1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Cải thiện độ tin cậy hệ thống pdf

47 293 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 47
Dung lượng 2,09 MB

Nội dung

• Có 3 thành phần của tín hiệu tương tự có thể thay đổi bởi tín hiệu mang thông tin là: biên độ, tần số và pha... • FM và PM khác nhau ở đặc tính của sóng mang bị thay đổi trực tiếp hay

Trang 1

Cải thiện độ tin cậy hệ thống

Trang 2

Angle Modulation Transmission

Trang 3

• Có 3 thành phần của tín hiệu tương tự có thể thay

đổi bởi tín hiệu mang thông tin là: biên độ, tần số và

pha.

• FM, PM cả hai đều từ điều chế góc.

• Lợi ích của AM:

– Cải thiện độ tin cậy hệ thống

Trang 4

Điều chế góc

• Điều chế góc là khi góc pha (θ) của sóng sin bị thay đổi

theo thời gian

• Biểu thức toán học:

– m(t): sóng đã điều chế góc

– Vc: biên độ đỉnh sóng mang (V)

– ωc: tần số góc sóng mang (anglular velocity, rad/s)

– θ(t): độ lệch pha tức thời (rads)

• θ(t) là 1 hàm của tín hiệu điều chế

)]

( cos[

([)

(t F νm t F V m ωm t

Trang 5

• FM và PM khác nhau ở đặc tính của sóng mang

bị thay đổi trực tiếp hay gián tiếp bởi tín hiệu điều

chế

• Tần số sóng mang thay đổi ⇔ pha sóng mang

thay đổi

• FM là kết quả từ tần số sóng mang thay đổi trực

tiếp phù hợp với tín hiệu điều chế

• PM là kết quả từ pha sóng mang thay đổi trực tiếp phù hợp với tín hiệu điều chế

Trang 6

Điều chế góc

• Định nghĩa:

có biên độ cố định thay đổi trực tiếp với biên

biên độ cố định thay đổi trực tiếp với biên độ

của tín hiệu điều chế với tốc độ bằng với tần

Trang 7

• Tín hiệu đã điều chế góc trong miền tần số

– Độ lớn và hướng của dịch tần (∆f) thay đổi theo biên độ và

cực của t n hiệu điều chế

– Tốc độ tần số thay đổi bằng với f m

Trang 8

Điều chế góc

• Điều chế góc trong

miền thời gian

Trang 9

Độ lệch pha (∆θ): độ dịch tương đối của

Độ lệch tần (∆ f ): độ dịch tương đối của tần

số sóng mang tính bằng Hz đối với giá trị

chế.

Trang 10

)(2

)()]

([

2

)

()

π

θ′+

=

Trang 11

'

t dt

)

( )

θ =

) / (

)

( )

'

s rad t

K

θ =

Trang 12

Deviation Sensitivity

• K và K1:hằng số và được gọi là deviation sensitivities của

pha và tần số bộ điều chế (modulators)

Deviation sensitivity là hàm truyền output-input của bộ điều

chế (modulator)

• Thể hiện mối quan hệ giữa những thay đổi của thông số ngõ

ra với nhũng thay đổi của t n hiệu ngõ vào

• PM:

• FM:

) / (

rad V V

1

Vs

rad V

K

Δ Δ

= ω

Trang 13

) (

t KV

t V

t t

V t

m

m m

c c

c c

ω ω

cos

] ) cos(

cos[

] ) ( cos[

] ) ( cos[

) (

1 1 1 '

t

V

K t

V

dt t V

K t V

dt t v K t

V

t t

V t

m

m m

c c

m m

c c

m c

c

c c

ωω

ωω

ω

θω

Trang 14

m = c ωc + m

] ) ( cos[

) (t V t K1 v t dt

) (t V t K1V t

m

c c

m ω ω

ω

Trang 15

/48

Trang 16

Hệ số điều chế

• Biểu thức (c) (d) trong Bảng 6-1 có thể viết

lại dưới dạng tổng quát:

m : hệ số điều chế, and is defined differently

in phase and frequency modulation

)]

cos(

cos[

)

Trang 17

• Với điều chế pha:

– m=độ lệch pha đỉnh=tỷ lệ với biên độ t n hiệu điều chế, độc

lập với tần số

m=K.V m (radians)

với:

m=hệ số điều chế và độ lệch pha đỉnh (∆θ, radians)

K= deviation sensitivity (radians per volt)

V m= biên độ đỉnh của t n hiệu điều chế (volts)

t m

t V

t t

V

t KV

t V

t m

m c

c

m c

c

m m

c c

ω ω

ω θ

ω

ω ω

+

=

Δ +

=

+

=

Trang 18

Hệ số điều chế

• Điều chế tần số

– Điều chế tần số tỷ lệ với biên độ của t n hiệu điều chế và tỷ lệ nghịch

với tần số của t n hiệu điều chế

với K 1 (radians per volt)

1

m

m V

K m

ω

=

(unitless)

1

m

m f

V K

m =

Trang 19

Độ lệch tần số (Frequency deviation) là sự thay đổi của tần

số xảy ra ở sóng mang tác động bởi t n hiệu điều chế

• Độ lệch tần đỉnh ∆f

• Độ lệch tần đỉnh đỉnh (2∆f)=carrier swing

⇒ Hệ số điều chế:

) Hz (

1 mV K

f = Δ

) sin(

cos

) sin(

cos )

t m

t V

t f

f t

V

t

V

K t V

t m

m c

c

m m

c c

m m

c c

m

ω ω

ω ω

ω ω

Trang 21

) sin(

cos

) sin(

cos )

t m

t V

t f

f t V

t V

K t V

t m

m c

c

m m

c c

m m

c c

m

ω ω

ω ω

ω ω

t m

t V

t t

V

t KV

t V

t m

m c

c

m c

c

m m

c c

ω ω

ω θ

ω

ω ω

+

=

Δ +

=

+

=

) Hz (

1 m V K

f =

(unitless) 1

m m

m

f

f f

V K

=

= m = KV m = Δθ(rad)

)cos(

)

v c = c ωc

) sin(

) ( t V t

vm = m ωm v m(t) =V m cos(ωm t)

)cos(

)

v c = c ωc

Trang 22

Bộ điều chế và giải điều chế Pha

– Bộ điều chế PM = Bộ vi phân theo sau bởi bộ

– Bộ giải điều chế PM = Bộ giải điều chế FM

theo sau bởi bộ tích phân

– Bộ điều chế FM = Bộ tích phân theo sau bởi

bộ điều chế PM

– Bộ giải điều chế FM demodulator = Bộ giải

điều chế PM theo sau bởi bộ vi phân

Trang 23

)2

cos(

)()

t n t m

J V

m J

2

cos(

) ( )

cos

z Điều chế sóng sin một tần số

z Các thành phần tần số riêng rẻ thì không rõ ràng

(Individual freq components are not obviously)

Jn(m) là hàm Bessel function of the 1st kind of nth order

Trang 24

) 2

) (

cos ) (

) 2

) (

cos ) ( cos

) ( )

(

2 2

1 1

0

+

− +

J t m

J

t m

J t

m J t m

J V t

m

m c

m c

m c

m c

c c

ω ω

ω ω

π ω

ω

π ω

ω ω

Trang 25

− +

+ +

! 3

) 2 / ( )!

2 (

! 2

) 2 / ( )!

1 (

! 1

) 2 / ( 1 2

) (

6 4

2

n

m n

m n

m n

m m

J

n n

Trang 26

Bessel functions of the First Kind

Trang 27

Bessel function versus m

Trang 28

Băng thông của sóng đã điều chế

Trang 29

• Công suất trung bình của sóng mang chưa điều chế

• Công suất tức thời của t n hiệu đã điều chế

• Actually,

)W

(2

R

t m

=

2

1 2

1 )]

( [

cos

2 2

2

t

t R

V t

t R

( 2

2

R

V

P tcReduces to:

R

V R

V R

V R

V R

V P

P P

P P P

P

n c

t

n t

2

2

2

2 2

2 2

2 2

2 2

3

2 2

2 1 2

3 2

1 0

+ + +

+ +

=

+ + +

+ +

=

Trang 30

Nhiễu và điều chế góc

• Nhiễu nhiệt⇒lệch tần sóng mang không mong muốn ⇒giải

điều chế ⇒nhiễu nếu thành phần tần số nằm trong phổ t n

hiệu

• Dạng phổ của nhiễu:

– PM: không đổi với tần số

– FM: tăng tuyến t nh

Trang 31

V

=

Δ θ

Trang 32

Frequency modulation due to

sin(

) ( ωn θn

)(rad/s) t

cos(

) ( ωn ωn θn

V

V

c

n peak

signal to due

f

S Δ

=

Trang 33

• Without preemphasis

Trang 34

Preemphasis & Deemphassis

• With preemphasis

Trang 35

• Preemphasis network is a high pass filter (a

differentiator)

• Deemphasis network is a low pass filter (a

integrator)

R L f

hay

RC f

b

b

/ 2 1

2 1

π

π

=

=

Trang 36

Bộ điều chế Tần số & Pha

Disadvantage Bộ dao động LC không ổn

định để tạo tần số sóng mang⇒mạch điều khiển tần

số tự động

Khó đạt được độ lệch tần và chỉ số điều chế cao

Advantage Dễ đạt được độ lệch tần và

chỉ số điều chế cao

Bộ dao động tách biệt với mạch điều chế⇒ổn định

Trang 37

Direct FM modulators

• Độ lệch tần tức thời tỷ lệ trực tiếp với biên độ sóng điều chế

• Bộ điều chế FM trực tiếp đơn giản (ứng dụng cao):

• 3 phương pháp: varactor diode, FM reactance, linear

integrated-circuit

Trang 38

Varactor diode

• Schematic:

• Positive alternations⇒Êreversebias⇒Ìcapacitance

⇒Êoscillation freq

• Negative alternations ⇒Ìfreq

• Simple to use, reliable

• Stablity of oscillator⇒peak freq deviation is limited small values

⇒low-index applications

Trang 39

(Hz) 2

( 2

1

C C

L

f

Δ +

=

π

(Hz)

f f

f = c − Δ

Peak freq deviation:

Carrier rest freq:

New frequency:

Trang 40

FM reactance modulator

• JFET được sử dụng như thiết bị chủ động

• Modulating signal varies reactance of JFET causing a change in

resonant freq

Trang 41

j R

g

X j z

m m m

Modulating signal⇒vGSÊË⇒gmÊË⇒vGSÊË

⇒ zdÊË⇒ resonant freqÊË Maximum freq deviation 5kHz

Trang 42

Bộ điều chế FM trực tiếp IC

• Ổn định, chính xác

• Công suất ngõ ra thấp, cần vài thành phần thêm vào

• Motorola MC1376 FM transmitter LIC: ƒc=1.4MHz÷14MHz, low

power application (cordless phones)

Voltage controlled oscillator (ƒc)

f m

f f

= Δ

Trang 44

Direct PM modulators

• Transistor direct PM modulator

Trang 46

Heterodyning process

Trang 47

Multiplication method

Ngày đăng: 27/07/2014, 19:21

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w