Lợi ích của AM doc

/4 8 9/12/2010 9/12/2010 1 1 Angle Modulation Transmission Angle Modulation Transmission /4 8 9/12/2010 9/12/2010 2 2 Gi Gi ớ ớ i i thi thi ệ ệ u u • • C C ó ó 3 3 th th à à nh nh ph ph ầ ầ n n c c ủ ủ a a t t í í n n hi hi ệ ệ u u tương tương t t ự ự c c ó ó th th ể ể thay thay đ đ ổ ổ i i b b ở ở i i t t í í n n hi hi ệ ệ u u mang mang thông thông tin tin l l à à : : biên biên đ đ ộ ộ , , t t ầ ầ n n s s ố ố v v à à pha pha . . • • FM, PM FM, PM c c ả ả hai hai đ đ ề ề u u t t ừ ừ đi đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c . . • • L L ợ ợ i i í í ch ch c c ủ ủ a a AM: AM: – – Gi Gi ả ả m m nhi nhi ễ ễ u u – – C C ả ả i i thi thi ệ ệ n n đ đ ộ ộ tin tin c c ậ ậ y y h h ệ ệ th th ố ố ng ng – – S S ử ử d d ụ ụ ng ng năng năng lư lư ợ ợ ng ng hi hi ệ ệ u u qu qu ả ả hơn hơn • • H H ạ ạ n n ch ch ế ế : : – – Băng Băng thông thông l l ớ ớ n n – – M M ạ ạ ch ch ph ph ứ ứ c c t t ạ ạ p p /4 8 9/12/2010 9/12/2010 3 3 Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c • • Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c l l à à khi khi g g ó ó c c pha pha ( ( θ θ ) ) c c ủ ủ a a s s ó ó ng ng sin sin b b ị ị thay thay đ đ ổ ổ i i theo theo th th ờ ờ i i gian gian • • Bi Bi ể ể u u th th ứ ứ c c to to á á n n h h ọ ọ c c : : – – m(t m(t ): ): s s ó ó ng ng đã đã đi đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c – – V V c c : : biên biên đ đ ộ ộ đ đ ỉ ỉ nh nh s s ó ó ng ng mang mang (V) (V) – – ω ω c c : : t t ầ ầ n n s s ố ố g g ó ó c c s s ó ó ng ng mang mang ( ( anglular anglular velocity, velocity, rad/s rad/s ) ) – – θ θ (t): (t): đ đ ộ ộ l l ệ ệ ch ch pha pha t t ứ ứ c c th th ờ ờ i i ( ( rads rads ) ) • • θ θ (t) (t) l l à à 1 1 h h à à m m c c ủ ủ a a t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế )](cos[)( ttVtm cc θ ω + = )]sin([)]([)( tVFtFt mmm ω ν θ = = /4 8 9/12/2010 9/12/2010 4 4 Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c • • FM FM v v à à PM PM kh kh á á c c nhau nhau ở ở đ đ ặ ặ c c t t í í nh nh c c ủ ủ a a s s ó ó ng ng mang mang b b ị ị thay thay đ đ ổ ổ i i tr tr ự ự c c ti ti ế ế p p hay hay gi gi á á n n ti ti ế ế p p b b ở ở i i t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế • • T T ầ ầ n n s s ố ố s s ó ó ng ng mang mang thay thay đ đ ổ ổ i i ⇔ ⇔ pha pha s s ó ó ng ng mang mang thay thay đ đ ổ ổ i i • • FM FM l l à à k k ế ế t t qu qu ả ả t t ừ ừ t t ầ ầ n n s s ố ố s s ó ó ng ng mang mang thay thay đ đ ổ ổ i i tr tr ự ự c c ti ti ế ế p p ph ph ù ù h h ợ ợ p p v v ớ ớ i i t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế • • PM PM l l à à k k ế ế t t qu qu ả ả t t ừ ừ pha pha s s ó ó ng ng mang mang thay thay đ đ ổ ổ i i tr tr ự ự c c ti ti ế ế p p ph ph ù ù h h ợ ợ p p v v ớ ớ i i t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế /4 8 9/12/2010 9/12/2010 5 5 Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c • • Đ Đ ị ị nh nh ngh ngh ĩ ĩ a a : : – – Direct FM Direct FM : : thay thay đ đ ổ ổ i i t t ầ ầ n n s s ố ố c c ủ ủ a a c c ủ ủ a a s s ó ó ng ng mang mang c c ó ó biên biên đ đ ộ ộ c c ố ố đ đ ị ị nh nh thay thay đ đ ổ ổ i i tr tr ự ự c c ti ti ế ế p p v v ớ ớ i i biên biên đ đ ộ ộ c c ủ ủ a a t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế v v ớ ớ i i t t ố ố c c đ đ ộ ộ b b ằ ằ ng ng v v ớ ớ i i t t ầ ầ n n s s ố ố c c ủ ủ a a t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế . . – – Direct PM Direct PM : : thay thay đ đ ổ ổ i i pha pha c c ủ ủ a a c c ủ ủ a a s s ó ó ng ng mang mang c c ó ó biên biên đ đ ộ ộ c c ố ố đ đ ị ị nh nh thay thay đ đ ổ ổ i i tr tr ự ự c c ti ti ế ế p p v v ớ ớ i i biên biên đ đ ộ ộ c c ủ ủ a a t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế v v ớ ớ i i t t ố ố c c đ đ ộ ộ b b ằ ằ ng ng v v ớ ớ i i t t ầ ầ n n s s ố ố c c ủ ủ a a t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế . . /4 8 9/12/2010 9/12/2010 6 6 Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c • • T T í í n n hi hi ệ ệ u u đã đã đi đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c trong trong mi mi ề ề n n t t ầ ầ n n s s ố ố – – Đ Đ ộ ộ l l ớ ớ n n v v à à hư hư ớ ớ ng ng c c ủ ủ a a d d ị ị ch ch t t ầ ầ n n ( ( ∆ ∆ f f ) ) thay thay đ đ ổ ổ i i theo theo biên biên đ đ ộ ộ v v à à c c ự ự c c c c ủ ủ a a t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế – – T T ố ố c c đ đ ộ ộ t t ầ ầ n n s s ố ố thay thay đ đ ổ ổ i i b b ằ ằ ng ng v v ớ ớ i i f f m m /4 8 9/12/2010 9/12/2010 7 7 Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c • • Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c trong trong mi mi ề ề n n th th ờ ờ i i gian gian Phase changing with timeFrequency changing with time /4 8 9/12/2010 9/12/2010 8 8 Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c • • Đ Đ ộ ộ l l ệ ệ ch ch pha pha ( ( ∆ ∆ θ θ ): ): đ đ ộ ộ d d ị ị ch ch tương tương đ đ ố ố i i c c ủ ủ a a pha pha s s ó ó ng ng mang mang t t í í nh nh b b ằ ằ ng ng radians radians đ đ ố ố i i v v ớ ớ i i pha pha tham tham chi chi ế ế u u • • Đ Đ ộ ộ l l ệ ệ ch ch t t ầ ầ n n ( ( ∆ ∆ f f ): ): đ đ ộ ộ d d ị ị ch ch tương tương đ đ ố ố i i c c ủ ủ a a t t ầ ầ n n s s ố ố s s ó ó ng ng mang mang t t í í nh nh b b ằ ằ ng ng Hz Hz đ đ ố ố i i v v ớ ớ i i gi gi á á tr tr ị ị chưa chưa đi đi ề ề u u ch ch ế ế • • C C á á c c đ đ ộ ộ l l ệ ệ ch ch tương tương ứ ứ ng ng v v ớ ớ i i t t í í n n hi hi ệ ệ u u đi đi ề ề u u ch ch ế ế . . /4 8 9/12/2010 9/12/2010 9 9 Phân Phân t t í í ch ch to to á á n n h h ọ ọ c c • • Some terms: Some terms: – – Đ Đ ộ ộ l l ệ ệ ch ch pha pha t t ứ ứ c c th th ờ ờ i i = = θ θ (t) ( (t) ( rad rad ) ) – – Pha Pha t t ứ ứ c c th th ờ ờ i i = = ω ω c c t t + + θ θ ( ( t t ) ) – – Đ Đ ộ ộ l l ệ ệ ch ch t t ầ ầ n n s s ố ố t t ứ ứ c c th th ờ ờ i i = = θ θ ’ ’ (t) (Hz) (t) (Hz) – – T T ầ ầ n n s s ố ố t t ứ ứ c c th th ờ ờ i i )/( )(2)()]([)( sradtfttt dt d t ccci θπθωθωω ′ += ′ +=+= )( 2 )( )( Hz t ftf ci π θ ′ += /4 8 9/12/2010 9/12/2010 10 10 Deviation Sensitivity Deviation Sensitivity • • Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế pha pha l l à à đi đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c v v ớ ớ i i θ θ (t) ~ (t) ~ v v m m (t (t ) ) v v à à hay (6.7) hay (6.7) • • Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế t t ầ ầ n n s s ố ố l l à à đi đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c v v ớ ớ i i θ θ ’ ’ (t) ~ (t) ~ v v m m (t (t ) ) v v à à hay (6.8) hay (6.8) )]([)( ' t dt d t m νθ = ∫ = )]([)( tt m νθ )( )()( radtKt m ν θ = )/( )()( 1 ' sradtKt m νθ = [...]...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 tín hiệu ngõ vào • PM: K= Δθ ΔV (rad / V ) • FM: K1 = Δω ΔV ( 9/12/2010 rad ) Vs 11 /48 Deviation... Băng thông của sóng đã điều chế góc • BW rộng hơn tín hiệu AM với cùng một tín hiệu điều chế • Băng thông tối thiểu Modulation index 0 Low index 1 Medium index 10 High index BWmin=2.∆ƒ BWmin=2.ƒm • Băng thông thực tế Bessel function table: BW=2.(nxƒm) Carson’s rule: BW=2.(.∆ƒ +ƒm) 9/12/2010 • Example 6-3 n=number of significant sidebands 27 /48 Công suất trung bình • Công suất trung bình của sóng mang... điều chế PM = Bộ vi phân theo sau bởi bộ điều chế FM – 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 9/12/2010 21 /48 Phân tích tần số Điều chế sóng sin một tần số m(t ) = Vc cos[ωc t + m cos(ωmt )] Các thành phần tần số riêng rẻ thì không... radians) K= deviation sensitivity (radians per volt) Vm= biên độ đỉnh của tín hiệu điều chế (volts) m(t ) = Vc cos[ωc t + KVm cos(ωmt )] = Vc cos[ωc t + Δθ cos(ωmt )] 9/12/2010 = Vc cos[ωc t + m cos(ωmt )] 16 /48 Hệ số điều chế • Điều chế tần số – Điều chế tần số tỷ lệ với biên độ của tín hiệu điều chế và tỷ lệ nghịch với tần số của tín hiệu điều chế m= K1Vm ωm (unitless) với K1 (radians per volt)... 23 /48 Phân tích tần số • • • • Sideband set (ƒc±ƒm, ƒc±2ƒm,…, ƒc±nƒm) First-order sidebands, second-order sidebands,… J1(m),J2(m),…magnitudes of sidebands Jn(m) can be solved by: ⎛m⎞ J n ( m) = ⎜ ⎟ ⎝2⎠ n ⎡ 1 ( m / 2) 2 ⎤ (m / 2) 4 (m / 2) 6 − + − + ⎥ ⎢ ⎣ n 1!(n + 1)! 2!(n + 2)! 3!(n + 1)! ⎦ • Table 6-3 • m increases, the number of significant side freqs increase⇒bandwidth increases • Example 6-2 9/12/2010... (unitless) với K1 (radians per volt) ωm (radians/s) – hay m= K1Vm fm (unitless) với K1 (Hertz per volt) fm (hertz) 9/12/2010 17 /48 Độ lệch tần số • Độ lệch tần số (Frequency deviation) là sự thay đổi của tần số xảy ra ở sóng mang tác động bởi tín hiệu điều chế • Độ lệch tần đỉnh ∆f • Độ lệch tần đỉnh đỉnh (2∆f)=carrier swing Δf = K1Vm ⇒ Hệ số điều chế: 9/12/2010 (Hz) Δf m= fm K1V m ⎡ ⎤ m(t ) = Vc cos... ) = ∑ n = −∞ J n (m) cos(α + nβ + nπ ) 2 Jn(m) là hàm Bessel function of the 1st kind of nth order with argument m ∞ nπ So, m(t ) = V J (m) cos(ω t + nω t + ) c 9/12/2010 ∑ n = −∞ n c m 2 22 /48 Phân tích tần số • Expanding: ⎧ π ⎤ π ⎤ ⎡ ⎡ m(t ) = Vc ⎨ J 0 (m) cos ωc t + J1 (m) cos ⎢(ωc + ωm )t + )⎥ − J1 (m) cos ⎢(ωc − ωm )t − )⎥ 2 ⎦ 2 ⎦ ⎣ ⎣ ⎩ − J 2 (m) cos[(ωc + 2ωm )t ] − J 2 (m) cos[(ωc − 2ωm )t ]... Carson’s rule: BW=2.(.∆ƒ +ƒm) 9/12/2010 • Example 6-3 n=number of significant sidebands 27 /48 Công suất trung bình • Công suất trung bình của sóng mang chưa điều chế Vc2 Pc = (W) 2R • Công suất tức thời của tín hiệu đã điều chế m(t ) 2 Pt = (W) R V V ⎧1 1 ⎫ ⇒ Pt = c cos 2 [ωc t + θ (t )] = c ⎨ + cos[2ωc t + 2θ (t )]⎬ R R ⎩2 2 ⎭ 2 2 2 Reduces to: • Actually, 9/12/2010 V Pt ≈ c ( W ) 2R Pt = P0 + P + P2... 2V22 2V32 2Vn2 + + + + + Pt = 2R 2R 2R 2R 2R 28 /48 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 tín hiệu • Dạng phổ của nhiễu: – PM: không đổi với tần số – FM: tăng tuyến tính 9/12/2010 29 /48 Phase modulation due to interfering signal • Độ lệch pha đỉnh: Δθ peak = Vn (rad) Vc • Giới hạn biên độ⇒giảm công suất tổng . c c ả ả hai hai đ đ ề ề u u t t ừ ừ đi đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c . . • • L L ợ ợ i i í í ch ch c c ủ ủ a a AM: AM: – – Gi Gi ả ả m m nhi nhi ễ ễ u u – – C C ả ả i i thi thi ệ ệ n n đ đ ộ ộ tin tin c c ậ ậ y y h h ệ ệ th th ố ố ng ng – – S S ử ử d d ụ ụ ng ng năng năng lư lư ợ ợ ng ng hi hi ệ ệ u u qu qu ả ả hơn hơn • • H H ạ ạ n n ch ch ế ế : : – – Băng Băng thông thông l l ớ ớ n n – – M M ạ ạ ch ch ph ph ứ ứ c c t t ạ ạ p p /4 8 9/12/2010 9/12/2010 3 3 Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c • • Đi Đi ề ề u u ch ch ế ế g g ó ó c c l l à à khi khi g g ó ó c c pha pha ( ( θ θ ). đ đ ộ ộ d d ị ị ch ch tương tương đ đ ố ố i i c c ủ ủ a a pha pha s s ó ó ng ng mang mang t t í í nh nh b b ằ ằ ng ng radians radians đ đ ố ố i i v v ớ ớ i i pha pha tham tham chi chi ế ế u u • • Đ Đ ộ ộ l l ệ ệ ch ch t t ầ ầ n n ( ( ∆ ∆ f f ): ): đ đ ộ ộ d d ị ị ch ch tương tương đ đ ố ố i i c c ủ ủ a a t t ầ ầ n n s s ố ố s s ó ó ng ng mang mang t t í í nh nh b b ằ ằ ng ng Hz