Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Elektrotransmisjon

No description
by

Arne Henrik Storm

on 16 January 2018

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Elektrotransmisjon

Elektrotransmisjon
Hovedmodell
Elektronikk
Bølgeteori
Modulasjonsteknikk
Kryptering
Datakommunikasjon
Strøm (Ampere)
Spenning (Volt)
Likestrøm og vekselstrøm
Jording
Motstand (Ohm)
Effekt (Watt)
Bølger
Begreper
Analog Modulasjon
Amplitudemodulasjon
Frekvensmodulasjon
Fasemodulasjon
Kryptoteori
Hvorfor benytte kryptering?
Krypteringsprinsipp
Interferens
Refraksjon
Diffraksjon
Strøm er definert som antall ladninger som paserer et gitt område (Røde striper) per tid.
Målet for strøm er Ampere
Likestrøm er når en krets utsettes for den samme spenningen til enhver tid.
Vekselstrøm er når en krets utsettes for en spenning som varierer som en sinusbølge.
Spenning er den elektriske potensialforskjellen fra et punkt til et annet.
I = Q/t
V = j / Q
Volt er et forholdstall. Dette vil si at vi må velge et sted som vi setter til 0V. Etter dette kan vi se på spenningsforskjeller i kretsen vår.
1
2
3
4
5
Motstand/Resistans er en enhets evne til å motstå elektrisk strøm.
Elektromagnetisk
Induksjon
Resistans måles i Ohm
Resistansen er definert som lederens resistivitet ganger lengden på lederen delt
tversnittarealet.
Ohms Lov
V = R × I
Ohms lov forteller oss om forholdet mellom strømmen gjennom en enhet, spenningen over den og motstanden.
Vi jorder kretsene våre av to grunner:
1. Det hindrer oppbyggingen av statisk elektrisitet som kan ha invirkning på systemet. Dette minker risikoen for at brukere får store spenninger gjennom seg.
2. Jord skaper et stabilt referansepunkt slik at vi enkelt
kan sørge for at resten av kretsen fungerer som den skal.
Jord må være et punkt som kan ta imot "uendelig" mengde ladning uten å endre potensiale. Bakken eller store metalgjenstander er ofte brukt.
Effekt ("Power") er det arbeidet ("Work") en elektrisk krets påfører en enhet i kretsen.
P = U × I
Grunnen til at vi bruker watt er
fordi vi som regel har en indre krets som påfører effekt til noe ytre (Eksempelvis en antenne).

Watt er mye lettere å regne med i slike sammenhenger da man kan si hvor mye Watt du får ut av en krets istedet for å måtte bruke spenning og strøm.
Impedans (Z) er den motstanden som oppstår i AC systemer når systemet inneholder kondensatorer eller spoler.
Impedans
Z = R + jX
Spole
Kondensator
Som vi ser er begge disse avhengig av frekvensen.
Brukes i Radiokretser for å bestemme frekvens!
Maxwell's Equations
Svingninger
Før vi kan begynne å se på bølger som brer seg i rommet må vi se på hva en svingning er.
Vi skal begynne med å se på harmoniske svingninger. Det vil si at de består av en sum av Sinus og Cosinus bølger.
En sinusfunksjon ser slik ut:
F(t) = A × Sin (ωt+ φ)
A = Amplitude
Sin er en numerisk funksjon.
Liten omega er vinkelfrekvensen.
ω = 2πf
f er frekvensen.
φ er faseforskyvning
Vi ser litt mer på de forskjellige faktorene:
Amplitude
Frekvens
Periode
Fase
Amplitude er den maks spenningen eller effekten signalet har. Angir styrken på signalet..
Frekvens måles i Hertz og er en betegnelse på hvor mange perioder som gjennomføres i løpet av et sekund.
Her er frekvensen 250Hz
Periode er den inverterte av frekvens. Perioden er den tiden det tar fra signalet har gått gjennom en runde og er tilbake på startpunktet.
T = 1/f
Fase er et svingnings forskyvning i tid.
Sinus og Cosinus signaler starter som regel ved t=0.
φ
Elektromagnetisk Stråling
Spekteret
Elektromagnetisk stråling er energi som sendes ut og mottas av ladde partikler.
Elektromagnetisk stråling viser bølgelignende egenskaper.
Strålingen har lysets hastighet. Synlig lys er en del av det elektromagnetiske spekteret.
Strålingen kan forplante seg i flere forskjellige medier, også vakuum.
Den består av to komponenter. En elektrisk og en magnetisk.
Her finnes en simulering av elektromagnetiske bølger.
http://www.falstad.com/emwave1/fullscreen.html
Det elektromagnetiske spekteret er en oversikt over alle
frekvensene som benyttes.
Radiospekteret
Deles inn i:
1. Gamma radiation
2. X-ray radiation
3. Ultraviolet radiation
4. Visible radiation
5. Infrared radiation
6. Microwave radiation
7. Radio waves
Interferens er det fenomenet som oppstår når det finnes flere enn en bølge om gangen. Da vil den bølgen som oppfattes være summen av de to.
Den effekten som oppstår når en bølge treffer et fysisk objekt.
http://www.falstad.com/ripple/.
Refraksjon er den brytingen som oppstår når en bølge går fra ett medie til ett annet.
Kan brukes til "Ducting".
Begreper
Båndbredde
Decibel
Tidsspekter
Frekvensspekter
For det meste har vi tidligre sett på signaler i tidsspekteret. Det vil si at tid er den variable.
Spørsmålet vi stiller oss er:
For hvilken tid har signalet hvilken styrke.
Når et signal består av flere frekvenser ser vi ofte på frekvensspekteret istedet for tidsspekteret da dette kan være mye lettere å lese.
Båndbredde er definisjon på hvor stor del av spekteret et signal tar opp.
Mer spesifikt så måles båndbredden ofte fra nedre og øvre frekvens der signalet har et tap på 3dB
f (H) - f (L) = B
Båndbredde kan også brukes som betegnelse på hvilket område et mottakerfilter ser etter signal. Alt utenfor båndet (Senter +/- halve båndbredden) blir ignorert.
Desibel er et exponensielt forholdstall som gjør det lettere å vise til de enorme endringene i signalstyrke.
Deci betyr en tiendedel og bel er et mål for forhold.
Referanseverdien som vi benytter i signalverden er 1mW
Det vil si at hvis vi mottar et signal som måles til 1W altså 1000 mW sier vi at signalet har en styrke på 30dB.
3dB er en dobling av styrken på signalet.
- 3 dB er en halvering av styrken på signalet.
Kravet for at vi skal kunne oppfatte signalet er at den motatte signalet er sterkere enn støygulvet.
SNR
Det finnes et nivå som kan måles i -dB som sier hvor mye støy som finnes i spekteret.
Kapasiteten til en sender avhenger av forholdet
mellom signal og støy.
Kapasitet er det største mulige mengden informasjon som kan overføres innen for en gitt båndbredde. Defineres av Shannons formler.
Modulasjon er å benytte teknikker som gjør det mulig for en part å motta et signal og forstå hva det representerer.
Radio eksempel: Du snakker inn i mikrofonen og den gjør om din ca 5kHz stemme til elektriske signaler med samme frekvens.
For at dette signalet nå i det hele tatt skal være mulig å sende (Pga av fysiske begrensinger ved så lave frekvenser.) må vi ha en bærebølge i et høyere frekvensområde. Å modulere er å slå sammen det modulerende signalet og bærebølgen.
Den mottagende parten må vite hvilken bærebølge og modulasjonsteknikk som benyttes slik at det opprinnelige signalet kan gjenopprettes.
I amplitudemodulasjon påføres signalet en bærebølge med en høyere frekvens en det orginale signalet.
Men hvordan klarer mottakende part å skille ut det orginale signalet?
Man bruker en krets for å skille ut det som kalles signalets "envelope"
I frekvensmodulasjon har vi en bærebølge med en senterfrekvens.
Signalet vi ønsker å sende blir modulert inn som endring i frekvens.
Fasemodulasjon kan ligne mye på frekvensmodulasjon fordi begge jobber på samme sted i sinusformelen:
F(t) = A × Sin (ωt+ φ)
Amplitudemodulasjon er utenfor sinsfunksjonen, fase og frekvensmodulasjon er inne i den og de begge har fellesbegrepet: Vinkelmodulering.
Fasemodulasjon brukes veldig sjeldent i radiokommunikasjon fordi hardwaren er dyrere og mer kompleks. Frekvensmodulasjon er mer populært.
Substitusjon
Steganografi
Transposisjon
Symmetriske nøkler
Asymmetriske nøkler
Krypto kommer fra gresk og betyr gjemt eller hemelighet.
Kryptografi er læren om det hemmelige.
I informasjonsikkerhet arbeider vi med et par grunnprinsipper:
- Integritet (At informasjon ikke kan endres av uautoriserte)
- Konfidensialitet (At informasjon ikke blir tilgjengelig for uautoriserte)
- Tilgjengelighet (At informasjon er tilgjengelig for de autoriserte.)
Kryptografi hindrer både brudd på integritet og konfidensialitet.
Et annet prinsipp innenfor informasjonssikkerhet er å unngå:
"Security by Obscurity"
En kryptert melding skapes ved hjelp av:
- Informasjon
- Nøkkel
- Algoritme
Informasjon + Nøkkel + Algoritme = Chiffertekst
Steganografi betyr skjult skrift og handler om å skjule meldingen slik at det ikke oppfattes at den er der i det hele tatt.
I motsetning til kryptografi som er å kode meldingen, men meldingen i seg selv er ikke nødvendigvis skjult.
Steganografi i seg selv er ikke akseptert, men i kombinasjon med kryptografi kan det fungere veldig bra.
Eksempel er å gjemme informasjon inne i et .jpg fil.
En metode som kun bytter om plassen på bokstavene.
http://en.wikipedia.org/wiki/Transposition_cipher
Kjenner man algoritmen er det mulig å dekryptere.
En metode som gjør at vi bytter ute en bokstav med en annen basert på en nøkkel.
http://en.wikipedia.org/wiki/Substitution_cipher
Hvis man kjenner algoritmen, kan det være mulig å knekke koden ved å bruke ordbøker og andre midler for å finne orginalteksten. Spesielt hvis mellomrom ikke er kryptert.
Ulempe: Krever distribusjon
Fordel: Enkel og lite hardwarekrevende beregninger.
Fordel: Krever ikke fysisk distribusjon av nøkler
Ulempe: Er mulig å knekke med rå datakraft.
Antenner
Circuit Simulator: Basic/Ohms Lov
Circuit Simulator
Circuit Simulator: Basic/Voltage Divider
Circuit Simulator: Basic/Ohms Lov
Circuit Simulator: Basic/Capasitor
Circuit Simulator: Basic/Inductor
Circuit Simaultor: Basic/LRC
Faradays Lov
Gauss Flux Theorem
Gauss Magnetlov
Et viktig begrep innenfor elektrotransmisjon er bølger.
Det finnes forskjellige typer bølger:
-Mekaniske bølger
-Elektromagnetiske bølger
-Gravitasjonsbølger
Men alle funkerer konseptuelt likt!
There is nothing as practical as a good theory.
https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-on-a-string/latest/wave-on-a-string_en.html
Gnu Radio Eksempler
Refleksjon
Refleksjon er det som skjer når et signal treffer et objekt og bytter retning.
Lyd
http://atlantarf.com/Antennas_Overview.php
Digital Modulasjon
Amplitude Shift Keying
Frequency Shift Keying
Phase Shift Keying
Digitalisering
Vi begynner med å se på hva digitalisering egentlig er.
Digitalisering vil si å representere et analogt signal med symbolene 0 og 1 slik at de kan leses av kretser og datamaskiner.
Måten vi gjør dette på er å ta "Samples"
Å sample vil si at vi knytter et spesifikt spenningsnivå i signalet vårt til et sett med 0'ere og 1'ere.
For å få til dette må vi ha en Analog til Digital Converter.
Samplingsraten sier noe om hvor ofte vi tar et sample. Disse må passe med signalet slik at vi får nok samples slik at signalet kan regenereres senere. (2x den høyeste frekensen til signalet.)
Oppløsningen sier noe om hvor mange forskjellige nivåer vi kan sample per gang. Denne vil si noe om kvaliteten på signalet.

Vi ser på et eksempel
8-PSK
16-QAM
Polar Display og IQ
En metode for å representere et signal som baserer seg på amplitude og/eller fase.
Eye Diagram
En metode for å representere et signal som baserer seg på frekvens.
Bit error
Gruppeoppgave
Bitrate og symbolrate
10 000 baud/s. Hva er bitraten til hver av de?

Bitrate er hvor mange bit som sendes i sekundet over systemet.
Symbolrate (Baudrate) er hvor mange symboler som sendes i sekundet.
Amperes Lov
PPT på Transmisjonsbudsjett
Full transcript