Tài liệu Thiết kế bộ bảo mật điện thoại, chương 5 doc

CHƯƠNG : ĐIỀU BIẾN – GIẢI ĐIỀU BIẾN Điều biến tín hiệu gốc biến đổi tín hiệu sóng có mang nội dung thông tin tín hiệu gốc Sóng có mang thông tin gọi sóng điều biến Việc điều biến nhằm hai mục đích: - Cho sóng điều biến thõa mãn điều kiện truyền môi trường truyền tin môi trường không truyền tín hiệu gốc Sóng truyền tin gọi sóng mang hay tải tin - Tạo điều kiện ghép nhiều kênh truyền tin để truyền qua môi trường Có nhiều kỹ thuật điều biến tùy thuộc vào chất tín hiệu gốc môi trường truyền CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ XUNG H III.1 Điều biên (AM : Amplitude Modulation ) 1.1 Định nghiã: PCM SỐ PPM PDM TƯƠNG TỰ PAM FM PM GÓC SSB VSB SSB-SC AM AM-SC BIÊN ĐỘ DELTA LIÊN TỤC Kỹ thuật điều biến kỹ thuật thay đổi biên độ sóng có tần số cao, có khả phát xạ sóng điện từ theo biên độ tín hiệu gốc có nội dung tin tức cần truyền không gian Tín hiệu gốc em Emcosmt em : điện áp tức thời tín hiệu điều biến Em : biên độ cực đại tín hiệu điều biến m  2fm : tần số gốc tín hiệu điều biến fm : tần số tín hiệu điều biến Sóng cao tần truyền gian gọi sóng mang hay tải tin ec Ecsinct ec : điện áp tức thời sóng mang Ec : biên độ cực đại sóng mang c2fc : tần số gốc sóng mang fc : tần số sóng mang Khi sóng điều biến biên độ : eEc(1+mcosmt)sinct mEm/Ec : hệ số điều chế 1.2 Phổ tần – bề rộng phổ tần: Ta có: eEc(1+mcosmt)sinct eEcsinct+mEc/2sin(c+m)t+mEc/2sin(c-m)t mEc/2sin(c+m)t : sóng biên mEc/2sin(c-m)t : sóng biên Ecsinct : sóng mang Phổ sóng điều biên: Ec mEc/2 c-m mEc/2 c BW c+m BW : bề rộng dãi tần (băng thông) BW  (c+m ) – (c-m) = 2m Ec mEc/2 mEc/2 fc-fm fc fc+fm BW H.III.2 BW = (fc+fm) – (fc-fm) = 2fm 1.3 Sự phân bố công suất sóng điều biến: Hình vẽ phổ sóng điều biến tín hiệu emEmcosmt cho thấy phân bố điện áp sóng Điều cho thấy công suất phân bố theo tỷ lệ bình phương giá trị điện áp mEc/2,Ec,mEc/2 Công suất sóng mang: Pc E c2  2R Công suất sóng biên: PSB  mE c       2R  m E c2 m2   Pc 8R Công suất sóng điều biến: P AM  m2 m2 m2 Pc  Pc  Pc  Pc 1    4   Công suất phân bố thành thành phần: P Pc =Ec2 /2R Pusf =m2 /4Pc Plsf =m2 /4Pc fc-fm fc fc+fm f H.III.3 lsf: tần số biên usf: tần số biên Ta thấy công suất phân bố cho tần số biên lệ thuộc vào hệ số điều chế m Đơn biên SSB (Single sideband): 2.1 Định nghóa: Ta biết tin tức chứa biên tần,nên cần truyền biên tần đủ thông tin tin tức Qúa trình điều chế nhằm tạo dải biên tần gọi điều chế đơn biên Tải tần cần dùng để tách sóng, nén toàn phần tải tần trước truyền eAM fc f eSSB f H.III.2 Phổ tần AM SSB đôi Một số ưu điểm điều chế đơn biên (SSB) so với điều biên: -Độ rộng dải tần giảm D SSB  D AM Bởi dải tần số số đài bố trí tăng gấp -Hiệu suất cao Đối với điều chế AM: P hưch  P bt  P AM Khi m =1 Đối với điều chế đơn biên : Phữu ích = Pbt = PSSB Xét hệ số lợi dụng công suất : KAM=1/3 KSSB=1 m =1 KAM=1/9 KSSB=1 m =0,5 Vậy m nhỏ máy phát đơn biên có công suất hữu ích lớn nhiều lần so với Phữu ích máy phát điều biên -Do DSSB 2DAM nên loại nhiễu nói chung (S/N)SSB>(S/N)AM riêng nhiễu trắng (nhiễu có cường độ nhau) (S/N)SSB (S/N)AM.Như để máy phát AM SSB có S/N ta phải tăng PAM lên hai lần -Do tượng pha đỉnh truyền sóng mà tần số sóng mang fo bị suy giảm Đối với mát thu AM thu có lúc m >1 gây tượng méo điều chế Nếu pha đỉnh lớn làm hẳn tần số sóng mang máy thu AM không thu Còn máy thu SSB pha đỉnh làm suy giảm hay triệt tiêu tần số sóng mang không gây ảnh hưởng -Đối với tín hiệu AM dải sóng ngắn, phân tán đặc tuyến pha mà xảy chia pha dao động dải biên Điều làm méo tín hiệu truyền làm giảm biên độ điện áp đầu vào tách sóng máy thu AM Tổn hao công suất đầu ra, đánh giá 50% Còn tín hiệu SSB tin tức phát dải biên nên tượng chia pha -Dùng tín hiệu SSB thực bảo mật tốt, tần số sóng mang không thu tin tức Do máy phát máy thu SSB dụng nhiều lónh vực quân Tuy có nhiều ưu điểm yêu cầu kỹ thuật cao mạch lọc dải phải hẹp có dốc đứng, việc tạo tần số sóng mang fc máy thu phải xác không gây méo tín hiệu… nên máy phát máy thu SSB có cấu tạo phức tạp so với máy phát máy thu AM Bởi dùng máy phát thông tin chuyên dụng 2.2 Các phương pháp điều chế đơn biên: Phương pháp để tạo tín hiệu đơn biên SSB từ tín hiệu điều biên AM người ta dùng lọc dải để tách biên tần cần thiết Nhưng yêu cầu chất lượng cao nên lọc dải phức tạp Bởi người ta sử dụng hai phương pháp tạo tín hiệu SSB khác: phương pháp quay pha phương pháp lọc pha Nhưng hai phương pháp lại tạo số sản phẩm không cần thiết thành phần tần số sóng mang fc,dải biên thứ hai… Mặt khác hai phương tạo điều chế có tiêu kỷ thuật cao ổn định, dùng Ngày phương pháp tạo tín hiệu SSB sử dụng rộng rãi phương pháp tổng hợp: tạo tín hiệu SSB tần số sóng mang khác Đặc biệt lọc thạch anh đời phương sử dụng rộng rãi Ta lần lược xét phương pháp tạo tín hiệu SSB khác a.Phương pháp lọc : eAM Điều chế cân ec Bộ lọc dải hẹp eSSB mmin mmax c 2 c-mmax c-mmin c+mmin c+mmax c-mmin c-mmax H.III.3 Sơ đồ khối phổ tín hiệu phương pháp lọc Tín hiệu điều chế em tải tin ec đưa vào điều chế cân bằng(ĐCCB).Sau qua ĐCCB ta thu hai dải biên(DSB) Sau dùng lọc dải ta thu biên biên Nhưng X      c   m    c 2 c  m   m  c mfc  = 1+mmin lớn nên dể lọc Vì lọc thường lọc L, C đơn giản Nếu f2 chưa dải tần số làm việc ta lại dùng đổi tần lần thứ 2, dùng ĐCCB Bộ lọc đơn giản lọc  lớn:  = 1+2+mmin Cứ ta tần số làm việc fc c.Phương pháp quay pha: ĐCCB I VI Dao Động Mạch Tổng VSSB Di Pha 90o Di Pha 900 ĐCCB II VII Sơ đồ khối mạch điều chế SSB theo phương pháp quay pha Tín hiệu âm tần Vm tải tin Vc trước đưa vào ĐCCB II di pha góc 900 Còn tín hiệu âm tần Vm tải tin Vc đưa thẳng vào ĐCCB I tín hiệu đầu ĐCCB qua tổng (hoặc hiệu) đầu tổng (hoặc hiệu) tín hiệu đơn biên SSB Phương pháp quay pha thực dải tần số làm việc đầu ĐCCBI ta nhận được: VI  Vc  Vm cos  c   m t  cos  c  m t  Ở đầu ĐCCBII ta nhận : V II     V c V m cos  c   m t  180  cos  c   V  0V m   cos  c   m t  cos  c   m t  V II  m t  00  Ở đầu tổng ta nhận : VSSB  Vc.Vmcos(c-m)t Đây biên tần SSB.Nếu ta thay mạch tổng mạch hiệu ta biên tần Phương phàp mở rộng cho trường hợp hệ thống điều chế có số lượng điều chế n3, lúc có n mạch quay pha Biểu thức hai ĐCCB hoàn toàn giống để VI,VII có biên độ hai di pha phải tạo di pha xác (đúng 900) Nếu không đầu ta thu hai biên tần Đây khó khăn lớn thực quay pha xác tín hiệu có dải tần rộng đơn giản.Vì phương ngày sử dụng d.phương pháp lọc quay pha kết hợp: VI ĐCCB I Lọc Thông VII ĐCCB III VIII Dao Động 1 Di Pha 900 Dao Động 2 ĐCCB II V’I Lọc Thông Dưới Di Pha 900 VSSB Mạch Tổng V’II ĐCCB IV V’III H.III.6 Sơ đồ khối mạch điều chế SSB theo phương pháp lọc quay pha kết hợp Ta chọn tải tin thứ có tần số dao động   m max Để dể dàng lọc lấy thông    m V  1V m cos  m   t  cos  m   t  V V   m cos  m   t  90  cos  m   VI  V II     t  90  Đây biên tần tín hiệu SSB Nếu ta thay tổng hiệu ta thu biên tần Phương pháp không V 1Vm cos  m   t V Vm VII''  cos  m   t  90 cần dùng mạch quay pha tín hiệu điều chế nên dễ thực V 'I   VIII  VIV  VIV  V1V V m V1V 2Vm V1V Vm  cos   m  1 t  cos   m  1 t  cos     m  1 t  90  90  cos    m  1 t  90  90 cos   m  1 t  cos   m  1 t  V SSB  V  1V  V m cos    m   t  ... làm giảm biên độ điện áp đầu vào tách sóng máy thu AM Tổn hao công suất đầu ra, đánh giá 50 % Còn tín hiệu SSB tin tức phát dải biên nên tượng chia pha -Dùng tín hiệu SSB thực bảo mật tốt, tần số... 2-1-mmin 2 2+1+mmin 2+1+mmax V5 2+1+mmin 2+1+mmax .4 Sơ đồ khối phổ tín hiệu theo phương pháp tổng hợp Bộ lọc thường lọc thạch anh hay lọc điện chất lượng cao  nhỏ Tần số sóng... độ sóng có tần số cao, có khả phát xạ sóng điện từ theo biên độ tín hiệu gốc có nội dung tin tức cần truyền không gian Tín hiệu gốc em Emcosmt em : điện áp tức thời tín hiệu điều biến Em : biên