Tehnološke osnove multimedije domače delo

MERJENJE POGOSTOSTI NAPAK V OPTIČNI ZVEZI UVOD: Vsako vrsto zveze, lahko ovrednotimo s količino napak, ki se pojavijo v določeni časovni enoti. Pri analogni zvezi se lahko meri prisotnost šuma in na podlagi te, poda kvaliteto zveze, pri digitalni zvezi pa je določanje kvalitete še nekoliko lažje. Pri digitalni zvezi nas torej zanima pogostost (BER - bit error rate) s katero se bodo pojavljale napake. V optičnih komunikacijah pa je BER izredno majhen, a o tem se moramo seveda prepričati. BER bomo preverili s pošiljanjem določenega sporočila, za katerega pa bomo uporabili polinomski generator 1+X^12+X^17, ki proizvaja zaporedje maksimalne dolžine 131071 bitov. Pri 20Mbps to pomeni, da se celoten vzorec ponavlja 153x na sekundo. Na drugem koncu, moramo sprejeti signal prejemati z znanim zaporedjem iz polinomskega delilinika.  Ilustracija poskusa: Poleg števca, ki sproti šteje število napak, nas na napake opozarja tudi piskač in pa rdeča LED-ica. Vsaka napaka naredi tr...

MERITEV SLABLJENJA OPTIČNEGA VLAKNA UVOD: Od kar je človeštvo odkrilo optično vlakno, se neprestano trudimo zmanjšati slabljenje svetlobe, ki ga vlakno povzroči. Eden največjih razlogov zakaj pride do slabljenja je Rayleighovo sipanje. Rayleighovo sipanje razprši svetlobo in povzroča, da je del izhaja iz vlakna. Manjša kot je valovna dolžina manjše je sipanje. Problem pa se pojavi, ker se pri večjih valovnih dolžinah svetloba začenja vpijati v steklo in spreminjati v toploto. Minimalno slabljenje lahko dosežemo na 1550nm kar je tudi razlog za najširšo uporabo tretjega spektralnega okna.  Tretji problem je absorpcija ionov (OH), ki se pojavljajo v steklu. Danes je sicer tehnološko že mogoče izdelati vlakno brez ionov kot so npr. OH ioni.  Za ugotavljanje slabljenja    smo  pri različnih valovnih dolžinah opravili reflektometrske meritve. Opravili smo jih na tri različne načine. S Optičnim multimetrom, OSA-jem (optični spektralni analizator)   ...

OPTIČNI REFLEKTOMETER V ČASOVNEM PROSTORU UVOD: Optična vlakna so pogosto več 10 do 100 kilometrov dolga. To pomeni, da če se zveza med 100km oddaljenima krajema prekine, ne vemo kje pride do prekinitve zveze. Vlakna so ponavadi položena pod zemljo kar še bolj oteži naše delo. Obstaja pa zelo praktičen način za iskanje napak v optični povezavi. Meritvam, ki jih izvedemo, da napako najdemo imenujemo reflektometerska meritev. Izvedemo jo tako, da v vlakno usmerimo signal in merimo čez koliko časa se ta vrne. Ker nam je poznana hitrost signala po vlaknu, čas ki smo ga izmerili preprosto prepolovimo in iz tega izračunamo oddaljenost.  Poslani signal pa se ne odbija samo od konca vlakna, del se ga odbije tudi priu zvarih in konektorjih, ki jih lahko vidimo na spodnji skici: OTDR je priprava, ki nam omogoča izvedbo reflektometerske meritve. Vsebuje  optičnih impulzov, smerni sklopnik, optični sprejemnik in prikazovalnik rezultata meritve. Edino, kar nas pri OTDR omejuje ...

REZANJE IN SPAJANJE STEKLENIH OPTIČNIH VLAKEN UVOD in NAVODILA VAJE: Vsako optično vlakno ima akrilno zaščito zunanjega premera 250 um. Najprej je potrebno to odstraniti. To storimo z temu namenskimi kleščami, ki so nastavljene na rezanje 125 um in so zato zelo precizna in draga oprema. Nato imamo na izbiro dva načina lomljenja vlakna. Ali s keramično ploščico naredimo na prvi pogled nevidno zarezico v vlakno in ga nato prelomimo, ali pa za to uporabimo diamantni rezalnik.  Tudi diamantni rezalnik naredi v steklo manjšo zarezo, s pomočjo katere nato vlakno prelomimo. Prav zaradi nevarnosti nezaželenih zarez v vlaknu se uporablja prej odstranjena zaščita. Pomembno je da je lom kar se da pravokoten, saj s tem zagotovimo najlepši možen spoj. Pod mikroskopom preverimo, če smo lom pravilno opravili, ter ob nezadovoljenih opazkah lom ponovimo.  Za spajanje dveh pravilno nalomljenih vlaken bomo uporabili zvar. Konca dveh vlaken vpnemo v mikrometrske vijake jih pod mikro...

MERJENJE LOMNEGA KOLIČNIKA IZ BREWSTERJEVEGA KOTA UVOD: Snellov zakon nam pove kako je z povezavo med vpadnim, odbitim in lomljenim žarkom, ne pove pa nam nič o porazdelitvi moči vpadnega žarka med odbiti žarek in lomljeni žarek. Razmerje nam opiše velikost odbojnosti. Pri dveh dielektrikih opisujeta delitev naslednja izraza:  Izraza se razlikujeta glede na polarizaciji (TE in TM) Odbojnost za TM polarizacijo zanimivo pod določenim kotom upade na nič. Temu kotu pravimo Brewsterjev kot.  Ilustracija poskusa: Brewsterjev kot se uporablja v najrazličnejše namene, od polarizatorjev svetlobe, ki jih najdemo v nekaterih očalih ter celo v izdelavi nekaterih oken.  NAVODILA VAJE: Vajo sestavimo na tračnici v zaporedju, kot poteka svetlobni žarek iz izvora do zaslona. Za izvor svetlobe uporabimo polarizirano HeNe lasersko cev. Stekleno ploščico (merjenec) postavimo na vrteči podstavek. Za zaslon uporabimo list papirja. Pri vrtenju ploščice moramo paziti, saj l...

MERJENJE LOMNEGA KOLIČNIKA PREKO POPOLNEGA ODBOJA UVOD: Pogosto se zgodi, da valovanje prečka iz ene snovi v drugo. Pri tem pa lahko opazimo številne pojave. Valovanje se lahko zaradi različnih lastnosti mejnih snovi odbija ter lomi. V večini primerov, sta prisotna oba pojava naenkrat. Del valovanja se lomi, del pa se odbije.  Enačba   zelo jasno povezuje lastnosti dveh snovi in valovanja v njih. Če je lomni količnik n v eni snovi večji, je hitrost potovanja valovanja v tej snovi nižja ter valovna dolžina prav tako. Le frekvenca se pri prehodu iz ene snovi v drugo ohranja. Hitrost širjenja svetlobe v snovi določa dielektričnost, ki jo podamo z lomnim količnikom. Povsem na desni pa smo v formulo vpeljali še Snell-ov lomni zakon, ki povezuje kot vpadnega in lomljenega žarka.  Skica valovanja pri prehodu iz ene snovi v drugo: Ilustracija vaje: Ko valovanje prehaja iz snovi v kateri potuje hitreje v snov v kateri potuje počasneje lahko pride do pop...

MERJENJE HITROSTI Z DOPPLERJEVIM RADARJEM UVOD: Dopplerjev je pojav, kjer se zaradi premikanja oddajnika in/ali sprejemnika spremeni frekvenca valovanja v sprejemni točki. Najbolj slaven in najbolj praktičen primer tega je mimo-potujoči rešilec.   Iz slike je jasno razvidno, da se zaradi hitrosti rešilca, valovna dolžina pred rešilcem navidezno zmanjša. V tem primeru govorimo o hitrosti zvoka, ki pa se ne glede na hitrost oddajnika ne spreminja. Formula:   Nam lepo prikaže zakaj se frekvenca spremeni oziroma poviša. Hitrost potovanja zvoka ostaja ista, valovna dolžina se zmanjšuje, torej se mora frekvenca za ohranjanje ravnovesja povišati. V primeru potovanja svetlobe, so hitrosti potovanja tako visoke, da človek sam Dopplerjevega pomika ne more opaziti vseeno pa lahko ta moti naše radijske zveze, predvsem pri komunikaciji v vesolje. Vseeno pa se Dopplerjev pomik:     uporablja tudi na zemlji, saj lahko moderna oprema vseeno zazna ...

POPAČENJE ANALOGNIH SIGNALOV PRI ŠTEVILSKEM PRENOSU UVOD: Kljub temu da se vsi signali po zraku prenašajo analogno, se analogne signale pred prenosom pogosto pretvori v digitalne. Poglavitna prednost pretvorbe v digitalni signal je predvsem to, da zaradi različnih kodirnih sistemov in dodatnih varnostnih bitov in podobnih mehanizmov, signal do sprejemnika pride veliko bolje ohranjen, kot če bi pošiljali zgolj analogni signal. Vseeno pa pri velikih motnjah digitalna oblika signala odpove, medtem ko analogni, kljub slabi kvaliteti še vedno deluje. Osnovni gradniki številskega prenosa so: A/D (audio to digital) pretvornik, izvor takta, oddajnik, sprejemnik, regeneracija takta, D/A pretvorknik in nizkoprepustno sito. V našem primeru bomo A/D pretvornik priključili neposredno na D/A pretvornik, saj nas zanimajo šumi, ki jih povzroči pretvorba in ne prenosna pot.  Osnovni gradniki številskega prenosa analognih signalov: Pri številskem naslovu naletimo na dve omejitvi. Vzorčna...

INTERFERENCA VALOV NAD RAVNO POVRŠINO UVOD: V radijski zvezah slabljenje pogosto povzroča pojav, ki ga imenujemo odboj. Ta je še posebej nevaren, ko sta višini oddajne in sprejemne antene relativno majhni proti njuni medsebojni oddaljenosti, saj je pri nizkih vpadnih kotih odbojnost zemeljske površine -1, ne glede na prevodnost ali neravnost tal. Prav pri majhnih višinah obeh anten nad ravno zemeljsko površino je interferenca med neposrednim in odbitim valom uničujoča in znatno slabi polje na mestu sprejema. Zanimivo pa je, da se pri visokih antenah pojavi nasprotni pojav in se lahko prispevki odbitega in neposrednega vala celo seštejejo v fazi kot posledico tega pa dobimo celo močnejše polje, kot tisto ki bi ga imeli pri neposredni zvezi v praznem prostoru.  Rezultat ojačanja ali slabljenja take zveze je podan s enačbo: Levi del enačbe predstavlja slabljenje v praznem prostoru, desni pa dodatek zaradi interference. V primeru radijske zveze, kjer sta višini anten rela...

FRESNELOVE CONE UVOD: Prostor, ki je potreben, da se prostorsko fizikalno valovanje razširja, opisujejo Fresnelovi elipsoidi. Predstavljamo si jih lahko kot območja sestavljena iz vseh točk, preko katerih je dolžina poti, ki jo opravi valovanje pri potovanju od oddajnika do sprejemnika, za celoštevilski večkratnik polovice večja od od neposredne oziroma najkrajše možne poti.  V prostoru s homogenimi snovnimi lasnostmi imajo fresnelovi elipsoidi obliko rotacijskih elipsoid, fresnelove cone, ki pa so pravokotne glede na smer valovanja, pa imajo obliko krožnih kolobarjev.  Polmer fresnelovih con lahko izračunamo z naslednjo formulo: V primeru, pa da iščemo polmer fresnelove cone na sredini fresnelove elipsoide, pa lahko uporabimo formulo: Pri fresnelovih conah lahko zasledimo zanimiv pojav, kjer s prekrivanjem določen fresnelovih con celo ojačamo signal na mestu sprejema. Napravi, ki omogoča prekrivanje teh con, pravimo tudi difraktor. NAVODILA VAJE: ...

SEVANJE IZOTROPNEGA VIRA UVOD: Izotropni vir sevanja je vir, ki seva v vse smeri enakomerno, podobno kot žarnica. Ker seva v vse smeri enakomerno je tudi gostota moči na določeni razdalji vedno enaka. Območja z enakimi gostotami si lahko predstavljamo kot lupine koncentričnih krogel, z virom v središču. Koliko moči bomo sprejeli na določeni razdalji od vira je odvisno od razdalje, moči vira in površine sprejemnika. Omenjene odvisnosti opisuje naslednja formula:   P - Sprejeta moč S - vektor gostote moči As - površina sprejemnika Ps - moč vira Ilustracija sevanja žarnice kot izotropnega vira: NAVODILA VAJE: Kot izotropni vir pri vaji uporabimo volframovo žarnico, ki seva svetlobno valovanje. Uporabimo žarnico moči 20 W, da je na razdalji nekaj 10 cm od vira še zadostna moč izsevane svetlobe, da jo lahko ustrezno zaznamo. Kot sprejemnik svetlobe uporabimo fotodiodo BPW34, ki ima kvadratičen odziv. To pomeni, da je tok fotodiode sorazmeren sprejeti svetl...