CÁC hệ THỐNG TRUYỀN THÔNG bài tập for each of the baseband signal

Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐH Quốc gia TPHCM Năm học 2020-2021 Học kỳ Hè CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG BÀI TẬP Giáo viên : Đặng Lê Khoa Trương Tấn Quang Sinh viên : Võ Thành Lợi 19200362 Phùng Tấn Phát 19200423 Trình Cơng Luận 19200370 Phan Quốc Phú 19200429 Trần Minh Trí Mẫn 19200373 Lê Quang Phúc 19200433 Phạm Huỳnh Nhựt Minh 19200381 Mai Hoàng Phúc 19200434 Dương Thiện Nhân Trần Thiên Phúc 19200436 19200404 PHÂN CÔNG BÀI TẬP 1.Phan Quốc Phú: 9, 14, 5.1-1 Mai Hoàng Phúc: 7, 4.2-5, 4.2-6 Lê Quang Phúc: 1, 8, 4.3-2 Trần Thiên Phúc: 12, 15, 4.3-3 Phùng Tấn Phát: 2, 3, 4.2-4 Trình Cơng Luận: 13, 4.2-1, 4.3-1 Võ Thành Lợi: 10, 4.3-4, 5.2-7 Dương Thiện Nhân: 5, 11, 5.1-3 Phạm Huỳnh Nhựt Minh: 6, 5.1-2, 5.2-2 10 Trần Minh Trí Mẫn: 4, 4.4-1, 5.2-6 MỤC LỤC 4.2-1: For each of the baseband signal: (i) ;(ii);(iii) , the following (a) Sketch the spectrum of m(t) (b) Sketch the spectrum of the DSB-SC signal (c) Identify the upper sideband (USB) and the lower sideband (LSB) spectra (d) Identify the frequencies in the baseband, and the corresponding frequencies in the DSB-SC, USB, and LSB spectra Explain the nature of frequency shifting in each case Theo biến đổi Fourier: Theo biến đổi Fourier: Theo biến đổi Fourier: i) M(f) f(Hz) ii) -500 500 DSB specturm USB LSB -5.5 -fc USB LSB -4.5 4.5 fc f(kHz) 5.5 DSB specturm iii) USB LSB USB LSB LSB Câu d/-6 Case i ii iii USB USB LSB f(kHz) -5.5 -fc -4.5 -4 Baseband frequency 500 500 1000 1000 2000 DSB frequency 4500 5500 4500 5500 4000 6000 4000 6000 3000 7000 4.5 fc 5.5 LSB frequency 4500 4500 4000 4000 3000 USB frequency 5500 5500 6000 6000 7000 4.2-4: You are asked to degisn a DSB-SC modulator to generate a modulated signal km(t), where m(t) is signal band-limited to B Hz Figure P4.2-4 shows a DSB-SC modulator available in the stock room The carrier generator available generates not , but Explain whether you would be able to generate the desired signal using only this equipment You may use any kind of filter you like (a) What kind of filter is required in Fig.P4.2-3 (b) Dertermine the signal spectra at points b and c, and indicate the frequency bands occupied by these spectra (c) What is the minimum usable value of (d) Would this scheme work if the carrier generator output were ? Explain (e) Would this scheme work if the carrier generator output were for any integer ? (a) Dựa vào công thức lượng giác: cos3a=4cos3a − 3cosa Tín hiệu điểm b Từ hình a, ta thấy tín hiệu mà đề mong muốn phải km(t), nên phần tín hiệu cần thiết.Phần cịn lại tín hiệu cần loại bỏ Do lọc cần phải có tần số sóng mang khoảng cho phép lấy tín hiệu mong muốn , loại bỏ phần tín hiệu (b) Tại điểm b: Tại điểm c: (c) Giá trị tối thiểu sử dụng để tránh phổ gấp khúc dc (d) Tại điểm b bao gồm thành phần tín hiệu khơng phải tín hiệu mong muốn Do hai bị triệt tiêu lọc Tóm lại với khơng điều chế tín hiệu mong muốn (e) Với với , hệ thống hoạt động n lẻ, n chẵn khơng với n chẵn ta khơng thể dùng lọc để điều chế tín hiệu mong muốn km(t) Ví dụ : 4.2-5: You are asked to design a DSB-SC modulator to generate a modulated signal km(t)coswct with the carrier frequency The following equipment is available in the stock room: (i) a signal generator of frequency 100 kHz; (ii) a ring modulator; (iii) a bandpass filter tuned to 300 kHz Show how you can generate the disired signal Chúng ta sử dụng điều biến vịng hình P.4.6 với tần số sóng mang f c = 100kHz ( ωc = 200π x 103) lọc dải thông điều chỉnh đến 300kHz Kết đầu vi(t) tìm phương trình 4.7b dạng: If the output of the modulator is k.m(t)coswct, find k Bộ lọc dải thông đầu loại bỏ tất điều kiện trừ số trung tâm 300kHz ( tương ứng với sóng mang 3ωct) Do đó, đầu lọc là: 4.2-6: Amplitude modulators and demodulators can also be built without using multipliers In Fig.P4.2-6, the input , and the amplitude The two diodes are identical, with a resistance of r ohms in the conducting mode and infinite resistance in the cutoff mode Show that the output is given by where w(t) is the switching periodic signal shown in Fig.2.20a with period 2π/Wc seconds Hence, show that this circuit can be used as DSB-SC modulator Điện trở diodes r ohms dẫn vô ngưng dẫn Khi sóng mang Acosωct dương, diode dẫn điện ( toàn nửa chu kỳ dương) sóng mang âm diode ngưng dẫn ( toàn nửa chu kỳ âm) Do đó, nửa chu kỳ dương, điện áp φ(t) xuất điện trở R Trong nửa chu kỳ âm, điện áp Vì diode hoạt động cổng mạch chia điện Đầu Chu kỳ w(t) Vì từ phương trình 2.75 ta có: Suy *Nếu chuyển đầu e0(t) qua lọc dải thơng (sóng mang wc) lọc triệt tiêu tín hiệu m(t) m(t)cosnωct ( n#1), để lại thuật ngữ điều chế m(t)cosωct Do hệ thống hoạt động điều biến b) How would you use this circuit as a synchronuos demodulator for DSB-SC signals (Làm bạn sử dụng mạch giải điều chế đồng cho tín hiệu DSB-SC) Chúng ta sử dụng mạch giải điều chế ta sử dụng lọc basepass đầu Trong trường hợp, đầu vào φ(t) = m(t)cosω ct đầu m(t) 4.3-1: Figure P4.3-1 shows a scheme for coherent (synchronous) demodulation Show that sheme can demodulate the AM signal regardless of the value of A> Đặt Từ ta có: Ở ta có số hạng đặc trưng cho tín hiệu thơng thấp quang phổ xoay quanh Do qua lowpass filter khơng tín hiệu thơng thấp quang phổ xoay quanh , bị chặn lại đầu là: Khi tín hiệu qua khối dc, số hạng A bị chặn lại đầu m(t) Do hệ thống giải điều chế tín hiệu AM giá trị A 10 Câu 3: Cho VCO có độ nhạy , điều chế tín hiệu m(t) = Tần số sóng mang trung tâm a Tìm độ di tần ? Hệ số điều chế b Viết biểu thức tín hiệu FM biết biên độ sóng mang 10V? a) Độ di tần : Hệ số điều chế : b) 26 Câu 4: Cho tín hiệu FM: vFM = 1000cos[2107t + 0.5cos2104 t](V) tải anten R= 50 a) Tính cơng suất FM? f ? f ? b) Tính độ nhạy điều chế kf nếu? Vẽ phổ FM A=1000V a) Công suất FM: b) Độ nhạy: Phổ FM: Biên độ tương tự: Câu 5: In a AM system, what is meant by the following terms: modulating signal, carrier, and modulated wave? 27 - Modulating signal (điều chế tín hiệu): q trình biến đổi hay nhiều thơng số tín hiệu tuần hồn theo thay đổi tín hiệu mang thơng tin cần truyền xa Tín hiệu mang thơng tin gọi tín hiệu điều chế Ở đầu thu giải điều chế dựa vào thay đổi thơng số sóng mang tái tạo lại tín hiệu mang thơng tin ban đầu Các thơng số sóng mang dùng q trình điều chế biên độ, pha, tần số - Carier (sóng mang) dạng sóng hình sin điều chế để biểu diễn thơng tin cần truyền Sóng mang thường có tần số cao so với tần số tín hiệu mà truyền tải - Modulated wave (sóng điều biến) điều chế để thay đổi hình dạng sóng Để điều chế sóng ta có có ba cách là: điều chế biên độ, điều chế tần số điều chế pha - Điều chế biên độ gọi điều biên (Amplitude Modulation "AM") dùng để truyền thơng tin qua sóng mang vơ tuyến Làm thay đổi biên độ tín hiệu sóng mang theo biên độ tín hiệu thơng tin cần gửi đi, hay nói cách khác điều chế sóng mang biên độ theo tín hiệu mang tin - Điều chế tần số gọi biến điệu tần số (Frequency modulation "FM") áp dụng kỹ thuật vô tuyến điện kỹ thuật xử lý tín hiệu Kĩ thuật điều chế tần số làm thay đổi tần số sóng mang theo tín hiệu cần truyền biên độ sóng mang cao tần không thay đổi - Điều chế pha (Phase modulation “PM”) dạng điều chế tín hiệu truyền thơng điều hòa để truyền dẫn xa Điều chế mã hóa thơng tin dạng biến đổi trị pha tức thời sóng mang Điều chế pha hai dạng điều chế góc, với điều chế tần số Pha tín hiệu điều chế để tuân theo mức thay đổi tín hiệu (biên độ) tín hiệu thơng báo Biên độ cực đại tần 28 số tín hiệu sóng mang trì khơng đổi, biên độ tín hiệu thơng báo thay đổi, pha sóng mang thay đổi tương ứng 29 Câu 6: For an envelope with Amax = 40V, Amin = 10V, determine: a Unmodulated carrier amplitude b Peak change in amplitude of the modulated wave c Coefficient of modulation a) Biên độ sóng mang khơng điều chế b) Đỉnh biên độ đường sóng mang : c) Hệ số điều chế : 30 Câu 7: For a modulation coefficent (AM) µ = 0.2 and a carrier power Pc = 1000W, determine: a) Sideband power b) Total transmitted power 31 Câu 8: For a AM-DSB wave with an unmodulated carrier voltage of 25V and a load resistance of 50Ω determine a Power of unmodulated carrier b, Power of unmodulated carrier and the upper and lower side frequencies for a modulation coefficieent =0,6 a) b) 32 Câu 9: Determine the maximum modulating signal ferequency for a peak detector with the following paramaters : Repeat the problem for µ = 0.5 µ = 0.707 33 Câu 10: For a FM modulator with modulator with modulator index , modulating signal , and an unmodulated carrier a Determine the number of sets of significant sidebands b Draw the frequency spectrum showing the relative amplitudes of the side frequencies c Determine the bandwidth d Determine the bandwidth it the amplitude of the modulating signal increases by a factor of 2.5 Từ bảng/đồ thị Bessel, mang lại thành phần sóng mang giảm dải biên 34 Đối với: , dải biên 35 Câu 11: Cho chuỗi bit: 10110000 Tốc độ bit 200 Kbps Sóng mang 800KHz, điều biến OOK a) Vẽ tín hiệu điều biến OOK b) Tính băng thông hệ thống a) Chu kỳ bit: Chu kỳ sóng mang: Ta có: Vậy chu kỳ bit chứa chu kỳ sóng mang b) Điều biến OOK điều chế ASK nên băng thông hệ thống là: 36 Câu 12: Cho hệ thống FSK, có tần số cho bit 1500 Hz tần số cho bit 1200 Hz Truyền thông tin tốc độ tối đa a) Tính độ dịch tần b) Tính tốc độ tối đa c) Nếu sử dụng kĩ thuật trực tiếp, xác định tần số lọc BPF d) Nếu sử dụng kĩ thuật thu coherent, xác định số cắt lọc thấp qua a) Độ dịch tần: b) Tốc độ tối đa c) Tần số lọc BPF d) Tấn số cắt lọc thấp qua 37 Câu 13: Cho hệ thống dùng BPSK có tốc độ bit 2Mbps Tần số sóng mang 200MHz, r=1 a) Tính tốc độ baud b) Tính băng thông hệ thống c) Nếu dùng QPSK, 8PSK, 16QAM tính lại câu a, b suy kết cho 8QAM, 16PSK a) Tốc độ baud b) Băng thông hệ thống là: c) Khi dùng QPSK +Khi dùng 8PSK +Khi dùng 16QAM +Khi dùng QAM +Khi dùng 16PSK 38 Câu 14: Cho tín hiệu tiếng nói có tần số cao 3.4 kHz, lượng tử hóa 8bit/sample Chọn tần số lấy mẫu vừa thỏa định lý lấy mẫu Truyền phương pháp QPSK, tần số sóng mang 900 MHz, r = a) Tính tốc độ baud b) Tính băng thơng hệ thống c) Hệ thống truyền tiếng nói thường lấy mẫu tần số bao nhiêu? Tính lại câu a, b với tần số lấy mẫu a) Tần số lấy mẫu: Tốc độ bit : Tốc độ baud: b) Băng thông hệ thống: c) Tần số lấy mẫu hệ thống thuyển tiếng nói thường 8000 Hz Tốc độ bit : Tốc độ baud: 39 Câu 15: Cho hệ thống có BW 2MHz, dùng điều chế số 8QAM Xác định tốc độ bit tối đa truyền (r = 1) 40 ... 4.2-1: For each of the baseband signal: (i) ;(ii);(iii) , the following (a) Sketch the spectrum of m(t) (b) Sketch the spectrum of the DSB-SC signal (c) Identify the upper sideband (USB) and the. .. (a) Sketch the DSB-SC signal corresponding to the message signal m(t) = cos 2πt (b) The DSB-SC signal of part (a) is applied at the input of an envelope detector Show that the output of the envelope... Identify the frequencies in the baseband, and the corresponding frequencies in the DSB-SC, USB, and LSB spectra Explain the nature of frequency shifting in each case Theo biến đổi Fourier: Theo biến