AM ontvangst topic (EMC kwesties) (Techniek Radio/TV)

door wvogel57 , Eindhoven, 23.01.2012, 11:41 (4689 dagen geleden)

Omdat ik hier geen superscripts en subscripts kan plaatsen: Kijk onderaan de pagina op

http://www.mate.nl/EMC/EMC%20normen%20-%20commentaar.htm

voor deze zelfde berekening!

Hoeveel energie zit er eigenlijk in een elektromagnetisch veld?

De energiedichtheid in een EM veld in de vrije ruimte volgt uit:

w = ½ ε0 E^2 + ½ μ0 H^2 (Joule per m3).

μ0 = 4 π . 10^-7 H/m
ε0 = 8,85 . 10^-12 F/m
(μ0/ε0)^0,5 = 377 Ω
c = (μ0 . ε0)^-0,5 = 3 . 10^8 m/s .

Keren we nu terug naar het voorbeeld van de AM zender op de middengolf die met 60 dBuV/m binnenkomt (uit het topic "Kraakt of bromt uw radio ook op AM?".

Voor een E-veld van 1 mV/m in de vrije ruimte in combinatie met een H-veld van 3 μA/m is de energiedichtheid ongeveer gelijk aan w = 10 . 10^-18 J/m3).

Het vermogen per eenheid van oppervlakte is gelijk aan E . H = ongeveer 3 nW/m2.

Delen we dit getal door de lichtsnelheid (3 . 10^8 m/s), dan vinden we weer de eerder gevonden energiedichtheid terug!

Over 9 kHz bandbreedte van de AM ontvanger vinden we een natuurlijke thermische ruisvloer van

kTB = 1,38 . 10^-23 . 300 . 9000 = ongeveer 37 . 10^-18 Watt.

In de praktijk zal de totale ruisvloer in de ontvanger ongeveer 10 x hoger liggen; wij vinden dan ongeveer 0,4 . 10^-15 Watt (= - 124 dBm) = 0,4 fW.

Meer informatie over ontvangers vind je op

http://on5wis.org/cursus/radio/bruit.htm

Nemen wij nu als voorbeeld een magnetisch gevoelige AM antenne met een effectieve oppervlakte van 50 cm2 en een rendement van 25%. Neem aan dat de energie gelijk verdeeld is over het E-veld en het H-veld; dit gaat op als E/H = 377 Ω.

Het ontvangen signaalvermogen wordt dan 0,25 . 50 . 10^-4 . 0,5 . 3 . 10^-9 Watt = ongeveer 19 . 10^-13 Watt = ongeveer 2 pW ( = - 87 dBm).

We vinden dan een hoogfrequent signaal/ruisverhouding van 124 - 87 = 37 dB, wat betekent dat de AM zender met een goede kwaliteit is te ontvangen!

Het signaalvermogen is dan 5000 x zo groot als het vermogen van de ruis.

Shannon heeft in het verleden een formule gevonden voor het berekenen van de kanaalcapaciteit bij de meest efficiente vorm van informatieoverdracht:

C = B log2 (1 + P/N) bits per seconde = ongeveer B log2 (P/N) bits/s.

In dit rekenvoorbeeld vinden we: C = 9000 . log2 (5000) = 9000 . 12,3 = ongeveer 110 kbits/s.

Wordt door storing van buitenaf (man made noise) de signaal/ruisverhouding kleiner, dan neemt het aantal bits per seconde dat foutloos kan worden overgedragen af. De storingveroorzaker is dus een tot op zekere hoogte gelegaliseerde dief van een aantal bits per seconde dat de ontvanger toekomt!