Microwave measurements

วัตถุประสงค์

1. เพื่อให้คุ้นเคยกับการใช้งานอุปกรณ์ย่านความถี่ไมโครเวฟ

2. เพื่อให้ศึกษาเกี่ยวกับคลื่นนิ่ง การผสมสัญญาณ การลดทอน การวัดความถี่ ฯลฯ

อุปกรณ์ในการทดลอง

อุปกรณ์                                                                       จำนวน

1. Gunn diode oscillator                                                             1

2. Straight W/G                                                                          1

3. Variable flap attenuator                                                        1

4. Frequency Meter                                                                   1

5. Modulator                                                                                1

6. Fixed attenuator                                                                     1

7. Slide                                                                                           1

8. Horn antenna                                                                           1

9. Reflector plate                                                                          1

10. Base                                                                                         5

11. Cables                                                                              as  needed

12. Mounting hardware                                                      as  needed

ขั้นตอนการทดลอง

1. เปิดเครื่องวิเคราะห์แถบความถี่ ต่ออินพุทกับสายอากาศ Horn ขนาดเล็ก ตั้งcentre frequency เท่ากับ 11 GHz ตั้ง span เท่ากับ 2 GHz ตั้ง Reference Level เท่ากับ – 30 dBm  (หากพบสัญญาณแล้วสามารถเปลี่ยนแปลงค่าที่ตั้ง นี้ได้เพื่อความเหมาะสม)

2. กำเนิดสัญญาณไมโครเวฟ โดยการเปิดสวิทซ์จ่ายไฟที่ Gunn power supply ปรับแรงดันไปที่ประมาณ 7 โวลต์ หรือ สังเกตว่ามีสัญญาณที่เครื่องวิเคราะห์แถบความถี่

3. ปรับค่าแรงดันและจูนไมโครมิเตอร์เพื่อให้ความถี่ออกมา 11 GHz

4. เปิดเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่ต่อสายเข้าอุปกรณ์ Modulator

5. สัญญาณรูปสี่เหลี่ยมสามารถสังเกตได้จากเครื่องออสซิโลสโคปซึ่งต่อกับ Slotted line detector

6. ปรับเครื่องกำเนิดความถี่รูปสี่เหลี่ยม แต่ละอย่างต่อไปนี้ สังเกตดูผลที่เกิดขึ้นบนจอ ออสซิโลสโคป

6.1   ปรับ Offset

6.2   ปรับ frequency

6.3   ปรับ Output

7. ปรับค่าการลดทอนของ Variable attenuator ไปที่ 10 dB สังเกตและบันทึกขนาดของสัญญาณรูปสี่เหลี่ยม

8. ปรับค่าการลดทอนของ Variable attenuator ไปที่ 0 dB สังเกตและบันทึกขนาดของสัญญาณรูปสี่เหลี่ยม

9. ตั้งแผ่นสะท้อนคลื่น ห่างจากปลายของสายอากาศ Horn ด้านตัวส่ง ประมาณ 5 cm. ค่อยๆเลื่อนให้แผ่นสะท้อนห่างออกมา จนห่าง 10 cm. ในขณะที่กำลังเลื่อนสังเกตดูรูปสัญญาณ

10. ตั้งแผ่นสะท้อนคลื่น ห่างจากปลายของสายอากาศ Horn ด้านตัวส่ง ประมาณ 5 cm. ค่อยๆเลื่อนSlide ไปจนเห็นสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่มีขนาดต่ำสุดอ่านค่าระยะทางที่สเกล จากนั้นเลื่อนไปทิศเดิมจนขนาดสัญญาณเปลี่ยนแปลงสูงขึ้น และต่ำสุดอีกครั้งอ่านค่าระยะทางระหว่างจุดที่สัญญาณต่ำสุด 2 ครั้ง จากนั้นคำนวณความยาวคลื่นในท่อนำคลื่น ( ระยะทางระหว่างจุด 2 จุดเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นในตัวนำ )

11. เปลี่ยนค่าความถี่เป็น 10 GHz ทำการทดลองซ้ำแล้วเปรียบเทียบผลการทดลอง

12. ตั้งแผ่นสะท้อนไว้ระหว่างสายอากาศ Horn ตัวรับและตัวส่ง ปรับมุมสะท้อนให้สามารถรับสัญญาณได้สูงสุด บันทึกค่ามุมนี้

ผลการทดลอง

Frequency เท่ากับ 11 GHz

 

  • ผลตั้งแผ่นสะท้อนคลื่น ห่างจากปลายของสายอากาศ Horn ด้านตัวส่ง ประมาณ 5 cm. ถึง 10 cm.  ในขณะที่กำลังเลื่อน

เมื่อเราเลื่อนแผ่นสะท้อนคลื่นนั้น พบว่าสัญญาณที่ได้จะมีขนาดเล็กและใหญ่สลับกันเรื่อย ตามระยะทาง

  • ผลการตั้งแผ่นสะท้อนคลื่น ห่างจากปลายของสายอากาศ Horn ด้ายตัวส่ง ประมาณ 5 cm. แล้วค่อยๆเลื่อน Slide ไปจนเห็นสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่มีขนาดต่ำสุด

1. เมื่ออ่านค่าระยะทางที่สัญญาณต่ำสุด ครั้งที่ 1     6 mm.

2. เมื่ออ่านค่าระยะทางที่สัญญาณต่ำสุด ครั้งที่ 2     24 mm.

คำนวณความยาวคลื่น

ความยาวคลื่น = ระยะทางระหว่างจุดต่ำสุด x 2

ความยาวคลื่น = ( 24-6 ) x 2

ความยาวคลื่น = 36 mm.

Frequency เท่ากับ 10 GHz

  • ผลตั้งแผ่นสะท้อนคลื่น ห่างจากปลายของสายอากาศ Horn ด้านตัวส่ง ประมาณ 5 cm. ถึง 10 cm.  ในขณะที่กำลังเลื่อน

เมื่อเราเลื่อนแผ่นสะท้อนคลื่นนั้น พบว่าสัญญาณที่ได้จะมีขนาดเล็กและใหญ่สลับกันเรื่อย ตามระยะทางเช่นเดียวกับการทดลองใช้ความถี่ 11 GHz

  • ผลการตั้งแผ่นสะท้อนคลื่น ห่างจากปลายของสายอากาศ Horn ด้ายตัวส่ง ประมาณ 5 cm. แล้วค่อยๆเลื่อน Slide ไปจนเห็นสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่มีขนาดต่ำสุด

1. เมื่ออ่านค่าระยะทางที่สัญญาณต่ำสุด ครั้งที่ 1     4 mm.

2. เมื่ออ่านค่าระยะทางที่สัญญาณต่ำสุด ครั้งที่ 2     23 mm.

คำนวณความยาวคลื่น

ความยาวคลื่น = ระยะทางระหว่างจุดต่ำสุด x 2

ความยาวคลื่น = ( 23-4 ) x 2

ความยาวคลื่น = 38 mm.

สรุปผลการทดลอง

จากการทดลองคลื่นไมโครเวฟจะเริ่มจาก Gunn diode oscilloscope ทำหน้าที่กำเนิดคลื่นไมโครเวฟที่ความถี่ในย่าน 10 GHz ซึ่งสามารถปรับความถี่โดยหมุนไมโครมิเตอร์ และoscillator ตัวนี้รับไฟ dc จาก Gunn power supply ประมาณ 7 vdc คลื่นไมโครเวฟที่ออกมาจะเดินทางผ่านท่อตรงไปยัง Variable flap attenuator ซึ่งเป็นตัวลดทอนสัญญาณ เช่นลดลง 10 dB ต่อมาคลื่นจะส่งผ่าน Frequency Meter ซึ่งจะดูดคลื่นที่มีความถี่ตรงกับความถี่ที่ปรับไว้เข้าไปยังตัวมิเตอร์ทำให้คลื่น output ลดลงหรือหายไปต่อจาก frequency meter จะเป็นอุปกรณ์ที่เรียกว่า modulator ซึ่งจะนำสัญญาณจาก Square wave oscillator ไปmodกับคลื่นไมโครเวฟ หลังจากนั้นก็ส่งผ่านท่อตรงไปยัง slotted line ซึ่งเป็นตัวสัญญาณคลื่นที่จุดต่างๆตามความยาวของท่อ และสัญญาณจะถูกdetect แล้วส่งผ่าน cable ไปยังออสซิโลสโคปเพื่อวัดสัญญาณ และส่วนสุดท้ายจะเป็นส่วนสุดท้ายจะเป็นส่วนของของสายอากาศ Horn มีลักษณะเป็นท่อสี่เหลี่ยมปลายเปิดกว้างและจะส่งคลื่นไมโครเวฟไปในอากาศ คลื่นที่ส่งไปในอากาศจะสะท้อนกับแผ่นโลหะไปยัง Horn ขนาดเล็กอีกหนึ่งอัน ซึ่งจะส่งสัญญาณเข้าไปยัง Spectrum Analyzer เพื่อวิเคราะห์ความถี่ของคลื่นที่ส่งออกมา

วิจารณ์การทดลอง

ในการทดลองเริ่มแรก คือการต่ออุปกรณ์ซึ่งในการทดลองนี้ต้องใช้อุปกรณ์ค่อนข้างเยอะ รวมถึงเป็นอุปกรณ์ใหม่ที่ผู้ทดลองไม่เคยใช้ จึงทำให้ในตอนแรกมีปัญหาในการต่ออุปกรณ์เล็กน้อย  รวมถึงชื่ออุปกรณ์ที่มีบางชื่ออุปกรณ์ที่ไม่ตรงกับในเอกสารการทดลองเลยต้องเสียเวลาในการหาอุปกรณ์ที่มีลักษณะเหมือนในรูปในเอกสารการทดลอง  เมื่อต่ออุปกรณ์การทดลองครบแล้ว  เมื่อทำการวัดคลื่นไมโครเวฟที่ตำแหน่งต่างๆตามที่กำหนด จะเห็นว่าในบางตำแหน่งที่กำหนดไม่สามารถวางได้ตามที่เอกสารการทดลองกำหนดไว้อันเนื่องมาจากสายเคเบิลที่ใช้ในการทดลองไม่ค่อยดีทำให้บางตำแหน่งการวางแผ่นสะท้อนคลื่นที่กำหนด เช่น ที่ตำแหน่ง 5 เซนติเมตร เมื่อวางแล้วจะได้คลื่นที่ไม่นิ่ง จึงทำให้ต้องเลื่อนออกมาเล็กน้อยเป็นต้น ปัญหาอีกอย่างก็คือการดูตำแหน่งคลื่นสูงสุดกับตำแหน่งที่คลื่นต่ำสุด ในบางครั้งต้องพิจารณาหลายรอบเนื่องจากกราฟเปลี่ยนตำแหน่งเร็วมาก ทำให้ต้องเสียเวลาในการดูหลายรอบเพื่อผลการทดลองที่ดีที่สุด

 

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Time Division Multiplexing

วัตถุประสงค์

1. เพื่อศึกษาหลักการมัลติเพล็กซ์ทางเวลา

2. เพื่อทดลองการส่งสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์ทางเวลา 4 ช่อง

3. เพื่อศึกษาการทำงานของวงจรมัลติเพล็กซ์ และดีมัลติเพล็กซ์

อุปกรณ์ในการทดลอง

1. ชุดทดลองระบบสื่อสารมัลติเพล็กซ์

2. แหล่งจ่ายไฟตรงสำหรับวงจรทดลอง

3. ออสซิลโลสโคป 20 MHz แบบ 2 เส้นสัญญาณ

4. เครื่องนับความถี่

5. สายคีบ

หลักการทำงาน

วงจรในการทดลองแบ่งเป็น 2 ส่วน คือภาคส่ง (Transmitter) และภาครับ (receiver) ดังรูปที่ 1 ซึ่งภาคส่งอยู่ทางซ้ายมือ

สัญญาณที่ผ่านการมัลติเพล็กซ์ทางเวลาแล้วจะมีการแบ่งช่องเวลาออกเป็น 5 ช่อง เวลาเพื่อเรียกสัญญาณ

ดังนั้นในวงจรภาคส่งจะมีวงจรที่ทำหน้าที่ต่างๆเพื่อสร้างสัญญาณตามที่ต้องการ

ด้านซ้ายมือของวงจรภาคส่งมีอินพุทขาเข้า 4 อินพุท (1, 2, 3, 4) สามารถป้อนสัญญาณความถี่เสียงเข้าได้ โดยอินพุททั้งสี่ สามารถเลือกว่ามาจากภายในบอร์ดก็ได้โดยการควบคุมที่ดิปสวิตช์ 4 ตัว  IC#4051 (TP.9) ทำหน้าที่เป็นตัวมัลติเพล็กซ์โดยการสวิตช์ 5 ช่องควบคุม จาก IC#7490 (TP.5, 6,7) ซึ่งสัญญาณควบคุมกำหนดจากสัญญาณนาฬิกา IC555 (TP.8)

รูปที่ 4  วงจรภาครับแสดง IC#MC1733 ทำหน้าที่ขยายสัญญาณที่รับมาผ่านวงจรแปลสัญญาณไฟฟ้าออกที่ TP.11 จากนั้นเข้าวงจรแยก Sync.ออกเพื่อสร้างสัญญาณนาฬิกาภาครับให้เข้าจังหวะกับสัญญาณนาฬิกาภาคส่งโดยใช้ #565PLL ส่วน 7490 และ 4051 ทำหน้าที่เหมือนภาคส่ง

การทดลอง

นำแผงวงจรทดลองติดตั้งเข้ากับแหล่งจ่ายไฟตรงของชุดทดลอง ซึ่งจะจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงค่า +5v และ –10v ให้กับวงจร การเชื่อมต่อสัญญาณให้ใช้สายนำแสงต่อเชื่อมสัญญาณ

ลำดับขั้นทดลอง

1. เลือกใช้แหล่งกำเนิดสัญญาณอินพุทภายในหรือภายนอก ถ้าใช้จากภายนอกป้อนสัญญาณเข้าได้ไม่เกิน 2 Vp-p

2. เปิดสวิตช์ให้วงจรทำงาน วัดและบันทึกรูปสัญญาณเข้า ทั้ง 4 ช่อง

3. วัดความถี่และสัญญาณนาฬิกาที่ภาคส่ง ที่จุด TP8 บันทึกรูปและขนาดของสัญญาณ

4. บันทึกรูปคลื่นที่จุด TP5, TP6, TP7 ตั้งค่าฐานเวลาของเครื่องออสซิลโลสโคปให้แสดงสัญญาณอย่างน้อย 4 พัลซ์

5. ป้อนสัญญาณเข้าเป็นรูปซายน์อย่างเดียว โดยเลือกที่สวิทช์อินพุท แล้วบันทึกสัญญาณที่จุดออก TP9

6. วัดความถี่ของสัญญาณ Sync ที่ TP9 ว่าเป็นเท่าใด ในหน่วย KHz

Frequency of sync. Pulse …………….. Hz

7. เปรียบเทียบขนาดของสัญญาณ Vin ที่เข้าไปที่ภาครวมสัญญาณ และขนาดของ Vin ที่ปรากฏที่ TP9 ว่ามีขนาดต่างกันอย่างไร มีแรงดันสูญเสียใน multiplexer switch เท่าใด?

8. บันทึกรูปคลื่น ของสัญญาณที่ตกคร่อมตัวต้านทาน 10 Ohms (TP4) ว่าเป็นเท่าใด?

9. วัดและบันทึกรูปกระแสพัลซ์ที่เข้า Infrared transmitter ว่ามีรูปอย่างไร

10. ขนาดของสัญญาณที่จุด TP11 เปลี่ยนแปลงอย่างไร หลังการปรับที่ Gain adj.

11. บันทึกความถี่สัญญาณนาฬิกาที่ภาค PLL ของวงจรภาครับสร้างขึ้นมามีค่าเท่าใด และความแตกต่างกับสัญญาณนาฬิกาที่ภาคส่งอย่างไร? Freq ……  Hz

12. ปรับ R16 ที่ภาค PLL เพื่อดูผลว่า วงจรสามารถที่จะสร้างสัญญาณนาฬิกาต่างจากสัญญาณ Sync ได้ในช่วงใดบ้าง เมื่อปรับค่า R16 ไม่ถูกต้อง สัญญาณที่ส่งมาจะไม่สามารถออกไปที่เอ้าท์พุทได้ และอาจมีเสียงน้อยจากการที่สัญญาณนาฬิกาไม่ถูกต้อง

13. ทดลองหาค่าความกว้างของแถบความถี่ที่ช่องที่ 1 โดยการใช้เครื่องกำหนดสัญญาณออดิโอจากภายนอก ป้อนสัญญาณเข้ารูป Sine ขนาดไม่เกิน 2 Vp-p แล้วปรับค่าความถี่ไปเรื่อยๆ เพื่อบันทึกช่วงผ่านความถี่ ภายในช่วง 3 dB

14.      วัดสัญญาณขาออกที่จุดเอ้าท์พุทของสัญญาณที่ 1 ทดลองปรับ R16 และดูว่าถ้าสัญญาณนาฬิกาทางภาครับไม่ตรงกับทางภาคส่งแล้วจะเกิดอะไรขึ้น

ผลการทดลอง

1. เลือกใช้แหล่งกำเนิดสัญญาณอินพุทภายในหรือภายนอก ถ้าใช้จากภายนอกป้อนสัญญาณเข้าได้ไม่เกิน 2 Vp-p

2. เปิดสวิตช์ให้วงจรทำงาน วัดและบันทึกรูปสัญญาณเข้า ทั้ง 4 ช่อง

3.วัดความถี่และสัญญาณนาฬิกาที่ภาคส่ง ที่จุดTP8บันทึกรูปและขนาดของสัญญาณ

4.  บันทึกรูปคลื่นที่จุด TP5, TP6, TP7 ตั้งค่าฐานเวลาของเครื่องออสซิลโลสโคปให้แสดงสัญญาณอย่างน้อย 4 พัลซ์

5.  ป้อนสัญญาณเข้าเป็นรูป sine wave อย่างเดียวโดยเลือกที่สวิทช์อินพุท แล้วบันทึกสัญญาณที่จุด

ออก TP9

6. วัดความถี่ของสัญญาณ Sync ที่ TP9 ว่าเป็นเท่าใด ในหน่วย KHz Frequency of sync. Pulse 88.1074  kHz

7.  เปรียบเทียบขนาดของสัญญาณ Vin ที่เข้าไปที่ภาครวมสัญญาณ และขนาดของ Vin ที่ปรากฏที่ TP9 ว่ามีขนาดต่างกันอย่างไร มีแรงดันสูญเสียใน multiplexer switch เท่าใด? (0.5V/Div, 0.2ms/Div)

8. บันทึกรูปคลื่น ของสัญญาณที่ตกคร่อมตัวต้านทาน 10 Ohms (TP3 กับ TP2) ว่าเป็นเท่าใด?

9. วัดและบันทึกรูปกระแสพัลซ์ที่เข้า Infrared transmitter ว่ามีรูปอย่างไร

10. ขนาดของสัญญาณที่จุด TP11 เปลี่ยนแปลงอย่างไร หลังการปรับที่ Gain adj.ขนาด amplitude ของสัญญาณที่รับได้มีขนาดเปลี่ยนไป โดยที่เราทำการเพิ่ม Gain adj. เพื่อให้เสียงดังขึ้น

11. บันทึกความถี่สัญญาณนาฬิกาที่ภาค PLL ของวงจรภาครับสร้างขึ้นมามีค่าเท่าใด และความแตกต่างกับสัญญาณนาฬิกาที่ภาคส่งอย่างไร?

การผิดเพี้ยน ตามรูปการทดลอง

12. ปรับ R16 ที่ภาค PLL เพื่อดูผลว่า วงจรสามารถที่จะสร้างสัญญาณนาฬิกาต่างจากสัญญาณ Sync ได้ในช่วงใดบ้าง

เมื่อปรับค่า R16 ไม่ถูกต้องสัญญาณที่ส่งมา วงจรเฟสล๊อกลูปจะไม่สามารถสร้างสัญญาณให้ตรงกับสัญญาณนาฬิกาขาส่งได้ ทำให้ไม่สามารถมัลติเพล็กซ์ออกไปที่เอ้าท์พุทได้ถูกต้องเหมือนต้นทาง และอาจมีเสียงหวีดจากการที่สัญญาณนาฬิกาไม่ถูกต้องทำให้เกิดการผสมของความถี่เป็นเสียงหวีดออกมาซึ่งเสียงที่ได้เป็นเสียงเดียวกันแต่มีขนาด amplitude ต่างกันก็คือเสียงเบาลงนั่นเอง

13. ทดลองหาค่าความกว้างของแถบความถี่ที่ช่องที่ 1 โดยการใช้เครื่องกำหนดสัญญาณออดิโอจากภายนอก ป้อนสัญญาณเข้ารูป Sine ขนาดไม่เกิน 2 Vp-p แล้วปรับค่าความถี่ไปเรื่อยๆ เพื่อบันทึกช่วงผ่านความถี่ ภายในช่วง 3 dB

14. วัดสัญญาณขาออกที่จุดเอ้าท์พุทของสัญญาณที่ 1 ทดลองปรับ R16 และดูว่าถ้าสัญญาณนาฬิกาทางภาครับไม่ตรงกับทางภาคส่งแล้วจะเกิดอะไรขึ้น

จะทำให้การวัดสัญญาณขาออกที่จุดเอ้าท์พุทของสัญญาณที่ 1 เกิดค่าผิดเพี้ยนไป รูปที่ออกมาจะเปลี่ยนไป เสียงไม่ออก ฟังไม่รู้เรื่อง

วิจารณ์ผลการทดลอง

จากการทดลองนี้มีข้อผิดพลาดในเรื่องของสัญญาณที่ได้สำหรับสัญญาณ input บางสัญญาณ เนื่องจากสัญญาณที่ได้ไม่ชัด (มีnoise) จากผลการทดลองเมื่อเราป้อนสัญญาณ sine ware กับการวัด output ที่TP.9 เราไม่สามารถวัดค่าหรืออ่านค่าได้เนื่องจากสัญญาณที่ TP.9 ของเราได้โดน mod แล้วจึงทำให้ความถี่ที่ได้สูงกว่าสัญญาณ input และคาบของสัญญาณทั้งสองก็ไม่เท่ากันเราจึงทำการดูแค่สัญญาณที่ TP.9    จากการทดลองวัดรูปกระแสพัลซ์ที่เข้า infared transmitter ซึ่งผลที่ได้เป็นรูปที่ผิดเพี้ยนไปจึงต้องแก้ไขโดยให้ผู้คุมการทดลองมาแก้ไขและแนะนำการทดลองนี้ต่อไปด้วยและในการทดลองช่วงหลังของเราไม่สามารถวัดหาผลการทดลองได้เนื่องจากภาครับของวงจรมีอุปกรณ์บางอย่างได้รับความเสียหาย แต่ก็ยังสามารถทดลองได้เกี่ยวกับเสียงที่ส่งจากภาครับแล้วมาทดลองฟังเสียงที่ภาครับยังสามารถได้ยินเสียงเป็นปกติ

การส่งข้อมูลแบบ TDM นั้นจะสามารถช่วยในการประหยัดวงจรในการส่งข้อมูล จะเห็นได้จากการทดลอง เราสามารถส่งสัญญาณรูปต่างๆกัน โดยส่งเพียงส่วนหนึ่งของมันเท่านั้น ซึ่งในภาครับก็สามารถที่จะสร้างสัญญาณกลับมาเหมือนตอนส่งได้ ส่วน bandwidth ของวงจร มีค่าขึ้นอยู่กับค่าความถี่สูงสุดของสัญญาณที่ส่งในวงจร ในการทดลอง มีความถี่สัญญาณนาฬิกาที่ใช้ในการควบคุม Interleaving โดยใช้วงจร astable multivibrator ส่วนทางภาครับใช้หลักการ Phase Lock Loop ในการสร้างสัญญาณนาฬิกาที่ตรงกับสัญญาณนาฬิกาในภาคส่ง นอกจากนี้การส่งผ่านเส้นใยแก้วนำแสง ยังแสดงว่าวงจรส่งและรับในการทดลองนั้นแยกกัน

สรุปผลการทดลอง

Time division multiplex เป็นเทคนิคเพื่อนำมาใช้ในการส่งข้อมูลหลายตัวไปพร้อมกันโดยใช้การแบ่งทางเวลา  ซึ่งในการทดลองตอนแรกเป็นการป้อนสัญญาณรูปต่างๆโดยใช้ดิฟสวิทซ์  โดยเมื่อเลือก CH1 จะได้สัญญาณsine wave เมื่อเลือก CH2 จะได้สัญญาณรูปสามเหลี่ยม เลือก CH3 จะได้สัญญาณรูปสี่เหลี่ยมและเมื่อเลือก CH4 จะได้สัญญาณรูปเอ็กโปเนนเชียล  ในการส่งข้อมูลจะมอง MUX  เปรียบเสมือนสวิตซ์ที่จะทำการหมุนไปเรื่อย ๆด้วยความเร็วคงที่วนไปตั้งแต่ข้อมูลตัวแรกที่จะทำการส่งไปจนถึงตัวสุดท้ายแล้วจะทำการกลับมาส่งข้อมูลตัวแรกอีกครั้ง ในการส่งข้อมูลนั้นข้อมูลจะถูกแบ่ง  Sampling เป็นส่วน ๆ ในภาคส่ง และในภาครับข้อมูลจะถูก DEMUX  กลับออกมาเป็นรูปสัญญาณเดียวกันกับในภาคส่ง  ซึ่งถ้าจะให้สัญญาณที่ได้กลับออกมาจากภาครับเหมือนภาคส่งนั้น  สัญญาณนาฬิกาต้องมีการประสานเวลาให้เหมาะสม โดยการส่งแบบ TMD จะมีการแบ่ง time slot เป็นช่วงๆ ซึ่งจะมีช่วงที่เท่ากันแล้วจึงมีการส่งข้อมูลเข้าไปใน time slot แต่ละช่อง เมื่อช่องใดไม่มีข้อมูลในการส่ง TMD ก็ยังแบ่ง time slot ไว้ให้ แต่ในการส่งช่องนั้นจะไม่มีข้อมูลที่ถูกส่งออก และถ้ามีการส่งข้อมูลใน ch.1 อย่างเดียวในการทดลอง แต่ก็ยังมีการจองข้อมูลไว้ให้กับช่องอื่นๆ อยู่ด้วย โดยมีข้อดีที่ เมื่อสัญญาณผิดพลาดจะผิดเพียงไม่กี่บิตของจำนวนทั้งหมดทำให้ในบางครั้งยังสามารถแปลความข้อมูลได้ถูกต้องอยู่หรือส่งเฉพาะบิตที่เสีย (ต่างจากส่งแบบserial เวลาสัญญาณผิดพลาดจะผิดพลาดทั้งหมด ต้องทำการส่งใหม่ทั้งหมด )

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Airmagnet Review

 

วัตถุประสงค์

ศึกษาการทำงานของโปรแกรมสำหรับวิเคราะห์ระบบเครือข่าย Wireless LAN โดยใช้โปรแกรม AirMagnet Laptop ในการวิเคราะห์เบื้องต้น

อุปกรณ์ในการทดลอง

1.               คอมพิวเตอร์

2.               อุปกรณ์รับสัญญาณ Wireless LAN

3.               คู่มือการใช้งานโปรแกรม AirMagnet Laptop

การทดลอง

ขั้นตอนการทดลอง

1.               เปิดโปรแกรม AirMagnet Laptop

2.               ศึกษาการทำงานของโปรแกรมวิเคราะห์เครื่องข่าย Wireless LAN

3.               บันทึกผลการศึกษาการทำงานของโปรแกรม

ผลการทดลอง

การศึกษาผลการทำงานของโปรแกรม AirMagnet Laptop ทางผู้ทำการทดลองได้ศึกษาโปรแกรมโดยสามารถแบ่งเป็น 8 ส่วนหลักๆ คือ

1.               การเริ่มต้นโปรแกรม AirMagnet Laptop

2.               แถบนำทาง(Navigation Bar)

3.               หน้าจอแสดงส่วนภาพรวมของ Wireless LAN

4.               หน้าจอแสดงข้อมูลของช่องสัญญาณคลื่น Wireless

5.               หน้าจอแสดงข้อมูลที่จุดต่างๆของคลื่น Wireless LAN

6.               หน้าจอการใช้ AirWISE ในการแก้ปัญหา Wireless LAN

7.               Identifying top WLAN issues.

8.               หน้าจอ Decoding WLAN frame packets.

  • การเริ่มต้นโปรแกรม

จากหน้าจอคอมพิวเตอร์นั้นเราสามารถเริ่มโปรแกรมโดยการคลิกที่ Start>Programs>AirMagnet>AirMagnet เราจะเห็นหน้าจอโปรแกรม AirMagnet Laptop ดังรูป

แสดงส่วนประกอบต่างๆของโปรแกรม AirMagnet Laptop Wireless LAN Analyzer

เมื่อเริ่มเปิดโปรแกรม

AirMagnet Laptop Wireless LAN Analyzer’s จะเริ่มทำงานที่หน้าจอ start ซึ่งจะแสดงให้เห็นถึงสถานะต่างๆของเครือข่ายโดยรวม ประกอบด้วย (1)ข้อมูลสรุปของภาพสัญญาณ, (2)โครงสร้างของระบบ,(3)สถานะความปลอดภัย และประสิทธิภาพ, (4)และกรอบการสื่อสารบนเครือข่าย Wireless LAN

แถบนำทางไปส่วนต่างๆของโปรแกรมนั้นจะอยู่ด้านล่างของหน้าจอโปรแกรม AirMagnet Laptop ประกอบด้วยปุ่มต่างๆที่จะนำทางไปส่วนต่างๆของโปรแกรมที่แตกต่างกัน โดยการคลิกที่ปุ่มแต่ละชนิด ดังนี้

  • การทำงานในหน้าจอ Start

ในการเปิดโปรมแกรมครั้งแรกนั้นจะปรากฏที่หน้าจอ Start หรือในการทำงานเราสามารถคลิกที่ปุ่ม  

จากแถบนำทางเพื่อเข้าสู่หน้าจอStart ได้ โดยปกติแล้วโปรแกรม AirMagnet Laptop Wireless LAN Analyzer จะเริ่มการทำงานในโหมด Live Capture สามารถสังเกตได้ที่แถบด้านบน (ดูรูปที่ 1) ในหน้าจอนี้จะง่ายต่อการวิเคราะห์ ลักษณะเฉพาะของช่องสัญญาณ ส่วนประกอบของ Wireless LAN (เช่น เครื่องกระจายสัญญาณ หรือ เครื่องลูกข่าย) หรือความปลอดภัยตลอดจนประสิทธิภาพในการวิเคราะห์ข้อมูล

มาตรวัดสัญญาณ

ในมุมด้านบนซ้ายมือของโปรแกรมจะแสดงมาตรวัดสัญญาณที่แสดงให้เห็นถึงภาพของสัญญาณของแต่ละช่องสัญญาณ แสดงออกมาในรูปแผนภูมิแท่ง

จากรูปเราจะสังเกตเห็นแถบสีต่างๆ คือ เขียว น้ำตาล และแดง แต่ละแถบจะมีความหมายที่แตกต่างกันออกไปตามภาพของสัญญาณดังนี้

สี รายละเอียด
สีเขียว แสดงว่ามีเครื่องกระจายสัญญาณ (Access point) หรือเครื่องลูกข่าย (client station) สื่อสารกันขณะนั้น
สีแดง แสดงถึงช่องสัญญาณรบกวนในระบบที่ตรวจวัดได้ในช่องสัญญาณแต่ละช่อง ถ้ามีอุปกรณ์ที่ก่อให้เกิด สัญญาณรบกวนที่ใช้ย่านความถี่ 2.4 GHz จะแสดงแถบสีแดง ถึง 10% หรือ 75 dBm ซึ่งสัญญาณรบกวนนี้จะส่งผลถึงการสื่อสารของ Wireless LAN
สีน้ำตาล แสดงผลของการทับซ้อนของช่องสัญญาณที่ไปรบกวนซึ่งเป็นธรรมดาของการส่งสัญญาณแบบ 802.11 ที่จะมีการทับซ้อนกันอยู่

Signal, Noise and Signal-to-Noise Ratio

เราสามารถที่จะขยายเพื่อดูรายละเอียดของช่องต่างๆโดยคลิกที่ปุ่ม  ลง  ในมุมบนด้านขวามือของหน้าต่าง  หน้าต่างซึ่งแยกการแสดงข้อมูล ประกอบด้วย ความเข้มของสัญญาณ (เขียว/น้ำตาล), ระดับสัญญาณรบกวน (เขียว) และ single-to-noise ratio (เหลือง) ดังรูปที่ 3

นอกจากนี้เรายังสามารถใช้ปุ่ม  ขึ้น   และ  ลง  เพื่อสลับไปมาระหว่างหน้ามาตรวัดหลักและรายละเอียดข้างต้นได้

ข้อมูลที่แสดงในส่วน 802.11

ข้อมูลที่แสดงในส่วน 802.11 นั้น จะเป็นข้อมูลที่สรุปโครงสร้างพื้นฐานของระบบ Wireless LAN ในเครือข่ายทั้งหมด ที่สามารถตรวจจับได้ และจะแสดงเป็นผลรวมของชนิดอุปกรณ์ในแต่ละประเภท ดังรูปที่3

ส่วนสรุปของประสิทธิภาพและความปลอดภัย

จะแสดงอยู่ด้านล่างของส่วน 802.11 จะแสดงข้อมูลสรุปของโหมดการทำงานแบบ AirWISE ที่สามารถตรวจจับประสิทธิภาพและความปลอดภัยได้ ซึ่งจะแสดงตัวเลข 4 ตำแหน่ง ตามแต่ละลำดับขั้นของความปลอดภัยตัวเลขจากด้านซ้ายไปขวาแสดงการเตือนสถานะ Critical, Urgent, Warning หรือ Informational ดังรูปที่ 3

การเปลี่ยน Media Type

AirMagnet Laptop Wireless LAN Analyzer นั้นได้รับรองระบบเครือข่ายแบบ 802.11 a/b/b/g ดังนั้นเราสามารถเปลี่ยน Media Type ให้อยู่ในรูปแบบที่เราต้องการได้โดยการคลิกที่หน้าจอมุมบนขวา ซึ่งจะแสดงสัญลักษณ์ ดังนี้

การเปลี่ยนหน่วยในการวัดสัญญาณ

ปกติแล้วโปรแกรมจะแสดงความแรงสัญญาณ ความแรงของสัญญาณรบกวนและ signal-to-noise ratio ในรูปแบบ % ซึ่งเราสามารถเปลี่ยนให้แสดงในรูปแบบ dBm ได้ โดยการคลิกที่ปุ่ม สลับไปมากลับปุ่ม

ได้ที่หน้าจอมุมบนซ้ายมือ

ส่วนแสดงกราฟ

จะเป็นการแสดงอย่างคร่าวๆ ของการตรวจจับของสัญญาณ ดังรูปที่ 4

กรอบสรุปกลุ่มข้อมูล

ในมุมด้านล่างซ้ายของโปรแกรมจะมีตารางแสดงข้อมูลสรุปของการรับส่งสัญญาณในระบบเครือข่าย Wireless LAN ในตารงแสดง broadcast, multicast และ unicast ดังรูปที่ 4

ชนิด รายละเอียด
Broadcast

 

บ่งบอกถึงรายละเอียดของการติดต่อสื่อสารในขณะที่มีการส่งข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังหลายๆจุดเท่านั้น
Multicast

 

เป็นรูปแบบการสื่อสารที่จากเครื่องหลักนั้นจะส่งสัญญาณไปยังกลุ่มในเวลาเดียวกัน
Unicast เป็นส่วนที่ใช้อธิบายการติดต่อสื่อสารที่ข้อมูลถูกส่งไปจากจุดหนึ่งไปยังจุดอื่นเพียงจุดเดียว

ตารางสรุปข้อมูลของคลื่น Wireless LAN

ในด้านขวามือของหน้าจอโปรแกรมจะมีตารางแสดงข้อมูลสรุปของการจับสัญญาณของอุปกรณ์ที่อยู่ในระบบเครือข่ายของเราโดยแต่ละช่องนั้นจะแบ่งทั้งหมด 16 ชนิด ซึ่งแต่ละช่องนั้นสีที่เราเห็นจะมีความหมายต่างกันไป ดังรูปที่ 5

หัวตาราง รายละเอียด
Channel ช่องสัญญาณทั้งหมดที่สามารถตรวจจับได้ใน Wireless LAN
Device/MAC Address อุปกรณ์ที่สามารถตรวจจับได้ในแต่ละช่องพร้อมทั้งแสดงค่า

MAC Address

Media ชนิดของ 802.11 media, i.e.,802.11b หรือ 802.11ที่กำลังใช้อยู่
Signal ความแรงของสัญญาณในรูป % หรือ dBm
Noise ความแรงของสัญญาณรบกวนในรูป % หรือ dBm
S/N อัตราส่วนระหว่างสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน(Signal to Noise ratio) วัดในรูป % หรือ dBm
Security แสดงถึงกลไกความปลดภัยที่ใช้บน Wireless LAN

  • N =  WEP disabled;
  • Y =  WEP required;
  • V = PPTP, IPSec , Secure Shell, etc;
  • 1x= 802.1x
TK/MIC แสดงถึงความปลอดภัยของ TKIP และ MIC ที่กำหนด

  • Y =  ทำงาน
  • N =  ไม่ทำงาน
  • U = ไม่แสดง
Bridge Mode

 

  • Y =  ใช้  Bridge Mode
  • N =  ไม่ใช้ Bridge Mode
SSID ชื่อของ SSID แต่ละช่องสัญญาณ
BI ระยะเวลา Beacon  (ในหน่วยมิลลิวินาที)
#STA จำนวนเครื่องที่ใช้งานในแต่ละช่องสัญญาณ
Preamble Preamble แสดงค่า Long กับ Short
PCF/DCF Point Coordination Function/Distributed Coordination Function
First , Last เวลาที่ข้อมูลชุดแรกได้รับ , เวลาที่ข้อมูลชุดสุดท้ายได้รับ

 

สีตาราง รายละเอียด
สีแดงบนช่องสัญญาณ

 

แสดงว่าไม่มีสัญญาณเตือนบนช่องสัญญาณ สามารถกด Tap เพื่อเปิดไปดูส่วนหน้าจอ Alarmsได้
สีแดงบน

Device/MAC Address

แสดงถึงอุปกรณ์ที่ไม่มีการติดต่อใดๆ มานานกว่า 60  วินาที สามารถกด Tap เพื่อเปิดไปดูรายละเอียดในส่วนหน้าจอ Infrastructure ได้
สีเหลืองบน

Device/MAC Address

แสดงถึงอุปกรณ์ที่มีการติดต่ออยู่ระหว่างช่วงวินาทีที่ 5 ถึงช่วงเวลา 60 วินาที สามารถกด Tap เพื่อเปิดไปดูรายละเอียดในส่วนหน้าจอ Infrastructure ได้
สีเขียวบน

Device/MAC Address

แสดงถึงอุปกรณ์ที่มีการติดต่อ ในช่วง 5 วินาทีที่ผ่านมา สามารถกด Tap เพื่อเปิดไปดูรายละเอียดในส่วนหน้าจอ Infrastructure ได้
สีเทาบน

Device/MAC Address

แสดงถึงอุปกรณ์ที่มีการติดต่อ ( อ้างอิงจากการตั้งค่าในส่วน configuration) สามารถกด Tap เพื่อเปิดไปดูรายละเอียดในส่วนหน้าจอ Infrastructure ได้
  • การทำงานในส่วนหน้าจอ Channel

เราสามารถสับเปลี่ยนไปใช้หน้าจอ Channel ได้โดยการเลือกปุ่มนำทาง (Navigation Bar) Channel หรือคลิกที่แผนภูมิ ณ ช่องสัญญาณใดๆในหน้าจอส่วนที่แสดงมาตรวัดจะปรากฏดังรูปที่ 6

ช่องสัญญาณ Utilization และ Throughput

ด้านบนสุดของหน้าจอจะพบมาตรวัด 2 ชนิดด้วยกันคอหน้าจอแสดงส่วน Utilization และ Throughput สัญญาณนั้นสามารถแสดงออกมาในรูป เปอร์เซ็นต์ หรืออาจแสดงออกมาในรูป dBm ก็ได้ กฏทั่วไปนั้น 60% ของ Utilization หรือ 6 Mbps จะมีขีดจำกัดสูงสุดที่ขึ้นอยู่กับปริมาณงานต่อหน่วยเวลาในเครือข่ายแบบ 802.11b ค่าคงที่ที่ช่องสัญญาณสูงที่ Utilization จะมีการจราจรที่มากที่สุดที่ 11 Mbps และชุดข้อมูลจะมีอัตราการผิดพลาดที่แสดงออกมาในระบบเครือข่ายแบบ 802.11b จะไม่มีพื้นที่ว่างพอที่ผู้ใช้ต้องการดังนั้นเราจึงแก้ไขได้โดยการเพิ่มจุดกระจายสัญญาณให้มากขึ้น

เราสามารถสับเปลี่ยนไปมาระหว่างช่องสัญญาณต่างๆโดยการคลิกที่ตัวเลขที่อยู่ด้านบน เมื่อเราเลือกแล้วก็จะคงหน้าจอจนกว่าเราจะเลือกช่องสัญญาณใหม่ ช่องสัญญาณที่เราเลือกนั้นจะแสดงอยู่ในวงกลมสีเขียว ตรงกลางระหว่างแผนภูมิทั้งสองดังรูปที่ 7

Speed และ Media Type

เมื่อ หรือ

ได้ถูกเลือกแล้ว ฟิวเตอร์ที่เราได้กำหนดไว้ใต้ชื่อของช่องสัญญาณในวงกลมนั้นจะทำงานแบบ Speed และ Media Type ขึ้นอยู่กับที่เราเลือก

ข้อมูลสรุปของช่องสัญญาณ

ด้านมุมซ้ายของหน้าจอจะพบตารางสรุปข้อมูลที่ช่วยในการวิเคราะห์ต่างๆเกี่ยวกับช่องสัญญาณนั้น ในส่วนบนสุดนั้นจะแสดงส่วนสรุปของความปลอดภัย แสดงโดยสัญลักษณ์ และเมื่อเราคลิก

เราสามารถที่จะเข้าไปสู่หน้าจอ ของ air WISE ซึ่งเราสามารถดูรายละเอียดในนั้นได้ต่อไป

ด้านใต้ข้อสรุปความปลอดภัยนั้นจะเป็นรายการสรุปข้อมูลของสัญญาณที่ช่องสัญญาณนั้น แต่ละชนิดข้อมูลจะแสดงออกมาในรูปสัญลักษณ์ที่มีเครื่องหมาย + และเครื่องหมาย – ซึ่งเราสามารถขยายดูรายละเอียด และ ย่อดูได้ตามลำดับ นอกจากนี้เรายังสามารถดูข้อมูลได้ สองแบบคือ Channel rate หรือ Channel Total

สรุปความเร็วในการเชื่อมต่อของช่องสัญญาณและสรุปข้อมูลของสัญญาณของช่องสัญญาณ

ข้อมูลของช่องสัญญาณที่แสดงโดยกราฟ

จากรูปแสดงข้อมูลที่อยู่ในรูปกราฟของช่องสัญญาณ ซึ่งอยู่ทางด้านล่างขวาของหน้าจอ Channel ซึ่งส่วนบนของกราฟนั้นจะมีฟิวเตอร์ให้เลือกอยู่ 2 ชนิด ได้แก่ ตัวเลือกข้อมูล และตัวเลือกกราฟเพื่อที่แสดงผล

 

การทำงานในหน้าจอของ Instructure

เราสามารถเข้าไปยังหน้าต่าง intructure โดยการกดปุ่ม SSID , Ad – Hoc, AP, STA จากหน้าต่าง start หรือเราอาจจะเปิดจากแท็บ บนปุ่มนำทาง ( Navigation bar )

ดังรูปที่ 10

The network tree structure

ส่วนทางด้านซ้ายของหน้าต่าง instructure ได้แสดงจุดที่เชื่อมต่อทั้งหมดในรูปแบบแผนผังที่อยู่ใน WLAN ในส่วนของ network  tree structure เราสามารถให้โปรแกรมแสดงผล เฉพาะส่วนของ SSID , channel ,AP ,Station ,peer to peer , network หรือ 8021.1x user ได้ การเลือกแบบ access point จะแสดงเป็นสถานีโดยแบ่งแยกจาก mac หรือ IP address ดังรูปที่ 10

รหัสสีที่แสดงบนหน้าจอ Infrastructure

จากรูปจะเห็นได้ว่า SSID, ASPs และสถานีจะสื่อความหมายจากสี โดยแต่ละสีจะแสดงสถานะของ สัญญาณ RF ดังนี้

สี รายละเอียด
เขียว สัญญาณที่ถูกพบจากอุปกรณ์ภายใน  5 นาที
ส้ม สัญญาณที่ถูกค้นพบจากอุปกรณ์ระหว่าง 5 นาทีถึง 60 นาที
เทา สัญญาณที่ถูกพบจากอุปกรณ์มากกว่า 60  นาที
แดง ไม่มีสัญญาณที่ถูกค้นพบจากอุปกรณ

มุมมองรายละเอียดของข้อมูลในระบบเครือข่าย

ทางด้านขวาของหน้าจอ Infrastructure แสดงข้อมูลของจุดเชื่อมต่อที่ได้เลือกเอาไว้จากด้านซ้าย การเลือก AP หรือ station ทางด้านซ้ายโปรแกรมจะแสดงรายละเอียดเกี่ยวกับอุปกรณ์นั้นๆ

ข้อมูลแสดงในรูปกราฟของ Instructure

ส่วนบนของหน้าจอ instructure แสดงข้อมูลเป็นกราฟสำหรับโหลดที่เลือกจาก network tree เราสามารถเลือกชนิดข้อมูลที่จะนำมาแดงเป็นกราฟโดยดูได้จาก option ดังรูปที่ 11.1 และ 11.2

รายการข้อมูลสรุปของ instructure

ส่วนล่างของโปรแกรมส่วนใหญ่จะเหมือนข้อมูลที่แสดงข้อมูลที่แสดงบนหน้าจอ channel แต่ที่แสดงในหน้าต่าง instructure จะ โฟกัสมากกว่าเกี่ยวกับชิ้นส่วนที่เป็นโครงสร้างเช่น SSIDs , APs, Station ดังนั้นปุ่มที่อยู่ด้านล่างของคอลัมป์ที่อยู่บริเวณล่างซ้ายของหน้าจอจะแสดงรายละเอียดของ APs หรือ Station เราสามารถที่จะคลิกที่เครื่องหมายบวก เพื่อแสดงรายละเอียดของข้อมูลและถ้าคลิกที่รายการละเอียดย่อยออกมาโปรแกรมจะแสดง pie chart ดังรูปที่ 12

ข้อมูลแสดงแบบกราฟวงกลมของ Infrastructure

กราฟวงกลมใช้แสดงข้อมูลจาก AP หรือสถานีที่เลือกจาก network tree เราสามารถใช้กราฟวงกลมแสดงข้อมูล ความเร็ว การเตือน เฟรม การควบคุมเฟรม การจัดการเฟรม ข้อมูลหรือเฟรม หรือ AP ได้โดยการเลือกข้อมูลทางด้านขวาของกราฟวงกลม ส่วน Alarm Status แสดงจำนวนของคำเตือนความปลอดภัยที่เกิดขึ้น

การคลิกที่

โปรแกรมจะเปิดเป็นหน้าต่าง AirWISE ซึ่งแสดงรายละเอียดเกี่ยวกับความปลอดภัยต่อไป

  • การทำงานในหน้าจอ AirWISE

โปรแกรมนี้ที่เครื่องมือวิเคราะห์ patent – pending ที่จะช่วยแสดงการรักษาความปลอดภัยในระบบเครือข่าย และแสดงสถานะ ประสิทธิภาพ, pinpoint ,ปัญหา และ ทางแก้ไขปัญหาต่างๆ การเข้าหน้าจอนี้ทำได้หลายวิธีด้วยกัน เช่นการคลิกที่ปุ่ม Security หรือ Performance จากหน้าต่าง start กด ในส่วนต่างๆของโปรแกรม กด ปุ่มนำทาง 

จัดระบบป้องกันภัยในเครือข่าย

จากรูปที่ 14 สามารถแบ่งได้ เป็น 2 กลุ่มคือ Security และ performance ซึ่งแต่ละกลุ่มสามารถแบ่งกลุ่มย่อยได้อีกบริเวณใต้สุดของแต่ละกลุ่มจะบอกจำนวนการบุกรุก

ตัวเลขในวงเล็บเป็นตัวบอกถึงจำนวนของความปลอดภัย ในแต่ละกลุ่ม

Alarm tree VS Alarm List

โดยปกติ จะแสดงลำดับของคำเตือนเป็นกลุ่มๆเราสามารถเลือกชนิดการเรียงข้อมูลจากช่องสัญญาณ  คำเตือน  เวลา  จุดเชื่อมต่อ ได้ดังรูปที่ 20 เราสามารถสลับไปมาระหว่าง Alarm tree และ Alarm List ได้โดยการเลือกที่ปุ่ม และปุ่ม

คำเตือนความปลอดภัยและรหัสสีต่างๆ

สีต่างๆใน alarm จะสื่อความหมายดังนี้

  • แดง                       –  Critical
  • ส้ม           –  Urgent
  • เหลือง               –  Warning
  • น้ำเงิน               –  Information

Filtering Alarm Display

โปรแกรมมีตัว filtering alarm 2 ตัว คือ primary ทำให้แสดงจาก SID, channel,  ap, station เป็นต้น และตัวที่ 2 second จะไม่แสดงส่วนที่เลือก

  • การทำงานในหน้าจอ Charts

เข้าสู่หน้าต่างนี้โดยการกดปุ่มนำทาง

ดังรูปที่  17  หน้าต่างนี้จะจัดอันดับ  10  อันดับแรกของ  APs,  Station,  nodes,  Channel  โดยดูจาก  frames speed ,  8021.1x  user,  type  เป็นต้น

Choosing a graph Option

เราสามารถปรับรูปแบบ  chart โดยกดที่  Graph  Options  ดังรูป  17

Choosing a Top – 10 Category  and  a  Data  type

ที่มุมซ้ายบนนั้นเราสามารถเลือกหมวดหมู่ของการแสดงผลของกราฟได้จะเป็น  Top 10  APs,  Top  STAs,  node  หรือจะเป็น  channel  ส่วนถัดกันมาเราจะสามารถเลือกชนิดของข้อมูลได้  เช่น  frame  speed  หรือ media  type

Chart Data Tabulation

บริเวณใต้กราฟจะแสดงรายละเอียดของข้อมูลทั้ง  10  ตัว  ซึ่งจะช่วยอธิบายข้อมูลได้ดีขึ้น

  • การทำงานในหน้าจอ Decodes

เราสามารถเข้าสู่หน้าต่าง  Decodes โดยกดที่ปุ่มนำทาง  Decodes โดยหน้าต่างนี้ก็จะแสดงข้อมูลต่างๆ เป็นตาราง  เช่น  เวลาระหว่างเฟรม  channel,  ความยาวเฟรม  เป็นต้น

เนื่องจากข้อมูลเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา  จึงทำให้อ่านค่าได้ยาก  แต่เราสามารถทำ ให้หยุดได้โดยการกดปุ่ม และเราก็ยังสามารถวิเคราะห์ข้อมูลอย่างละเอียดโดยการกด เพื่อจะค้นหาและกำจัดข้อผิดพลาดของโปรแกรมได้

ตาราง  พารามิเตอร์ของหน้าจอ decode

ชื่อ รายละเอียด
No ลำดับของ Packets  ที่ถูกตรวจจับ  โดยจะแสดงเฉพาะเมื่อ  Packets  ที่ตรวจนั้นหยุดแล้ว
Frame  Gap ระยะเวลาระหว่างเฟรม
CH ช่องสัญญาณ
S ความแรงของสัญญาณ
Length ความยาวเฟรม
Source ตำแหน่งต้นทาง
Destination ตำแหน่งปลายทาง
Summary รายละเอียดของ  packet  ข้อมูล

ขั้นตอนการวิเคราะห์ข้อมูลที่ตรวจจับ

1.       หลังจากที่เรา  stop  การ  live  capture  แล้วจะมีหน้าจอตามรูปที่  19  และเราสามารถเลือกข้อมูลแต่

ละ  packet  ได้โดยใช้  scroll  bar

2.       ทำการเลือก  packet  ที่สนใจด้วย  check  box  ที่คอลัมน์ที่มีตัวอักษร  M

3.       จากหน้าต่างวิเคราะห์ข้อมูลเราสามารถเลือกเครื่องหมายบวกเพื่อทำการดูข้อมูลของ  packet  ที่เราสนใจได้

ทำการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้เพื่อหาปัญหา

วิจารณ์ผลการทดลอง

จากการศึกษาผลผลการทำงานของโปรแกรม  Air Magnet Laptop พบว่าโปรแกรมแบ่งเป็นส่วนต่างๆดังนี้
แถบที่ 1 การเริ่มต้นโปรแกรม  Air Magnet  Laptop

แถบที่ 2 แถบนำทาง (Navigation Bar)

แถบที่ 3 หน้าจอแสดงส่วนภาพรวมของ Wireless LAN

แถบที่ 4 หน้าจอแสดงข้อมูลของช่องสัญญาณคลื่น Wireless LAN

แถบที่ 5 หน้าจอแสดงข้อมูลที่จุดต่างๆ ของคลื่น Wireless

แถบที่ 6 หน้าจอการใช้ Air Wise ในการแก้ปัญหา Wireless LAN

แถบที่ 7 Identifying top WLAN issues.

แถบที่ 8 หน้าจอ Decoding WLAN frame packets

ซึ่งในการศึกษาการใช่โปรแกรม Air Magnet  Laptop ทำให้เห็นถึงข้อแตกต่างมากมายโดยโปรแกรมนี้จะแสดงความแตกต่างของสัญญาณ อัตราการส่งข้อมูลหรือช่องสัญญาณผ่านแถบโค้ดสีที่แตกต่างกัน มีการแสดงกราฟสรุปข้อมูลต่างๆ  โปรแกรมนี้จะช่วยให้ผู้ใช้งานง่ายต่อการวิเคราะห์ตัวระบบ  Wireless  LAN จากข้อมูลที่ได้  ทำให้เราทราบถึงจุดอ่อนจุดแข็งของระบบซึ่งจะช่วยในการปรับปรุงพัฒนาระบบให้มีเสถียรภาพให้มากที่สุด และยังสามารถช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถดูได้ว่ามีจำนวนผู้ใช้งานบริเวณ ไหนมากเพื่อจะได้หลีกเลี่ยงการเกิดปัญหาการส่งข้อมูล

สรุปผลการทดลอง

การทดลองนี้เป็นการศึกษาการใช้งานโปรแกรม AirMagnet Laptop เพื่อให้ผู้ศึกษาได้มีความรู้และความเข้าใจถึงฟังก์ชั่นการใช้งาน หมวดหมู่ของโปรแกรมและรายละเอียดต่างๆของในโปรแกรมเพื่อความเข้าใจในการตรวจสอบสัญญาณ Wireless LAN ที่เราตรวจจับได้ว่า ณ ขณะนั้นมีกี่สัญญาณที่ตรวจเจอ มีอัตราการรับ ส่งข้อมูลเท่าไร จำนวนผู้ใช้กี่คน และเป็นข้อมูลมาตรฐานใด เป็นต้น โดยตัวโปรแกรมนี้จะแสดงฟังก์ชั่นการใช้งานโดยมีการบ่งบอกถึงการทำหน้าที่ของฟังก์ชั่นนั้นๆโดยมีการใช้สัญลักษณ์และสีมาเป็นตัวอธิบายเพื่อให้เข้าใจตัวโปรแกรมนี้ได้อย่างชัดเจนและเข้าใจง่าย และโปรแกรมนี้ยังดู IP address และ Mac address  ที่รับสัญญาณ Wireless LAN ที่เราตรวจจับได้ว่าเครื่องเลขไหนได้เชื่อมต่อกับสัญญาณ Wireless LAN สัญญาณไหนที่เชื่อมต่อขณะที่ใช้งานได้อีกด้วย

 

Posted in Uncategorized | Leave a comment

NMEA-0183 Protocol

วัตถุประสงค์

เพื่อศึกษาและได้รู้จักกับตัวอุปกรณ์ GPS และ NMEA-0183 Protocol

อุปกรณ์

1.คอมพิวเตอร์เพื่อรับตัวสัญญาณ GPS ระบุตำแหน่ง
2. ตัวรับสัญญาณ GPS

โปรแกรม Virtual GPS (Signal Quality Windows)
ผลการทดลอง

ทั้งหมดนี่เป็น code ของสัญญาณที่ได้รับจากดาวเทียม

EX. จะยกตัวอย่าง Code
$GPRMC,070723.000,A,1338.9627,N,10029.5522,E,0.07,302.04,240111,,*0E

อธิบาย แต่ละ Code
RMC
– คือ Recommended Minimum Sentence
070723.000
– คือ Fix taken at 07 : 07 : 23 UTC
A
– Status A = Active
1338.9627,N
– Latitude 13 deg 38.9627’N
10029.5522,E
– Longitude 100 deg 29.5522’E
0.07
– Speed over the ground in knots
302.04
– Track angle in degrees True
240111
– Date – 24 January 2011
*0E
– The checksum data , always begins with *

Virtual GPS (Signal Quality Windows)

จากรูป เป็นโปรแกรม Virtual GPS (Signal Quality Windows)
โดย แกนนอนจะบอกจำนวนของดาวเทียมแกนตั้งจะบอกความแรงของสัญญาณที่ได้รับ
จากดาวเทียวแต่ละดวง

Virtual GPS (Navigation Windows)

จากรูป เป็นโปรแกรม Virtual GPS (Navigation Windows)
จะบอก ตำแหน่ง ละติจูด , ลองติจูด และ ระดับความสูง

Virtual GPS (Survey Windows)

จากรูป เป็นโปรแกรม Virtual GPS (Survey Windows)

Virtual GPS (Azimuth & Elevation Windows)

จากรูป เป็นโปรแกรม Virtual GPS (Azimuth & Elevation Windows)
เป็นการแสดงตำแหน่งของดาวเทียมในแต่ละดวงว่าอยู่ตรงไหน

NMEA to KMZ

จากรูป เป็นโปรแกรม NMEA to KMZ
ใช้ในการแปลง Code log file เพื่อที่จะหาตำแหน่งของตัว GPS Receiver

จากรูป เป็นผลมาจากโปรแกรม NMEA To KMZ เป็นการแสดงตำแหน่งของตัว GPS Receiver
ซึ่งอยู่ในบริเวณ CB4

จากรูป เป็นการค้นหาตำแหน่ง ของ Google Map ในรูปแบบของแผนที่ จากการค้นหาโดยใช้เลขละติจูด และลองติจูด จากโปรแกรม Virtual GPS (Navigation Windows)

จากรูป เป็นการค้นหาตำแหน่ง ของ Google Map ในรูปแบบของดาวเทียม จากการค้นหาโดยใช้เลขละติจูด และลองติจูด จากโปรแกรม Virtual GPS (Navigation Windows)

จากรูป เป็นการค้นหาตำแหน่ง ของ Google Map ในรูปแบบของภูมิประเทศ จากการค้นหาโดยใช้เลขละติจูด และลองติจูด จากโปรแกรม Virtual GPS (Navigation Windows)

คำถามหลังการทดลอง
1.การรับสัญญาณ GPS มีข้อจำกัดอย่างไรบ้าง
ตอบ ข้อจำกัดการรับสัญญาณคือจะต้องอยู่ในสถานที่ที่ไม่อับสัญญาณถึงจะทำให้ติดต่อกับดาวเทียมได้ และจะต้องอยู่ในพื้นที่ที่มีสัญญาณดาวเทียมคลอบคลุม เพราะ GPS ใช้ดาวเทียมเป็นตัวบอกตำแหน่ง
2.ในการทดลองนี้มีผลที่มาจากการรบกวนของคลื่นวิทยุบนพื้นโลกหรือไม่
ตอบ ไม่พบการรบกวน เพราะจากการรับสัญญาณที่ได้จากดาวเทียม GPS แสดงค่าความแรงระดับสัญญาณอยู่ในระดับปกติ และการแสดงตำแหน่งค่อนข้างแน่นอน มีค่าการเปลี่ยนแปลงไม่มาก
3.ตำแหน่งที่ทำการทดลอง ที่สามารถบอกได้จากโปรแกรม

วิจารณ์ผลการทดลอง
จากการทดลองนี้เป็นการใช้ตัวGPS Receiver เพื่อรับสัญญาณจากตัวดาวเทียม แล้วมาเข้าโปรแกรม Virtual GPS เพื่อหาตำแหน่งของตัวรับสัญญาณบนแผนที่ โดยในการทดลองโปรแกรมผู้ทดลองควรที่จะเตรียมตัวรวมทั้งศึกษาเกี่ยวกับอุปกรณ์และขั้นตอนการทดลอง
เพื่อที่จะลดความผิดพลาดที่จะเกิดขึ้นในการทดลองได้

สรุปผลการทดลอง
GPS เป็นระบบที่ใช้บอกตำแหน่งของสถานที่ต่างๆ บนโลกด้วยดาวเทียมระบบการรับ GPS จะรับสัญญาณจากดาวเทียม GPS และคำนวณเวลาการเดินทางของสัญญาณจากดาวเทียม ถ้าได้เวลาจากดาวเทียมสามดวงขึ้นไป สามารถคำนวณระยะทางจากเครื่องส่งสัญญาณดาวเทียมกับเครื่องรับสัญญาณโดยวิธีทางตรีโกณ และสามารถคำนวณพิกัดจุดรับสัญญาณบนพื้นโลกได้
ในการทดลองได้ใช้โปรแกรม “GPS mapedit” เพื่อวาดรูปแสดงตำแหน่งตึก CB4 ลงบนแผนที่ โดยใช้โปรแกรม paint มาช่วยวาดรูปตึก โดยดูตำแหน่งพิกัดของตึก CB4 จากโปรแกรม “Google earth” และทำวาดแผนที่ตึก CB4

Posted in Uncategorized | Leave a comment

VoIP ( Voice over Internet Protocol )

อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

1.       VoIP Phone adapter  Linksys : PAP2T                                                       จำนวน  2  เครื่อง

2.       เครื่องโทรศัพท์ แบบอนาลอก                                                                           จำนวน  2  เครื่อง

3.       Hub 100Mbit/s with at least 5 ports or equivalent

4.       PC ( Trixbox CE installed) ทำหน้าที่เป็น server                                         จำนวน  1  เครื่อง

5.       PC ( Wireshark installed )ทำหน้าที่เป็น protocol analyser

วัตถุประสงค์ในการทดลอง

1.       เพื่อทดลองตั้งค่าตัวแปรของระบบอุปกรณ์ VoIP

2.       เพื่อทดลองการสื่อสารด้วยเสียงผ่านระบบอินเตอร์เน็ต

3.       เพื่อศึกษาขั้นตอนของโปรโตคอลแบบ SIP

ขั้นตอนการทดลอง

Setup  อุปกรณ์  Linksys PAP2T
1. เชื่อมต่อโทรศัพท์แบบ Analog   เข้าที่ช่อง Phone1 ของ PAP2T และเชื่อมต่อสาย Lan เข้ากับ

Computer  (Computer ควร Fix IP ให้อยู่ในวงเดียวกัน)
2. ยกหูโทรศัพท์กด **** (* 4 ครั้ง) จะได้ยินเสียงสังเคราะห์เป็นภาษาอังกฤษ
3. กำหนด IP ด้วยการกด 111# แล้วกด 192*168*0*10 # และกด 1 เพื่อบันทึก
4. กำหนด Netmask ด้วยการกด 121# แล้วกด 255*255*255*0# และกด 1 เพื่อบันทึก

5. เปิด Internet Explorer เข้า URL: 192.168.0.10 Click ที่ Admin Login และ Switch To Advance View

6.เข้าที่ Menu System เลือกตามนี้

Enable Web Server: Yes

Enable Web Admin Access: Yes
Static IP: 192.168.0.10 (ได้ Set ไว้แล้วตามข้อ 3)
NetMask: 255.255.255.0 (ได้ Set ไว้แล้วตามข้อ 3)

เข้าที่ Menu Line 1 เลือกตามนี้
Line Enable: yes
Proxy: blank
Register: No
Make Call Without Reg.: Yes
Ans Call Without Reg.: Yes
User ID: 1100
Dial Plan: (<2200: 2200@192.168.0.12 :5060>) คือเมื่อกด 2200 จะ Dial ไปยังเครื่อง 192.168.0.12:5060
Enable IP Dialing: Yes
จากนั้น Click [Save Settings]

PAP2T Site (2200)
Config เหมือน PAP2T Main (1100) เพียงแต่เปลี่ยน IP เป็น 192.168.0.12 , User ID: 2200 และ Dial Plan เป็น  (<1100:1100@192.168.0.10:5060>)

เชื่อมต่อสาย Lan จากพอร์ตหนึ่งของHUB เข้ากับ Linksys PAP2T Main และ อีกพอร์ตหนึ่งเข้าที่ Linksys PAP2T อีกตัวหนึ่ง เสร็จแล้ว ลองยกหู จะได้ยินเสียงไดอัลโทน เหมือนโทรศัพท์อนาลอก  ลองเรียกจาก เครื่อง 1100 เข้า 2200 ดู ถ้า Config ถูกต้อง จะโทรหากันได้ปกติ

การวิเคราะห์ VoIP Calls โดยโปรแกรม Wireshark

To access the VoIP calls analysis use the menu entry “Telephony->VoIP Calls…”. The current VoIP supported protocols are:

with the corresponding RTP streams.

See VOIPProtocolFamily for an overview of the used VoIP protocols.

To try out this dialog, a small capture file containing a VoIP call can be found at SampleCaptures/rtp_example.raw.gz which contains an example H323call including H225H245RTP and RTCP packets.List VoIP calls

The VoIP calls list shows the following information per call:

  • Start Time: Start time of the call.
  • Stop Time: Stop time of the call.
  • Initial Speaker: The IP source of the packet that initiated the call.
  • From: For H323 and ISUP calls, this is the calling number. For SIP calls, it is the “From” field of the INVITE. For MGCP calls, the EndpointID or calling number. For UNISTIM the Terminal ID.
  • To: For H323 and ISUP calls, this is the called number. For SIP calls, it is the “To” field of the INVITE. For MGCP calls, the EndpointID or dialed number. For UNISTIM the dialed number.
  • Protocol: Any of the protocols listed above
  • Packets: Number of packets involved in the call.
  • State: The current call state. The possible values are
    • CALL SETUP: call in setup state (Setup, Proceeding, Progress or Alerting)
    • RINGING: call ringing (only supported for MGCP calls)
    • IN CALL: call is still connected
    • CANCELLED: call was released before connect from the originated caller
    • COMPLETED: call was connected and then released
    • REJECTED: call was released before connect by the destination side
    • UNKNOWN: call in unknown state
  • Comment: An additional comment, this is protocol dependent. For H323 calls it shows if the call uses Fast Start or/and H245 Tunneling.

Filtering a call

To prepare a filter for a particular call, just select the desired call and press “Prepare Filter” button. This will create a filter in the Main Wireshark windows to filter the packets related to this call. This is specially useful when you want to connect ISUP calls according to some CIC value.

VoIP calls Graph analysis

To Graph analysis one or multiple calls from the VoIP List, select them from the list and then press the “Graph” button.

The Graph will show the following information:

  • Up to Ten columns representing an IP address each one.
  • All packets that belong to the same call are colorized with the same color
  • An arrow showing the direction of each packet in the calls
  • The label on top of the arrow shows message type. When available, it also shows the media codec.
  • The RTP traffic is summarized in a wider arrow with the corresponded Codec.
  • Shows the UDP/TCP source and destination port per packet.
  • The comment column has protocol dependent information:
    • H323:
      • Fast Start and H245 Tunneling ON/OFF for the packet.
      • The SETUP message shows the calling and called number
      • The RELEASE message shows the Q.931 Release cause code
    • SIP:
      • Shows if the packet is a “Request” or a “Staus” message.
      • The INVITE message also shows the “From” and “To” fields
    • ISUP:
      • The format is as follows: NetworkID-Originating Point Code -> NetworkID-Destination Point Code, CIC
    • MGCP:
      • The MGCP Endpoint ID, and if the packet is a “Request” or “Response” message.
    • UNISTIM:
      • Details of the message, and the sequence #.
    • RTP:
      • Number of RTP packets in the stream, the duration in seconds and the SSRC field.

When clicking a packet in the Graph, the selected frame will be selected in the Main Wireshark window.

ผลการทดลอง

กรณีที่ 1 หมายเลข 2100 โทรหาหมายเลข 1100 แล้วให้หมายเลข 2100 วางสายก่อน

กรณีที่ 2 หมายเลข 2100 โทรหาหมายเลข 1100 แล้วให้หมายเลข 1100 วางสายก่อน

กรณีที่ 3 หมายเลข 2100 โทรหาหมายเลข 1100 โดยที่ 1100 ไม่ต้องรับสาย

กรณีที่ 4 หมายเลข 2100 โทรหาหมายเลข 1200 โดยที่หมายเลข 1200 นั้น ไม่มีเครื่องโทรศัพท์เชื่อมต่ออยู่

กรณีที่5 หมายเลข 2100 โทรหาหมายเลข 2100 แล้ววางสาย

วิจารณ์ผลการทดลอง

จากการทดลองนี้เป็นการทดลองใช้โทรศัพท์ติดต่อกันโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย หรือการติดต่อภายในของสำนักงานต่างๆโดยในการทดลองนี้เราจะเชื่อมต่ออุปกรณ์ คือสาย LAN  เครื่องคอมพิวเตอร์ router และโทรศัพท์บ้าน ( analog ) ซึ่งจะมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า VOIP เป็นตัวเชื่อมต่อในการทดลอง ซึ่งในการทดลองนี้ เราจำเป็นที่จะต้องทำการ set ค่า IP address ของตัวเชื่อมต่อให้มีค่าอยู่ในวงเดียวกันก็นั่นก็คือเครื่องคอมพิวเตอร์เป็นเครื่อง server ที่เราต้องทำการ set ค่า IP address เป็น 192.168.0.xxx แล้ว set ค่า IP address ของ VOIP ทั้งสองตัวให้มีเลข IP address 192.168.0.xxx ดังนี้โดยที่เลข ตัวหลังเป็นเลขอะไรก็ได้ตั้งแต่ 0-255 ดังนั้นถ้าการทดลองของเรามีการ set ค่า IP address ที่ไม่อยู่ในวงเดียวกันการติดต่อกันทางโทรศัพท์ของเราก็จะติดต่อกันไม่ได้ และจากทดลองนี้การใช้โปรแกรม Wireshark ทำให้เราทราบรายละเอียดของขั้นตอนการติดต่อระหว่างคู่สายโทรศัพท์ เช่น IP address ของคู่สาย และรหัสย่อ เลขหมายที่บ่งบอกถึงการกระทำระหว่างคู่สายที่ละเอียดมากแต่เนื่องจากในการทดลองนี้เราต้องการศึกษารายละเอียดครบทุกส่วนแต่เป็นช่วงเวลาที่สั้นๆ เราจึงต้องทำการรับสายและวางสายอย่างรวดเร็วเพื่อได้ผลตามต้องการ

สรุปผลการทดลอง

จากการทดลองนี้ทำให้เราทราบถึงการใช้โทรศัพท์ผ่านทางอินเตอร์เน็ตโดยไม่เสียค่าใช้จ่ายซึ่งเราใช้ VoIP (Voice over Internet Protocol) เป็นตัวเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่างๆ ดังนี้ เครื่องโทรศัพท์บ้าน สาย LAN router และเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งในการใช้ VoIP นั้นต้องมีการ set IP address ให้ตรงกันระหว่างเครื่อง server กับVoIP เพื่อที่จะให้มีการติดต่อกันได้ระหว่างคู่สายที่ต้องการโทรหากันและจากการใช้โปรแกรม เราได้ทราบถึงขั้นตอนการติดต่อและตอบรับกันโดยผ่าน server ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมต่อของ IP address ทั้งสองในรายละเอียดตัวโปรแกรมจะบอกถึงการตอบสนองทุกๆวินาทีที่เราทำการติดต่อกันอยู่จนกระทั่งวางสายซึ่งถือว่าจบการสนทนา

VoIP มีหน้าที่ดังนี้

1. Voice processing module

– A to D

– กำจัดเสียงรบกวน สะท้อน

– หยุดการสั่ง packet หรือไม่มีสัญญาณเสียง

– ตรวจจับ DTMF โดยแยกเสียง FAX

– กำเนิดสัญญาณ DTMF

– ถ่ายทอดสัญญาณ PCM แยกตัวสารออกมาและบรรจุลงใน packet

– รวบรวมสัญญาณเสียงที่ถูกบีบอัด ส่งเป็น packet เรียงตามลำดับป้องกันการสูญหาย

– ปลายทางทำหน้าที่แปลงรหัสเพื่อเล่นเสียงออกมา

2. Call processing module

– ตรวจสอบเครือข่าย interface

– แยกข่าวสารออกจากสัญญาณ

3. Packet processing module

4. Network management

Posted in Uncategorized | Leave a comment

RADAR

วัตถุประสงค์

  • To  familiarized  with  a  variety  of  RADAR
  • To  study  the  principles  of  RADAR
  • To  calculate  range  from  the  time  of  flight

อุปกรณ์ในการทดลอง

1.       Marine  radar  display

2.       Doppler  speed  radar

3.       Motion  detection  radar

4.       Dual  trace  oscilloscope

5.       Function  generator

6.       Cables

การทดลอง

การทดลองที่ 1 Marine radar with PPI display

ขั้นตอนการทดลอง

1.       ป้อนสัญญาณ  TTL  เข้าที่ด้านหลังของ  radar display unit  เพื่อกำหนดความถี่การกวาดใช้ความถี่ในช่วงประมาณ  200 – 500 Hz

2.       วัดสัญญาณ  range sweep  ที่จุดทดสอบ  ซึ่งมีสัญญาณกวาดระยะทาง

3.       ปรับตำแหน่งระยะทางสูงสุด  เป็นค่าต่างๆ ตามที่พบบนสเกลของจอเรดาร์

4.       บันทึกสัญญาณ  range sweep

5.       จากรูปสัญญาณอธิบายความเกี่ยวข้องของระยะทางในสเกลกับความกว้างของสัญญาณโดยแสดงการคำนวณ

การทดลองที่ 2 Motion detection Radar

1.       ตั้งเครื่อง  Motion detection Radar  ไว้ห่างจากวัตถุที่เคลื่อนไหวอย่างน้อย  2  เมตร

2.       บันทึกรูปสัญญาณที่จุดทดสอบ

3.       เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณเนื่องจากมีการเคลื่อนที่  ให้บันทึกรูปสัญญาณ  แล้วเปรียบเทียบกับค่าปกติ

ผลการทดลอง

การทดลองที่ 1 Marine radar with PPI display

อธิบายความเกี่ยวข้องของระยะทางกับสัญญาณโดยแสดงการคำนวณได้ดังนี้

จากรูปสัญญาณรูปที่ 2 เมื่อเทียบกับสัญญาณที่ใช้ในการกวาดรูปที่ 1 จะเห็นว่าช่วงในการกวาดของสัญญาณ  จะมีสเกลแบ่งออกเป็น 6 ช่อง  ซึ่งในแต่ละช่องนั้นจะมีค่าขึ้นอยู่กับการปรับตั้งของเรดาร์  ซึ่งในการทดลองได้ทำการปรับเรดาร์ไว้เท่ากับ 6/2 ดังนั้นในสเกลแต่ละช่องนั้นจะเท่ากับ 2 ไมล์ทะเล (1 ไมล์ทะเล = 1852 เมตร)

จาก                ;         v      = 3 × 108 m/s

;              จากการขยายสเกลจะทำให้วัดค่า  T = 24 × 10-6 s  (ของ 1 ช่องสเกล  2 ไมล์ทะเล)

3,600 m

เปลี่ยนเป็นไมล์ทะเล     = 1.943 n mile

จะเห็นได้ว่ามีค่าประมาณ  2  ไมล์ทะเล

จากรูปสัญญาณรูปที่ 4 เมื่อเทียบกับสัญญาณที่ใช้ในการกวาดรูปที่ 3 จะเห็นว่าช่วงในการกวาดของสัญญาณ  จะมีสเกลแบ่งออกเป็น 5 ช่อง  ซึ่งในแต่ละช่องนั้นจะมีค่าขึ้นอยู่กับการปรับตั้งของเรดาร์  ซึ่งในการทดลองได้ทำการปรับเรดาร์ไว้เท่ากับ 12/4 ดังนั้นในสเกลแต่ละช่องนั้นจะเท่ากับ 4 ไมล์ทะเล (1 ไมล์ทะเล = 1852 เมตร)

จาก                ;         v      = 3 × 108 m/s

;              จากการขยายสเกลจะทำให้วัดค่า  T = 50 × 10-6 s  (ของ 1 ช่องสเกล  4 ไมล์ทะเล)

7,500 m

เปลี่ยนเป็นไมล์ทะเล       =  4.049 n mile

จะเห็นได้ว่ามีค่าประมาณ  4  ไมล์ทะเล

การทดลองที่ 2 Motion detection Radar

เปรียบเทียบกับค่าปกติจะเห็นว่า  เมื่อมีการเคลื่อนไหวของวัตถุจะเกิดการเปลี่ยนแปลงของระดับพีคของสัญญาณที่รับค่าได้  ในการทดลองให้ตั้งเครื่อง  Motion detection Radar ไว้ห่างจากวัตถุที่เคลื่อนไหวอย่างน้อย  2  เมตร  แต่เนื่องจากระดับสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงน้อยมาก  ผู้ทำการทดลองจึงทำการลองนำมือมาบัง  Motion detection Radar  ทำให้สามารถเห็นได้ชัดเจนว่าระดับสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลง

สรุปผลการทดลอง

เรดาร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจหาเป้าหรือวัตถุ โดยอาศัยลักการสะท้อนของคลื่น โดยเรดาร์ที่ใช้ในการทดลอง คือเรดาร์ แบบ PPI (plan position indicator) เรดาร์ที่สามารถตรวจหาเป้าได้ 360 องศา รอบจุดที่อยู่

Motion detection radar เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจจับการเคลื่อนไหววัตถุ โดยใช้หลักการ 2 อย่าง คือ ใช้คลื่นความถี่และแสง การทำงานจะส่งคลื่นความถี่และการวัดปริมาณแสง แล้วทำการตรวจจับได้ค่าๆหนึ่ง มีการเคลื่อนไหวของวัตถุ จะทำให้ระดับสัญญาณนี้มีการเปลี่ยนแปลง ทำให้เราสามารถตรวจจับได้ว่า มีการเคลื่อนไหว แล้วทำการส่งสัญญาณไปต่อกับสัญญาณอื่นๆ

วิจารณ์ผลการทดลอง

ในการทดลองการใช้เรดาร์แบบ PPI นั้นเป็นเพียงการทดลองที่ใช้ศึกษาสัญญาณ range sweep ที่ใช้ส่งของเรดาร์ ในการทดลองจึงไม่มีการเรืองแสงของเป้าบนหน้าจอเรดาร์ จากกราฟในผลการทดลองจะเห็นว่ามี range mark ทั้งหมด 5 ช่วง แต่ที่แสดงผลบนจอเรดาร์มีเพียงแค่ 3 ช่วง อีก 2 ช่วงไม่มีการแสดงผล แต่ถ้าทำการปรับจุดกึ่งกลางของเรดาร์ เลื่อนขยายออกไปจะทำให้สามารถเห็นอีก 2 ช่วงที่เหลือได้

ในเครื่อง Motion detector ที่ทดลอง มีอุปกรณ์ตรวจจับการเคลื่อนไหว สองอย่าง ได้แก่ ไมโครเวฟ เรดาร์ และ PIR passive infrared detector ถ้าใช้การตรวจจับเพียง แสงอินฟราเรด อาจจะไม่สามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวได้ถูกต้อง ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงของคลื่นอินฟราเรด  เช่น มีการกลับรถใกล้ๆบริเวณที่ทำการติดตั้งไว้ แล้วแสงเกิดการลอดผ่านเข้ามาในบริเวณที่ต้องการตรวจสอบก็จะทำให้เกิดการส่งสัญญาณผิดพลาดได้ จึงใช้การตรวจจับแสงอินฟราเรดคู่กันกับการใช้ Microwave  ร่วมด้วยเพื่อให้การตรวจสอบเที่ยงตรงมากขึ้น

Posted in Uncategorized | Leave a comment

IQ TUTOR

วัตถุประสงค์

1.       ศึกษาการผสมสัญญาณดิจิตอลชนิดต่างๆ เช่น BPSK  QPSK  16QAM

2.       ศึกษาผลของลักษณะการตอบสนองความถี่ของฟิลเตอร์ที่มีต่อสัญญาณ

3.       ศึกษาผลของ  BER Vs. SNR

4.       ศึกษาเรื่องของ  Multipath

การเตรียมการทดลอง

1.        เข้าโปรแกรม  IQ Tutor  โดยใช้ชื่อไฟล์ IQTUTORC.EXE

2.       หลังจากเห็นข้อความแนะนำโปรแกรม กด Spacebar  เพื่อผ่านต่อไป

3.       ในหน้านี้สามารถใช้ลูกศร ขึ้น ลง เพื่อเปลี่ยนจากบล็อกเป็นรูปสัญญาณ เป็นข้อความและสามารถใช้ลูกศร เลื่อนซ้าย ขวา ขึ้น ลง หรือ EDIT เพื่อแก้ไขตัวแปรในการทดลอง

การทดลองที่ 1 เรื่อง การเปรียบเทียบค่า  Signal to Noise Ratio (SNR) กับค่าความเป็นไปได้ของอัตราความผิดพลาดข้อมูล  (Probability of Error, Pe)

กำหนด  Modulation  BPSK

Filter Alpha 1

SNR  6

(ไม่มีข้อความ  HPA Impairment on หรือ Multipath fade on)

4.       หลังจากกำหนดตัวแปรต่างๆตามที่ต้องการแล้ว กด Enter เพื่อให้ระบบทำงาน  จะมีข้อความ “working” หมายความว่า ค่าต่างๆที่เราต้องการได้มีการปรับเรียบร้อยแล้ว

5.       สามารถดูค่า P(e) ได้ที่ Detector Output บันทึกค่าไว้

6.       ทำการทดลองซ้ำอีกครั้ง โดยใช้ค่าตามตารางที่ 1-3

การทดลองที่ 2 การศึกษาเรื่อง  Noise, Errors และ  I-Q Vector Diagram

เลือกตัวแปรในการทดลองดังนี้ BPSK, SNR = 40, Filter Alpha 0.5

1.        เลื่อนลูกศรไปดูที่  Demodulator output  แล้วกดดูสัญญาณ IQ ในโดเมนเวลา

2.       กด  Enter  เพื่อดู  Vector Display

3.       กดปุ่ม / เพื่อดูข้อมูลขณะนั้น

4.       บันทึกผลการทดลอง

5.       กดปุ่ม  Enter  อีกครั้งเพื่อเข้าสู่แกนเวลา

6.       ตั้งค่า  SNR = 8  เป็นการเพิ่มสัญญาณรบกวนเข้าในระบบ

7.       บันทึกผล รูปในแกนเวลา

8.       บันทึกลักษณะของ  Vector diagram

9.       ทำการทดลองเช่นเดียวกันนี้กับสัญญาณ  16QAM

การทดลองที่ 3 Multipath & Curves

ในการเดินทางของคลื่นวิทยุผ่านระยะทางไกลในอากาศ  คลื่นที่เดินทางมายังเครื่องรับส่วนใหญ่จะเดินทางมาทางลำคลื่นหลัก (Main beam) บางส่วนมาจากการสะท้อน (Reflections) บางส่วนมาจากการหักเห (Refraction) ทำให้เกิดการเดินทางจากหลายเส้นทาง (Multipath Propagation) เมื่อเครื่องรับสัญญาณได้  จะเป็นผลรวมของคลื่นจากทิศทางต่างๆ ผลของ Multipath จะมีมาก  เมื่อมีการสะท้อน หรือ หักเหมากขึ้น ผลของ Multipath ที่สามารถสังเกตได้ คือ ทำให้รูปสัญญาณผิดเพี้ยน (Distortion) เกิดการจางหายของสัญญาณ (Fading) ในระบบสื่อสารวิทยุแบบอนาล็อกมีผลทำให้ S/N มีค่าลดลง ในระบบดิจิตอลมีผลทำให้ค่าความผิดพลาดของข้อมูลมากขึ้น  ในการทดลองนี้เราจะสามารถศึกษา ในบางช่วงความถี่ของแบนวิดธ์เครื่องรับ

ขั้นตอนการทดลอง

1.        เลื่อนภาพไปดูที่ Demodulator Output  จากนั้นดูที่แกนเวลา กด E เพื่อ Edit ค่าต่างๆดังนี้  QPSK, SNR = 40 , Filter Alpha = 0.3 ยังไม่ต้องกด Enter

2.       กด D เพื่อเข้าสู่หน้าจอ Advance Design กดลูกศรขึ้นเพื่อเปลี่ยนค่า Delay = 16.6 ns (Delay = ค่าเวลาที่แตกต่างระหว่างสัญญาณจริงที่มาถึงก่อน  และสัญญาณที่สะท้อนมาทีหลัง) ทำให้เกิดการ Notch ขึ้นทุกๆ 1/16.6 ns หรือ 60 MHz

3.       กดลูกศรขึ้นเพื่อเปลี่ยนค่า depth = 40 dB (เพื่อเปลี่ยนค่าความแตกต่างขนาด) สังเกตค่า Notch ที่เกิดขึ้น

4.       เลื่อนลูกศรไปทางซ้ายเพื่อเปลี่ยนตำแหน่งของ Notch เลื่อนลูกศรขึ้น เพื่อเปลี่ยนตำแหน่งไป 100%

5.       บันทึกผล

ผลการทดลอง

การทดลองที่ 1  เรื่องการเปรียบเทียบค่า  Signal to Noise Ratio (SNR)  กับค่าความเป็นไปได้ของอัตราความ                      ผิดพลาดข้อมูล (Probability of Error,Pe)

ตารางที่ 1 BPSK

SNR (dB) Errors Errors/100 = P(e)
6 0 0
4 2 0.02
2 4 0.04
0 5 0.05
-2 11 0.11

ตารางที่ 2 QPSK

SNR (dB) Errors Errors/100 = P(e)
16 0 0
14 0 0
12 0 0
10 0 0
8 0 0

ตารางที่ 3 16QAM

SNR (dB) Errors Errors/100 = P(e)
8 32 0.32
6 47 0.47
4 42 0.42
2 68 0.68
0 77 0.77

ตารางที่ 4 ผลการเปรียบเทียบระหว่าง SNR Vs. P(e) สำหรับการผสมทั้งสามแบบ

การทดลองที่ 2  การศึกษา Noise,Errors และ I-Q  Vector Diagram

การทดลองที่ 3  Multipath & Curves

สรุปผลการทดลอง

ในการทดลองตอนที่ 1 จะดูผลของการผสมสัญญาณทั้ง  3  แบบว่ามีความทนทานต่อ NOISE เพียงใดและดุว่าค่า BIT ERROR RATE มีค่าเป็นเท่าใด  ซึ่งผลการทดลองที่ได้คือในการผสมแบบ BPSK นั้นจะมีการทนทานต่อ NOISE มากที่สุดโดยสังเกตจากค่า S/N ที่ใช้ในการผสมสัญญาณและผลของ BIT ERROR RATE นั้นจะน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับ  การผสมแบบ 16QAM และ QPSK ซึ่งทั้งนี้เป็นผลมาจากการที่ BPSK นั้นมี Phase ที่ต่างกันถึง 180 องศาจึงทำให้มีความสามารถแยกสัญญาณรบกวนได้ชัดเจนถึงแม้จะมีสัญญาณรบกวนมากก็ตามแต่ก็จะเปลือง BANDWIDTH มากเช่นกันเพราะจะส่งได้ทีละ BIT เท่านั้นการส่งสัญญาณที่มีคุณสมบัติที่ใกล้เคียงกับ BPSK คือ 16QAM แต่สามารถที่จะประหยัด BANDWIDTH ได้มากกว่าและการที่ทำให้การผสมสัญญาณแบบนี้มีความทนทานต่อสัญญาณรบกวนก็เพราะได้มีการผสมทางแอมปลิจูดเพิ่มเข้าไปด้วยจึงทำให้มีคุณสมบัติที่ดีขึ้นกว่าการผสมแบบ QPSK ที่ส่งได้ทีละหลาย BIT แต่ในขณะเดียวกันเมื่อส่ง BIT มากขึ้นผลรวมทางเวกเตอร์จะทำให้มีจุดที่อยู่ใกล้กันมากขึ้น  ดังนั้นถ้ามีสัญญาณรบกวนจะทำให้ความสามารถในการแยกสัญญาณนั้นผิดพลาดได้  โดยการผสมแบบนี้จึงต้องการค่า S/N ที่สูง  โดยในการทดลองต้องใช้ค่า S/N ถึง 16 แต่กับการผสมแบบอื่นๆ ใช้มากที่สุดเพียง 6-8

ในการทดลองที่ 2 ศึกษาผลของ NOISE กับการผสมสัญญาณแบบ BPSK และ 16QAM โดยดูผลจาก VECTOR DIAGRAM ซึ่งตอนแรกนั้นจะใช้ค่า S/N สูงมากถึง 40 ทำให้รู้ว่า NOISE ในสัญญาณเราแทบไม่มีเมื่อดูผลทางเวกเตอร์ของการผสมสัญญาณทั้ง 2 แบบที่ได้แต่ละจุดจะมีเพียงจุดๆเดียว ไม่เป็นกลุ่มดาว จึงสามารถสรุปได้ว่าการ ERROR ของสัญญาณมีน้อยมากในการผสมทั้ง 2 แบบ แต่เมื่อเราทำการลดค่า S/N เป็น 8 แล้วทำให้ NOISE นั้นเพิ่มขึ้นมากสามารถสังเกตจากรูปเวกเตอร์ที่มีจุดแต่ละจุดนั้นรวมเป็นกลุ่มดาวโดย BPSK นั้น Phase ต่างกันอยู่ 180 จุดกลุ่มดาวนั้นจึงไม่มาปะปนกัน แต่ 16QAM นั้นปกติจะมีจุดเวกเตอร์ทั้งหมด 16 จุด และเมื่อมีผลของสัญญาณรบกวนที่จุดกลุ่มดาวแล้วจะทำให้แยกค่าของสัญญาณได้ยากขึ้นเป็นผลทำให้เกิด BIT ERROR ขึ้นด้วยการทดลองนี้ทำให้เห็นภาพของสัญญาณรบกวนที่ส่งผลต่อการผสมสัญญาณแบบ BPSK และ 16QAM ว่า NOISE มีผลอย่างไร ซึ่ง BPSK นั้นสามารถทนต่อ NOISE ได้ดีที่สุด

การทดลองตอนที่ 3 เป็นการทดลองดูผลของสัญญาณที่เดินทางมาถึงจุดรับโดยพิจารณาเฉพาะสัญญาณที่เป็น PATH ของ DIRECT BEAM ซึ่งจะเกิดจากการหักเห หรือ การสะท้อน ระหว่างการเดินทางของคลื่นจากจุดส่งไปยังจุดรับส่งผลให้สัญญาณบางส่วนนั้นเกิดการ DELAY ขึ้นเมื่อเดินทางมายังจุดรับก็จะมารวมกับสัญญาณที่เป็น DIRECT BEAM ส่งผลถึงการหักล้างหรือเสริมของสัญญาณขึ้นซึ่งการทดลองจะดูว่าเมื่อสัญญาณที่มี DELAY มาผสมแล้วเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างไรกับสัญญาณจริงโดยเราสามารถปรับ พารามิเตอร์ได้อย่างอิสระและผลที่ได้คือสัญญาณจริงที่ได้มีการหายไปบางส่วนเพราะการหักล้างของสัญญาณตามค่า DEPTH ที่เราปรับและจะมีจำนวนมากน้อยขึ้นกับ DELAY ที่เราปรับโดยเลื่อนตำแหน่งสังเกต ซึ่งผลเหล่านี้จะเป็นตัวอย่างของสัญญาณแต่ละ PATH ที่ส่งผลกระทบต่อการรับสัญญาณของเราซึ่งเราควรนำมาพิจารณาด้วยนอกเหนือจากการพิจารณา NOISE เพียงอย่างเดียว

วิจารณ์ผลการทดลอง

การทดลองนี้จะใช้โปรแกรมในการ SIMULATION แทนการใช้อุปกรณ์จริงทำให้ประหยัดสถานที่และเวลาในการทดลองและผลการทดลองนั้นสามารถเห็นได้ชัดเจนไม่ต่างจากการทดลองจริง  ซึ่งตัวโปรแกรมนั้นมีค่าพารามิเตอร์ที่ให้ปรับได้อิสระและดูผลของสัญญาณได้ทุกจุด  และการปรับค่าพารามิเตอร์ก็ส่งผลต่อการทดลองเช่นกัน  ถ้าเราปรับค่า FILTER ALPHA ก็คือปรับการ  ROLL Out  ของตัว  FILTER  ว่าจะเลือกสัญญาณได้ดีเพียงใด  หรือแม้แต่จะปรับค่า S/N  ซึ่งเป็นข้อดีของการทดลองโดยใช้การ  SIMULATION  ที่ในการทดลองจริงการปรับค่าบางอย่างนั้นจะยุ่งยากมากแต่ข้อดีของการทดลองจริงนั้นก็คือการได้ใช้อุปกรณ์จริงซึ่งก็เป็นการฝึกการใช้เครื่องในการ  SIMULATION  ทำไม่ได้

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Satellite Communication 1

Apparatus

1.       120 cm. Parabolic dish or 60 cm. offset parabolic

2.       Ku band Feed & LNB

3.       RG 6 A/U Transmission Line

4.       Spectrum Analyzer

5.       Bias Tee network

6.       Inclinometer

7.       Magnetic Compass

8.       Magnetic Compass

9.       GPS Receiver

Procedures

1.       Calculate the direction to point the dish to Thaicom 5 which are located 78.5 E. Your reference position can be measure by using the GPS receiver

  • Your reference position. (Latitude)  1338’58”

(Positive towards the north, negative towards the south)

  • Your reference position. (Longitude) 10029’34”

(Positive towards the east negative towards the west)

R = radius of the earth at the equator (6378.16 Km)

H = distance from the satellite to the center of the earth for a geostationary

Satellite, H = 42164.2 Km

Los = Longitude of the satellite (78.5)

Lor = Longitude of the reception point (100.49277)

Lar = Latitude of the reception point (13.649444)

DL = Los – Lor (-21.99277)

B = Acos (Cos Lar * Cos DL) (25.70436286)

P = R/H = 6378.16/42164.2 = 0.15126956

Ac = Atg (-59.7028)

Northern Hemisphere: azimuth = 180 – Ac (239.70289)

Southern Hemisphere: azimuth = 360-Ac (59.70289)

Elevation = Atg (64.324014)

  • Calculated Azimuth angle  240 degree
  • Calculated Elevation angle  64 degree

2.       The test set up is illustrated in fig.1

The Ku band LNB for Thaicom Satellite has an internal dielectric resonance oscillator that generates 11.30000 GHz LO. Thus the incoming Ku signal 12.25-12.75 GHz will be translated to 950-1450 MHz

1.       Set the spectrum analyzer as follows:

  • Center frequency 1200 MHz
  • Span 500 MHz
  • Reference level -60dBm
  • Vertical scale 2 dB/div
  • Resolution bandwidth 1 MHz
  • Video filter 10 KHz

2.       Bias the LNB at 18 V dc.

3.       Observe the analyzer screen , the signal should appear between 950-1450 MHz above the noise floor which is around -76 dBm. If there is no signal then slowly adjust the Pointing direction of the dish on both elevation and azimuth until you can observe one.

4.       If there is any signal appears on the screen. Check for the true Thaicom satellite signal by using the information of the Thaicom 5’s transponder.

5.       Adjust every possible parameter for maximum received level

7.1   Adjusting the focal point of the dish การปรับ focal point โดยการปรับจุดโฟกัส ซึ่งที่จานสามารถปรับเลื่อนเข้าออกเพื่อเปลี่ยนแปลงระยะโฟกัสได้ โดยดูระดับสัญญาณที่อ่านได้จาก spectrum analyzer ให้มีค่าที่สูงสุด ถ้าหากปรับระยะไม่ถูกต้องทำให้ sub reflector ไม่ได้อยู่ที่ focal point ของจานดาวเทียม ทำให้รับสัญญาณที่สะท้อนมาจาก reflector ได้น้อยลง

7.2   Adjusting the Polarization เมื่อทำการปรับของขั้วสัญญาณ Polarization โดยการหมุนที่ฟีดของจานดาวเทียมทำให้สัญญาณที่รับได้เกิดการเปลี่ยนระนาบ โดยสังเกตได้จากสัญญาณที่อ่านได้จาก spectrum analyzer เมื่อสามารถรับสัญญาณได้สูงสุดในระนาบหนึ่งระนาบใด จะสามารถเปลี่ยนระนาบจาก Hor (Thaicom 5) ไปเป็น Ver (Thaicom 2) หรือกลับกัน โดยการหมุน 90 องศา

6.       Print of plot the spectrum of the received signals.

7.       Change the bias voltage to 13 V. in order to received the opposite Polarization

Print or plot the received spectrum.

8.       Spectrum of Ku band Transponder received from Thaicom 2 are as follows

9.       Locate each of the Ku band transponder that appears on the screen.

10.   Calculate the gain of the dish as follows

The gain of a parabolic antenna is equal to

Where            G = gain of the antenna, no unit

= wavelength of operational frequency, m (0.024)

A = area of the parabolic dish, m2 (1.13 m2)

The area of the dish is equal to

Where                  A = area of the parabolic dish, m2 (1.13 m2 )

D = diameter of the dish opening, m (1.2 m)

Then the antenna gain can be calculated 24674.011

Convert to dB 43.922 dB (apply 10log10 24674.011)

Assuming the efficiency of the dish is 60%

Then  G = 41.704 dB

1.       Observe the effect of Cross polarize by slowly rotate the LNB by about 30 degree and observation the result.

ระดับสัญญาณที่รับได้จะลดลงจากเดิม และสามารถมองเห็นว่ามีสัญญาณดาวเทียมจากอีกระนาบแทรกข้ามเข้ามาได้

ผลการทดลอง

ดาวเทียม WW-VM100F-TL002 มีการหมุนหาคลื่นสัญญาณที่สามารถค้นหาได้โดยสายอากาศของดาวเทียมจะมีแผ่นโฟมติดไว้ ซึ่งเป็นฉนวนระหว่าง 2 layer ที่เป็นตัวนำทองแดง 2 layer และข้างหลังสายอากาศเป็น LNB และมี sensor ที่สามารถเปลี่ยนทางมุมได้ 2 ตัวที่มีการเอียงหรือเลี้ยวได้

จานรับสัญญาณดาวเทียม THAICOM-5

– ปรับแรงดันไว้ที่ 18 V

ผลการทดลอง THAICOM-5 (18V) Horizontal
ลำดับ Transponders LO (GHz.) IF(GHz.) LO + IF = RF(GHz.)
Transponders 1 11.3 0.9665 12.2665
Transponders 2 11.3 1.00828 12.30828
Transponders 3 11.3 1.05028 12.35028
Transponders 4 11.3 1.09028 12.39028
Transponders 5 11.3 1.13428 12.43428
Transponders 6 11.3 1.17428 12.47428
Transponders 7 11.3 1.21578 12.51578
Transponders 8 11.3 1.25713 12.55713
Transponders 9 11.3 1.29898 12.59898
Transponders 10 11.3 1.35028 12.65028
Transponders 11 11.3 1.41553 12.71553

– ปรับแรงดันไว้ที่ 13 V

ผลการทดลอง THAICOM-5 (13V) Vertical
ลำดับ Transponders LO (GHz.) IF(GHz.) LO + IF = RF(GHz.)
Transponders 1 11.3 0.96769 12.26769
Transponders 2 11.3 1.00927 12.30927
Transponders 3 11.3 1.05139 12.35139
Transponders 4 11.3 1.09189 12.39189
Transponders 5 11.3 1.13455 12.43455
Transponders 6 11.3 1.17505 12.47505
Transponders 7 11.3 1.21717 12.51717
Transponders 8 11.3 1.25767 12.55767
Transponders 9 11.3 1.30033 12.60033
Transponders 10 11.3 1.35325 12.65325
Transponders 11 11.3 1.41643 12.71643

จานรับสัญญาณดาวเทียม Nns-6 เป็นจานดาวเทียมแบบ Universal NB มี LO = 10,600 MHz.

– ปรับแรงดันไว้ที่ 18V

ผลการทดลอง Nns-6 (18V) Horizontal
ลำดับ Transponders LO (GHz.) IF(GHz.) LO + IF = RF(GHz.)
Transponders 1 10.6 1.37682 11.97682
Transponders 2 10.6 1.41691 12.01691

– ปรับแรงดันไว้ที่ 13 V

ผลการทดลอง Nns-6 (13V) Vertical
ลำดับ Transponders LO (GHz.) IF(GHz.) LO + IF = RF(GHz.)
Transponders 1 10.6 1.37682 11.97682
Transponders 2 10.6 1.41691 12.01691

วิจารณ์ผลการทดลอง
การทดลองนี้เป็นการทดลองเพื่อใช้เครื่องรับสัญญาณดาวเทียม รับสัญญาณจากดาวเทียม 2 ดวง คือ  ไทยคม5 และ โดยเริ่มตั้งแต่การคำนวณหาพิกัดของดาวเทียมทั้ง 2 นั้นที่จุดอ้างอิง เมื่อได้ตำแหน่งของดาวเทียมทั้ง   2 ดวงแล้ว เราก็จะฝึกการติดตั้งอุปกรณ์รับสัญญาณดาวเทียม โดยใช้เข็มทิศช่วยในการหันจานรับสัญญาณดาวเทียมไปในทิศทางที่ต้องการ ซึ่งพิกัดที่คำนวณได้พบว่าเราต้องตั้งจานรับสัญญาณด้วยมุมเงยประมาณ 60 องศา และมุมazimuthประมาณ 240 องศา แต่เมื่อถึงเวลาปฏิบัติงานจริงนั้น พบว่าเราอาจจะต้องมีการปรับมุมและจุดโฟกัสด้วย เพื่อให้สัญญาณที่ปรากฏนั้นมีสัญญาณชัดเจนที่สุด โดยดูจากเครื่อง Spectrum Analyzer และสำหรับอีกปรากฏการณ์หนึ่งคือ Cross Polarization Discrimination ซึ่งได้อธิบายความหมายไปแล้วและเมื่อเราทำการทดลองก็จะเห็นว่ารูปคลื่นที่ปรากฏบนหน้าจอ Spectrum Analyzer นั้นมีลักษณะสัญญาณที่ได้รับจากดาวเทียมน่าจะเป็นสัญญาณดาวเทียมไทยคม5 เมื่อหมุนดาวเทียมจากตำแหน่งเดิมไปทางขวาประมาณ 30 องศา

สรุปผลการทดลอง

ในการทดลองนี้จะเห็นได้ว่า ในการรับสัญญาณจากดาวเทียมดวงใดก็ตามจะต้องตั้งจานรับสัญญาณให้ตรงกับตำแหน่งของดาวเทียมดวงนั้นซึ่งในการตั้งจานรับดาวเทียมจะมีทั้งการตั้งมุมเงย และมุมกวาด  ถ้าตั้งไม่ตรงตำแหน่งกำลังของสัญญาณก็จะลดน้อยลง อาจจะรับได้น้อยหรือบางทีอาจจะรับไม่ได้เลย  นอกจากนี้ความชื้นในอากาศ การสะท้อนของสัญญาณ หรือโดนตึกบังสัญญาณก็ล้วนแต่มีผลต่อการรับสัญญาณดาวเทียมทั้งนั้น อีกทั้งขนาดของจานรับก็มีผลด้วยเช่นกัน ถ้าจานรับสัญญาณมีขนาดเล็ก ก็จะรับสัญญาณจากดาวเทียมภายในประเทศได้ แต่ถ้าจะรับสัญญาณจากดาวเทียมที่อยู่ในต่างประเทศกำลังของสัญญาณอาจจะน้อยเกินไปจนรับไม่ได้ต้องเพิ่มขนาดของจานรับให้ใหญ่ขึ้น

Question

1. Describe the effect of adjusting the video bandwidth?

การปรับ video band width ของเครื่อง spectrum analyzer จะส่งผลดังนี้

ถ้าปรับ VBW เพิ่มมากขึ้น จะทำให้ระดับสัญญาณ noise ที่อ่านได้มีค่าที่เพิ่มขึ้น แต่ถ้าปรับค่า VBW เพิ่มขึ้นมากๆ จะทำให้ไม่สามารถอ่านค่าได้ เนื่องจากมีค่า noise เพิ่มขึ้นมาก และถ้าปรับ VBW ลดลง จะทำให้ระดับสัญญาณ noise ที่อ่านได้มีค่าลดลง แต่ถ้าปรับลดลงมากเกินไป จะทำให้ค่าที่อ่านได้เกิดการหน่วงเวลามากเกินไป จึงแสดงค่าขนาดสัญญาณผิดพลาด

2. Describe the effect of terrestrial interference in this experiment?

สัญญาณรบกวนจากภาคพื้นดิน จะมีช่วงความถี่ประมาณ 950 MHz ซึ่งเกิดจากการส่งสัญญาณของระบบมือถือ cellular จะเห็นได้ชัดเจนโดยการปิดการทำงานของ LNB ซึ่งจะเห็นได้ว่ามีความถี่ทางซ้ายมือสุด และทำการรับสัญญาณของดาวเทียม Thaicom2 และ 5 จะมีสัญญาณของดาวเทียมอยู่ จึงทำให้มองเห็นสัญญาณแทรกเข้าไปกับสัญญาณที่รับได้จากดาวเทียม

3. What is Cross Polarization Discrimination?

คือความสามารถในการแยกระนาบตรงกันข้ามออกจากกัน เช่น เมื่อรับสัญญาณที่มีระนาบตรง ได้ขนาดสัญญาณ -20 dB แต่เมื่อปรับจานให้หมุนระนาบในการรับไป 90 องศา สามารถรับสัญญาณลดลงเป็น -50 dBm แสดงว่าจานสายอากาศมีค่า Cross Polarization Discrimination (XPD) 30 dB

4. Use this space to make you discussion in this experiment?

การรับสัญญาณจะต้องหันจานดาวเทียมไปทาง 240 องศา (จากทิศเหนือ) เป็นมุมเงย 64 องศา สัญญาณที่รับจะมาจากดาวเทียม 2 ดวงคือ Thaicom 2 (แนวตั้ง) และ Thaicom 5 (แนวนอน) ซึ่งเราสามารถใช้แรงดันเลือกระนาบได้โดย 18 V จะเป็นของ Thaicom 5 และ 13 V เป็นของ Thaicom 2 หรือทำการหมุน LNB ที่จานดาวเทียม เพื่อปรับระนาบการรับสัญญาณ และเราสามารถคำนวณหา gain of a parabolic antenna โดย

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Antenna Measurement

วัตถุประสงค์

1. ศึกษาลักษณะการแพร่กระจายคลื่นของสายอากาศ

2. ศึกษาการตอบสนองคลื่นในระนาบตรงข้าม

3. เปรียบเทียบอัตราขยายของสายอากาศบางชนิด

อุปกรณ์ในการทดลอง

1. สายอากาศแบบ Yagi และ Log periodic

2. แท่นหมุนสายอากาศ

3. Spectrum Analyzer

ขั้นตอนการทดลอง

1. ตั้งสายอากาศแบบ Log periodic เข้ากับแท่นหมุน ใช้ระนาบแนวนอน หันสายอากาศไปยังอาคารใบหยก 2 ตั้งรับสัญญาณที่มุมนี้เป็นมุม 0 องศา บันทึกค่าความแรงสัญญาณที่อ่านได้ เพิ่มขึ้นครั้งละ 5 องศา จนถึงมุม 180 องศา บันทึกค่าแอมพลิจูดของยอดคลื่นลงในตาราง

2. วาดกราฟแบบการแพร่กระจายคลื่น Radiation Pattern Envelope โดยพล๊อตสัญญาณกับค่ามุมที่สายอากาศรับสัญญาณ ในรูปแบบ Polar และ Rectangular โดยเทียบจุดที่มีค่าแอมพลิจูดสูงสุดให้เป็น 0 dB มุมอื่นที่มีค่าลดลงเป็นสัดส่วนตามลำดับ

3. เปลี่ยนการตั้งระนาบสายอากาศรับสัญญาณแบบจากระนาบแนวนอนเป็นระนาบแนวตั้ง หมุนการตั้งระนาบสายอากาศรับสัญญาณจากมุม 0 องศา จนถึงมุม 180 องศา บันทึกค่าแอมพลิจูดของยอดคลื่นลงตาราง

ผลการทดลอง

ตารางที่ 1 บันทึกผลการทดลองเมื่อรับสัญญาณในระนาบแนวนอนที่ความถี่ 5.8 GHz

มุม (องศา) ระนาบ Vertical (dBm) ระนาบ Horizontal (dBm)
0 -55.7 -64.9
5 -48.5 -66.3
10 -49.5 -79.2
15 -70.3 -81.9
20 -68.5 -86.1
25 -70.6 -84.2
30 -69.3 -85.5
35 -74.4 -99.8
40 -83.5 -100.4
45 -81.3 -90.3
50 -75.5 -90.7
55 -72.6 -84.4
60 -71.8 -87.7
65 -77.7 -92.7
70 -75.8 -102.2
75 -88.4 -93.5
80 -75.7 -91.6
85 -77.3 -94.2
90 -79.5 -102.5
95 -77.1 -96.4
100 -76.2 -87.1
มุม (องศา) ระนาบ Vertical (dBm) ระนาบ Horizontal (dBm)
105 -70.9 -89.8
110 -70.2 -91.6
115 -74.9 -100.7
120 -93.5 -95.7
125 -83.4 -100.6
130 -86.5 -94.2
135 -81.1 -99.1
140 -84.5 -102.6
145 -90.8 -96.4
150 -87.6 -98.9
155 -82.4 -93.9
160 -80.9 -95.4
165 -83.2 -91.6
170 -77.6 -93.7
175 -86.5 83.9
180 -68.2 86.8

ตารางที่ 2 บันทึกผลการทดลองเมื่อรับสัญญาณในระนาบแนวตั้ง

มุม (องศา) ระนาบ Horizontal (dB)
0 71
5 70
10 68
15 67
20 67
25 65
30 60
35 54
40 53
45 49
50 54
55 58
60 55
65 50
70 50
75 43
80 41
85 46
90 45
95 48
100 47
105 46
110 47
115 48
มุม (องศา) ระนาบ Horizontal (dB)
120 51
125 50
130 49
135 50
140 56
145 61
150 67
155 68
160 71
165 70
170 69
175 72
180 70

ตารางที่ 3 บันทึกผลการทดลองเมื่อรับสัญญาณ 12.44 GHz

มุม (องศา) ระนาบ (dBm) มุม (องศา) ระนาบ (dBm)
0 -37.58  
10 -38.72 190 -15.64
20 -38.37 200 -33.16
30 -32.43 210 -38.54
40 -36.83 220 -38.10
50 -36.11 230 -37.83
60 -29.96 240 -35.19
70 -30.15 250 -34.83
80 -40.96 260 -44.17
90 -30.96 270 -48.19
100 -36.84 280 -33.94
110 -40.07 290 -42.76
120 -35.87 300 -43.34
130 -41.35 310 -34.66
140 -41.84 320 -36.36
150 -44.62 330 -37.17
160 -41.41 340
170 -43.19 350
180 -22.40 360

สรุปผลการทดลอง

การทดลอง เรื่อง Antenna Measurement นี้ เป็นการทดลองเพื่อศึกษาคุณสมบัติของเครื่องส่งสัญญาณในแต่ละตัวว่ามีคุณสมบัติเป็นอย่างไร เครื่องส่งสัญญาณบางตัวอาจจะส่งได้รอบทิศทาง แต่ในขณะที่บางตัวอาจส่งได้ดีเฉพาะด้านหน้าเท่านั้น ซึ่งในการทดลองเราจะใช้เครื่องส่งสัญญาณแบบ Slot และเครื่องส่งสัญญาณแบบ parabolic แล้วนำผลที่ได้มาPlot Graph  RPE ทั้งแบบ polar และ rectangular เพื่อดูระดับสัญญาณของเครื่องส่งสัญญาณว่าชนิดใดที่สามารถส่งสัญญาณได้ดีที่สุด ซึ่งในการทดลองนั้นพบว่าเกิดข้อผิดพลาดจาก การอ่านค่าของ Spectrum Analyzer ที่คลาดเคลื่อน จึงทำให้ได้ผลการทดลองที่ได้มีค่าผิดพลาด

วิจารณ์ผลการทดลอง

แหล่งกำเนิดคลื่นจะกำเนิดคลื่นให้แพร่กระจายไปทุกทิศทาง โดยที่เครื่องรับสัญญาณแต่ละแบบนั้นจะมีรูปแบบการรับสัญญาณแตกต่างกันไป ดังนั้นในการตั้งจานรับสัญญาณจึงต้องทำการตั้งจานให้หันไปในมุมที่รับสัญญาณได้มากที่สุดเพื่อจะได้คุณภาพของสัญญาณที่ดีที่สุด ในการทำการทดลอง Side lobes characteristic เครื่องรับสัญญาณอาจจะรับสัญญาณได้ไม่ครบทุกองศา เพราะจานรับสัญญาณไม่สามารถหมุนให้ได้ครบรอบ และเมื่อนำค่าที่ได้จากการทดลองมา plot graph จะเห็นว่ารูปกราฟทางซีกขวาและซีกซ้ายมีค่าไม่เท่ากัน เพราะมีการสะท้อนของรูปคลื่นบนชั้นดาดฟ้าที่ทำการทดลองที่มีผนังปูนล้อมรอบบริเวณที่ทำการทดลอง และในการอ่านค่าการทดลองจากเครื่อง Spectrum Analyzer ที่มีค่าตัวเลขที่เปลี่ยนแปลงตลอดไม่หยุดนิ่ง จึงทำให้อ่านค่าที่อ่านได้มีความผิดพลาดได้

 

Posted in Uncategorized | Leave a comment

Spectrum Analyzer

การทดลองที่ 1

Radio Frequency Monitoring  ทดลองโดยใช้เครื่องวิเคราะห์แถบความถี่ร่วมกับเครื่องวิทยุสื่อสารในย่าน  460-470 MHz

วัตถุประสงค์

เพื่อให้คุ้นเคยกับการใช้งานเครื่องวิเคราะห์แถบความถี่

เพื่อให้เข้าใจกลไกการทำงานและการปรับค่าแบบต่างๆ

เพื่อทดลองใช้เครื่องมือแบบต่างๆ

อุปกรณ์

Spectrum Analyzer

สายอากาศย่าน  460-470 MHz

วิทยุสื่อสารย่าน 460-470 MHz

วิธีการทดลอง

เมื่อต้องการตรวจสอบการใช้คลื่นความถี่วิทยุสื่อสาร  พบว่าลักษณะการใช้คลื่นความถี่มิได้ทำการส่องออกอากาศตลอกเวลา  ส่วนใหญ่จะรอรับ  และจะส่งเหมือต้องการ  ซึ่งเวลาในการออกอากาศมักจะสั้น  ไม่ยาวต่อเนื่อง  ดังนั้นการใช้เครื่องวิทยุสื่อสารรอรับ  หรือแสกนหาต้องใช้เวลานานในการพบว่ามีการใช้คลื่นที่ความถี่ใดบ้าง

แต่หากใช้คลื่นวิเคราะห์ความถี่รับสัญญาณผ่านสายอากาศ  พบว่า  สามารถแสดงคลื่นความถี่ในย่านที่ต้องการได้พร้อมๆกันพลายคลื่น  แต่อย่างไรก็ตาม  ไม่สามารถที่จะรับฟังข่าวสารได้พร้อมๆกันทั้งหมด  ต้องเลือกความถี่ที่จะรับฟัง  ให้ น.ศ.ลองใช้เครื่องวิเคราะห์แถบความถีร่วมกับเครื่องรับวิทยุสื่อสารทำการ ตรวจสอบการใช้งานคลื่นวิทยุในย่าน  460-470 MHz

ผลการทดลอง

จากการทดลองบันทึกค่าต่าง  ได้ดังต่อไปนี้  Setting  ของเครื่องที่ใช้ในการทดลอง

ค่าที่วัด วัดได้ หน่วย
วงจรลดทอน (Attenuator) 10 dB
IF Gain 30 dB
Span 2 MHz
ความถี่กลาง (Center Frequency) 467.725 MHz
รีโซลูชั่นแบนด์วิดซ์ (RBW) 10 kHz
วิดีโอแบนด์วิดซ์ (VBW) 10 kHz
ระดับสัญญาณอ้างอิง (Reference) 98 dBu
ระดับของสัญญาณ (Signal Level) 58 dBu
ระดับสัญญาณรบกวน (Noise Floor) 18 dBu

ผลการปรับ RBW และ VBW

RBW  จากเครื่องที่ใช้ในการทดลองของการทดลองนี้  มีการตั้งการปรับ BW ของเครื่องไว้ 4 แบบ คือ Auto, 9 kHz, 120 kHz, 1.5 MHz  ซึ่งได้ใช้การตั้ง Auto  และปรับค่า  dispersion/DIV (MHz) ไว้ที่ 0.2 ซึ่งส่งผลให้ ค่า RBW ถูกตั้งไว้ที่ 10 kHz  หลังจากทดลองปรับค่า RBW ไปที่ 9 kHz ไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของกราฟ  ปรับที่ 120 kHz  และ 1.5 MHz  จะได้รูปสเปกตรัมที่ผิดไป

VBW  ปรับเป็น 100 Hz ค่าที่แสดงในจอภาพจะคมขึ้น  และระดับของสัญญาณที่อ่านได้  จะเกิด error อย่างมาก  โดยค่าของระดับสัญญาณที่รับได้ จะมี amplitude ลดลง  ลักษณะของกราฟไม่เป็นยอดแหลมเหมือนตอนตั้งค่าเป็น OFF หรือ 10 kHz

Noise floor , reference level ,signal level มีค่าเท่าไร

ค่าที่วัด วัดได้ หน่วย
ระดับสัญญาณอ้างอิง (Reference) 98 dBu
ระดับของสัญญาณ (Signal Level) 58 dBu
ระดับสัญญาณรบกวน (Noise Floor) 18 dBu

การทดลองที่ 2

Spectrum of TV  ทดลองดูสเปคตรัมของสถานีโทรทัศน์ช่อง 3 และ ITV ในย่าน UHF

อุปกรณ์

Spectrum Analyzer

สายอากาศย่าน UHF แบบ Log periodic

วิธีการทดลอง

สัญญาณโทรทัศน์ช่อง 3 ซึ่งออกอากาศในกรุงเทพฯ  ในช่องสัญญาณย่าน UHF ที่ช่อง 32 ความถี่ 558-566 MHz ส่งออกอากาศสัญญาณภาพแบบ เอเอ็ม  โดยใช้แถบความถี่แบบ Vestigial sideband (VSB) ส่งสัญญาณเสียงทั้งแบบอนาลอก (FM) และดิจิตอล (Nicam) ในการดูสเปคตรัมช่องสัญญาณโทรทัศน์ 1 ช่อง ใช้ Span 10 MHz ในการทดลองนี้  หากมีการเลือกค่า RBW ที่ไม่เหมาะสม  อาจจะไม่สามารถแสดงรูปแถบความถี่ที่ถูกต้องได้

ผลการทดลอง

Setting  ของเครื่องที่ใช้ในการทดลอง

ค่าที่วัด วัดได้ หน่วย
วงจรลดทอน (Attenuator) 10 dB
Sweeptime 50.5 ms
ขนาดสเกลแนวตั้ง 10 dB/div
Center 563.30 MHz
Span 10 MHz
รีโซลูชั่นแบนด์วิดซ์ (RBW) 30 kHz
วิดีโอแบนด์วิดซ์ (VBW) 10 kHz
ระดับสัญญาณอ้างอิง (Reference) 0.0 dBm
ระดับสัญญาณรบกวน (Noise Floor) -80 dBm

ผลการปรับ RBW และ  VBW

RBW  ถ้าปรับเพิ่มขึ้นจะส่งผลให้  ที่แถบความถี่ของเสียงระหว่าง  เสียงดิจิตอลกับอนาลอกจะเกิดการผิดเพี้ยนขึ้น

VBW  ปรับเพิ่มขึ้น  ช่วงสัญญาณแนวตั้งของ  Noise  จะกว้างขึ้น

ปรับลดลง  ช่วงสัญญาณแนวตั้งของ  Noise  จะแคบลง  จนกระทั่ง  เมื่อปรับลดลงถึง  3 kHz  สัญญาณที่วัดได้จะเกิดการผิดเพี้ยน

Noise floor , reference level ,signal level มีค่าเท่าไร

ค่าที่วัด วัดได้ หน่วย
ระดับสัญญาณอ้างอิง (Reference) 0.0 dBm
Carrier  ภาพ -46.14 dBm
Carrier  เสียง -58.5 dBm
เสียง  digital -70.83 dBm
ระดับสัญญาณรบกวน (Noise Floor) -80 dBm

การทดลองที่ 3

Spectrum of satellite downlink from LNB
ทดลองดูเสปคตรัมของสัญญาณดาวเทียมที่ได้รับผ่านอุปกรณ์ LNB

อุปกรณ์

1.Spectrum Analyzer
2.จานรับสัญญาณดาวเทียม และ LNB ย่านเคยู

วิธีการทดลอง

สัญญาณดาวเทียมไทยคมที่ตำแหน่ง 78.5E สามารถที่จะรับได้และแสดงที่หน้าจอของเครื่องวิเคราะห์แถบความถี่โดยการ กำหนดช่วงความถี่ 950-1450 MHz ระดับสัญญาณอ้างอิงประมาณ -60dBm    เสกล 2 dB/div ปรับ VBW 10 kHz, RBW 5 MHz หรือ ทดลองปรับแต่งพารามิเตอร์ต่าง ๆ เอง

ผลการทดลอง

1.Setting ของเครื่องที่ใช้ในการทดลอง

ค่าที่วัดได้ วัดได้ หน่วย
วงจรลดทอน(Attenuator) 10 dBm
ขนาดสเกลแนวตั้ง 10 dB/div
Center 1.2 GHz
Sweep time 20 ms
Span 100 MHz
รีโซลูชั่นแบนด์วิดธ์(RBW) 1 MHz
วีดีโอแบนด์วิดธ์(VBW) 30 kHz
ระดับสัญญาณอ้างอิง(Reference) -59 dBm
ระดับสัญญาณรบกวน(Noise Floor) -73 dBm

2. ผลการปรับ RBW และ VBW

ผลการเพิ่มค่า RBW  เมื่อความถี่สูงขึ้น จะมี lag น้อย และ Sweep เร็ว แต่มี Noise มาก สัญญาณจึงมีคุณภาพไม่ดี
ผลการลดค่า RBW  เมื่อความถี่น้อยลง จะมี lag มาก และ Sweep ช้า แต่มี Noise น้อย สัญญาณจึงมีคุณภาพดี
ผลการเพิ่มค่า VBW  เมื่อความถี่สูงขึ้น จะมี lag น้อย และ Sweep เร็ว แต่เส้นสัญญาณมี Noise มาก
ผลการลดค่า VBW  เมื่อความถี่น้อยลง จะมี lag มาก และ Sweep ช้า แต่เส้นสัญญาณมี Noise น้อย

3.noise floor, reference level, signal level มีค่าเท่าใด

การทดลองที่ 4

GSM Frequency Spectrum  ทดลองดูสเปคตรัมของโทรศัพท์ระบบ GSM 1800

อุปกรณ์

Spectrum  Analyzer

สายอากาศย่าน  1800 MHz

วิธีการทดลอง

สัญญาณคลื่นโทรศัพท์เซลล์ลู่ล่าห์ระบบ  GSM 1800  สามารถที่จะรับได้และแสดงออกมาที่เครื่องวิเคราะห์ความถี่ โดยการต่อสายอากาศในย่าน  1.8 GHz  เข้าทางขั้วสัญญาณเข้า  ความถี่ที่พบได้ชุดแรกอยู่ในย่าน  1800+  เป็นคลื่นจากสถานีฐานในบริเวณใกล้เคียงเรียกว่า  Downlink  ส่วนคลื่นที่จากลูกข่ายที่เรียกว่า  Uplink  นั้น  สามารถทดลองโดยการกดเครื่องมือถือเรียกออก  ในการทดลองนี้หากมีการเลื่อนค่า RBW  ที่ไม่เหมาะสม อาจจะไม่สามารถแสดงรูปของแถวความถี่ที่ถูกต้องได้  นอกจากนี้เนื่องจากการส่งคลื่นจากเครื่องลูกข่ายแต่ละตัวไม่ได้ส่งตลอดเวลา  แต่ถูกกำหนดให้ใช้ช่องเวลา (Timeslot) ซึ่งในความถี่หนึ่งคลื่นความถี่จะแบ่งออกเป็น  8  ช่องเวลา  ดังนั้นเมื่อสังเกตคลื่น Uplink จะพบว่ามีการกระพริบเป็นจังหวะ

ผลการทดลอง

Setting  ของเครื่องที่ใช้ในการทดลอง

ค่าที่วัด วัดได้ หน่วย
วงจรลดทอน (Attenuator) 10 dB
ขนาดสเกลแนวตั้ง 10 dB/div
Center 1.8 GHz
Span 750 MHz
รีโซลูชั่นแบนด์วิดซ์ (RBW) 1 MHz
วิดีโอแบนด์วิดซ์ (VBW) 100 kHz
ระดับสัญญาณอ้างอิง (Reference) 0 dBm

ผลการปรับ RBW และ  VBW

RBW  สามารถปรับขึ้นได้สูงสุดที่  1 MHz  ถ้าเกินรูปกราฟจะผิดเพี้ยน

VBW  ปรับเพิ่มขึ้น  ช่วงสัญญาณแนวตั้งของ  Noise  จะกว้างขึ้น ทำให้สัญญาณของ  downlink  จะสังเกตได้ยากขึ้น

ปรับลดลง  ช่วงสัญญาณแนวตั้งของ  Noise  จะแคบลง  แต่จะสังเกตสัญญาณ Uplink  ขณะที่มีสัญญาณไม่ได้  เนื่องจากเครื่องทำการ  sweep  สัญญาณไม่ทัน

Noise floor , reference level ,signal level มีค่าเท่าไร

ค่าที่วัด วัดได้ หน่วย
ระดับสัญญาณอ้างอิง (Reference) 0.0 dBm
Uplink -46.14 dBm
Downlink -58.5 dBm
ระดับสัญญาณรบกวน (Noise Floor) -80 dBm

สรุปและวิจารณ์ผลการทดลอง

เครื่อง spectrum analyzer เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวิเคราะห์สัญญาณของคลื่นใน frequency domain ซึ่งเราสามารถปรับตั้งค่าของเครื่องได้ ดังนี้

-Start Frequency คือความถี่แรกที่เราจะให้เครื่อง spectrum analyzer แสดงรูปกราฟหรือก็คือ ความถี่ที่จะอยู่ทางซ้ายสุดของจอ

-Stop Frequency คือ ความถี่สุดท้ายที่เราจะให้เครื่อง spectrum analyzer แสดงรูปกราฟ หรือก็คือความถี่ที่จะอยู่ทางขวาสุดของจอ

-Span คือช่วงความกว้างของความถี่ที่เราสนใจ หาได้จาก

Stop frequency-start frequency = span

-dispersion/DIV คือขนาดของสเกลในแนวนอนของหน้าจอ ว่าในแต่ละช่องจะมีความถี่เป็นเท่าไหร่ หาได้จาก span/10 จะได้ความกว้างของแต่ละช่องในแนวนอน

-Reference Level คือระดับอ้างอิงของสัญญาณที่จอภาพใช้ในการอ้างอิงระดับสัญญาณ คือ

ระดับ dBm ที่อยู่เส้นบนสุดในแกนตั้ง

-dB/div คือขนาดของสเกลในแนวตั้งของหน้าจอ ว่าแต่ละช่องมีค่ากี่ dB ค่านี้ในการอ่าน

จะต้องอ้างอิงกับ Reference Level  ด้วย

-Attenurator  คือ วงจรลดทอนที่ตั้งไว้

-Resolution Bandwidth คือค่าของ bandwidth มีผลต่อรูปกราฟคือ ถ้าค่า RBW ยิ่งน้อยจะได้รูปกราฟที่มีความเที่ยงตรงมากขึ้น แต่เวลาที่ใช้ในการ sweep ก็จะนานขึ้นด้วย

-Video Bandwidth คือค่าของ bandwidth ของการ detect สัญญาณให้ได้สัญญาณ Video ซึ่งจะถูกนำไปแสดงเป็น สัญญาณในด้านแนวตั้งของหน้าจอ

-Sweep Time คือระยะเวลาในการ กวาดหน้าจอในแต่ละหน้าจอ จะขึ้นอยู่กับ RBW2 และ span

Sweeptimeα

-Noise Floor คือระดับสัญญาณพื้นของ Noise ถ้าสัญญาณมีระดับต่ำกว่า Noise Floor จะไม่สามารถรับได้

ในการใช้เครื่อง spectrum analyzer ในการวิเคราะห์ความถี่ ควรจะรู้ช่วงความถี่ที่ใช้ในการวิเคราะห์ก่อน เพื่อความสะดวกในการหาช่วงความถี่ที่ต้องการ หรือต้องรู้ก่อนว่าความถี่ที่สนใจเป็นสัญญาณแบบไหน

-ควรตั้งค่า setting ต่างๆ ของเครื่องใช้ให้เหมาะสมกับความถี่ที่กำลังสนใจ
-ในการปรับตั้ง ต้องทดลองปรับตั้ง ให้ได้ค่า RBW และ VBW ให้ได้เหมาะสม เพี่อให้ได้รูปสัญญาณที่ถูกต้อง และง่ายต่อการนำไปวิเคราะห์

Posted in Uncategorized | Leave a comment