Spectrum of analog and digital TV

การทดลองเรื่อง : Spectrum of analog and digital TV

วัตถุประสงค์

        เพื่อฝึกการใช้ Spectrum analyzer ในการวัดช่วงความถี่โทรทัศน์ทั้งแบบ analog และ digital

อุปกรณ์

1. Spectrum analyzer
2. เสาอากาศ Yagi

ขั้นตอนการทำการทดลอง

1. ติดตั้งอุปกรณ์ดังภาพ
2. ปรับ center frequency ที่ 537.85 MHz เนื่องจากสัญญาณโทรทัศน์อยู่ในช่วงนี้ และ span ที่ 10 MHz เนื่องจากแต่ละ Channel มี Bandwidth 8 MHz ในช่องสัญญาณ analog
3. ปรับ center frequency ที่ 594 MHz เนื่องจากสัญญาณโทรทัศน์อยู่ในช่วงนี้ และ span ที่ 10 MHz เนื่องจากแต่ละ Channel มี Bandwidth 8 MHz ในช่องสัญญาณ digital

ผลการทดลอง

จากรูป จะเห็นว่า marker มีค่า 535.23 MHz ซึ่งเป็นสัญญาณที่อยู่ทางซ้ายมือในรูป
เป็นความถี่ของสัญญาณภาพของโทรทัศน์

จากรูป จะเห็นว่า marker มีค่า 540.75  MHz ซึ่งเป็นสัญญาณที่อยู่ทางซ้ายมือในรูป
เป็นความถี่ของสัญญาณเสียงของโทรทัศน์

จากรูปเป็นสัญญาณโทรทัศน์ดิจิตอลโดนใน 1 Channel จะมีหลาย carrier มาก จึงเห็นสัญญาณเป็น pulse ดังรูป

วิจารณ์ผลการทดลอง

การรับสัญญาณ ผู้ใช้จำเป็นต้องใช้เสาอากาศที่เหมาะสมกับการใช้งาน และความต้องการของผู้ใช้ โดยจะต้องหันเสาอากาศเข้าสู่แหล่งกำเนิดสัญญาณ จะได้สัญญาณที่แรงและมีความชัดของสัญญาณ เราสามารถใช้เครื่อง Spectrum Analyzer วัดความถี่ที่เราตรวจพบได้ โดยการปรับค่าที่เหมาะสมและถูกต้องนั้น จะทำให้เราพบความถี่ Carrier ได้ซึ่งสามารถนำไปต่อยอดอย่างอื่นตามต้องการได้

สรุปผลการทดลอง

ในการส่งสัญญาณโทรทัศน์แบบ analog จะส่งสัญญาณภาพและเสียงแยะกันโดยการทดลองนี้พบว่า สัญญาณภาพถูกส่งในช่วงความถี่ 535.23 MHz และสัญญาณเสียงอยู่ในช่วงความถี่ 540.75 MHz และ มีการส่งแบบ ดิจิตอลในช่วงท้ายของ Channel เป็นแบบ Nicam stereo

ในการส่งสัญญาณโทรทัศน์แบบ digital จะเป็นการส่งแบบ OFDM หรือ Orthogonal Frequency Division Multiplex เป็นการทำมัลติเพล็กซ์สัญญาณหลายๆสัญญาณหรือการแบ่งช่องสัญญาณด้วยความถี่ จึงมีหลาย carrier รวมกันอยู่ใน 1 channel ทำให้เห็นเป็นรูป pulse

Radio transmission monitoring

วัตถุประสงค์ : เพื่อทำการmonitor สัญญาณ ทำให้ได้ยินเสียงผู้คนในแต่ละช่วงความถี่ที่ปล่อยออกมาให้เรารับได้

อุปกรณ์

1.  Software ( SDR Radio )

2.  เสาอากาศ ( Yagi Dipole )

3. เสาวิทยุ

4.Spectrum Analyzer

5.ตัวแปลงสัญญาณ

                                                                                                                                       

ผลการทดลอง

                                                                                     

จากรูปเมื่อเราหาสัญญาณความถี่ที่454.275MHzและยังไม่พบสัญญาณเสียงแต่มีnoiseรบกวน

ดังรูปSpectrum Analyzer จะแสดงดังรูปแรก ส่วนโปรแกรม SDR Radio จะแสดงดังรูปที่2

รูปนี้แสดงให้เห็นว่ากำลังรับสัญญาณได้ที่ความถี่เท่าเดิมในเวลาถัดมา Spectrum Analyzer ดังรูปแรก

จะเห็นว่า Amplitude ของสัญญาณจะเริ่มเพิ่มขึ้นเช่นเดียวกับรูปโปรแกรม SDR Radio ของบ่งบอก

ว่ากำลังมีผู้ปล่อยสัญญาณออกมาให้เราได้รับที่ความถี่นี้

สรุปผลการทดลอง

              จากการทดลองได้ทำการ monitor สัญญาณโดยใช้เครื่อง spectrum analyzer ให้ได้ยินเสียงผู้คนในแต่ละช่วงความถี่ที่ปล่อยออกมา โดยเราจะเน้นไปที่ความถี่วิทยุของแท็กซี่ ซึ่งในการตั้งค่าอุปกรณ์ ควรจะตั้งให้ Spectrum analyzer กับ SDR Radio มีความสอดคล้องกัน  โดยเราได้ตั้งความถี่ของช่วงวิทยุเอาไว้ เมื่อมีการใช้งานอยู่กราฟจะเปลี่ยนแปลงโดยมี pulse ของความถี่แสดงขึ้นมา

วิจารณ์ผลการทดลอง

              เราใช้เสารับคลื่นสัญญาณและเสาวิทยุในการรับคลื่นสัญญาณจากนั้นใช้เครื่องSpectrum Analyzerหรือใช้คอมพิวเตอร์(Software SDR Radio ) ในการสังเกตสัญญาณโดยคอมพิวเตอร์นั้นต้องมีตัวแปลงสัญญาณก่อนที่จะวิเคราะห์สัญญาณที่ส่งมาในอากาศโดยในการทดลองนี้นั้นเราทดลองรับสัญญาณวิทยุของเครือข่ายแท็กซี่โดยเราจะสามารถสังเกตบนจอMonitorโดยช่องสัญญาณที่ทำการทดลองนั้นปกติจะราบเรียบคือไม่มีการใช้ช่องสัญญาณและในขณะที่มีการใช้ช่องสัญญาณนั้นจะพบPulseของความถี่นั้นจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีการใช้ช่องสัญญาณเราสามารถเปลี่ยนไปทดสอบฟังคลื่นสัญญาณโดยสามารถปรับที่โปรแกรม SDR Radio

การทดลองเรื่อง : Frequency Analysis

วัตถุประสงค์ : เพื่อศึกษาการวัด Radio Frequency ด้วย Spectrum analyzer

อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง : 
          1.) Band  Pass Filter                    1 ตัว
          2.) Local Oscillator(L.O.)           1 ตัว
          2.) Mixer                                     1 ตัว
          3.) Attenuator                              2 ตัว
          4.) Spectrum Analyzer                1 เครื่อง
          5.) แหล่งจ่ายไฟ DC                   1 เครื่อง
     

  L.O. ( เครื่องกำเนิดความถี่103MHz) 

Band Pass Filter 

(กรองความถี่ฮาโมนิคที่5 ของ RF 10.7 MHz)

                                 Mixer     

(ไว้รวมสัญญาณจากแหล่งกำเนิด RF และ L.O.)

แหล่งกำเนิดไฟ DC

Spectrum Analyzer

วิธีการติดตั้งเครื่อง 

รูปที่1

     1.) ต่อวงจรดังรูปที่1 (ยังไม่ใส่ Attenuator)

     2.) ต่อ Attenuator เข้าไป 1 ตัว

     3.) ต่อ Attenuatoy เพิ่งเข้าไปเป็น 2 ตัว

ขั้นตอนการทดลอง

     1.) วัด O/P , ความถี่ของ L.O.  และ RF source 80MHz  (ไม่ต่อ Attenuator)

     2.) วัดค่า O/P ของ L.O. โดยต่อ Attenuator 1 ตัว

     3.) วัดค่า O/P ของ L.O. โดยต่อ Attenuator 2 ตัว

     4.) เชื่อมต่อ Mixer O/P เข้ากับเครื่อง Spectrum Analyzer และวัดค่า Output จาก Mixer

     5.) ลดระดับ Output ของ L.O. โดยใส่ Attenuator

     6.) ใส่ Attenuator และทำตามเหมือนข้อ4

     7.) ระบุความสัมพันธ์ของ Output กับ Input

ผลการทดลอง

     1.) ความถี่ของ Local Oscillator  = 103.55 MHz กำลัง = 3.41dbm(ไม่ต่อ attenuator)

     2.) ความถี่ของ Local Oscillator  = 103.55 MHz, กำลัง = 0.57 dBm (ต่อ Attenuator 1ตัว)

      3.) ความถี่ของ Local Oscillator  = 103.55MHz , กำลัง = -4.95 dBm  (ต่อ Attenuator 2 ตัว)

4). ความถี่หลังจากใช้ MIXER รวมสัญญาณจาก RF และ L.O.

     5). ความถี่หลังใช้ Mixer รวมสัญญาณจาก RF และ L.O. และเพิ่มขนาดสัญญาณของ RF และ L.O.

วิจารณ์ผลการทดลอง

     - สัญญาณที่ผ่านfilter ไม่ว่าจะเป็น Square wave,Triangle wave,sine wave เมื่อผ่านfilter แล้วจะได้ output ออกมาเหมือนกัน คือ รูปsine wave

     - ในการทดลองจะใช้ Square wave ป้อนผ่าน filter เนื่องจากสัญญาณ square wave มี harmonic เยอะ(amplitude มากที่สุด) ทำให้ได้สัญญาณแรง ซึ่งสามารถเรียงขนาดของ amplitude ที่เกิดขึ้นจากคลื่นรูปต่างๆได้ดังนี้ Square wave >Triangle wave >Sine wave

สรุปผลการทดลอง

          เมื่อทำการรวมสัญญาณโดยใช้ MIXER ผลที่ได้คือผลบวกและผลต่างของความถี่รวมทั้งความถี่กลางโดยความถี่กลางคือความถี่ของ L.O 103MHz. และความถี่ผลบวก ผลต่างคือ 92.25 MHz และ 113.7 MHz และเมื่อต่อ attenuator เข้าไปจะทำให้ amplitudeมีค่าลดลงเนื่องจาก attenuator จะไปลดทอนสัญญาณ และแอมพลิจูดจะมีค่าลดลงตามจำนวน attenuator ที่ต่อเพิ่มเข้าไป และเป็นผลให้ noise น้อยลงและหายไป