hệ thống thông tin công nghiệp

HỆ THỐNG THÔNG TIN Câu 1: Tín hiệu thông tin gì? Nêu loại tín hiệu? Tín hiệu thông tin dạng vật lý chứa đựng tin tức truyền lan hệ thống thông tin từ nơi gửi đến nơi nhận tin Có thể phân loại tín hiệu sau: - Tín hiệu xác định: tín hiệu mà trình biến thiên biểu diễn hàm thời gian hoàn toàn xác định - Tín hiệu ngẫu nhiên: tín hiệu mà trình biến thiên biết trước Giá trị thời điểm trước Ngoài phân loại thành tín hiệu rời rạc tín hiệu liên tục: tín hiệu liên tục tín hiệu mà thay đổi liên tục ngược lại rời rạc Cụ thể phân làm loại sau đây: - Tín hiệu tương đương ( analog): có biên độ thời gian liên tục - Tín hiệu lượng tử: cố biên độ rời rạc, thời gian liên tục - Tín hiệu rời rạc:: có biên độ liên tục thời gian rời rạc - Tín hiệu số (digital): có biên độ thời gian rời rạc Câu 2: Nêu đặc trưng tín hiệu xác định? a Độ dài trị số trung bình tín hiệu - Độ dài tín hiệu s(t) thời gian tồn tín hiệu kể từ lúc bắt đầu xuất chấm dứt - Nếu độ dài tín hiệu xuất vào thời điểm to thời gian bằng: trị số trung bình theo b Năng lượng công suất trị dụng tín hiệu - Năng lượng Es tín hiệu s(t) tích phân bình phương tín hiệu suốt thời gian tồn nó: - Công suất trung bình tín hiệu: - Trị hiệu dụng tín hiệu bậc hai công suất trung binh: c Dải động tín hiệu: tỉ số giá trị cực đại cực tiểu công suất tức thời tín hiệu Thường đo đơn vị logarit (ben hay dexiben) Thông số đặc trưng cho khoảng cường độ mà tín hiệu tác động lên thiết bị Page d Tỉ số tín hiệu/ nhiễu - S/N Trong đó: PS – công suất tín hiệu PN – công suất nhiễu Tỉ số S/N cúng viết dạng mức tín hiệu: e Dải thông tín hiệu BW: hiệu giới hạn tần số dải chứa thành phần tần số hữu ích tín hiệu Các tín hiệu có dải thông lớn nên truyền tần số cao đê có lợi Câu 3: nêu cấu trúc tổng quát HTTT phân tích nhiễu cấu trúc Hệ thống thông tin tổ hợp thiết bị kỹ thuật, kênh tin để truyền tin tức từ nguồn tin đến nơi nhận tin Cấu trúc tổng quát hệ thống thông tin hình 1.1 Nguồn tin Kênh tin Nhiễu Thu tin Hình 1.1-Cấu trúc tổng quát hệ thống thông tin Các khối hính 1.1 mô tả sau : - Nguồn tin: tập hợp tin mà hệ thống thông tin phát - Kênh tin: nơi hình thành truyền tín hiệu mang tin đồng thời dấu xảy tạp nhiễu tin tức - Thu tin: cấu phục hồi tin tức ban đầu từ tín hiệu lấy từ đầu kênh tin * phân tích nhiễu Nhiễu từ dùng để tất loại tín hiệu ích tác động lên tín hiệu có ích, gây khó khăn cho việc thu xử lý tín hiệu Nhiễu gây nên sai số làm biến dạng tín hiệu Nếu ta truyền tín hiệu s(t) đến đầu vào kênh tin, đầu ta thu nói chung tín hiệu s(t) mà là: x(t) = n(t) s(t) + c(t), đó: n(t) gọi nhiễu nhân, c(t) gọi nhiễu cộng Nhiễu cộng c(t) không phụ thuộc vào tín hiệu gây ta trường (điện trường, từ trường, trường điện từ, trường âm v.v ) Nhiễu nhân bị gây thay đổi hệ số truyền kênh tin Nhiễu nhân thường thấy truyền tín hiệu vô tuyến sóng ngắn Theo nguồn gốc, nhiễu phân nhóm: nhiễu khí nhiễu công nghiệp Nhiễu khí (hay có tài liệu gọi nhiễu tự nhiên) gây hoạt động tượng khí giông, bão, sấm, chớp.v v (thông thường tần số thấp) Page Nhiễu công nghiệp nhiễu thiết bị điện gây như: động điện có góp, dụng cụ điện dùng gia đình, thiết bị điện dùng y tế, thiết bị công nghiệp tần số cao (lò đúc cao tần, lò sấy cao tần,.vv ) Nhiễu khí nhiễu công nghiệp gọi hay can nhiễu Ngoài nhiễu nhiễu thân hệ thống thông tin thân thiết bị sinh trình làm việc, hiệu ứng nhiệt, thăng giáng đại lượng vật lý vv Nhiễu gọi tạp âm Chất lượng tín hiệu đo tỷ số S/N (tín hiệu/nhiễu) biểu diễn đơn vị dB Câu : phân tích sơ đồ nguyên lý chung HTTT Mỗi HTTT có nhiệm vụ truyền tin tức từ nơi phát đến nơi nhận tin Dưới sơ đồ nguyên lý chung HTTT truyền tín hiệu tương tự: Biến đổi Tin tức – tín hiệu Nguồn tin Tín hiệu ban đầu Tín hiệu điện Máy phát - Điều chế - Khuyếch đại - (anten phát) Kênh truyền Tín hiệu điện tần thấp Tin tức Nhận tin Máy thu (Anten thu) Khuyếch đại Giải điều chế Biến đổi Tin tức – tín hiệu Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý chung HTTT Các khối sơ đồ hình 2.1 mô tả sau : - Nguồn tin nơi cung cấp tin tức ban đầu chưa dạng tín hiệu điện, tiếng nói điện thoại, tiếng nói, âm nhạc thông tin phát thanh; tiếng nói, âm nhạc hình ảnh truyền hình - Để có truyền hình tin tức người ta thường chuyển thành tín hiệu điện phù hợp cho hệ thống thông tin, gọi biến đổi tin tức-tín hiệu Ví dụ: Micro thông tin điện thoại phát thanh, micro camera truyền hình v.v - Máy phát khối bao gồm chức năng: Biến đổi tín hiệu điện thành dạng tiện lợi cho việc truyền xa, có khả chống nhiễu cao không làm méo tín hiệu trình xử lý Có thể thực mục tiêu nhờ khâu điều chế tín hiệu Ngoài để đảm bảo công suất máy phát phải thực khuếch đại tín hiệu Đối với hệ thống thông tin vô tuyến, máy phát phải có anten phát để xạ tín hiệu điện thành sóng điện tử lan truyền không gian - Tín hiệu sau qua máy phát truyền lên kênh truyền để đến máy thu Có hai loại kênh Page truyền dây dẫn (cáp điện, cáp quang) vô tuyến (truyền không gian) Các kênh tin dùng thông tin điện thoại, điện báo, truyền hình công nghiệp, phát thanh, truyền hình, thông tin vệ tinh đo lường, điều khiển từ xa - Tín hiệu sau qua kênh truyền đến máy thu Các phận máy thu anten thu (trong trường hợp kênh truyền vô tuyến), khuếch đại giải điều chế Sau qua thiết bị tín hiệu trả dạng tín hiệu điện tần thấp ban đầu chưa thích hợp cho nơi nhận tin người Vì tín điện cần phải qua biến đổi tín hiệu-tin tức thiết bị ống nghe máy điện thoại, loa radio hình với loa tivi, hình máy vi tính, máy in v.v , qua người nhận tín hiệu vật lý ban đầu Câu 5: Nêu mục đích điều chế tín hiệu phân loại điều chế Mục đích điều chế tín hiệu: - Định nghĩa: Điều chế tín hiệu phép toán chuyển đổi từ tín hiệu mang tin tức sang tín hiệu khác mà không làm thay đổi tin tức mang theo Người ta thực điều chế tín hiệu với mục đích sau: - Chuyển phổ tín hiệu lên phạm vi tần số cao, ta có kích thước hợp lý anten phát Trong trường hợp kênh truyền dây dẫn dải thông đa số cáp nằm miền tần số cao, tín hiệu tần số bị suy giảm Do có dịch chuyển phổ tín hiệu hiệu ứng bị Trong lý thuyết trường điện từ người ta chứng minh kích thước anten phát phải lớn ≥1/10λ (độ dài bước sóng phát xạ), phổ tín hiệu tiếng nói thường vào khoảng 200Hz-10 kHz, kích thước anten phải lớn cỡ hàng chục km phát tín hiệu tần số thấp - Điều chế tín hiệu cho phép ta sử dụng hữu hiệu kênh truyền Nếu điều chế kênh truyền truyền tín hiệu thời điểm Nếu truyền đồng thời hai hay nhiều tín hiệu lúc tách riêng chúng đầu thu.Điều chế tín hiệu dịch chuyển phổ tín hiệu từ tần số thấp lên miền tần số cao khác nhau, đầu thu thu riêng rẽ tín hiệu nhờ mạch lọc thông dài - Điều chế tín hiệu tăng khả chông nhiễu cho HTTT, tín hiệu điều chế có khả chống nhiễu, mức độ tùy thuộc vào loại điều chế khác Phân loại điều chế: - Điều chế tín hiệu thực bên phát với mục đích chuyển đổi phổ tín hiệu từ miền số thấp lên miền tần số cao Việc dịch chuyển phổ tín hiệu lên tần số cao thực cách làm thay đổi thông số sóng mang có tần số cao Thực tế người ta dùng hai loại sóng mang dao động hình sin cao tần dãy xung, có hai hệ thống điều chế điều chế liên tục điều chế xung - Trong hệ thống điều chế liên tục, tín hiệu điều chế (tín hiệu tin tức) tác động làm thay đổi thông số biên độ, tần số góc pha sóng mang dao động điều hòa Sóng mang có thông số thay đổi theo tín hiệu tin tức gọi tín hiệu bị điều chế - Trong hệ thống điều chế xung, sóng mang dãy xung vuông góc tuần hoàn, tin tức làm thay đổi thông số biên độ, độ rộng vị trí xung - Sự khác tín hiệu điều chế liên tục điều chế xung là: hệ thống điều chế liên tục tín hiệu mang tin tức truyền liên tục theo thời gian Còn hệ thống điều chế xung, tín hiệu mang tin tức truyền khoảng thời gian có xung Page Câu 6: Bạn hiểu điều chế tín hiệu liên tục Trình bày khái quát điều chế biên? - Trong hệ thống điều chế liên tục, tín hiệu điều chế (tín hiệu tin tức) tác động làm thay đổi thông số biên độ, tần số góc pha sóng mang dao động điều hòa Sóng mang có thông số thay đổi theo tín hiệu tin tức gọi tín hiệu bị điều chế - Trong hệ thống điều chế liên tục tín hiệu mang tin tức truyền liên tục theo thời gian Gọi λ(t) tín hiệu mang tin tức (tần số thấp) λ(t) chuẩn hóa nghĩa là: -1≤ λ(t) ≤1 hay λ(t)≤ Chúng thể dạng đơn vị tương đối, cách chia λ(t) cho λmax Khi điều chế sóng mang điều hòa hình sin dạng: u(t)=U0sin(ω0t + ϕ0) Chúng thực theo biên độ U0, tần số ω0 pha ϕ0; thực điều chế độ đồng thời chẳng hạn nhu vừa theo tần số lẫn biên độ… Trình bày khái quát điều chế biên: Các biểu thức tín hiệu hình sin bị điều chế tín hiệu mang tin tức λ(t) tương tự với điều biên AM (Amplitude Modulation) u(t)AM = U0[1+m.λ(t)]sin(ω0t + ϕ0) (1) Trong đó: m – hệ số điều biên; m≤1 Tín hiệu mang tin tức λ(t) nói chung hàm bất kỳ, ta giới hạn việc xét trường hợp hay gặp tín hiệu: λ(t)= cos Ωt (2) Trong tần số Ω thấp nhiều so với ω0 Từ biểu thức (1) ta thấy điều biên nghĩa làm thay đổi biên độ U0 sóng mang U0sin(ω0t + ϕ0) thành biên độ U0 + mU0 cos Ωt dao động theo thay đổi tín hiệu mang tin tức λ(t)= cos Ωt Từ (1) (2) ta có: u(t)AM = U0[1+m cos Ωt)]sin(ω0t + ϕ0) =U0 [sin(ω0t + ϕ0) +m.sin(ω0t + ϕ0) cos Ωt] = U0 sin(ω0t + ϕ0)+(m/2) U0 [sin(ω0+Ω).t + ϕ0] )+(m/2) U0 [sin(ω0-Ω).t + ϕ0] Như ứng với tín hiệu mang tin tức λ(t)= cos Ωt từ biểu thức ta rút nhận xét phổ tín hiệu đầu biên phổ vạch gồm vạch tạo thành từ tần số: Vạch trung tâm ứng với tần số sóng mang ω0 vạch nằm đối xứng bên vạch trung tâm ứng với tần số ω0-Ω ω0+Ω Các vạch gọi dải biên (LSB-Lower Side Band) dải biên (USB-Upper Side Band) Dải thông tín hiệu điều biên u(t)AM là: BW=[( ω0+Ω)-(ω0-Ω)]/(2π)=Ω/π Cả tần số ω0, ω0-Ω ω0+Ω nằm miền tần số cao (do ω0>>Ω) Như dịch chuyển tần số thấp Ω vào miền tần số cao Page Xét trường hợp đơn giản tín hiệu điều biên có dải biên Công suất tín hiệu điều biên: PAM = PC + PLSB + PUSB (3) đó: PC - Công suất sóng mang (carrier); PLSB, PUSB - Công suất giải biên Công suất giải biên: PLSB = PUSB = PC m2/4 (4) Từ (3) (4) ta có biểu thức công suất tín hiệu điều biên: PAM = PC.(1+m2/2) (5) Ví dụ: Giải hệ số điều biên m=1 PC = 100W Ta có: PLSB = PUSB = 100/4 = 25 W, PAM = 100 + 25 + 25 = 150 W Như trường hợp công suất dải biên (50 W) chiếm 1/3 công suất tín hiệu điều biên, lại 2/3 công suất sóng mang Tuy nhiên thân sóng mang không chứa thông tin truyền mà dải biên thực nhiệm vụ Có nghĩa 2/3 công suất tín hiệu điều biên "thừa", có 1/3 công suất dải biên có ích Vì điều biên AM phương pháp điều chế chưa hiệu Khi hệ số điều biên m bé công suất dải biên bé Nếu hệ số điều biên m lớn công suất dải biên lớn, nghĩa tín hiệu mạnh truyền Vì m lớn gần công suất tín hiệu điều biên mạnh Tuy nhiên thực tế khó lòng thực điều biên với m=1 tín hiệu tiếng nói, hình ảnh (video) biên độ cố định mà biên độ tần số chúng thay đổi phạm vi rộng Nếu công suất dải biên truyền bị yếu tín hiệu nhận tương ứng yếu hệ thống thông tin tin cậy Ta thấy có dải biên chứa thông tin cần truyền (chứa tần số tin tức Ω bên trong), sóng mang không, sóng mang lại chiếm công suất lớn (2/3 tổng công suất trường hợp điều biên 100% ứng với m =1) Vì để cải tiến điều biên AM, người ta tìm cách lọc, làm triệt tiêu thành phần phổ ứng với sóng mang Nếu trình điều chế làm triệt tiêu sóng mang, để lại dải biên, ta có cách truyền thông dải biên kép DSB (Double Side Band) Tuy nhiên thực tế DSB thường dùng khó giải điều chế thiết bị thu Do thông tin truyền dải biên thực chất gần giống (1 dải có chứa tần số ω0-Ω, dải chứa tần số ω0+Ω) nên hoàn toàn cần truyền dải biên, dải biên chặn lại Khi ta có cách truyền thông đơn biên SSB (Single Side Band) Tín hiệu SSB dải biên (USB) dải biên (LSB) Trong thực tế máy phát SSB tạo dải biên có chuyển mạch cho phép chọn dải biên để truyền Khi tín hiệu u(t) MA đến thiết bị giải điều chế (bộ tách sóng) thực trình khôi phục ngược lại tín hiệu λ(t), tức dịch chuyển ngược lại phổ vào miền tần số thấp Ta xét giải điều chế đơn giản loại tuyến tính nửa chu kỳ, cho qua thành phần dao động điều biên 1cực Page (ví dụ toàn giá trị dương) Không tính tổng quát ta giả sử ϕ0= Khi điện áp đầu thiết bị giải điều chế tuyến tính nửa chu kỳ nói có dạng: U(t)FM = U0sin (1+m cosΩt) sinω0t Triển khai sinω0t vào chuỗi Furiê: Khi đó: u(t) tạo thành tín hiệu có thành phần không đổi 2/πU0.1, thành phần tín hiệu điều chế thành phần lại có tần số cao 2kω0-Ω, 2kω0, 2kω0+Ω (k=1,2, ) Phổ tín hiệu u(t) có dạng hình 2.7 Nếu đầu giải chế ta đặt lọc thông thấp tất thành phần có tần số cao bị giữ lại sau qua lọc này, có tần số tín hiệu mang tin tức ban đầu Ω qua để đến thiết bị thu Câu Bạn hiểu điều chế tín hiệu liên tục Trình bày khái quát điều chế tần số điều chế pha ? • Điều chế tín hiệu liên tục Gọi λ(t) tín hiệu mang tin tức (tần số thấp) λ(t) chuẩn hóa nghĩa là: -1 ≤ λ(t) ≤ hay λ(t) ≤ Chúng thể dạng đơn vị tương đối, cách chia λ(t) cho λmax Khi điều chế sóng mang điều hoà hình sin dạng: u(t) = U 0sin(ω0t + ϕ0) Chúng thực theo biên độ U , tần số ω0 pha ϕ0; Cũng thực điều chế đồng thời, chẳng hạn vừa theo tần số lẫn biên độ v.v Các biểu thức tín hiệu hình sin bị điều chế tín hiệu mang tin tức λ(t) tương ứng với điều biên AM (Amplitude Modulation), điều tần FM (Frequency Modulation) điều pha PM (Phase Modulation) có dạng sau : u(t)AM = U0[1+mλ(t)]sin(ω0t+ϕ0) u(t))FM = U0sin(ω0t + ∆ω.∫λ(t)dt + ϕ0) u(t)PM = U0sin(ω0t + ∆ϕ.λ(t) + ϕ0) đó: m - Hệ số điều biên; m≤1; ∆U = mU0 - Số gia cực đại biên độ điện áp; Page ∆ω - Số gia cực đại tần số; ∆ϕ - Số gia cực đại góc dịch pha • • Khái quát điều chế tần số FM điều chế pha PM Điều tần điều pha gọi chung điều chế góc Biểu thức tín hiệu điều tần FM: Như u(t)FM tổng giao động gồm thành phần có tần số sóng mang ω 0; thành phần dải biên với tần số ω0 +kΩ ω0 –kΩ biên độ xác định thông qua hàm Bessel Mặc dù trình điều tần tạo nhiều dải biên dưới, thực tế có dải biên có biên độ lớn chứa đựng thông tin Dải biên có biên độ bé 1%U xem không chứa thông tin tín hiệu điều chế Vì dải thông tín hiệu điều tần FM xem thu hẹp bớt lại Biểu thức tín hiệu điều pha PM: U(t)PM = U0sin[ω0t+ ∆φ.λ(t)] = U0sin[ω0t+ ∆φ.cosΩ(t)] Câu Phân tích phổ biên độ tín hiệu điều biên vạch tín hiệu mạng λ(t) = cosΩt Hiểu truyền thông dải biên kép truyền thông đơn biên ? Phân tích phổ biên độ tín hiệu điều biên vạch tín hiệu mạng λ(t) = cosΩt Ứng với tín hiệu mang tin tức λ(t) = cos Ωt từ biểu thức: u(t)AM = U0 [1+mcos Ωt]sin(ω0t+ϕ0) = U0[sin(ω0t+ϕ0)+ m.sin(ω0t+ϕ0).cos Ωt] = U0sin(ω0t+ϕ0)+ (m/2).U0.sin[(ω0+Ω)t +ϕ0 ] + (m/2).U0.sin[(ω0-Ω)t+ϕ0] Ta rút nhận xét phổ tín hiệu điều biên phổ vạch gồm vạch tạo thành từ tần số: Vạch trung tâm ứng với tần số sóng mang ω0 vạch nằm đối xứng bên vạch trung tâm ứng với tần số ω0 - Ω ω0 + Ω Các vạch gọi dải biên (LSB-Lower Side Band) dải biên (USB-Upper Side Band) Page Dải thông tín hiệu điều biên u(t) AM : BW=[(ω0 + Ω) - (ω0 - Ω)] / (2π) = Ω/π Cả tần số ω0 , ω0 - Ω ω0 + Ω nằm miền tần số cao (do ω0 >> Ω) Như ta dịch chuyển tần số thấp Ω vào miền tần số cao • Truyền thông dải biên kép truyền thông đơn biên Truyền thông dải biên kép DSB (Double Side Band) cách truyền thông trình điều chế làm triệt tiêu sóng mang, để lại dải biên Truyền thông giải biên kép DSB (Double Side Band) Tuy nhiên thực tế DSB thường dùng khó giải điều chế thiết bị thu Do thông tin truyền dải biên thực chất gần giống (1 dải có chứa tần số ω0-Ω, dải chứa tần số ω0+Ω) nên hoàn toàn cần truyền dải biên, dải biên chặn lại Khi ta có cách truyền thông đơn biên SSB (Single Side Band) Tín hiệu SSB dải biên (USB) dải biên (LSB) Trong thực tế máy phát SSB tạo dải biên có chuyển mạch cho phép chọn dải biên để truyền Câu 9: Điều chế tín hiệu gì? Mục đích việc điều chế tín hiệu a.Định nghĩa : điều chế tín hiệu phép toán chuyển đổi từ tín hiệu mang tin tức sang tín hiệu khác mà không làm thay đổi tin tức mang theo b.Mục đích điều chế tín hiệu: + chuyển phổ tín hiệu lên phạm vi tần số cao, để có kích thước hợp lý anten phát + cho phép ta sử dụng hữu hiệu kênh truyền Nếu điều chế kênh truyền truyền tín hiệu thời điểm + làm tăng khả chống nhiễu cho hệ thống thông tin bời tín hiệu điều chế có khả chống nhiễu, mức độ tùy thuộc vào loại điều chế khác Câu 10: Nêu ý nghĩa việc ghép kênh nội dung ghép kênh theo tần số a.Ý nghĩa việc ghép kênh: + Ghép kênh trình cho phép truyền hai hay nhiều tín hiệu đầu phát kênh tin cho đầu thu tách riêng tín hiệu dạng ban đầu + ghép kênh có ý nghĩa vô quan trọng truyền thông đặc biệt hệ thống thông tin hữu tuyến điện thoại: làm giảm giá thành truyền kênh… Page Nội dung ghép kênh theo tần số: + sơ đồ khối FDM ( tự vẽ) b.Nội dung Các tín hiệu điện x1(t) , x2(t)…… xn(t) đưa đến điều chế M1,M2……Mn(Modulator), máy phát G1,G2… Gn(generator) phát sóng mang tần số f1, f2…… fn khác điều chế tín hiệu x1(t) , x2(t)…… xn(t) điều chế Các tần số máy phát f1, f2…… fn chọn khác để ghép kênh ( tương tự việc phân chia tần số đài phát radio, khoảng sóng khác không phủ nhau) f1, f2…… fn chọn cho phổ tín hiệu kênh riêng rẽ không phủ nhau, nghĩa dải biên tín hiệu điều chế không lẫn Các lọc thông dải F1,F2… Fn (Filter) có nhiệm vụ cho qua tần số có ích, tưng ứng nằm lân cận tần số f1, f2…… fn sóng mang ∑ trộn( tổng) tuyến tính, cộng đại số tín hiệu vào với tín hiệu trộn điều chế them lần điều chế Mx với tần số f∑ >> f1, f2…… fn đầu thu lọc thông giải F1’,F2’… Fn’ có nhiệm vụ cho qua tần số thuộc kênh nhờ có FDM nhiều gọi điện thoai truyền số cáp… trình ghép kênh lặp lặp lại nhiều mức độ khác để số lớn điện thoại truyền kênh… Câu 11: Nêu ý nghĩa việc ghép kênh nội dung việc ghép kênh theo thời gian +Ý nghĩa việc ghép kênh: Ghép kênh trình cho phép truyền hay nhiều tín hiệu đầu phát kênh tin cho đầu thu tách riêng tín hiệu dạng ban đầu Trong thực tế, giá thành đường truyền, kênh truyền đắt thiết bị thu phát, hệ thống thông tin hữu tuyến (điện thoại) khả truyền tín hiệu qua kênh vô quan trọng Vì việc ghép kênh cho phép ta tiết kiệm chi phí, đường truyền truyền nhiều tín hiệu + Ghép kênh theo thời gian (Time Divison Mutiplexing – TDM): Giả thiết kênh truyền ta cần gửi n tín hiệu âm với tần số giới hạn f m=10 kHz Trong thực tế với hệ thống điện thoại, để đảm bảo chất lượng tiếng tần số giới hạn phải đc lấy thấp nhiều Khi chấp nhận fm=10 kHz, việc rời rạc hóa tín hiệu phải thỏa mãn định lý K-S với chu kỳ là: Nếu dãy xung rời rạc xung hẹp có độ rộng khoảng 1ns khoảng cách hai xung ứng với mẫu rời rạc liền lớn Đó thời gian trống k có tín hiệu Như tận dụng thời gian trống đẻ truyền mẫu tín hiệu khác Do đó, kênh ta truyền n tín hiệu Số kênh n ghép thường nhỏ tỷ số chu kỳ độ rộng xung lấy mẫu để đảm bảo chất lượng thu tín hiệu Sơ đồ khối TDM trường hợp n=3 sau: Page 10 Từ hình vẽ ta thấy tín hiệu x 1(t), x2(t),…, xn(t) truyền đồng thời, thu lại tách riêng Các hệ thống TDM thực tế thường dùng mạch điện từ có chứa FET transistor trường, có tốc độ đóng mở cao + So sánh phương pháp ghép kênh: FDM Nhiều tín hiệu đc truyền kênh, lúc cách chia sẻ dải thông, tín hiệu chiếm phần dải thông Phức tạp Không tốt TDM Mỗi tín hiệu chiếm nguyên dải thông kênh, nhiên tín hiệu truyền chu kỳ thời gian ngắn, tín hiệu nối tiếp sau tín hiệu Việc thực hệ thống đơn giản nơi phát lẫn nơi thu Có tính chống nhiễu kênh tốt, đặc biệt với tín hiệu PCM Khi tách riêng TDM thường có tỉ số S/N cao Câu 13: Tại hệ thống thông tin phải sử dụng đến ghép kênh truyền tín hiệu? Trình bày nguyên lý ghép kênh theo tần số (FDM)? Hệ thống thông tin phải sử dụng đến ghép kênh truyền tín hiệu vì: - Giá thành đường truyền, kênh truyền thông tin nhiều trường hợp lớn đắt thiết bị thu, phát. Truyền nhiều tin kênh để kinh tế - Đối với hệ thống thông tin hữu tuyến (như điện thoại) khả truyền nhiều tín hiệu qua kênh vô quan trọng Page 13 - Ghép kênh qúa trình cho phép truyền hai hay nhiều tín hiệu đầu phát kênh tin cho đầu thu tách riêng tín hiệu dạng ban đầu Trình bày nguyên lý ghép kênh theo tần số (FDM) Sơ đồ khối FDM hình X1(t) M1 F1 F1’ DM1 X1’(t) F2’ DM2 X2’(t) Fn’ DMn Xn’(t) G1 f1 X2(t) M2 F2 ∑ M x kênh truyền G2 f2 Xn(t) Mn G f∑ >> f1,f2,…fn Fn Gn fn Hình 1.Ghép kênh theo tần số FDM - Các tín hiệu điện x1(t), x2(t), ,xn(t) đưa đến điều chế M1, M2, , Mn (Modulator) - Các máy phát G1, G2,…, Gn (Generator) phát sóng mang với tần số f 1, f2,…,fn khác điều chế tín hiễu x1(t), x2(t),…, xn(t) điều chế - Các tần số máy phát f1, f2,…,fn chọn khác để ghép kênh (tương tự việc phân chia tần số đài phát radio, khoảng sóng khác không phủ ) f 1, f2,…,fn chọn cho phổ tín hiệu kểnh riêng rẽ không phủ nhau, nghĩa dải biên tín hiệu điều chế không lẫn (hình 2) - Các lọc thông dải F1, F2,…, Fn (Filter) có nhiệm vụ cho qua tần số có ích, tương ứng nằm lân cận tần số f1, f2,…,fn sóng mang - ∑ trộn (hoặc tổng) tuyến tính, cộng đại số tín hiệu vào với tín hiệu trộn điều chế thêm lần điều chế Mx với tần số f∑ >> f1, f2,…,fn - Ở đầu thu lọc thông giải F 1’, F2’,…, Fn’ có nhiệm vụ cho qua tần số thuộc kênh mình.Ví dụ lọc F1’ cho qua tần số f1 tần số lân cận phạm vi phổ kênh 1… Sau giải điều chế DM1, DM2, , DMn (Demodulator) giải điều chế cho tín hiệu x 1’(t), x2’(t), ,xn’(t) thực tế gần lặp lại tín hiệu x1(t), x2(t), ,xn(t) theo tỷ lệ Để khuếch đại tín hiệu ta đặt thêm vào hệ thống khuếch đại Nhờ có FDM, nhiều gọi điện thoại truyền số cáp Qúa trình ghép kênh lặp lại nhiều mức độ để số lớn gọi truyền kênh (với giả thiết đủ dải thông) Số gọi kênh lên đến 10800 dải thông yêu cầu lên đến vài MHz Page 14 Câu 14: Tại hệ thống thông tin phải sử dụng đến ghép kênh truyền tín hiệu? Trình bày nguyên lý ghép kênh theo thời gian (TDM)? Hệ thống thông tin phải sử dụng đến ghép kênh truyền tín hiệu vì: Giá thành đường truyền, kênh truyền thông tin nhiều trường hợp lớn đắt thiết bị thu, phát. Truyền nhiều tin kênh để kinh tế - Đối với hệ thống thông tin hữu tuyến (như điện thoại) khả truyền nhiều tín hiệu qua kênh vô quan trọng - Ghép kênh qúa trình cho phép truyền hai hay nhiều tín hiệu đầu phát kênh tin cho đầu thu tách riêng tín hiệu dạng ban đầu Trình bày nguyên lý ghép kênh theo tần số (TDM) - - Giả thiết kênh truyền ta cần gửi n tín hiệu âm thanh, chúng có tần số giới hạn fm=10 kHz (Thực tế lấy thấp nhiều.) Khi chấp nhận f m=10 kHz việc rời rạc hoá tín hiệu phải thoả mãn định lý Kachennhikov-Shannon (K-S)với chu kỳ là: - Nếu dãy xung rời rạc xung hẹp có độ rộng cỡ ns, khoảng cách hai xung ứng với hai mẫu rời rạc liền lớn Đó thời gian trống tín hiệu tỷ số thời gian xung rời rạc với thời gian trống tương ứng với giây so với ngày đêm Như tận dụng thời gian trống để truyền mẫu tín hiệu khác Do đó, kênh ta truyền n tín hiệu - Số kênh n ghép phụ thuộc vào tỷ số chu kỳ độ rộng xung lấy mẫu, n thường nhỏ tỷ số yêu cầu chất lượng thu tín hiệu cao - Sơ đồ khối TDM trường hợp n=3 sau (hình 3) Hai thiết bị chuyển kênh phát, thu giống MUX MUX chuyển kênh liên tục theo thứ tự đồng bộ, ví dụ 1→2→3→1 hai đầu phát thu - Việc liên kết với kênh tin máy thu máy phát thứ i xảy cách đồng thời nhờ có kênh truyền tín hiệu đồng Có thể minh họa trình phân kênh TDM m= hình Từ hình vẽ cho ta thấy tín hiệu x 1(t), x2(t), ,xn(t) truyền đồng thời, thu lại tách riêng Page 15 Hình 3.Ghép kênh theo thời gian TDM - Các hệ thống TDM thực tế thường dùng mạch điện tử có chứa FET transistor trường, có tốc độ đóng mở cao Hình 4.Quá trình lấy mẫu kênh theo thời gian (TDM) Câu 15 Bạn hiểu hệ thống tin viba Để tăng khoảng cách chất lượng đường truyền hệ thống vi ba người ta làm nào? a Hệ thống tin viba Là kết phát triển từ rada chiến tranh giới Hệ thống tin viba hệ thống tin sử dụng tín hiệu viba, tín hiệu có bước sóng bé từ 1-30cm nằm dải tần số từ 1-30GHz, xem thuộc vùng 1-300GHz Tín hiệu viba có số tính chất ánh sáng( có bước sóng ngắn): - tín hiệu viba tập trung thành búp sóng - tín hiệu viba bị giới hạn tầm nhìn thẳng Kết nối vi ba hay vô tuyến chuyển tiếp sử dụng anten định hướng tạo thành hệ thống thông tin hai điểm cố định Nó có khả năng: - truyền tải đàm thoại song song, ghép kênh theo tần số thời gian - truyền tải liệu hình ảnh, âm thanh, chương trình truyền hình… - truyền tải liệu… b Phương pháp tăng khoảng cách, chất lượng đường truyền HT viba Do bị ảnh hưởng nhiều địa hình từ nơi phát tới nơi thu nên để truyền xa phải chia thành nhiều trạm chuyển tiếp có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu siêu cao tần , khuếch đại tái phát sử dụng tần số sóng mang khác Điều giúp nâng cao chất lượng đường truyền Ngoài sử dụng trạm chuyển tiếp thụ động với nhiệm vụ đổi hướng sóng, vượt qua chướng ngại, nâng cao khoảng cách truyền sóng Câu 16 Viba số gì? Viba số chia làm loại? Trình bày trình làm việc viba số? a Viba số Hệ thống vi ba số hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng đường dẫn số phần tử khác mạng vô tuyến Hệ thống vi ba số dùng làm: - đường trung kế số nối tổng đài số Page 16 - đường truyền dẫn nối tổng đài đến tổng đài vệ tinh - đường truyền dẫn nối thuê bao đến tổng đài tổng đài vệ tinh - tập trung thuê bao vô tuyến - đường truyền dẫn hệ thống thông tin di dộng để kết nối thuê bao di động với mạng viễn thông Các hệ thống viba số phần tử quan trọng mạng viễn thông mà công nghệ thông tin vô tuyến thông tin di động đưa vào sử dụng rộng rãi mạng viễn thông b Viba số chia làm loại? phụ thuộc vào tốc độ bít tín hiệu PCM cần truyền, thiết bị vô tuyến thiết kế phù hợp với khả truyền tín hiệu Có thể phân loại viba số thành loại: - Viba số băng hẹp( tốc độ thấp): dùng đẻ truyền tín hiệu có tốc độ 2Mbit/s ứng với 30 kênh, 4Mbit/s ứng với 60 kênh 8Mbit/s ứng với 120 kênh Tần số sóng vô tuyến (0,4-1,5) GHz - Viba số trung bình( tốc độ trung bình): dùng để truyền tín hiệu có tốc độ (8-34)Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại 120 kênh đến 480 kênh Tần số vô tuyến (2-6) GHz - Viba số băng rộng( tốc độ cao): dùng để truyền tín hiệu có tốc độ từ (34-140)Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại 480 đến 1920 kênh Tần số sóng vô tuyến 4,6,8, 12 GHz c Quá trình làm việc viba số A/D PCM Σ Tx Rx D/A - khối A/D D/A làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu từ tương tự thành tín hiệu số phần phát ngược lại từ số tương tự phần thu - khối PCM làm nhiệm vụ điều chế tín hiệu ghép tín hiệu, ghép kênh, phân kênh theo thời gian - khối tổng làm nhiệm vụ tổng hợp luồng tín hiệu tách luồng tín hiệu - khối Tx, Rx làm nhiệm vụ phát thu tín hiệu cao tần Câu 17: Để đưa lượng cao tần từ đầu máy phát hay đầu vào máy thu lên anten trạm vi ba thông thường sử dụng loại thiết bị nào? Trình bày thiết bị truyền dẫn Ta thường sử dụng thiết bị truyền dẫn cao tần: + Cáp song hành đối xứng + Cáp đồng trục + Ống dẫn sóng a/ cáp song hành đối xứng - Là hệ dây dẫn giống hệt nhau, có đặc tính điện so với điểm đât Được bọc vỏ cách điện xoắn lại với để giảm điện cảm, bọc vỏ chống nhiễu bên Lớp cách điện: giấy cách điện, có đặc tính hút ẩm cao lại làm tăng độ mát điện môi Dây dẫn: dây đồng tiện dụng đặc tính gia công tốt Lớp vỏ: dùng để chống ảnh hưởng khí, chống nhiễu vỏ chì tiện dụng Page 17 b/ cáp đồng trục - Được cấu tạo từ dây đồng trục, lớp nối đất, lớp vật liệu cách điện cao tần, lớp tâm Lớp dây dẫn thường dây đồng, nhôm, kim loại dẻo Lớp tạo dải đồng, nhôm xoắn theo chiều dài Sử dụng cho dải sóng cm đến dải sóng cực dài c/ ống dẫn sóng - Được chế tạo từ đồng nhôm dạng ống hình chữ nhật, hình tròn, hình elip Lớp kim loại bên thường phủ bạc để giảm điện trở xuống thấp Sử dụng cho sóng siêu cao tần máy phát tầm số siêu cao Câu 18: Một số dặc điểm kỹ thuật riêng HTTT viba - Việc phân tích mạch điện vùng tần số viba khó khăn hơn, đa số phân tích thông qua từ trường điện trường Kỹ thuật đo khác: không đo dòng , áp mà đo điện trường, từ trường, công suât Để tạo nên mạch cộng hưởng tần số viba giá trị L,C nhỏ nên chế tạo khó khăn Các tbi bán dẫn không làm việc bình thường tần số viba, phải chế tạo chúng từ chất liệu đặc biệt Các tín hiệu vib dễ bị phản xạ, bị lệch hướng gặp vật thể khác Câu 19: Hệ thống thông tin vi ba gì? So sánh hệ thống thông tin vi ba với hệ thống thông tin tải ba? + Tín hiệu vi ba tín hiệu có tần số từ GHz trở lên thường coi nằm dải tần số từ 1-30GHz, xem thuộc vùng tần số từ 1-300GHz với bước sóng =1-30cm + So sánh hệ thống thông tin vi ba hệ thống thông tin tải ba: HTTT ViBA HTTT TẢI BA - Tín hiệu vi ba tín hiệu có tần số từ - Tải ba PLC hệ thống truyền tin sử dụng GHz trở lên thường coi nằm đường dây truyền tải điện cao áp, chủ yếu dùng để truyền cách tin cậy tiếng nói, dải tần số từ 1-30GHz, có liệu quản lý lượng tín hiệu thể xem thuộc vùng tần số từ 1-300GHz bảo vệ hệ thống điện - Thông thường hệ thống PLC sử dụng cho việc thông tin liên lạc điện thoại với bước sóng =1-30cm mạng thông tin nội ngành điện PLC - Hiện dải tần số 0-300GHz hoàn toàn cho phép truyền tín hiệu điều khiển sử dụng hết đài phát song vô bảo vệ hệ thống điện - Đồng thời hệ thống PLC cho phép kết nối tuyến khác - Ứng với thông tin vi ba, băng thông thường máy tính với mạng máy tính rộng truyền tin Băng thông rộng diện rộng ngành điện cho phép máy Fax liên lạc với cho phép dung kỹ thuật ghép kênh - Thông thường PLC dùng để truyền thông Page 18 khác để truyền nhiều thông tin - Dải tần số vi ba thích hợp cho hệ thống thông tin số truyền tín hiệu nhị phân - Thông thường, đường truyền xa gặp chướng ngại vật, phải chia thành nhiều trạm chuyển tiếp có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu siêu cao tần, khuyếch đại tái phát đi, với tần số sóng mang khác Ngoài có loại trạm chuyển tiếp thụ động, có tác dụng đổi hướng sóng, vượt qua chướng ngại => Vì vậy, nên tốn tin khoảng cách trung (từ 20 – 100 km) khoảng cách dài (100 – 500 km) - Đường dây tải điện xây dựng sẵn kết hợp làm đường dây thông tin, phải đặt thiết bi PLC trạm biến áp Đó lý hệ thống PLC có giá thành thấp chi phí cho việc xây riêng đường dây thông tin - PLC truyền đến vài trăm km theo đường dây truyền tải điện mà không cần phải đặt khuếch đại biên độ trung gian nào, nhờ chi phí giảm - Đường dây cao áp tính toán xây dựng chịu đựng điều kiện thời tiết xấu mà dạng thiên tai xảy Do tương ứng hệ thống thông tin tải ba có độ tin cậy cao Câu 20: Hệ thống thông tin vi ba gì? So sánh hệ thống thông tin vi ba với hệ thống thông tin sợi quang? + Tín hiệu vi ba tín hiệu có tần số từ GHz trở lên thường coi nằm dải tần số từ 1-30GHz, xem thuộc vùng tần số từ 1-300GHz với bước sóng =1-30cm + So sánh hệ thống thông tin vi ba hệ thống thông tin tải ba: HTTT ViBA HTTT Sợi Quang - Tín hiệu vi ba tín hiệu có tần số từ - Hệ thống thông tin sợi quang có số ưu GHz trở lên thường coi nằm điểm Sự suy hao thấp tín hiệu dải tần số từ 1-30GHz, có Cáp sợi quang truyền tải tín hiệu xem thuộc vùng tần số từ 1-300GHz tần số cao Đường kính sợi quang nhỏ trọng lượng nhẹ Đặc điểm sợi quang có ưu điểm với bước sóng =1-30cm lớn lắp đặt cáp - Hiện dải tần số 0-300GHz hoàn toàn Sợi quang có đặc tính cách điện thuỷ sử dụng hết đài phát song vô tinh không dẫn điện Do cáp sợi quang tuyến khác không chịu ảnh hưởng điện từ trường bên - Ứng với thông tin vi ba, băng thông thường từ đường dây hay cáp điện cao áp, rộng truyền tin Băng thông rộng sóng vô tuyến truyền hình Sử dụng cáp quang cho phép tiết kiệm tài cho phép dung kỹ thuật ghép kênh nguyên thạch anh nguyên liệu để khác để truyền nhiều thông tin sản xuất sợi quang Hơn truyền dẫn sợi quang nhờ ghép - Dải tần số vi ba thích hợp cho hệ kênh dung lượng lớn làm cho giá truyền tin giảm thấp thống thông tin số truyền tín hiệu nhị phân Thông tin quang cho phép truyền dẫn - Thông thường, đường truyền xa gặp đồng thời tín hiệu có bước sóng khác Page 19 chướng ngại vật, phải chia thành nhiều trạm chuyển tiếp có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu siêu cao tần, khuyếch đại tái phát đi, với tần số sóng mang khác Ngoài có loại trạm chuyển tiếp thụ động, có tác dụng đổi hướng sóng, vượt qua chướng ngại => Vì vậy, nên tốn (ghép tần số) Ưu điểm sợi quang không dẫn điện không cần thiết phải tách cáp thông tin khỏi thiết bị gây cảm ứng điện từ trường, bảo vệ an toàn công nhân ổn định chất lượng thông tin - Câu 21 Bạn hiểu hệ thống tin sợi quang, nêu tóm trình đưa ánh sáng vào sợi quang? + Hệ thống tin sợi quang Các tín hiệu điện tư cac thiết bị khác như: máy điện thoại, Fax, máy tính, máy phát truyền hình, cac thiết bị đầu cuối đưa đến biến đổi sang tín hiệu quang qua bô biến đổi điện-quang (E/O) (các mức tín hiệu điện biến đổi thành cường đô quang, tín hiệu điện "1" "0" biến đổi ánh sáng dạng "CÓ" va "KHÔNG" sau gửi vào sợi quang cáp quang Tại đầu thu qua biến đổi quang-điện (O/E) tín hiệu quang thu biến đổi thành tín hiệu điện, khôi phục lại nguyên dạng tín hiệu máy điện thoại, Fax, liệu gửi Tín hiệu khôi phục truyền tới thiết bị đầu cuối chặng truyền dẫn + Tóm tắt trình đưa ánh sáng vào sợi quang Ánh sáng phát từ nguồn phát quang bị khuếch tán nhiễu xạ Muốn đưa ánh sáng vào lõi sợi cần phải tập trung ánh sáng Tuy nhiên tất ánh sáng tập trung đưa vào sợi mà phần có góc tới nằm giới hạn định đưa vào lõi sợi quang Góc mở lớn max tính sau: Page 20 Đại lượng sin max gọi la độ số NA (Numerical Aperture), cho ta biết điều kiện đưa ánh sáng vào sợi quang Đây la thông số tác động đến hiệu suất ghép nối nguồn sáng sợi quang Nếu biết đường kính lõi độ số NA sợi quang xác định lượng ánh sáng vào lõi sợi Đường kính lõi sợi lớn NA lớn cho hiệu suất ghép nối cao Trong sợi quang, giao thoa ánh sáng tới có góc phản xa xác định với ánh sáng phản xạ gây phân bố cường đô điện trường xác định Đường truyền ánh sáng bị giới hạn sợi quang với góc phản xạ xác định phân bô cường độ điện trường xác định gọi la mode lan truyền Câu 22 Trình bày ưu nhược điểm hệ thống thông tin sợi quang? + Ưu điểm Sự suy hao thấp tín hiệu (chất lượng tốt so với cáp song hành kim loại hay cáp đồng trục ) Cáp sợi quang có thê truyền tải tín hiệu có tần số cao nhiều so với cáp đồng trục Đường kính sợi quang nhỏ, trọng lượng nhe so với cáp đồng Các đặc điểm sợi quang co ưu điểm lớn lắp đặt cáp Sợi quang có đăc tính cách điện thủy tinh không dẫn điện Do cáp sợi quang không chịu ảnh hưởng điện tư trường bên (chẳng hạn tư đường dây hay cáp điện cao áp, sóng vô tuyến va truyền hình v.v ) Trong ngành điện cáp quang đặt bên dây chống sét đường dây truyền tải điện Sử dụng cáp quang cho phép tiết kiêm tài nguyên thạch anh la nguyên liệu đê sản xuất sợi quang Nguồn nguyên liệu dồi nhiều so với kim loại va nữa, cần lượng nhỏ nguyên liệu thạch anh la chế tạo đoạn cáp quang tương đối dài Hơn nữa, truyền dẫn sợi quang nhờ ghép kênh dung lượng lớn (rất nhiều tín hiệu ghép lại với thành đường truyền qua tuyến truyền dẫn) cho phép thực cac dịch vu truyền video co nhu cầu phát triển lớn va se làm cho gia truyền tin giảm thấp Page 21 Thông tin quang cho phép truyền dẫn đông thời tín hiệu có bước sóng khác (ghép tần số) Đăc tính với khả truyền dẫn băng rộng sợi quang sẵn có làm cho dung lượng truyền dẫn tuyến trở nên lớn Đường kính nhỏ, trọng lượng bé sợi quang làm giảm khoảng không qua trình lắp đặt cáp Điều lần cải thiện tính kinh tế mạng lưới viễn thông va làm thuận tiện, dễ dàng lắp đặt + Nhược điểm Các phận biến đổi quang - điện đắt tiền, khó chế tạo, khả ghép nối với sợi quang khó khăn Việc ghép nối sợi quang đòi hỏi thiết bị khí có độ xác cao Các khớp đầu ghép nối không tương hợp hay có vết nứt sợi quang nguyên nhân gây suy hao Đòi hỏi đội ngũ nhân lực có trình độ cao Việc ghép kênh truyền quang học gặp nhiều khó khăn Làm = vl phi kim loại dòn ,dễ gẫy Khi xây dựng đường truyền phải thẳng, rẽ nhánh cần sử dụng trạm lặp chi phi cao Thiết bị đầu cuối có giá thành cao Câu 23: Trình bày biến đổi hệ thống thông tin sợi quang? Khi xây dựng hệ thống thông tin sợi quang người ta thường quan tâm đến thông số nào? a.Các biến đổi hệ thống thông tin sợi quang: Bộ biến đổi điện-quang E/O: Có nhiệm vụ phát sóng quang, chuyển đổi dòng điện iE đầu vào thành sóng quang đầu có công suất quang Φ E/O thể dạng công suất sóng điện từ: ΦE/O = ao + a1iE (a0, a1 số) Trong trường hợp lý tưởng : ΦE/O = a1iE Hệ số tỷ lệ a1 đặc trưng cho hiệu suất xạ quang Mạt khác công suất điện PE đặt vào đầu vào biến đổi điện quang coi tỷ lệ bình phương dòng điện iE Vậy công suất quang xạ tỷ lệ với bậc công suất điện đặt đầu vào Các biến đổi thường diode laser hay diode phát quang (LED) Bộ biến đổi điện-quang O/E : Ở phần đầu sợi quang, công suất thu nhận ΦO/E chuyển đổi ngược lại iR đầu biến đổi quang điện O/E iR = σo ΦO/E (σo hệ số đáp ứng) Mặt khác công suất tín hiệu P R thu tỷ lệ với bình phương dòng điện i R nên công suất tỷ lệ với bình phương công suất sóng quang Hoạt động thu hoàn toàn đối xứng lại với phát đầu vào Các biến đổi quang- điện thường photo diode b.Khi xây dựng hệ thống thông tin sợi quang người ta thường quan tâm đến thông số sau: + Tốc độ bit D nhị phân cần truyền + Chiều dài l đường nhị phân + Xác suất sai ε bit chấp nhận Câu 24: Thế hệ thống thông tin sợi quang? So sánh hệ thống thông tin sợi quang với hệ thống thông tin vi ba? + Hệ thống thông tin sợi quang: hệ thống mà thông tin được chuyển thành ánh sang ánh sáng truyến sợi quang Tại nơi nhân, lại biến đổi thành thông tin ban đầu + So sánh HTTT sợi quang với HTTT tải ba: HTTT viba - Tín hiệu vi ba tín hiệu có tần số từ GHz trở lên thường coi nằm Page 22 HTTT Sợi Quang -Hệ thống thông tin sợi quang có số ưu điểm dải tần số từ 1-30GHz, xem thuộc vùng tần số từ 1-300GHz với bước sóng =1-30cm - Hiện dải tần số 0-300GHz hoàn toàn sử dụng hết đài phát song vô tuyến khác - Ứng với thông tin vi ba, băng thông thường rộng truyền tin Băng thông rộng cho phép dung kỹ thuật ghép kênh khác để truyền nhiều thông tin - Dải tần số vi ba thích hợp cho hệ thống thông tin số truyền tín hiệu nhị phân - Thông thường, đường truyền xa gặp chướng ngại vật, phải chia thành nhiều trạm chuyển tiếp có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu siêu cao tần, khuyếch đại tái phát đi, với tần số sóng mang khác Ngoài có loại trạm chuyển tiếp thụ động, có tác dụng đổi hướng sóng, vượt qua chướng ngại => Vì vậy, nên tốn -Sự suy hao thấp tín hiệu -Cáp sợi quang truyền tải tín hiệu có tần số cao -Đường kính sợi quang nhỏ trọng lượng nhẹ -Đặc điểm sợi quang có ưu điểm lớn lắp đặt cáp -Sợi quang có đặc tính cách điện thuỷ tinh không dẫn điện Do cáp sợi quang không chịu ảnh hưởng điện từ trường bên từ đường dây hay cáp điện cao áp, sóng vô tuyến truyền hình - Sử dụng cáp quang cho phép tiết kiệm tài nguyên thạch anh nguyên liệu để sản xuất sợi quang Hơn truyền dẫn sợi quang nhờ ghép kênh dung lượng lớn làm cho giá truyền tin giảm thấp Thông tin quang cho phép truyền dẫn đồng thời tín hiệu có bước sóng khác (ghép tần số) Ưu điểm sợi quang không dẫn điện không cần thiết phải tách cáp thông tin khỏi thiết bị gây cảm ứng điện từ trường, bảo vệ an toàn công nhân ổn định chất lượng thông tin Câu 25: Thế hệ thống thông tin sợi quang? So sánh hệ thống thông tin sợi quang với hệ thống thông tin tải ba? + Hệ thống thông tin sợi quang: hệ thống mà thông tin được chuyển thành ánh sang ánh sáng truyến sợi quang Tại nơi nhân, lại biến đổi thành thông tin ban đầu + So sánh HTTT sợi quang với HTTT tải ba: • HTTT sợi quang: - Sự suy hao thấp tín hiệu - Có thể truyền tải tín hiệu có tần số cao - Sợi quang có đặc tính cách điện làm thủy tinh, sợi quang không bị ảnh hưởng điện từ trường bên • HTTT tải ba: - HTTT tải ba sử dụng đường dây tải điện cao áp để truyền tải thông tin song mang cao tần khắp nơi mạng điện - Có thể truyền vài tram km theo đường dây truyền tải điện mà không cần phải đặt khuếch đại biên độ trung gian phí giảm - Đường dây cao áp tính toán chịu đựng điều kiện thời tiết xấu mà thiên tai xảy ra, HTTT tải ba có độ tin cậy cao Page 23 Câu 26: Bạn hiểu hệ thông thông tin tải (PLC) ? Trình bày ưu điểm hệ thống thông tin này? Khái niệm: Tải ba PLC hệ thống truyền tin sử dụng đường dây truyền tải điện cao áp, chủ yếu dùng để truyền cách tin cậy tiếng nói, liệu quản lý lượng tín hiệu bảo vệ hệ thống điện Thông thường hệ thống PLC sử dụng cho việc thông tin liên lạc điện thoại mạng thông tin nội ngành điện PLC cho phép truyền tín hiệu điều khiển bảo vệ hệ thống điện Các tín hiệu điều khiển bảo vệ nhằm bảo vệ đường dây truyền tải điện trọng yếu phần tử quan trọng khác hệ thống điện Đồng thời hệ thống PLC cho phép kết nối máy tính với mạng máy tính diện rộng ngành điện cho phép máy Fax liên lạc với Thông thường PLC dùng để truyền thông tin khoảng cách trung (từ 20 – 100 km) khoảng cách dài (100 – 500 km) Các ưu điểm hệ thống thông tin - Hệ thống PLC có giá thành thấp chi phí cho việc xây riêng đường dây thông tin - Tín hiệu PLC truyền đến vài trăm km theo đường dây truyền tải điện mà không cần phải đặt khuếch đại biên độ trung gian nào, nhờ chi phí giảm - Đường dây cao áp tính toán xây dựng chịu đựng điều kiện thời tiết xấu mà dạng thiên tai xảy Do tương ứng hệ thống thông tin tải ba có độ tin cậy cao Câu 27: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thông tin tải ba(PLC)? Trình bày khái quát chức thiết bị sơ đồ? a.Sơ đồ nguyên lý: Trong đó: LT : cuộn cản ( gọi cuộn chặn hay cuộn bẫy sóng) CD: Thiết bị ghép nối PLC: Thiết bị thông tin tải ba CC: Tụ ghép nối Page 24 HV line: Đường dây truyền tải điện cao áp RP: Rơ le bảo vệ RTU: Thiết bị đầu cuối PAX: Thiết bị chuyển mạch FAX: Máy Facsimile M: Modem b khái quát chức thiết bị sơ đồ: + Khối A/D-D/A làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu từ tương tự thành tín hiệu số phần phát ngược lại từ số tương tự phần thu + Khối PCM làm nhiệm vụ điều chế tín hiệu ghép tín hiệu, ghép kênh, phân kênh theo thời gian + Khối ∑ làm nhiệm vụ tổng hợp luồng tín hiệu tách luồng tín hiệu +Khối Tx , Rx làm nhiệm vụ phát thu tín hiệu cao tần Câu 28: Hệ thống thông tin tải ba (PLC) gì? So sánh hệ thống thông tin tải ba với hệ thống thông tin vi ba? Hệ thống thông tin tải ba (PLC) +Tải ba PLC hệ thống truyền tin sử dụng đường dây truyền tải điện cao áp, chủ yếu dùng để truyền cách tin cậy tiếng nói, liệu quản lý lượng tín hiệu bảo vệ hệ thống điện So sánh hệ thống thông tin tải ba với hệ thống thông tin vi ba? Giống nhau: Đều hệ thống truyền tin Khác nhau: Tín hiệu vi ba - Tín hiệu vi ba tín hiệu có tần số từ GHz trở lên với bước sóng =1-30cm - Việc phân tích mạch điện vùng tần số cao tần số vi ba khó khăn - Một tuyến vi ba số bao gồm nhiều đoạn chuyển tiếp, trung bình đoạn cách khoảng 50 km, cần có trạm lặp để chuyển tiếp tín hiệu - Các thiết bị bán dẫn không làm việc bình thường tần số vi ba - Các tín hiệu vi ba dễ bị phản xạ bị chệch hướng gặp vật thể lớn nhỏ khác nhau, vùng tần số cỡ 20 GHz Hệ thống tải ba - PLC cho phép truyền tín hiệu điều khiển bảo vệ hệ thống điện - PLC cho phép kết nối máy tính với mạng máy tính diện rộng ngành điện - PLC dùng để truyền thông tin khoảng cách trung (từ 20 – 100 km) khoảng cách dài (100 – 500 km) -Hệ thống PLC có giá thành thấp chi phí cho việc xây riêng đường dây thông tin -Hệ thống thông tin tải ba có độ tin cậy cao Chỉ truyền đường dây cao áp siêu cao áp Page 25 Câu 29: Hệ thống thông tin tải ba (PLC) gì? So sánh hệ thống thông tin tải ba với hệ thống thông tin sợi quang? Hệ thống thông tin tải ba (PLC) +Tải ba PLC hệ thống truyền tin sử dụng đường dây truyền tải điện cao áp, chủ yếu dùng để truyền cách tin cậy tiếng nói, liệu quản lý lượng tín hiệu bảo vệ hệ thống điện So sánh hệ thống thông tin tải ba với hệ thống thông tin sợi quang? Giống nhau: Đều hệ thống truyền tin Khác nhau: Tín hiệu vi ba - Tín hiệu vi ba tín hiệu có tần số từ GHz trở lên với bước sóng =1-30cm - Việc phân tích mạch điện vùng tần số cao tần số vi ba khó khăn - Một tuyến vi ba số bao gồm nhiều đoạn chuyển tiếp, trung bình đoạn cách khoảng 50 km, cần có trạm lặp để chuyển tiếp tín hiệu - Các thiết bị bán dẫn không làm việc bình thường tần số vi ba - Các tín hiệu vi ba dễ bị phản xạ bị chệch hướng gặp vật thể lớn nhỏ khác nhau, vùng tần số cỡ 20 GHz Hệ thống sợi quang - Độ rộng băng tần lớn (khoảng 15THz 1550nm) suy hao thấp (0,2-0,25 dB/km bước sóng 1550nm) - Sợi quang không bị ảnh hưởng nhiễu điện từ - Tính an toàn tính bảo mật cao không bị dò sóng điện từ cáp kim loại - Sợi quang có kích thước nhỏ, không bị ăn mòn môi trường axit, kiềm, nước, nên có độ bền cao - Vật liệu chế tạo sợi quang có sẵn tự nhiên - Hệ thống truyền dẫn quang có khả nâng cấp dễ dàng lên tốc độ bit cao cách thay đổi bước sóng công tác kỹ thuật ghép kênh Câu 30: Bạn biết ứng dụng HTTT ngành điện? Bạn kể tên HTTT mà hệ thống điện Việt Nam sử dụng? Ứng dụng : HTTT ứng dụng HTĐ lĩnh vực truyền tải giữ liệu, liên lạc trung tâm điều khiển ( trung tâm điều độ A 0, A1…) với nhà máy điện, trạm biến áp…Dẫn tín hiệu để điều khiển thiết bị điện từ xa… Các HTTT mà hệ thống điện Việt Nam sử dụng: + Hệ thống mạng điện thoại cố định Page 26 + Hệ thống mạng điện thoại không dây + Hệ thống mạng GPS, LAN, WAN, Internet + Hệ thống thông tin RADIO + Hệ thống cáp trạm điều khiển, phòng điều khiển nhà máy, tra,…… Page 27