Tài liệu ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN HTVT1 doc

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN HTVT1 Câu 1: Phân tích sự lan truyền của các tần số vô tuyến. Lấy vd minh họa. Sự ion hóa của không khí loãng ở lớp khí quyển cao có tác động rất lớn đến sự lan truyền sóng trong các băng tần trung bình( MF) và băng tần cao (HF). Ion hóa không khí là do tác động của bức xạ tia cực tím của mặt trời, cũng như các tia vũ trụ đó, số lượng ion hóa là một hàm của thời gian trong ngày, mùa trong năm và hoạt động mặt trời trời (các vết đen mặt trời). Điều này dẫn đến một số tầng có mật độ ion hóa thay theo các độ cao khác nhau của tầng khí quyển bao quanh trái đất. Các vùng ion hóa mạnh là: D, E, F1, F2. Tầng D có độ cao 72-78Km đóng vai trò hấp thụ tần số radio, độ suy hao tỉ lệ nghịch với tần số và nhỏ với tần số trên 40MHz. Ở tầng D do có sự khúc xạ làm uốn sóng RF tầng D xuất hiện khi có ánh sáng ban ngày và không xuất hiện vào ban đêm. Tầng E có độ sáng cao 104-400km, sự ion hóa lúc mặt trời mọc và ion cực đại đầu giờ chiều và giảm xuống sau khi mặt trời lặn. Tầng E tách thành F1 và F2 lúc ban ngày và F khi trở về ban đêm. *Truyền lan của sóng mặt đất:đặc trưng cho sự lan truyền của các sóng có tần số dưới 2MHz. Ở đây sóng điện từ có khuynh hướng đi cong của trái đất, nghĩa là sự nhiễu xạ của sóng làm cho sóng lan truyền theo bề mặt của trái đất. Đây là cơ chế ≥của mặt đất và tín hiệu lan truyền trên một đường năm ngang ảo. Gía trị tần số hữu ích thấp nhất tùy thuộc vào chiều dài anten. Để bức xạ có hiệu suất cao anten cần dài hơn 1/10 bước sóng. *Truyền lan của sóng trời : nó đặc trưng cho sự lan truyền của sóng trong khoảng tần số từ 3 đến 30MHz. Ở đây đạt đưoc khoảng cách phủ sóng xa bằng phản xạ sóng tầng điện ly và tại các đường biên của trái đất. Thật ra ở tầng điện ly các sóng bị khúc xạ đều theo hình chữ U ngược bởi vì chỉ số khúc xạ n thay đổi theo độ cao khi mật độ ion hóa thay đổi. Chỉ số khúc xạ của tầng điện ly: . Các giá trị N điển hình năm trong khoảng giữa tùy thuộc vào thời gian trong ngày, mùa và số vệt đen trên mặt trời. *Truyền lan của sóng trực tiếp theo tầm nhìn thẳng : đặc trưng cho sự truyền lan của các sóng có tần số trên 30MHz. Ở đây sóng điện từ được lan truyền theo đường thẳng.Trong trường hợp này 81N nên n và có sự khúc xạ bởi tầng điện ly.Trên thực tế tín hiệu lan truyền xuyên qua tầng điện ly, thuộc tính này được sử dụng cho thông tin vệ tinh. Ngoài các phương thức truyền lan theo sóng trực tiếp của tầm nhìn thẳng ,sóng còn có thể được truyền lan theo phương thức tán xạ từ tầng điện ly hoặc tán xạ trong tầng đối lưu. Câu 2: So sánh phương pháp lấy mẫu tự nhiên và lấy mẫu tức thời *Phương pháp lấy mẫu tự nhiên: dạng sóng tương tự ở đây được giới hạn băng tần trong B Hz. Dạng sóng PAM lấy mẫu tự nhiên tương đối dễ tạo bởi vì nó chỉ yêu cầu sử dụng chuyển mạch tương tự có sẵn trong phần cứng CMOS. Phổ của tín hiệu PAM lấy mẫu tự nhiên được cho bởi dưới dạng phổ của dạng sóng đầu vào tương tự. Tín hiệu PAM có hình dạng răng cưa ở đỉnh. *Phương pháp lấy mẫu tức thời: dạng sóng tương tự ở đây được giới hạn băng tần tới B héc . Hình dạng tín hiệu là PAM đỉnh phẳng, vì thế việc tạo ra tín hiệu yêu cầu phải chính chính xác và đúng nguyên lý mạch. Câu 3: Trình bày định nghĩa và các tính chất của phép biến đồi Fourier. Nêu ý nghĩa vật lý của phép biến đổi Fourier *Định nghĩa: Biến đổi Fourier (FT) của dạng sóng w(t) là: Trong đó: biểu thị biến đổi Fourier của [.] và f là tham số tần số có đơn vị Hz. Biến đổi Fourier định nghĩa thuật ngữ tần số. Tần số là tham số f trong biến đổi Fourier. Biến đổi Fourier này cũng được gọi là phổ hai bên của w(t) vì cả thành phần tần số dương âm đều có được từ công thức định nghĩa trên. *Các tính chất của biến đổi Fourier: -f, gọi là tần số và có đơn vị là Hz, chỉ là một tham số của biến đổi Fourier xác định tần số mà chúng ta đang tìm kiếm trong dạng song. -FT tìm kiếm các tần số trong w(t) trên toàn bộ thời gian tức trong khoảng -W(f) có thể là phức cho dù w(t) là thực -Nếu w(t) là thực thì W(-f)=W*(f) *Ý nghĩa vật lý: Trong các bài toán kỹ thuật điện tử, tín hiệu ,tạp âm hoặc tổ hợp tín hiệu cộng tạp âm gồm có một song điện áp hoặc dòng điện là một hàm của thời gian. Để w(t) biểu thi dạng song quan tâm (hoặc điện áp hoặc dòng điện). Nếu muốn chúng ta có thể xem dạng sóng trên một máy hiện sóng. Gía trị của điện áp( hoặc dòng điện) biến đổi như một hàm của thời gian. Bởi vậy một vài tần số nào đó hoặc một khoảng tần số là một trong những thuộc tính đáng quan tâm. Trên lý thuyết , để tính được các tần số xuất hiện người ta cần xem dạng sóng trên toàn bộ thời gian để chắc chắn phép đo là chính xác và đảm bảo rằng không có một tần số nào bị quên. Mức tương đối của một tần số khi so sánh với một tần số2 khác được cho bởi phổ điện áp hoặc dòng điện. Phổ này có được bằng cách thực hiện biến đổi Fourier của dạng sóng điện áp hoặc dòng điện. Câu 4: Nêu nguyên lý hoạt động của vòng khóa pha PLL và các ứng dụng của PLL. Lấy một vài ứng dụng của PLL trong hệ thống viễn thông. *Nguyên lý hoạt động: Một vòng khóa pha gồm có 3 thành phần cơ bản : một bộ tách sóng pha , một bộ lọc thong thấp và một bộ dao động được điều khiển bởi điện áp VCO. VCO là một bộ dao động tạo ra một dạng sóng tuần hoàn , tần số của nó có thể thay đổi xung quanh một tần số biến đổi tự do nào đó, theo giá trị của điện áp cung cấp,.Tần số biến đổi tự do là tần số đầu ra của VCO khi điện áp cung cấp . Bộ tách sóng pha tạo ra tín hiệu đầu ra là một hàm của hiệu số pha giữa tín hiệu đến và tín hiệu của bộ dao động . Tín hiệu đã lọc là tín hiệu điều khiển được sử dụng để thay đổi tần số của đầu ra VCO . Cấu hình PLL có thể đc thiết kế sao cho nó làm việc như một bộ lọc bám sát băng hẹp khi bộ lọc thông thấp (LPF) là bộ lọc bang hẹp. Ở chế độ làm việc này tần số của VCO sẽ trở thành tần số của một trong các thành phần vạch phổ của phổ tín hiệu đầu vào, bởi vậy trên thực tế tín hiệu đầu ra VCO là một tín hiệu tuần hoàn có tần số bằng tần số trung bình của thành phần tín hiệu đầu vào này. Một khi VCO đã có được thành phần tần số này thì tần số của VCO sẽ bám theo thành phần tín hiệu đầu vào này nếu nó hơi thay đổi về tần số. Ở một chế độ làm việc khác, dải thông của LPF rộng hơn để cho VCO có thể bám theo tần số tức thời của tín hiệu đầu vào. Khi PLL bám theo tín hiệu đầu vào theo một trong hai cách này thì PLL được gọi là khóa pha. *Ứng dụng: PLL có nhiều ứng dụng trong các hệ thống thông tin. Một số ứng dụng điển hình là: -Tách sóng FM -Tạo các tín hiệu FM có độ ổn định cao -Tách sóng AM kết hợp -Nhân tần số -Tổng hợp tần số -Sử dụng như một khối xây dựng trong các hệ thống số phức tạp để đồng bộ bit và tìm kiếm dữ liệu. *Một vài ứng dụng trong hệ thống viễn thông: -Tách sóng FM -Tạo các tín hiệu FM có độ ổn định cao -Tách sóng AM kết hợp -Sử dụng như một khối xây dựng trong các hệ thống số phức tạp để đồng bộ bit và tìm kiếm dữ liệu. Câu 5: PAM là gì? Phân tích kỹ thuật điều chế dạng tín hiệu PAM PAM (Pluse Amplitude Modulation) là phương pháp dùng để điều chế biên độ xung, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang một tín hiệu kiểu xung trong đó kiểu xung biểu thijtin tức tương tự. Kỹ thuật điều chế dạng tín hiệu PAM gồm có 2 kỹ thuật: *Lấy mẫu tự nhiên: Tại máy thu, dạng sóng tương tự ban đầu w(t) có thể được khôi phục từ tín hiệu PAM , w(t) bằng cách truyền tín hiệu PAM qua bộ lọc thông thấp có tần số cắt là B<<-B. Vì phổ ra khỏi bộ lọc thông thấp sẽ có hình dạng giống như phổ của một tín hiệu tương tự ban đầu nên hình dạng sóng ra khỏi bộ lọc thông thấp sẽ giống hình dạng sóng của tín hiệu tương tự ban đầu trừ hệ số khuếch đại d PAM tự nhiên và PAM phẳng Phổ ra khỏi bộ lọc thông thấp sẽ có hình dạng giống như hình dạng của phổ tín hiệu tương tự ban đầu chỉ khi vì nếu không các thành phần phổ trong các băng tần hài sẽ chống lên nhau. Nếu tín hiệu tương tự được lấy mẫu dưới thì tác dụng của sự chống phổ được gọi là sự cạnh tranh đò thì. Điều này làm cho dạng sóng tương tự khôi phục được bị méo dạng so với dạng sóng ban đầu. *Lấy mẫu tức thời: Kiểu tín hiệu PAM này được xem là gồm có các mẫu tức thời vì w(t) được lấy mẫu tại và các giá trị mẫuxác định biên độ của các xung hình chữ nhật đỉnh phẳng. Tín hiệu PAM đỉnh phẳng có thể được tạo ra bằng cách sử dụng một kiểu mạch điện tử lấy mẫu và giữu mẫu. Một dạng xung khác dạng xung hình chữ nhật nhưng trong trường hợp này PAM sẽ không có đỉnh phẳng. Hạn chế duy nhất về hình dạng xung là nó bằng không ở bên ngoài để cho các xung không chồng lên nhau. Tín hiệu tương tự có thể khôi phục từ tín hiệu PAM đỉnh phẳng bằng bộ lọc thông thấp. Tuy nhiên cần lưu ý sự mất tần số cao trong dạng sóng tương tự khôi phục được dô tác dụng của lọc H(f). Sự mất mát này nếu đáng kể có thể giảm được bằng cách suy giảm hay sử dụng một hệ số khuếch đại nào đó tại các tần số cao trong hàm truyền bộ lọc thông thấp. Như vậy sự truyền dẫn PAM lấy mẫu tự nhiên hay tức thời trên 1 kênh truyền yêu cầu một đáp ứng tần số rất rộng bởi vì độ rộng xung hẹp. Điều này đặt ra những yêu cầu nghiêm ngặt với đáp ứng biên độ và pha của kênh truyền. Dải thông yêu càu lớn hơn nhiều dải thông của tín hiệu tương tự ban đầu và chất lượng tạp âm của hệ thống PAM không bao giờ có thể tố hơn chất lượng tạp âm đạt được bằng cách truyền trực tiếp tín hiệu tương tự. Câu 6: Nêu các định nghĩa: Tin tức, phép đo tin tức, tố độ nguồn tin. VD: Tính tin tức và Entropy: Tìm lượng tin của một đoạn tin gồm có một từ số dài 12 chữ số trong đó mỗi chữ số đảm nhận một trong bốn mức có thể có. Xác suất gửi bốn mức được giả thiết là bằng nhau và mức trong bất kỳ cữa số nào không phụ thuộc vào giá trị mà các chữ số đứng trước đảm nhận. Trong một chuỗi 12 ký hiệu( chữ số) mỗi ký hiệu có một trong bốn mức. Khi đó sẽ: 4.4…4= tổ hợp (từ) khác nhau có thể đạt được. Vì các mức có khả năng bằng nhau nên tất cả các từ khác nhau đến có khả năng bằng nhau. Do đó: hoặc: Như vậy lượng tin tức trong bất kỳ đoạn tin có thể có nào bằng lượng tin tức trong bất kỳ đoạn tin khác (24bit). Vậy lượng tin trung bình H là 24bit. *Tin tức: Tin tức gửi đi từ một nguồn số khi đoạn tin thứ j được truyền đi được tính theo công thức:. Trong đó : là xác suất truyền đoạn tin thứ j. *Phép đo tin tức: Phép đo tin tức chỉ phụ thuộc vào khả năng gửi đoạn tin và không phụ thuộc vào việc giải thích nội dung đoạn tin có nghĩa hay không có nghĩa. *Tốc độ nguồn tin: Tốc đọ nguồn tin được tính bởi công thức: trong đó T là thời gian cần gửi một đoạn tin, T được tính theo công thức tính của phép đo tin tức trung bình. Câu 7. Trình bày định nghĩa , phương pháp lấy mẫu tự nhiên ? -Định nghĩa lấy mẫu tự nhiên : nếu Wt là 1 dạng sóng tương tự được giới hạn băng tần trong Bhz thì tín hiệu PAM sử dụng lấy mẫu tự nhiên được biểu thị bắng biểu thức : W(s)t = W(t)S(t) -Trong đó :- S(t) = tổng (từ vô cùng ,k bằng – vô cùng).pi(T-KTs/phờ) -là 1 dạng sóng chuyển mạch sóng chữ nhật và fs = 1/Ts=>2B *Phương pháp lấy mẫu tự nhiên: dạng sóng tương tự ở đây được giới hạn băng tần trong B Hz. Dạng sóng PAM lấy mẫu tự nhiên tương đối dễ tạo bởi vì nó chỉ yêu cầu sử dụng chuyển mạch tương tự có sẵn trong phần cứng CMOS. Phổ của tín hiệu PAM lấy mẫu tự nhiên được cho bởi dưới dạng phổ của dạng sóng đầu vào tương tự. Tín hiệu PAM có hình dạng răng cưa ở đỉnh. Câu 8. Trình bày định nghĩa ,phương pháp lấy mẫu tức thời ? -Định nghĩa lấy mẫu tứ thời: Nếu Wt là 1 dạng sóng tương tự được giới hạn băng tần tới B hec thì tín hiệu PAM lấy mẫu tức thời được cho bởi : Ws(t) = tổng (vô cùng ,k = -vô cùng )W(KTs) h(t-KTs). -trong đó : -h(t) biểu thị hình dang xung lấy mẫu đối với lấy mẫu đỉnh phẳng hình dng xung là : h(t) pi(t/phờ) = + 1 \t\ < phờ /2 + 0 \t\ > phờ /2 . mà phờ <=Ts =1/fs và fs => 2B *Phương pháp lấy mẫu tức thời: dạng sóng tương tự ở đây được giới hạn băng tần tới B héc . Hình dạng tín hiệu là PAM đỉnh phẳng, vì thế việc tạo ra tín hiệu yêu cầu phải chính chính xác và đúng nguyên lý mạch. Câu 9. Ý nghĩa dung lượng kênh truyền trong hệ thống truyền tin ? -Có rất nhiều tìn hiệu chuẩn được dùng để đánh giá hiệu suất của 1 hệ thống truyền tin để xem nó có là lí tương hoặc hoàn hảo hay không.Một số tiêu chuẩn có giá trị là giá trị là dải thông kênh truyền ,công suất máy phát yêu cầu, tỉ số tín hiệu trên tạp âm tại điểm khác nhau của hệ thống,xác suất lỗi bit đối của hệ thống số và hệ thống trễ thời gian qua hệ thống. -Trong hệ thống số ,hệ thống tối ưu có thể được định nghĩa là hệ thống có xác suất lỗi bit là nhỏ nhất lỗi bit và dải thông tín hiệu là 2 thông số quan trọng trong hệ thống truyền tin.lỗi bit thường xảy ra trong các hệ thống truyền tin và ảnh hưởng rất lớn đến dải thông,nguyên nhân gây ra là nhiễu từ bên ngoài xâm nhập vào hệ thống đường truyền và dẫn tới dung lượng kênh truyền là nhỏ và dẫn tới tốc độ thông tin giảm(N). C = B log2 (1+S/N) ,B là dải thông kênh truyền và tính theo Hz. Hệ số : - S/N là tính theo công suất của tín hiệu trên công suất của tạp âm. *Phương pháp tăng dung lượng kênh truyền tối ưu nhất : -Để tăng dung lượng kênh truyền thông thường người ta sử dụng công phương pháp “mã hóa sửa sai . -Tạp âm kênh truyền vẫn gây ra giải mã ở kênh thu tuy nhiên có bộ dư thừa được thêm vào tín hệu phát để bộ giải mã có thể tìm kiếm và sửa lỗi bằng 1 mạch xử lí nó. -Tổng số bit 1 + 1 bit parity là parity chẵn + cộng số bit 1. -Nếu 1 xung biểu diễn 1 bit,số liệu Nyquist.Nyquist chỉ ra rằng các xung không có nhiễu có thể gửi đi nhanh hơn trên 2 p/s.Trong đó p là giải thông của kênh truyền với đơn vị Hz. Câu 10. Đặc điểm và nguyên tắc điều chế mã xung PCM ? -Đặc điểm PCM( pulse code modulation) : về cơ bản là sự chuyển đổi tương tự - số thuộc 1 kiểu đặc biệt trong đó tin tức chứa trong các mẫu tức thời của 1 tín hiệu tương tự được biểu diễn bằng các từ số trong 1 chuỗi bit nối tiếp . *Nguyên tắc điều chế PCM : tín hiệu pcm được tạo ra bằng cách thực hiện 3 hoat động cơ bản “lấy mẫu – lượng tử hóa –mã hóa”. -Lấy mẫu tạo ra 1 tín hiệu pam đỉnh phẳng . -Lượng tử hóa thêm bớt để các tín hiệu có kích thước bằng nh au.nếu có lỗi trong tín hiệu đầu ra khôi phuc được do tác động của việc lượng tử hóa gây ra.lỗi lượng tử hóa gồm có sự khác nhau đến tín hiệu tương tự hóa .lưu ý rằng giá trị đỉnh của lỗi +-1 bằng 1 nửa kích thước bước lượng tử hóa .nếu chúng ta lấy mẫu tại tốc độ Nyquist (2B) hoặc nhanh hơn và tạp âm kênh truyền là không đáng kể thì vẫn có tạp âm gọi là tạp âm lượng tử hóa trên dạng sóng tương tự khôi phục được . Tín hiệu pcm đạt được từ tín hiệu pam đã lượng tử hóa bằng cách mã hóa từng giá trị mẫu đã lượng tử hóa sang 1 từ số. -Mã hóa khôi phục tín hiệu như mong muốn. . ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN HTVT1 Câu 1: Phân tích sự lan truyền của các tần số vô tuyến. Lấy vd minh họa. Sự ion hóa của không khí loãng ở lớp. tốc độ thông tin giảm(N). C = B log2 (1+S/N) ,B là dải thông kênh truyền và tính theo Hz. Hệ số : - S/N là tính theo công suất của tín hiệu trên công suất