Giáo trình hệ thống viễn thông

Hệ thống viễn thông điện tử Hệ thống viễn thông điện tử ngày nay Công nghệ viễn thông điện tử đã tiếp tục tiến bộ nhanh chóng kể từ khi có phát minh hệ thống điện tín và điện thoại đến mức nó đã cách mạng hoá các phương tiện thông tin truyền thông

Bài 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

• Ph ân o ïi h o ín ch átcôn việc

HTVT Ch y ån mạch ( ổn đài)

Tru ền d ãn ( Vib v ä in )

Vib iên ạc ro g p ạm vin ắn

Vệ in iên ạc ro g p ạm vid øi

• Ph ân o ïi h o cơ chế ru ền n

Hệ h án đ n côn ( Tru ền ín hiệu he mộtchiều n ấtđịn ) HTVT Hệ h án so g côn ( Tru ền n hiệu h ichiều cùn mộtlúc )

Hệ hống b ùn so g công ( Tru ền ín hiệu hai chiều k ôn đ àng thời)

- Cấu hìn cơ b ûn của mộtHTVT

+Ng ồn in Nơip átra in ức cần ru ền đi

+ Cảm biến Biến in ức h øn ín hiệu điện

+ Xử ý ín hiệu Biến ín hiệu h øn một tn hiệu kh ùc để ru ền d ïthiệu

q ả ca ro g ru ền d ãn

+ Kên ru ền Đư øn ru ền ín hiệu Đối với các HTVT hiện n y có 3

k ânh ruy àn chín

Cáp kim o ïi( Tru ền n ắn,ốc độ ru ền h áp )

Vô u ến ( Tru ền ro g k ông k í) Cáp q a g ( Chế ạo b èn h ûy in )

I Các thông số đánh giá chất ượng của các HTVT :

1) Độ suy ha của đ ờng truy àn :

Độ su h o Là ỷ số giữa công su átt n hiệu n õ v øo chia ch công su átt n hiệu n õ ra Tro g các HTVT côn su átvà đ ä su h o đ àu ín h o đơ vịch ẩn hóa à d cibe (dB)

• Công su át: [p] = 1 logP / PC

10

Nếu Pc = 1W [p] có đ n vịlà dBW

Nếu Pc = 1mW [p] có đ n vị à dBm

• Độ su h o: [A] = 1 lo Pout

Pin

10 = [Pin] - [Pout] ( đ n vị:dB )

Vd:Đổi1 0W ra dBm và dBW

Ng ồn

tn cảm biến Xử hiệuý n truKênền tXử nhiệuý cảm biến n ư c Nhtnän

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

[P] dBW = 10 og 100

10 = 2* 0 = 20 dBW [P] dBWm = 1 lo 100 * 10 3

a ) log log

lo c b

a b

10+10logP

P1(W) 1

10

log10]1

⇒

[P1]dBm = 1 lo 3 10 3

10 1

10 10

*

10P =10logP +10log

1W # 0 dBW = 3 dBm 2W # 3 dBW = 3 dBm 4W # 6 dBW = 3 dBm 8W # 9 dBw = 3 dBm

1 dBm = (2 – 3) = 10 2 = 50mW

1 dBm = (1 + 9) = 10 * 8 = 80mW

2) Thời gian trể :

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

Là k o ûn hời gia mà ín hiệu ru ền ừ n i ph ùt đến n i th ron các h ä

th án viễn h ân h øigia rể ốiđa ch p ép à 1 0ms

Tín hiệu ạiđ àu h uR(t) = α uT(t-ℑ)

α Độ su ha

ℑ :Thờigia rể

v Tín hiệu ạiđ àu ph ùtuT (t) = A cos (1 0πt+π/6) (t= ms)

Xác địn p a của n hiệu ạiđ àu h cách n ip át3 km

Th øigia rể 4

8

4

1010

*3

c

d (s)

⇒ Độ rể p a ωℑ= 1 0

10010

Ph của n hiệu ạiđ àu h

1006

π

π − ( a )

3) Băng thông của hệ thống :

à k o ûn ần số mà đ ûm b ûo ch h ä h án h ạtđ än ở chế đ ä bìn h ờnTần số cắt:Là ần số mà ạiđ ù đ ä ợigiảm đi

2

1

lần (tn he dB hìđ ä ợigiảm 3 ần)

1/0.7

-3 B

Băng h ân b èn độ rộn p ổ (k o ûn h øi gia giữa ần số n ỏ n ất fmin v ø

fma của iến nóico n ười

Băng h âng của h ä h án (BW)

BW =fma - fmin (Hz) Đối v ùi một h ä h án ý ư ûng hì sẽ có băn côn bằn độ rộng p ổ của ín hiệu

4) Độ méo tín hiệu :

Một h ä h án u ến ín à h ä h án có q a h ä giữa ín hiệu đầu p átv ø

đ àu hu h o p ư n rìn đ ờng hẳn Hệ h áng phi tu ến à h ä h án có

q a h ä giữa ín hiệu đ àu p átv ø đ àu h h o p ư n rình đư øn co g

Méo ín hiệu ro g h ä h án p i u ến chia àm h ilo ïi:

Nh vậy h øilà n ững h øn p ần ần số mớix ấthiện ở n õ ra của p itu ến

v ø có ần số g áp số n u ên ần ần số ín hiệu n õ v øo Th øn p ần h øicó ần số

g áp n ần n õ v øo g ïilà h øin ần

Méo h øi: à méo g ây ra d các hàn p ần hài

+ Méo điều ch á ư n h å

Tro g mạch p i tu ến n áu ch ín hiệu n õ vào có n iều ần số hì ở n õ ra

n o øicác hàn ph àn hàicòn có các h øn p ần k ác có ần số kh ân g áp mộtsố

n u ên ần ần số ng õ vào Các hàn p ần n øy đ ợc g ïi là sản p ầm điều ch á

Nhiễu Ca n iễu x ấtp átbên n o øi h ä hống

Tạp âm (tến ồn ) Xu átp átbên ron hệ h án

- Ph ân h o đ ëc nh ần số

Nhiễu trắn n iều h øn p ần ần số ạo n ân

Màu Một h øn p ần ần số ạo nên

- Ph ân o ïi h o cách h ùc ác đ än của n iễu

Nhiễu cộng n hiệu cần h cộn v ùi ín hiệu n iễu

Nh ân ín hiệu cần hu v ùitn hiệu nhiễu Tro g các hệ h án viễn h ân đ å đán giá chất lư ïn của ín hiệu h đư ïc

ng ời a h ờn d øn đ ïi ư ïn ỷ số n hiệu rên nhiễu

Tín hiệu n iễu viết ắt

P N

ng ờita còn d øn đạilượng ỷ ệ

bi ỗik ù hiệu BER

BER = số bí ỗi/ ổng số bí h đư ïc

I I Tín hiệu và phân tích tín hiệu

1 Khái niệm tín hiệu :

Là mộtbiểu hiện v ätlý của in ức nó đư ïc ạo ra nh ø v øo bộ cảm biến Tùy h o mục đích k ác n a mà n ư øita p ân chia n hiệu h o n iều cấp

VD micro camera

+ Ph ân o ïith o n ên ục

Tín hiệu Tư ng ự ruy àn hìn p át h n

Số Điện h ạidiđộn

→ Tín hiệu ư n ự à ín hiệu iên ục cả v à h øigia ẩn biên đ ä

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

Tín hiệu số à ín hiệu ên ục v à h øigia n ư g k ôn ên ục v à biên đ ä

* Các ưu điểm của tín hiệu số so với tín hiệu tương tự :

• Kh û n ên bảo mật ín hiệu số ốth n

• Kh û n ên ch án n iễu ca Số để ách nhiểu

• Hiệu q ả nén n hiệu ca

+ Ph ân h o ín u àn h àn 2 o ïi

Tín hiệu u àn h àn x(t) = x( -T )

Ng åu nhiên X(t) = 2 0sin (1 0π t) f = 5 hz

X(t+0.0 ) = 2 0sin[1 0π (t+0.02)

= 2 0sin[1 0πt+2π ]

= 2 0sin 10 πt+ Ph ân h o n êng ượng và côn su át:

• Năn ư ïn n hiệu Là n hiệu có năn ư ïn h õu h ïn 0<Ex< ∞

T t

T t

T T x2(t) dtNếu x(t) à u àn h àn hì:

Px= ∫

− 2

2

)(1

T

T

dt t x T

2 Phân theo tín hiệu

a Phân tích theo tần số :

Là x ùc địn các h øn p ần ần số có ro g ín hiệu v ø n ên ư ïn ư ng ứn của mỗith ønh p ần à b o n iêu

Cơ sở ph ân ích ín hiệu ần số à p ép biến đ åiFo rier

• Biến đ åi h ận X( ) = +∞∫

∞

−

e t

• Biến đ åin ư ïc X(t) = +∞∫

∞

−

e f

x( ) s2∞f t) dtX( ) = X ( f) ejϕ(

)

( f

X Phổ biên đ ä của x(t)

ϕ( ) Ph å p a

b Phân tích the thời gian :

x ùc địn biên đ ä của ín hiệu ại các h øi điểm k ác n a Tro g h ïc ế rất

n iều n ư øi ứn d ïn p ân tch tn hiệu th o th øi gia Máy hiện sóng

( osciosco e)

I.Các hiệu ứng x õy ra trên đ ờng dây :

1.Hiệu ứng da :

Khi ch các ín hiệu có ần số ca chạy rên d ây dẫn hì mật đ ä điện ừ k ông

p ân b á đ àu iết diện p ẳn của dây mà ập ru g ch û y áu ở ớp v û b ân n o øi

cùn gọi à hiệu ứn d

d Lớp dẫn điện

Bề d øy ớp d ãn điện d =

f

l

πη (l à điện rở su át. μ là ừ đ ä hẩm)

Ng ờita đ õ ứng d ïn hiệu ứn d đ å ch á ạo ra d ây dẫn ư õn kim ống d ãn sóng

đ å d øn ron các h ä h áng viễn h ân

2 Hiệu ứng ân cận :

Khih id ây d ãn dặtg àn n a hìmậtđ ä điện ử p ân ở ớp v û của h id ây d ãn

th o hiệu ứn d cũng k ôn đ àu mà ập ru g n iều ở p ía iếp x ùc h i d ây d ãn

g ïi à hiệu ứn d ân cận

3 Hiệu ứng nhiệt :

Khi n iệt đ ä của môi trư øn h y đ åi làm ch các h ân số của đ ờng d ây

điện rở điện d ãn điện cảm điện d n bịth y đổiđ ây à hiệu ứn n iệtđ ä

I Các o ïi kênh truy àn :

Cáp kim oại

Cáp qu n Hữu u ến

Vô u ến

1 Kênh truy àn hữu tuy án :

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

a Cáp kim o ïi :

Là cáp đư ïc chế ạo ừ các v ät lệu kim o ïidẫn điện Tùy h o p ạm viứng

d ïn k ác n a mà cáp km oạicũn đ ợc ch á ạo he nhiều kiểu k ác n a+ Cáp đ âiso g h øn à o ïicáp cân bằn có rở kh ùn 3 0 Ωh ặc 6 0Ω Cáp

n øy hích hợp ch việc ru ền ín hiệu có ần số h áp v ø ru g bìn Băn h âng

tư n đ áih ïp v ø độ n iễu p iên âm ươ g đ ái ớn

+ Cáp xo én đ âi:Cáp cân b èn rở k án Z = 2 0Ω b êng h ân h ïp ch án đ ä

n iểu x y ân âm

• STP (shield TP)

• UTP (u shield TP)

+ Cáp đ àn rục à cáp kh ân cân b èn , Trở k áng 7 Ω v ø 50Ω có b êng

th ân ư n đ ái lớn nên rất thích h ïp để ru ền ín hiệu số có ín hiệu ca , k ả

n êng ch áng n iễu ư n đốica

• Cáp hick (d øy)

• Cáp hin (mỏn )

b Cáp quang :

Cáp q a g đ ïơc ch á ạo ừ h ûy in v ø n hiệu ru ền d ãn b ân ro g à án sáng

Cơ sở của việc ru ền d ãn qu n

_ Hiên ư ïn k úc x ï ánh sán : Khi một ta sán điq a mặtp ân cách giũa h imôi rư øn có chiếtsu átk ác n a hìlàm ch ia sán bịđ åip ư n Hiện ư ïng này g ïi à hiện ượng kh ùc x ï án sáng

n1

n2

r

i à g ùc ớiđ ợc ạo b ûi ia ớivà p áp u ến

r:là g ùc kh ùc x ï,g ùc ạo b ûita k úc x ï v ø ph ùp u ến

Địn u ät k úc x ï án sán Khi g ùc ới th y đ åi thì g ùc k úc x ï cũn h y đ åithe n ư g ỷ số giữa sin góc ới v ø sin g ùc k úc x ï u ân u ân à một hằn số.Hằn số này chín à số chiếtsu átgiữa h imôitrư øng

_ Hiện ư ïn p ản xạ o øn p ần:

Để có hiện ư ïn p ản xạ o øn p ần hì hỏa mản 2 điều kiện sa :

+ Aùn sáng đi từ môi trư øn chiết qu n hơ sa g môi trư øn chiết q a g kém

+ Góc ới> g ùc giớihạn ( >ig )

Góc g ớih ïn à góc ớik igóc k úc x ï b èn 9 0

1 2

1 2

1

2

n arcSin i

n

n Sini n

n Sinr

Sini

gh gh

Các ọaisợiq a g:

_ Sợiq a g có chiếtsu átn ảy bậc SI (step n e )

+ Cấu ạo gồm h ilớp:

• Lớp õicó chiếtsu át ớn

• Lớp v û b ân n òaicó chiếtsu átn ỏ

• Đồ hịbiễu diễn he bán kín à mộtđ ờn b äc h n

+ Ngu ên ý ru ền n hiệu:Dựa h o hiện ư ïn p ản xạ òa p ần

Khi chiếu án sán vào một đ àu của sợi qu n , n áu ia sán h úng g ùc v ùi thiếtdiện h ún của sợi q a g hìn ù sẽ ru ền đ án đ àu h h o mộtđ ờn h ún Nếu ia sán vu ân g ùc v ùi thiết diện h ún của sợi q a g hì sẽ bị p ản x ï n iều ần v ø tru ền đ án đ àu h Nh v ây đ ờn đi của ia sán à mộtđư øn g áp k úc.Tín hiệu tạiđ àu h à mộttập h ïp của ấtcả các a sáng

Ưu điểm SợiSI có cấu rúc đ n giản n ân d å chế ạo d đ ù giá h øn h áp

Nh ợc điểm v = c/ n do các ia sán có n iều đ ờn đi k ác n a n ư g ru ền cùng v än ốc n ân ch ùng đ án đ àu h k ôn cùng úc Hiện ư ïn này g ïi là án x ï tro g sợi SI Kếtq ả của hiện ư ïn này àm cho x n án sáng h đư ïc có đ ä rộng

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

lớn h n x ng án sán đầu p át Do đ ù sợi SI kh ân ru ền đư ïc ín hiệu có ốc đ ä ca

_ SợiQu n có chiếtsu átgiảm d àn SI Gra e )

+ Cấu ạo:

• Gồm rấtn iều ớp mỗi lớp có b à d øy rấtmỏng,lớp b ân n o øi có chiết su át

n ỏ h n ớp bên ro g

• Đồ hịbiểu diển chiếtsu át h o b ùn kín à mộtđư øn co g

có giá rịcực đ ïi ạiR = 0 ( âm của sợiq a g )

có giá rịcực iểu ạiR = r ( r à b ùn kín sợiq a g )

+ Ng y ân ý ru ền ín hiệu:Dựa h o hiện ượn kh ùc x ï án sán

Khichiếu án sán vào mộtđ àu của sợiq a g hìcác ia sán n øy k úc x ï n iều ần để ru ền đ án đ àu hu Đư øn đicủa các a sáng à đ ờn hìn sin

Ưu điểm Mặc d ø đư øn đi của các ia sáng d øin ắn k ác n a n ư g các ia có

đư øn đi d øiđạt đ ợc v än ốc ca d ruy àn ro g môi trư øn có chiết su átnh û các

t a có đ ờn đi n ắn đ ït tốc độ chậm d đi tro g môitrư øn có chiếtsuất lớn d đ ù các ia n øy sẽ đ án cùng mộtlúc n ân k ông g ây hiện ượng án x ï.Vì v äy sợi GI có thể ru ền d ãn đ ợc ín hiệu có ốc đ ä ca

Nh ợc điểm Do có cấu rúc p ức ạp n ân sợiGI k ó ch á ạo n ân giá h ønh caĐể h ïn ch á số ư ïn ta sán ru ền đitron sợiq a g n ư øita ch á ạo ra sợiq a g có kích h ớc n ỏ hơ Nếu sợiq a g chỉtruy àn điđ ợc mộtv øita sán hìđư ïc g ïilà sợiđ n ma e.Ne áu sợiq a g ruy àn đư ïc n iều án sán g ïilà sợiđa ma e

Ng y ân ý ruy àn dẫn q a g

Để ru ền dẫn ín hiệu đầu iên ín hiệu đ ợc đ a v øo b ä biến đổiđiện q a g,

t n hiệu n õ ra à ín hiệu án sán Tín hiệu n øy đư ïc k u ách đ ïin iều ần đ å ạo ra công suất đ û ớn rồiđư v øo sợiq a g.Tín hiệu án sán a ru ền sa g sợiq a g và đ án đầu h

Tạiđầu h do su h o của sợi q a g n ân cư øn đ ä ín hiệu h đ ợc nh û do đó n hiệu n øy đư ïc k u ách đ ïitrư ùc k iđ a v øo b ä biến đ åiq a g điện.Ng õ ra của bộ biến đ åinày chín à n hiệu b n đầu ( n hiệu cần ru ền )

Các h ân số của sợiq a g

_ Hệ số su h o à ư ïn suy h o rên mỗi đ n vị chiều d øi của sợi q a g

Th ân số n øy đ ợc ín b èn đ n vịDB/km Có 4 n u ên nh ân g ây su ha cho sợi q a g + Suy h o do h áp h ï Nếu ro g q á rìn ch á ạo sợi q a g h ønh

ph àn của sợi có ẩn một số ạp ch át thì sẽ àm ch đ ä ro g su át của sợi q a g giảm đi Chính các h øn p ần ạp ch át n øy sẽ h áp hụ một p ần ánh sán khichiếu qu b ù v ø g ây suy h o ch sợiqu n

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

+ Su h o d án sắc n áu b ân ron các sợi q a g có các điểm k uy át tật n ư bọtk í các v átn ùtv ø ch ùn có d ïng n ư các ăn kín hìk ián sán chiếu q a nó g ây ra hiện ư ïng án sắc Sa k i bị tán sắc có h å một số ia k ôn cón đ û điều kiện đ å p ản x ï o øn p ần nên k ôn đ án đ ợc đầu h do đ ù gây suy h o

ch sợiq a g

+ Su ha do uốn co g Khi sợi q a g bị u án co g hìp áp u ến ạiđiểm uốn

co g bị th y đ åin ân d ãn đ án g ùc ớicủa một số ia sáng h y đ åi th o Do đ ù có thể mộtsố ia k ôn còn đ û điều kiện p ản x ï oàn p ần n ân g ây ra su h o cho sợiq a g

+ Su h o do đ øn h ài:Khih øn n áithìtạimốih øn chiếtsu átsợiq a g sẽ bịth y đổid v äy gây ra mộtp ần su ha ch sợiq a g

_ Kh åu đ ä số (NA) ín b èng

NA = n0 sini1ma

Tro g đó 1ma à góc ớilớn I ạiA mà v ãn đ ûm bảo x õy ra p ản x ï oàn p ần ại

B

Mà n0 sin 1 = n1sin r địn ý kh ùc x ï án sán )

n0 sin 1ma = n1sinr1ma (*)

_ Do sợi q a g cấp điện ho øn o øn n ân n ù kh ân g ây n iễu cho các h ä h áng

kh ùc v ø cũn k ôn bịcác h ä h án k ác g ây n iễu

_ Sợiqu n có đ ä su ha h áp n ân hích hợp ch các cự y iên ạc xa

_ Các h ân số của sợiq a g k á ổn định giúp ch u åi h ï của sợiq a g âu h n

_ Sợiqu n có kích h ớc n ỏ g ïn n ân d å ắp đ ët

+ Nh ợc điểm

_ Do ch á ạo b èn h ûy in n ân d å g õy

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

- Việc h øn nốisợiq a g ư n đ áip ức ạp

I I Kênh truy àn vô tuy án :

1 Các phương thức truy àn sóng :

Do đ ëtđiểm của k ôn gia ự d h y đ åithe đ ä ca n ân n ư øi ta chia k ông gia ự d àm b ần cơ b ûn Tần đ ái ưu,bìn ư v ø ần điện y

Mỗi tần có các đ ëc điểm k ác n a n ân cũn hích h ïp ch các ph ơ g h ùc tru ền k ác n a

+ Tru ền h ún (trực iếp ) Sử d ïn môi trư øn à ần đ ái lư Để ruy àn h o

ph ơ g h ùc n øy a ten p átp ảin ìn h áy a te h d đ ä co g của mặt trái đ átnên tru ền h o p ư ng hức n øy có cự y h ïn ch á

+ Tru ền p ản x ï Dựa vào đ ëtđiểm của ần điện y à p ản x ï ốtđ ái v ùitn hiệu có ần số hấp n ân n ư øita ru ền són v øo sự p ản x ï của ần điện y Ph ơ g h ùc này có cự y iên ạc ươ g đ áix

2 Sự p ân chia các băng tần số :

Tron mỗi ỉn v ïc k ác n a đ ợc p ân p átsử dụn ần số k ác n a

+ Ph ùt h n Chia àm mộtb ên

_ Băn LW ( sóng d øi) f:1 0 →28 KHz

Tro g đ ù D à cự y iên ạc (m)

λ :là b ớc sóng àm việc (m)

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

BÀI 3 : ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ

Điều ch á ín hiệu Điều ch á ư n ự

Điều ch á số

- Điều ch á ư n ự à điều ch á mà n hiệu cần điều ch á à ín hiệu ươ g ự

- Điều ch á số mà ín hiệu cần điều chế à n hiệu số

I Điều chế tương tự :

Són ma g sử d ïn ro g q á rìn điều chế h ân h ờn à ín hiệu hìn sin có d ïn

xc (t) = Acos (ωc t+ϕ)

Tro g q á rìn điều ch á ùy h o h øn p ần n øo của són ma g bịth y đ åi mà

n ư øita có các kiểu điều chề k ác nh u có 3 kiểu

- Điều ch á biên đ ä ( AM)

- Điều ch á ần số (FM)

- Điều ch á p a (PM)

1.AM :

+ Kh ùiniệm Là q á rìn điều chế àm cho biên đ ä của són ma g h y đ åi h o

q y u ät biến đ åi của ín hiệu giải n àn ro g k i tần số và ph của són ma g

k ôn h y đổi

+ Biểu h ùc oán h ïc

Nếu gọix(t) là n hiệu giảin àn

xc (t) = Acos (ωc t+ϕ ) à són ma g

Thìtn hiệu đ õ điều ch á AM có d ïn xAM(t) = [A+x(t) ] cos (ωc t+ϕ)

+ Dạn són của n hiệu AM

+ Chỉsố điều ch á ( Độ sâu điều ch á)

Chỉsố điều chế AM k ôn ặp ạik ù hiệu ma đ ợc n b èn

ma =

min max

min max

E E

E E

• Nếu Ema >0 ,Emin>0 ⇒ma <1 v ø đ àu h có h å k ôi p ục ại đ ợc ín hiệu dảin àn

• Nếu Ema >0 Emin<0 => ma >1 và đ àu hu kh ân h å kh âiph ïc ại tn hiệu

d ûin àn d vậy k ôn n ân d øn rư øn h ïp n øy

• Nếu x(t) à ín hiệu hình sin

B A B

−++

• Nếu x(t) à n hiệu k ôn sin

Ch ún h ïn x(t) = A1cos ω1t+ A2cosω2t+ A ncosωn t hì chỉ số điều

ch á ma = 2 2

2 2

ma + + +

Tro g đ ù mai à chỉsố điều chế h øn p ần h ù

Víd ï 3 ch ín hiệu dảin àn x(t) = 3cos1 πt+2cos5πt+6sin100πt

Điều ch á AM n hiệu n øy v ùisón ma g xc(t) =10 cos 2 0 πt

Tín chỉsố điều ch á AM ma1 = 3/1

ma2 =2/1

ma3 =6/1

ma =7/1+ Phổ của n hiệu đ õ điều ch á AM

Ph å của ín hiệu à ập hợp ất cả các h øn p ần có ron ín hiệu v ø biên đ ä

tư n ứn của n ù

Vd p ổ của tn hiệu iến n ùinằm ro g k oản ần số ừ 3 0 z đ án 34 0 z Giả sử n hiệu d ûin àn x(t)=Bcosω 0t

Tín hiệu sóng ma g xc(t)=Acosωct

Thìtn hiệu đ õ điều ch á xAM(t)=[A+ x(t) cosωct

=[A+ Bcosω0t] cosωct

Nh v äy ro g n hiệu đ õ điều ch á AM có 3 h øn p ần

- Th ønh p ần són ma g có ần số ωc

- Th ønh p ần biên rên có ần số ω c +ω0

- Th ønh p ần biên d ớicó ần số ω c -ω0

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

xAM (t) =Acosωc +B/2 cos (ωc +ω0 )t+B/2 cos (ω c -ω0 )

Tro g 3 h øn p ần điều ch á AM chỉcó h øn ph àn 2 biên à ch ùa ín hiệu d ûi

n àn Và k i tn hiệu đ õ điều ch á ru ền đ án đầu h hìma ù hu chỉcần 1 biên hìcó h å k ôi p ục đ ợc ín hiệu d ûinền Do v äy để iếtkiệm n ên ư ïn máy p átsẽ p átđin ữn h ønh p ần cần hiết v ø o ïibỏ n ữn hàn p ần k ôn cần hiếttừ đó p átsin ra các kiểu điều ch á AM k ác n a

Các kiểu điều ch á AM DSB –TC DSB-SC SSB-TC SSB-SC

• DSB-TC (Điều ch á 2 biên p át són ma g ) Ph ùt đi 3 h øn p ần có tron n hiệu đ õ điều ch á

• DSB-SC ( điều ch á 2 iên k ử són ma g ) p át th øn ph àn 2 biên

n ưn kh ân p átsón ma g

• SSB-TC ( điều ch á đ n biên p átsón ma g ) p átđi són ma g v ø chỉ

1 biên

• SSB-SC ( điều ch á đ n biên k ử són ma g ) chỉ p át đi d y nh át 1 biên

2 FM (Freq e cy Mod la io )

+ Kh ùi niệm FM à q á rìn điêu chế àm h y đ åitần số của són ma g h o

q y u ät biến đ åi d ûi n àn ro g khibiên đ ä v ø p a của sóng ma g k ôn h y

đ åi

+ Biểu h ùc o ùn h ïc

Gọix(t) à n hiệu d ûin àn

xc(t) = Acos 2 πfc à són ma g hìtn hiệu đ õ điều chế FM có d ïn

f là ần số ớn nh áttro g x(t)

+ Độ rộn b êng hông của ín hiệu FM

Gọix(t) à d ûin àn

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

xc (t) = Acos(ω0t+ϕ) à sóng ma g

Khi đó ín hiệu đ õ điều ch á PM có d ïn xPM (t) = Acos(ωct + ϕ + kp∫t x t dt

Chú ý : Khitn hiệu ru ền ừ n ip átđ án nơith hìp a của ín hiệu bịth y đ åiph ï

th ộc v øo ần số àm việc v ø cự y ru ền Do v äy, d ái v ùi kiểu điều ch á PM hìviệc d ûiđiều ch á rấtp ức ạp nên kiểu điều chế n øy k ôn sử d ïn đ áiv ùi ín hiệu

tư ng ự.Tu nhiên tro g điều ch á số v ãn sữ d ïn điều ch á p a có cảitến

I I.Giải điều chế tín hiệu :

+ Kh ùi niệm Là q á rìn ái tạo ại tn hiệu d õi n àn ừ ín hiệu đã điều ch á.Công việc d õiđiều chế h ïc hiện ở máy h

Giảiđiều ch á chia àm 2 o ïi giảiđiều ch á kếth ïp v ø giảiđiều ch á k ôn k áth ïp

- Giải điều ch ù k át h ïp Là q á rình giải điều ch á có sử d ïn són ma g Sóng

ma g sử d ïn p ảicó cùn ần số và p a so v ùisón ma g đầu p át

- Giảiđiều ch á k ôn k áth ïp Là q á rình giảiđiều chế k ôn sử d ïn són ma g

Vd v à giảiđiều ch á AM k ôn k áth ïp

sử xAM(t)= [A+ x(t) cosωctk iqu mạch bìn p ư n a đ ợc

x1(t)=x2AM(t)= [A+ x(t) 2cos2ωct=[A+ x(t) 21+cos22ωc t

x1(t) = A x t A x t 0t

2 2

2cos2

)]

([2

)]

([ + + + ω iên ục ch x1(t) q a LPF

x2(t)=

2

)]

([A+ x t 2 ch x2(t) q a h øm căn bậc 2 a đ ợc

x3(t)=

2

)(22

)

x A

+

=+

x1(t)=[A+x(t) cos2ω ct=[A+x(t) 1+cos22ωc t

= A x t A x t cos2 0t

2

)]

([2

- Để ạo ra són ma g giống với đ àu ph ùt ở máy h sữ d ïn các b ä k ôi p ục sóng

ma g.Có 2 o ïik ôiph ïc són ma g h ờn sử d ïn

VCO Bộ d o động đ ợc điều k iển b èn điện áp

Giả sử x1(t) = Acos(ω1t+ ϕ1 ) hìb n đ àu VCO ạo ra ín hiệu

x2(t) = Bcos(ω2t+ ϕ2 ) Tro g đ ù x2(t) sẽ đ ợc h ài iếp đ å so sán v ùix1(t)

xA(t) = x1(t)* x2(t) =AB2 cos[ ω1 + ω2)t+ (ϕ1 +ϕ2) +AB2 cos[ ω1-ω2)t+ (ϕ1-ϕ2)

xB(t) =AB2 cos[ ω1-ω2)t+ (ϕ1-ϕ2)

xB(t) chín à điện áp kích ch VCO

Nếu ω1-ω2 ≠ 0 v ø ϕ1-ϕ2 ≠ 0 hì VCO sẽ điều chỉnh ần số và ph q á rình lặp ại n ư củ ch đ án k i ϕ1=ϕ2v ø ω1=ω2 hì VCO kh ân ha đ åi n õa Lúc

n øy a gọip a đ õ bịk óa v ø n hiệu VCO ạo ra giốn n ư ín hiệu n õ v øo

• Vòn COSTAS

Giả sử x1(t) = Acos(ω1t+ ϕ1 ) v ø b n đ àu VCO ạo ra x2(t) = Bcos(ω2t+ ϕ2 )

xA(t)= ABcos(ω1t + ϕ1) cos(ω2t + ϕ2 ) =AB2 cos[ ω1 + ω2)t + (ϕ1 +ϕ2) +AB2

xE(t)=-A2B2/8 Sinαcosα = A2B2/8 Sin[2(ω2-ω1)t+ 2(ϕ2-ϕ1)

chín xE(t) àm điện áp VCO

Nếu ϕ1-ϕ2 ≠ 0, ω1-ω2 ≠ 0 hì VCO sẽ điều chỉn ần số v ø p a của n ù Qu ù trìn sa đ ù đ ợc ặp ại ch đến k i ϕ1=ϕ2v ø ω1=ω2thì VCO sẽ k ôn điều chỉn n õa Tín hiệu d VCO ạo ra úc n øy sẽ có cùn ần số v ø p a so v ùix1(t)

BÀI 4: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ SỐ

I.Biến đổi tương tự – số :

Để biến đ åi tn hiệu ươ g ự h øn ín hiệu số hì có nhiều p ư n p áp k ác

n a Tu n iên ron ỉn v ïc viễn h ân p ư n p áp p ổ biến n ấtlà điều ch á

Lấy mẫu Lư ïn ttử MMã hhóa

KK

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

g ïi à ch k ù ấy mẫu,kíhiệu à T,n hịch đ ûo của ch kìlấy mẫu gọi à ần số ấy mẫu kíhiệu fS (Sampcin )

Tín hiệu rờirạc sa k ilấy mẫu đ ợc xác địn b èn công hức

Xo(t) =x(nT) = x(n) ,(T à chu kì ấy mẫu)

Để ừ x(nT) k ôiph ïc ạitn hiệu x(t) mà bịsaid ïn hìviệc ấy mẫu p ảitu ân

th o dịn ý ấy mẫu

Địn ý:

• Tín hiệu ấy mẫu p ảicó b êng h âng h õu h ïn

• Tần số ấy mẫu ≥tần số ớn n ấtcó ron ín hiệu khitần số ấy mẫu bằn 2 lần ần số ớn n ất có ro g ín hiệu hì tần số n ùy g ïi là ần số ấy mẫu ốithiểu h y còn gọilà ần số Ny ui

fS≥fma

v 1:x(t)=3cos1 πt.2sin12πt+4sin20πt

tn ần số ấy mẫu ối hiểu

x(t)=3sin2 πt+3sin2πt+4sin20πt

các hàn p ần ần số có ro g n hiệu

v 2:Ch ín hiệu x(t)=3cos10πt+2sin12πt+4sin20πt

x ùc địn ín hiệu rờirạc sa k ilấy mẫu

a.fS=1 K

x(nT)=3cos1

1020sin41012210

n n

sìn

=3cos nπ +2sinπn/5 +4sin π n=3cosπ n+2sin π n/5

biến đ åin ư ïc x(nT)=3cos1 πn/1 + 2sin 2π n/1

=> x(t) = 3cos1 π t+ 2sin 2π t ( kh ân đ ùn x(t) )

b.fs = 4 k z

x(nT) = 3cos1 π tn/4 + 2sin 2π n/4 +4sin2 πn/4x(nT) = 3cosπ n/4 + 2sinπ n/4 +4sinπ n/2

Biến đ ãin ư ïc

x(nT) = 3cos1 πn/40 +2sin 2πn/40 + 4sin2 πn/40

=> x(nT) = 3cos10πt+2sin 2πt+4sin2 πt

đún vớitn hiệu x(t) b n đầu

x(2T) = 2.6 v x(3T) = 4.2 v x’ 1T) = 1 v x’ 2T) = 3 v x’ 3T) = 4 v Các mẫu của ín hiệu rờirạc sa k ilấy mẫu h âng h ờn có giá rịn ẫu n iên.Do đó ư ïn ữ hóa à àm g àn đ ùn các mẫu v à các giá rịch ẫn ch rư ùc các giá rị

ch ẩn n øy g ïi à các mức ư ïn ữ k o ûng cách giữ 2 mức ư ïn ử ên iếp gọilà

bư ùc ượng ử kíhiệu à Q

Nh vậy ro g ư ïn ữ h ùa sẽ gây n ân saisố v ø đ ợc g ïi à saisố ượng ữ kíhiệu e

22

Q e Q

≤

≤

−

Ví dụ : ch ín hiệu x(t) = sin 0 π t (t= s )

Lấy mẫu ở ần số fs = 1 0 Hz

a xác địn x(nT) ?

b t n giá rịcủa 1 mẫu đ àu ên ừ x(1T) ch đ án x(1 T) ?

c xácđịnh ại10 mẫu n øy k i ư ïn ữ hóa biếtcác mức ư ïn ữ à mộtsố

* Các cách kượng tữ hóa :

_ Lượng ữ h ùa đ àu à chia các bư ùc ư ïng ử đ àu nh u nh ợc điểm của ư ïn ử hóa đ àu à sẽ g ây saisố ớn ch các mẫu có giá rịnh û.Để kh éc p ục n ư ïc điểm này n ư øita sử d ïn các ư ïn ử h ùa k ôn đ àu

- Lượng ữ h ùa k ông đ àu Chia các b ớc ượn ữ k ôn đều n a ở vùn có biên độ càn n ỏ hìb ớc ư ïn ử càn n ắn.Ở vùn có biên đ ä càn ớn ht b ớc ư ïntữ càn dài Để h ïc hiện ượn ử h ùa k ông đều,n ư øita n ùn h ïc hiện rư ùc rồi

sa đ ù đ a q a b ä ư ïn ử h ùa đều

nnén LLư ïn ttữ

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

x(n) x’ n)

Th o iêu chu ån q ốc ế có 2 iêu ch ẩn n ùn ín hiệu

Lu ätA y = Ax/(1=lnA) (A = 8 6)

Lu ät μ : y = (1+ln )/(1+lnμ )

Tro g đ ù x à hàn p ần ng õ v øo của n ùn

y à h ønh ph àn n õ ra của n ùn

M là số mức ư ïn ữ

Tốc đ ä bi của ín hiệu số sa k ira kh ûib ä mã h ùa đ ợc xác địn b èng công h ùc

fb = fs* (b/s) tro g đ ù fs chỉsố ấy mẫu

n số bi mã h ùa ch mộtmẫu

I Các kỹ h ậtđiều ch á số

Giốn nh điều chế ư n ự điều ch á số cũn đ ợc chia ra àm 3 o ïi

- Kh ùa dịch biên đ ä ASK

- Kh ùa dịch ần số FSK

+ Kháiniệm ASK à q á rình àm h y đ åibiên đ ä sóng ma g h o q y u ätbiến đ ãicủa n hiệu d ûin àn ro g k itàn số v ø p a của són ma g k ôn h y đổi Tín hiệu d ûin àn ro g rư øn h ïp n øy à mộttn hiệu số.

+ Ngu ên ý điều ch á

• Khix(t) = “ ” hìK ỡ vị rí(2) k ùc đó xASK (t) = A2cos(ωct+ ϕ)

Nh vậy ín hiệu ng õ ra có biên đ ä h y đ åitùy h ộc vào x(t0

Tổn qu ùt: xASK (t) = Ancos(ωct+ ϕ) (n = 1,2,3 )

* OOK Là rư øn h ïp đ ëc biệtcủa ASK

để giảm b ùtn ên ư ïn k itru ền đibi 0 n ư øita điều ch á biên đ ä ư n ứn v ùi

x0 b èn 0 kiểu điều chế n øy đư ïc g ïilà k óa ắtmở OOK

2.FSK (Fre u ncy Shiftk yin )

+Kh ùiniệm:

FSK à q á rình điều chế àm h y đ åitần sốcủa són ma g h o q ilu ätbiến đ åicủa ín hiệu d ûinền ro g k i biên đ ä v ø p a k ôn h y đ åi ín hệu sóng ma g tro g rư øn h ïp n øy à mộttn hiệu số

+Ng yên ý điều chế

Acos(ω1t+ϕ)

Acos(ω2t+ϕ) k xF K(t)

x(t) Tổn q át xF K(t)= Acos(ωn t+ϕ) ( n=1,2)

+Ng yên ý điều chế

(1) kk (2)

(1) (2) k

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

Acos(ωt+ϕ2) xP K(t)

x(t) Tổn qu ùt: xP K(t)=Acos(ωc t+ϕn) (n=1,2)

Tro g điều ch á PSK ϕ1 v øϕ2đ ợc ch ïn sa cho ch ùng h n k ùm n a 1 00

• Nh ợc điểm của PSK Tron ru ền d ãn ín hiệu k i tn hiệu đi từ đ àu

p átđ án đ àu hu hìp a của n ù h y đổimộtg ùc ω0τ

0

ω à một ần số àm việc

τ là h øigia ru ền ừ máy ph ùtđến n ithu n ư v äy n áu sử d ïn kiểu điều

ch á PSK hìtro g rường hợp góc p a bịth y đ åi1 00 hìmáy hu sẽ giảiđiều

ch á said đ ù PSK k ông sử d ïn đ ợc ro g h ïc ế

Để k ắc p ục n ư ïc điểm này n ư øi ta sử d ïn kiểu điều ch á ph vi sai g ïitắtlà DPSK ( Dif ere ce Ph se shiftKe in )

Mã h ùa

visai

Điều ch á PSK

tai lieu hoc thong tin quang va vi ba so Le Thanh Tan

+ Trường h ïp 2:Ph của đ àu h h y đ ài1 00 so v ùiđ àu p át

* Mạch giải mã vi sai

+Trư øn h ïp 1 Ph của ín hêịu h đ ợc ϕ=π 0 π 0 π

thìz(t)=1 0 00 úc đ ù x(t)=10 1 1

+Trư øn Hợp 2 Ph của n hiệu h đ ợc ϕ=0π π 0π π 0

thìz(t)=0 1 11 Lúc đ ù x(t)=1 1 01

Nh v äy ro g cả 2 rư øn h ïp b ä giải điều ch á DPSK vẫn kh âi p ục ại

đư ïc n hiệu b n đ àu Do đ ù DPSK đư ïc sử d ïn đ ợc ro g h ïc ế

I I.Điều chế nhiều mức :

Tro g các kiểu điều ch á cơ bản n ư ASK,FSK,PSK ại mỗi th øi điểm máy

th chỉ giải điều ch á đ ợc một bi,d đó ốc đ ä ru ền dẫn đ ợc h ïn ch á Để tăn ốc đ ä điều dẫn n ư øita sử d ïn k õ h ậtđiều ch á n iều mức Tro g điều

ch á n iều mức n ư øita g ép nhiều mức n hiệu ạith øn mộtn óm rồimớiđ a

q a b ä điều ch á Nh v äy n hiệu ở ng õ ra có n iều mức Tro g rư øn h ïp n øy tạimỗith øiđiểm máy h giảiđiều ch á n iều h n mộtbi

VD:Ch ín hiệu x(t)=1 1 01 1 0 Nếu g ép 2 bi h øn mộtn óm hìsẽ có

4 o ïinh ùm k ác n a 0 ,0 ,1 ,1 mỗin óm bi đ ợc g ïilà mộtSymb lcó b o

n iêu kiểu Symb lthícó bấy n iêu số mức điều ch á số mức điều chế v ø số bitron mỗisymb l iên h ä n a b èn côn h ùc

M=2n h y n=lo 2M

M số mức điều ch á

n :số bi ro g mỗisymb l

Quiứơc Tro g điều chế n iều mức h ân h ờn số mức điều ch á đ ợc g itrên ng y kiểu điều ch á