Maximální rozlišení obrazových prvku ve svislém a vodorov­ném smeru

111 I

dardje používán na vetšine územiEvropy. Napíše-li paprsek posledníráaek, vrátí'"še ve snímkovém zpetném behu zezdola nahoru.

K prenosu plynule pohyblivých obrazu je nezbytné prenášet rádko­vou sít opakovane tak rychle, aby frekvence jednotlivých obrazu vy­tvárela v lidském oku vjem dostatecne plynulého pohybu. Toho lzedosáhnout proto, že sítnice lidského oka má urcitou setrvacnost.

Pocet televizních rádkuje 625,. R;ádky jsou pr~nášeny 25krát za se­kundu. Kdyby body v jednom rádku mely být rozlišeny tak, jako vesvislém smeru, bylo by jich v jednom televizním rádku 4/3 x 625 = 832,to je 416 period obdélníkového prubehu, nebot jeden rádek je 4/3krátdelší než výška obrazu (pomer stran standardní televizní obrazovkyje 4 : 3). Pritom je predpokládáno strídání svetlých a tmavých bodu.Pocet rádku zobrazených za jednu sekundu je 50 x 625 = 31 250. Zajednu sekundu by bylo treba prenést 416 x 31 250 = 13000000 bodu,tedy horní hranice prenášeného kmitoctu, a tedy nutná šírka televiz­ního kanálu by mela hodnotu 13 MHz (tj. opakovací kmitocet impulsuby cinil 13 MHz). Šírku prenášeného pásm~je však možno zmenšit napolovinu, tedy asrl1.a 6,5 :MHz tím, že 625 rádku je rozdeleno na (ly apulsnímky o 312,5 rádku. Pocet rádku napsaných za jednu sekundu

tedy je 50 x 312,5 = 15 625: z, tolloje zrejmé, žfl.rádková. frekve~cehorizontálního rozkladu je 15.625 Hz a pulsnímková frekvence verti­kálního rozkladu je 50 Hz.

831

CEI832

zpetný beh625 po sudém

pulsnímku

313314

-""

315 <ll

o!'::c(/);:;n.

o>.U::J(/)

312,5

zpetný beh po lichém pulsnímku

00

000o-00

0-

d

O.

. :"0'0 •••

000"'~o,

ooo~o000

""-.------._-----

"".. 00

d

..o-001

2

3~ 4E 5oe(/);:;n.0>...co= 310

311

312

Teleyizní obraz?.casove rozvinutý v body, je prerušován zatemDova­cím:obd~bí;-, l{ter{)e dá'i1o zatemDovacími impulsy. V luatším zatem­i,íovacím období probehn~orádkqyý.zpetný beh, v <lelším zatemDova­dm obdobípUlsnímkový zpetný beh. Protože je pulsnímkovýzatemDovacÍ impuls vždy delší, než bývá zpetný beh príslušného roz­kladového generátoru, musí být na obrazovce zatemneny i nekterérádky (nejen dole, ale i nahore) v cinném pulsnímkovém behu. Prozatemnení jednoho televizního pulsnímku je normou jednoznacne ur­ceno dvacet pet celých rádku. Obraz, který vnímáme, má tedy maxi­málne 625 - (2 x 25) = 575 rádku. 575 rádku je maximální možnérozlišení ve svislém (vertikálním) smeru - tzn. rádky jsou uloženy zasebou. Pokud z této informace vyjdeme a uvažujeme stejné rozlišeníve smeru vodorovném (horizontálním), pak toto rozlišení musí být 4/3krát vetší, tzn. 4/3 x 575 = 768 rozlišitelných bodu na rádku - to jestrídání svetlých a tmavých bodu - tomu odpovídá 768 : 2 = 384 kmi­tu, potrebných pro vytvorení techto bodu. Šírka frekvencního pásmanezbytná pro prenesení obrazu pro toto rozlišení je 321,5 x 50 x 384 =6 000 000 = 6 MHz (rádky v pulsnímku x pul snímky za sekundu xkmity na jednom rádku).

Obr. 5.4 Prokládané rádkování s rychlými zpetnými behy

Protože na jeden pulsnímek pripadá 312,5 rádku, musí koncit jed­na soustava pulsnímku v polovine dolního okraje obrazu. Následujícísoustava pulsnímku zacíná ve stejné výšce jako první, ale v polovinehorního okraje obrazovky (obr. 5.4). Takto jsou obe soustavy (oba tele­vizní pulsnímky) vzájemne proloženy a na stínítku obrazovky se zob­razí 625 rádku ve dvou ruzných pulsnímcích, které vytvárí jeden tele­vizní snímek. Rádkové pulsnímkové zpetné behy vykazují urcitézpoždenÍ. 312,5

bílá

cerná

2 obrazové prvky1 3

301 II:i2 4

616 I

618 617620 619622 621

624 ~~~ I

1 perioda _~

~

Ol

lotnezalVYf

v t:lov.

1

výnkte

ck

3:

2

E

s1

!{

hOl

v z~nob

166

178 179

cL

3

(v souctovém obvodu S02) identifikacní impulsy z generátoru identi­fikacních impulsu (GIl).

Výstupním signálem ze souctového obvodu S02 se pri prenosu rád­ku, který obsahuje rozdílový barvonosný signál UR- Uy' frekvencnemoduluje barvonosná frekvence fR' Pri prenosu následujícího rádku,který obsahuje barvonosný signál UB - Uy' se frekvencne modulujedruhá barvonosná frekvence fB.Oscilátor barvonosných frekvencí OBFje prepínán opet polovicní rádkovou frekvencí. Strídave prenášené bar­vonosné frekvence se slucují se zpoždeným jasovým signálem ve slu­covacím obvodu S03 a vedou dále do vysílace obrazu.

Na prijímací strane je nutné (pro barevnou obrazovku) získat z pre­nášeného úplného barevného televizního signálu puvodní signály UR,

UG a UB(obr. 5.15).

5.7 Televizní prijímace

Úkolem televizních prijímacu je vybrat ze všech vysokofrekvencníchsignálu zachycených anténou zvolený televizní kanál a informace v nemobsažené (obrazový signál, synchronizacní impulsy a zvukový dopro­vod) premenit na kvalitní obraz na stínítku obrazovky a príslušný zvu­kový doprovod. Používají se výhradne superhety (obr. 5.15).

5.7.1Základní cásti barevného televizníhoprijímace

Barevný televizor, jehož skupinové schéma je na obr. 5.15, se skládáze dvou základních cástí - signálové a rozkladové. Zvláštní skupinoujsou obvody rídící a pomocné, do kterých patrí i sítová cást s demagne­tizacními obvody pro obrazovku. Toto základní schéma však neplatí protelevizní prijímace s vnitrní premenou analogového signálu na císlico­vý a naopak, ani pro prímé zpracování družicového signálu.

Obr. 5.14 Televizní prijímac a jeho samozrejmé "doplnky"

Jedná se o poslední clánek v televizním prenosovém retezci, kterýnás jako diváky zajímá nejvíce. Puvodne jediná skrín televizoru jev soucasné dobe obklopena novými prístroji, s kterými televizor spo­lupracuje (obr. 5.14). Opomineme-li dálkové ovládání, které je již sa­mozrejmostí, jedná se o videomagnetofon, sluchátka, vnejší zesilovacstereofonního zvuku s reproboxy (v lepším prípade zarízení domácíhokina), domácí mikropocítac, prehrávac DVD a terminál pro videoka­meru. Také obvody s klasickými zapojeními jednotlivých pasivnícha aktivních prvku se zmenily v zapojení s integrovanými obvody, kte­ré v sobe sdružují stále více a více funkcí.

derri'agnetizace

lIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII

:- - :Y:h~I::~c~~ -li,-- IIIIIIIIIIIIIIIIIIII

:pomocné obvodY, rozkladová cást :l ~ ~

~------------------------------------II,IIIIII,II

anténa IVHF IUHF 1

IIIII

Signál prijatý anténou se nejprve zesílí ve vf zesilovaci, který jesoucástí kanálového volice. Tento zesílený signál jde dále do smešova-

Obr. 5.15 Skupinové schéma televizního prijímace

Sj

1

1

o1

10

niza

V)v',10'

ho

no

výkt,

v ~

16l 192 193