Sự biến điệu ( modulation )

Sự biến điệu ( modulation ) Sự biến điệu ( modulation ) Bởi: phạm văn Sự biến điệu ( modulation ) SC(t) tín hiệu hình sin cao tần, gọi sóng mang (carrier) Gọi dùng để chuyển tải tín hiệu tín tức từ đài phát đến máy thu (4.1) Nếu fC(t) chọn thích hợp, sóng mang truyền có hiệu Thí dụ, chọn tần số khoảng 0.5 3MHz để truyền xa đến 250 km Bước sóng tần số tương ứng cỡ 100MHz, chiều dài hợp lý anten chấp nhận được: Biểu thức (4.1) chứa thông số thay đổi: biên độ A; tần số fC; pha θ Như vậy, hậu có kiểu biến điệu: biến điệu biên độ, biến điệu tần số biến điệu pha BiẾn điỆu biên đỘ sóng mang bỊ nén băng cẠnh: (DSB SCAM) ( double - side band suppressed carried amplitude modulation ) Nếu ta biến điệu biên độ sóng mang phương trình (4.1), ta có kết quả: (4.2) Tần số fC pha -0- không đổi Biên độ A(t) thay đổi cách hay cách khác theo s(t) 1/7 Sự biến điệu ( modulation ) Để đơn giản, ta giả sử -0- = Điều không ảnh hưởng đến kết góc thực tế tương ứng với độ dời thời gian -0-/2.pi/fc ( Một dời thời gian không xem méo dạng hệ thông tin ) A(t) thay đổi với s(t)? Câu trả lời đơn giản chọn A(t) với s(t) Điều đưa đến dạng sóng biến điệu AM (4.3) Tín hiệu loại gọi biến điệu AM sóng mang bị nén băng cạnh lý mà ta thấy sau đây: Đặt S(f) biến đổi F s(t) Nhớ ta không cần S(f) phải zero tần số cao tần số cắt fm Hình 4.2 S(f) biểu diễn cho yêu cầu Đừng nghĩ S(f) phải vậy, mà biến đổi F tín hiệu tần số thấp tổng quát, có dãy tần bị giới hạn Hình 4.2 Định lý biến điệu ( chương II ) dùng để tìm Sm(f): (4.4) Nhớ biến điệu sóng mang s(t) làm dời tần số s(t) ( chiều lên chiều xuống ) tần số sóng mang 2/7 Sự biến điệu ( modulation ) Hình 4.3 Điều tương tự với kết lượng giác phép nhân hàm sin với hàm sin khác Nếu cosA thay s(t), s(t) chứa tần số liên tục từ fm Hình 4.3 cho thấy, sóng biến điệu sm(t) chứa tần số khoảng fC - fm fC + fm Nếu gán trị tiêu biểu vào cho fm = 15kHz fC = 1MHz, ta thấy khoảng tần số bị chiếm sóng biến điệu từ 985.000 đến 1.015.000Hz - Thứ nhất: Với khoảng tần số này, thì anten có chiều dài hợp lý xây dựng Đó vấn đề cần giải - Vấn đề thứ hai, khả tách kênh hệ đa hợp (Multiplexing) Ta thấy, tin tức biến điệu sóng hình sin tần số fC1 tin tức khác biến điệu sóng hình sin tần số fC2 ảnh F sóng mang bị biến điệu không phủ lên Và fC1, fC2 tách biệt 2fm Hình 4.4: Biến đổi F sóng AM 3/7 Sự biến điệu ( modulation ) Nếu tần số sóng biến điệu không cách xa lắm, dùng anten, chiều dài tối ưu anten không cho kênh [trong thực tế, anten dùng cho khoảng tần số Ta nhấn mạnh lại rằng, tín hiệu tách chúng không bị phủ lên ( thời gian, tần số ) Nếu chúng không phủ thời gian, dùng cổng hay Switchs để tách Nếu chúng không phủ tần số, tín hiệu tách lọc dãy thông Vậy, hệ thống hình 4.5 dùng để tách sóng mang bị biến điệu Hình 4.5: Sự tách kênh Nếu nhiều tín hiệu truyền kênh, ý tách máy thu lọc dãy thông Các lọc tiếp nhận, tín hiệu diện tín hiệu biến điệu mong muốn TD: Một tín hiệu chứa thông tin có dạng: Tín hiệu biến điệu biên độ sóng mang có tần số 10Hz Hãy vẽ dạng sóng AM biến đổi F Giải: Sóng AM cho phương trình: 4/7 Sự biến điệu ( modulation ) Hàm vẽ hình 4.6: Hình 4.6: Dạng sóng AM cos 20pi.t sóng mang Để vẽ dạng sóng AM Ta bắt đầu vẽ s(t) ảnh qua gương -s(t) Sóng AM chạm cách tuần hoàn vào đường cong thay đổi biên đô điểm tuần hoàn Trong hầu hết trường hợp thực tế, tần số sóng mang cao nhiều so với thí dụ Biến đổi F s(t) vẽ hình 4.7 ( Xem phụ lục chương II ) Hình 4.7: Ảnh Fourier s(t) Biến đổi F sóng biến điệu tính nhờ định lý biến điệu 5/7 Sự biến điệu ( modulation ) Hình 4.8: Tần phổ sóng biến điệu Vì Sm (f) suy từ S(f) cách dời tất thành phần tần số s(t) khoảng fC, ta hồi phục lại s(t) từ sm(t) cách dời tần số trị theo chiều ngược lại Định lý biến điệu chứng tỏ phép nhân hàm thời gian với hàm Sinusoide dời ảnh F hàm thời gian ( chiều lên xuống ) miền tần số Vậy ta lại nhân Sm(t) với hàm sin ( tần số sóng mang ), ảnh F dời lui xuống đến tần số thấp Phép nhân dời ảnh F lên đến vị trí khoảng 2fC, thành phần dễ dàng bị loại lọc hạ thông Tiến trình vẽ hình 4.9 Sự hồi phục s(t) mô tả phương trình (4.8) (4.8) Ngỏ lọc hạ thông /2 sm(f) 6/7 Sự biến điệu ( modulation ) Hình 4.9: Sự hồi phục tín hiệu từ sóng biến điệu Tiến trình gọi hoàn điệu ( Demodulation ) 7/7 ... 4.2 Định lý biến điệu ( chương II ) dùng để tìm Sm(f): (4 . 4) Nhớ biến điệu sóng mang s(t) làm dời tần số s(t) ( chiều lên chiều xuống ) tần số sóng mang 2/7 Sự biến điệu ( modulation ) Hình 4.3... 4.9 Sự hồi phục s(t) mô tả phương trình (4 . 8) (4 . 8) Ngỏ lọc hạ thông /2 sm(f) 6/7 Sự biến điệu ( modulation ) Hình 4.9: Sự hồi phục tín hiệu từ sóng biến điệu Tiến trình gọi hoàn điệu ( Demodulation... 4.7 ( Xem phụ lục chương II ) Hình 4.7: Ảnh Fourier s(t) Biến đổi F sóng biến điệu tính nhờ định lý biến điệu 5/7 Sự biến điệu ( modulation ) Hình 4.8: Tần phổ sóng biến điệu Vì Sm (f) suy từ S(f)