Κατασκευή γεννήτριας Λευκού Θορύβου (0-1GHz) μέγιστης ισχύος 80dbmV. Παρουσίαση πτυχιακής εργασίας απο τη Λούβαρη Βικτωρία υπό την επίβλεψη της κ. Τσιπουρίδου Δέσποινας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής Τ.Ε. Σέρρες,

Περιεχόμενα  Μορφές θορύβου  Λευκός θόρυβος  Κατασκευή και λειτουργία γεννήτριας  Αποτελέσματα  Συμπεράσματα 2

Μορφές Θορύβου Εξωτερικός Θόρυβος: Πηγές έξω απο τον δέκτη Δύσκολη επεξεργασία ποσοτικά Παραδείγματα: Γαλαξιακός ή εξωγήινος θόρυβος Aτμοσφαιρικός θόρυβος Bιομηχανικός θόρυβος 3

Μορφές Θορύβου Εσωτερικός Θόρυβος: Πηγές μέσα στον δέκτη Τυχαία κατανομή Ισχύς ανάλογη του εύρους ζώνης Παραδείγματα: Θερμικός θόρυβος Θόρυβος βολής 4

Μορφές Θορύβου Χρωματικός Θόρυβος: Χαρακτηριστικό φάσματος ισχύος σήματος θορύβου Διαφορετικό χρώμα, διαφορετική ιδιότητα Πρώτο χρώμα, Λευκός Θόρυβος Παραδείγματα: Λευκός θόρυβος Ροζ θόρυβος Γκρι θόρυβος Κόκκινος(ή Μπράουν) θόρυβος Μπλε θόρυβος 5

Μορφές Θορύβου 6 Ροζ θόρυβος Γκρι θόρυβος Κόκκινος ή Brown θόυβος Μπλε θόρυβος

Λευκός θόρυβος Θερμικός θόρυβος Σταθερή τιμή για όλες τις συχνότητες «Λευκός» κατ’ αντιστοιχία με το λευκό φως Άπειρη μέση ισχύς (στατιστική προσέγγιση) 7

Λευκός θόρυβος Χρήσεις Λευκού θορύβου: Έλεγχος απόκρισης συχνότητας ακουστικών στοιχείων Έλεγχος απόδοσης τηλεπ/κών συστημάτων Βελτίωση σφάλματος κβαντισμού Ηχομόνωση Κρυπτογραφία 8

Λευκός θόρυβος Πηγές Λευκού θορύβου: Φυσικές (κύματα, καταρράκτες) Μηχανικές (ανεμιστήρας, ραδιοφωνικός δέκτης, σύστημα τυχαίων αριθμών) Ηλεκτρονικές (ένωση p-n διόδου, τρανζίστορ ανάστροφα πολωμένη) 9

Λευκός θόρυβος Θόρυβος στις Τηλεπικοινωνίες:  Λευκός Γκαουσιανός θόρυβος (Additive White Gaussian noise, AWGN).  Χρήση: απεικόνιση του φαινόμενου πολλών τυχαίων διαδικασιών της φύσης. 10

Λευκός θόρυβος Προσθετικός (Additive): προσθετική λειτουργία στο εκπεμπόμενο σήμα ενός τηλεπικοινωνιακού συστήματος Λευκός (White): ομοιόμορφη δύναμη σε ολόκληρη τη ζώνη συχνοτήτων για το σύστημα πληροφοριών όπως το λευκό χρώμα Γκαουσιανός (Gaussian): τυχαία διαδικασία στο πεδίο του χρόνου με μηδενική μέση τιμή κανονική κατανομή (Gaussian), δείγματα θορύβου ασυσχέτιστα 11

Κατασκευή γεννήτριας Ανάλυση κυκλώματος σε πρόγραμμα προσωμοίωσης: 12

Κατασκευή γεννήτριας Αναλυτική υλοποίηση κατασκευής: 1.Tοποθέτηση και θωράκιση του κυκλώματος: 13

Κατασκευή γεννήτριας 2. «Κούμπωμα» BNC connector και πυκνωτή διέλευσης: 14

Κατασκευή γεννήτριας 3. Τοποθέτηση του ενισχυτικού σταδίου 2 (ΕΣ2 απο εδώ και στο εξής) στην μπροστινή πλευρά κι ενός πυκνωτή (C1) μεταξύ BNC και ενισχυτικού: 15

Κατασκευή γεννήτριας 4. Τοποθέτηση ΕΣ1 στην ευθεία απο το ΕΣ2 και προσθήκη πυκνωτή (C2) ανάμεσά τους: 16

Κατασκευή γεννήτριας 5. Τμηματοποίηση μεταλλικής βάσης και προσθήκη πυκνωτών διέλευσης 6. Τοποθέτηση τρανζίστορ και ενός ακόμη πυκνωτή (C3): 17

Κατασκευή γεννήτριας 7.Τοποθέτηση πηνίου (L1) μεταξύ πυκνωτή διέλευσης και ΕΣ2. 8.Προσθήκη πρώτης αντίστασης μεταξύ ΕΣ1 και πυκνωτή διέλευσης C4 και δεύτερης μεταξύ C1 και C4. Ένωση τρανζίστορ με τον πυκνωτή διέλευσης C5 με τοποθέτηση πηνίου (L2). 18

Κατασκευή γεννήτριας 9.Τοποθέτηση τελευταιας αντίστασης R3 στο τρίτο κομμάτι, μεταξύ C4 και C5: 19

Κατασκευή γεννήτριας 10.Πρόσθεση σταθεροποιητή Σ1 (στο τρίτο κομμάτι) με τοποθέτηση διόδου στην είσοδο του για τη σύνδεση με τον πυκνωτή διέλευσης C9. 11.Τοποθέτηση ενός πυκνωτή (C6) στην είσοδο, ενός (C7) στην έξοδο του Σ1 και ενός ακόμα (C8) πάνω στον πυκνωτή διέλευσης C5: 20

Λειτουργία γεννήτριας Έλεχος λειτουργίας και δοκιμή τηλεοπτικού φίλτρου διέλευσης: 1.Τροφοδοσία DC τάσης (21-24V) 2.Σύνδεση BNC (50 Ohm) με κατάληξη στον αναλυτή φάσματος 3.Έλεγχος φάσματος του αναλυτή χωρίς το φίλτρο (1,1 GHZ οριζόντια, 85dB κάθετα) 4.Ανοχή οργάνου έως και 5dB. 5.Αποσύνδεση γεννήτριας απο τον αναλυτή και τοποθέτηση φίλτρου ανάμεσά τους (κούμπωμα μεταξύ γεννήτριας και φίλτρου αρσενικό σε αρσενικό BNC βύσμα). 6.Σύνδεση της άλλης μεριάς του φίλτρου με ομοαξονικό καλώδιο 50 Ohm BNC (κατάληξη στην είσοδο του αναλυτή). 21

Λειτουργία γεννήτριας Έλεχος λειτουργίας και δοκιμή τηλεοπτικού φίλτρου διέλευσης: Παρατήρηση: Θόρυβος της γεννήτριας σε συχνότητες 534 MHz έως 542 MHz (αντιστοιχία στο κανάλι τηλεόρασης Κ29). 22

Αποτελέσματα 23 Αποτελέσματα εξόδου κυκλώματος στον αναλυτή φάσματος: 1.Έλεγχος αναλυτή πριν τη σύνδεση της γεννήτριας (αρχική κατάσταση του οργάνου με κέντρο συχνότητας 499MHz και επίπεδο σε db ίσο με το μηδέν):

Κατασκευή γεννήτριας 2. Σύνδεση γεννήτριας. Παρατηρείται άνοδος των dB κατά 85dB. Το όριο του οργάνου έως 70dB χωρίς εξασθενητή (χρήση εξασθενητή): 24 Αποτελέσματα εξόδου κυκλώματος στον αναλυτή φάσματος:

Αποτελέσματα 25 Αποτελέσματα εξόδου κυκλώματος στον αναλυτή φάσματος: 3.Εύρος συχνότητας λειτουργίας της γεννήτριας θορύβου πάνω απο 1100 MHz (πάνω απο το όριο μέτρησης συχνότητας του οργάνου):

Αποτελέσματα Αποτελέσματα εξόδου κυκλώματος στον αναλυτή φάσματος: 4.T οποθέτηση φίλτρου διελεύσεως. Παρατηρείται διέλευση θορύβου απο το φίλτρο στις συχνότητες διέλευσης του ( MHZ). 26 Κ29 με άνοιγμα φάσματος 100 MHzΚ29 με άνοιγμα φάσματος 10 MHz

Συμπεράσματα Επιτυχή αποτελέσματα Ανταπόκριση στις θεωρητικές συχνότητες Εμφανής λευκός θόρυβος σε συχνότητα και πλάτος Καλύτερα αποτελέσματα με τοποθέτηση “tracking generator” 27

28 Σας ευχαριστώ για τον χρόνο σας.