PHÁT THANH TRUY N HÌNHỀ I PH N K THU T PHÁT THANH Ầ Ỹ Ậ 1 Các bài t p v h th ng phát thanh AM, FM h s đi u ch , công su t, đ l ch ậ ề ệ ố ệ ố ề ế ấ ộ ệ t n s , v ph ầ ố ẽ ổ Bài t p m u 1 ậ ẫ M t tín hi u AM có biên đ 25V, t n s 100 KHz và đ c đi u ch b i các tín hi u hình Sinộ ệ ộ ấ ố ượ ề ế ở ệ 5 KHz v i h s đi u ch (m) là 95 % V bi u di n ph c a tín hi u đi u ch trên? Xác đ nhớ ệ ố ề ế ẽ ể ễ ổ ủ ệ ề ế ị băng t n yêu c u? Tính toán các công su t liên quan t ng ng v i t i 50ầ ầ ấ ươ ứ ớ ả ?Ω Bài.
PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH I.PHẦN KỸ THUẬT PHÁT THANH: 1. Các bài tập về hệ thống phát thanh AM, FM: hệ số điều chế , cơng suất, độ lệch tần số, vẽ phổ… Bài tập mẫu 1: Một tín hiệu AM có biên độ 25V, tấn số 100 KHz và được điều chế bởi các tín hiệu hình Sin 5 KHz với hệ số điều chế (m) là 95 %. Vẽ biểu diễn phổ của tín hiệu điều chế trên?. Xác định băng tần u cầu?. Tính tốn các cơng suất liên quan tương ứng với tải 50Ω? Bài làm: Vm là biên độ của tín hiệu Vc = 25V là biên độ của sóng mang fc = 100 KHz là tần số sóng mang fm = 5 KHz là tân số của tín hiệu điều chế Ta có hệ số điều chế Vm=Vc.m = 25×0.95 = 23.75 (V) Tín hiệu sóng mang có dạng: vc = Vc.sin(2πfct) = 25 sin(2π.105.t) Tín hiệu điều chế có dạng: v=(Vc+Vmsin(2πfmt))sin(2π.fc.t) v=Vcsin(2πfct) + Vm/2 cos(2π(fcfm)t) –Vm/2 cos(2π(fc+fm)t) Vậy phổ của tín hiệu có 3 thành phần là fc, fcfm, fc+fm có dạng phổ như sau: Băng tần u cầu B= 2×fm = 10 (KHz) Cơng suất của tín hiệu AM (W) Bài tập mẫu 2: (thêm bài FM nữa cho chắc ) Một máy phát FM phát đi tín hiệu có fd=60 KHz và fm=15 KHz nếu biên độ sóng mang là 25 V. Xác định số lượng các thành phần tân số biên để đảm bảo 98% cơng suất tập trung ở tần số songa mang và các thành phần tấn số. Vẽ biểu diễn phổ của tín hiệu điều chế nói trên. Xác định băng tần u cấu Bài làm: Áp dụng quy tắc Carson để đảm bảo 98% cơng suất tập trung ở tân số sóng mang và các thành phần tấn số song mang thì băng thơng u cầu là: BW= 2(fd+fm) = 2(60+15) =150 KHz Số lượng thành phần tần số là: 150/15 + 1 = 11 (thành phần tần số) Khai triển ta được biểu thức sau điều chế: v=Vc{J0( )sin( ct)+J1( )[sin( c+ [sin( c+3 m)t sin( c3 m)t]…} m )t sin( c m )t] J2( )[sin( c+2 )t +sin( c2 m )t]+ J3( ) m Dạng phổ của tín hiệu sau điều chế: 15 10 Bien -5 -10 -15 -75 -60 -45 -30 -15 f - fc 15 30 45 60 75 2. Các bài tập về hệ thống phát thanh DAB: điều chế OFDM Bài tập mẫu: Cho hệ thống OFDM được sử dụng trong mạng truyền hình với tốc độ truyền 32 Mbps độ dài cực đại của đáp ứng xung hình là 800 ns a Xác định khoảng cách của sóng mang nếu khoảng cách thời gian bảo vệ là 20 % trên tồn bộ khoảng thời gian ký hiệu? b Tính tỷ số tín hiệu trên nhiễu bị mất do chèn khoảng bảo vệ? c Xác định số sóng mang con của tín hiệu truyền biết băng thơng của kênh là 20 MHz d Cho các phương pháp điều chế BPSK, QPSK, 8PSK, 16 QAM, 64QAM. Chon 1 trong các phương pháp điều chế để đạt tốc độ truyền dẫn theo u cầu Bài làm a Ta có thời gian bảo về chèn vào để tránh nhiễu ký hiệu là Tcp=800(ns)=0.8μs Chu kỳ ký hiệu OFDM là: Ts=TFFT+Tcp Trong đó : TFFT là chu kỳ phần hiệu dùng của OFDM Tcp là khoảng thời gian chèn Ts là chu kỳ ký hiệu OFDM Vì thời gian chèn chiếm 20% chu kỳ ký hiệu nên ta có: Ts = 0.8×100/20 = 4 (μs) TFFT = TsTcp = 40.8 = 3.2 (μs) Khoảng cách của sóng mang: f = 1/TFFT = 1/3.2 = 0.3125 (MHz) b Tỷ số tín hiệu bị mất trên tạp âm: S/Nlost = 1Tcp/Ts = 0.8 (lần) S/NlostdB = 10log(0.8) = 0.97 (dB) c Số sóng mang con của tín hiệu truyền là: N = B/ f = 20/0.3125 = 64 (song mang con) d Tốc độ truyền là 32 Mbps Vậy tốc độ u cầu của mỗi sóng mang con sẽ là 32/N (Mbps) Số bit cần dùng để điều chế là: (32×Ts)/N (bit) Số trạng thái của điều chế sẽ là M = 2(32×T)/N = 2(32×4)/64 = 22 = 4 Vậy có thể chọn phương pháp điều chế QPSK để đảm bảo tốc độ truyền dẫn! 3. Bài tập truyền hình tương tự : Tính tần số sóng mang hình và tần số sóng mang tiếng của kênh truyền hình UHF, VHF , bài tập về qt Bài tập mẫu: Example : Cho hình ảnh đen trắng của chữ F được thể hiện như ở hình vẽ bên: (1) Xác định các mức điện áp của các dịng 1 đến 8 (đen=1V trắng=0V) (2) Vẽ biểu diễn điện áp dịng qt được truyền nối tiếp của chữ E này? Theo tiêu chuẩn thì sẽ là 525 dịng cho một bức ảnh với chuẩn băng thơng tối ưu là 6Mhz Ảnh khối hình vng được chia thành 15 dịng đánh số từ 1 tới 15 với 24 cột được biểu diễn như trong hình Xác định các mức điện áp của các dịng từ 1 cho đến 8 với quy tắc có tín hiệu cho mức điện áp 1 và khơng có tín hiệu cho mức điện áp 0 Các mức điện áp từ dòng 1 tới dòng 8 là : Dòng 1 Dòng 2 Dòng 3 Dòng 4 Dòng 5 Dòng 6 Dòng 7 Dòng 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Vẽ biểu diễn điện áp dòng quét được truyền nối tiếp của chữ E này: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 PHẦN II KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH SỐ Tiêu chuẩn lấy mẫu Chú ý HD 1080p, HD 1080i, HD 720p hổ biến nhất hiện nay vẫn là chuẩn 720p (với mỗi khung hình có độ phân giải 1280 x 720 pixel) và chuẩn 1080i (độ phân giải 1920 x 1080 pixel). Chữ “p” biểu thị cho cơng nghệ "progressive scan" (qt liên tục) hay có nghĩa là hình ảnh được “vẽ” lên một cách liên tục theo chiều qt của màn hình.Chữ "i" viết tắt cho từ "interlaced" (xen kẽ phải chia đơi ra), có nghĩa các nửa của tồn bộ hình ảnh được chiếu lên màn hình với tốc độ 60 lần/giây nhưng mắt của chúng ta sẽ tự động gộp chúng lại và “tái sản xuất” thành những hình ảnh với tốc độ 30 khung hình/giây Bài tập mẫu 1: Cho hệ thống truyền hình số mặt đất chuẩn DVBT biết rằng. a Hệ thống truyền hình số có độ phân giải 720×576 cho chói và 360×576 cho màu, tần số qt mành là 50Hz. Giả sử dung lượng kênh truyền 100 Mbps. Tìm số bít biểu diễn cho một mẫu tín hiệu chói và tín hiệu màu . biết rằng chói và màu được biểu diễn với số bit như nhau b Xác định khơng gian lưu trữ chuỗi video dài 30 phút biết rằng chuẩn lấy mẫu là 4:4:4, có độ phân giải là 720×576 đối với chói và 16 bít trên mẫu, tần số qt mành 60Hz. Tỉ lệ nén 30 cho chói và tỉ lệ nén màu thì gấp đơi chói. c Chuẩn DVBT có tốc độ dịng dữ liệu khả dụng là 5Mbps với độ rộng kênh là 8MHz. Xác định tốc độ dịng dữ liệu nếu tất cả các tham số của hệ thống khơng thay đổi ngoại trừ, tỉ lệ mã kênh thay đổi từ 3/4 sang 5/6 và từ điều chế QPSK thành 64 QAM Bài làm: a) fmành = 50 Hz fframe = fmành/2 = 25 khung/s Số mẫu cho một khung : 720×576+ 2×360×576 = 829440 mẫu/khung Số bit cho một khung : 100×106 /25 =4×106 (bit/khung) Số bít cho một mẫu: số bít trên một khung/số mẫu trên một khung = 4×106/829440 = 4.8 bit/mẫu Vậy số bít lớn nhất để biểu diễn một mẫu mà vẫn đảm bảo truyền được trên kênh là 4 bít/mẫu b) fmành = 60 Hz fframe = fmành/2 = 30 khung/s Số bit cho một khung : (bit/khung) Tốc độ bit là: Rb = 442368×30 = 13271040 bit/s Dung lượng cần để lưu trữ: Rb×30×60 = 796.2624 (Mb) c) R là tốc độ bit khi tỉ lệ mã kênh là 3/4 với điều chế QPSK R' là tốc độ bit khi tỉ lệ mã kênh là 5/6 với điều chế 64QAM Vậy R' được tính theo cơng thức sau =0.3 R' = R/0.3 = 50/3 (Mbps) Bài tập mẫu 2: Cho hệ thống truyền hình số mặt đất chuẩn DVBT biết rằng: a) Kênh truyền hình HD chuẩn 720i. Tần số qt là 60Hz. Độ phân giải của tín hiệu màu bằng ½ độ phân giải của chói. Giả sử dung lượng kênh là 200 Mbps. Tìm số bít biểu diễn cho mỗi mẫu tín hiệu chói và màu biết rằng chói và màu được biểu diễn với số bit như b) Xác định khơng gian lưu trữ chuỗi video có độ dài 60 phút biết rằng chuẩn lấy mẫu 4:2:0, độ phân giải 720×576 dành cho chói và 8 bit một mẫu. Tấn số qt mành là 50 Hz tỷ số nén là 25 cho chói và gấp 2 lần cho màu c) Chuẩn DVBT sử dụng kỹ thuật chèn có tốc độ dịng dữ liệu khả dngl5Mbps. rngkờnhl8Mbps.Xỏcnhtc cadũngd liunuttc cỏcthụngs cah thngkhụngthayingoitrtilmókờnhthayitẵlờn2/3viucht8PSK lờnthnh64QAM Bilm: TruynhỡnhHDchun720isdngquộtanxenvcúphõngiil1280ì720pixel Tốc độ khung là fkhung= 60/2 = 30 (khung/giây) Số mẫu của một khung là : (mẫu) Số bit trên một khung là: 200×106 / 30 = 20/3 (Mbps) Vì số bit trên một mẫu chói và một mẫu màu là bằng nhau nên ta có số bit trên một mẫu (bit/mẫu) Vậy số bit lớn nhất có thể để biểu diễn một mẫu mà vẫn đảm bảo truyền được trên kênh là 4 bit/mẫu b) Tốc độ khung là fkhung= 50/2 = 25 (khung/giây) Độ phân giải dành cho một màu là 360×288 Tỉ số nén dành cho màu là: 25 × 2 = 50 (lần) Số bit dành cho một khung là: (bit/khung) Tốc độ bit là: Rb = 165888×25 = 4147200 bit/giây Khơng gian lưu trữ là Rb×60×60= 14,93 Gbps c) R là tốc độ bit khi tỉ lệ mã kênh là 1/2 với điều chế 8PSK R' là tốc độ bit khi tỉ lệ mã kênh là 2/3 với điều chế 64QAM Vậy R' được tính theo cơng thức sau =0.375 R' = R/0.375 = 13.33 (Mbps) ... Vậy có thể chọn phương pháp điều chế QPSK để đảm bảo tốc độ? ?truyền? ?dẫn! 3.? ?Bài? ?tập? ?truyền? ?hình? ?tương tự : Tính tần số sóng mang? ?hình? ?và tần số sóng mang tiếng của kênh? ?truyền? ?hình? ?UHF, VHF ,? ?bài? ?tập? ?về qt Bài? ?tập? ?mẫu: Example : Cho? ?hình? ?ảnh đen trắng của chữ F được thể hiện như ở? ?hình? ?vẽ bên:... 2. Các? ?bài? ?tập? ?về hệ thống? ?phát? ?thanh? ?DAB: điều chế OFDM Bài? ?tập? ?mẫu: Cho hệ thống OFDM được sử dụng trong mạng? ?truyền? ?hình? ?với tốc độ ? ?truyền? ?32 Mbps độ dài cực đại của? ?đáp? ?ứng xung? ?hình? ?là 800 ns... nhưng mắt của chúng ta sẽ tự động gộp chúng lại và “tái sản xuất” thành những? ?hình? ?ảnh với tốc độ 30 khung? ?hình/ giây Bài? ?tập? ?mẫu 1: Cho hệ thống? ?truyền? ?hình? ?số mặt đất chuẩn DVBT biết rằng. a Hệ thống? ?truyền? ?hình? ?số có độ phân giải 720×576 cho chói và 360×576 cho màu, tần số qt