Thông tin trong cự li ngắn đảm bảo và bí mật qua việc thiết kế máy thông tin nội bộ truyền trong điện lưới

Tài liệu tham khảo chuyên ngành viễn thông Thông tin trong cự li ngắn đảm bảo và bí mật qua việc thiết kế máy thông tin nội bộ truyền trong điện lưới

Nh chúng ta đã biết, trong những năm gần đây do sự phát triển của cáccông nghệ viễn thông, tin học dẫn đến sự bùng nổ về thông tin và cha lúc cónào nhu cầu về thông tin lại lớn nh bây giờ Nhu cầu thông tin có ở mọi nơi,mọi lúc, nó xuất phát từ nhu cầu tự nhiên của con ngời muốn giao tiếp hoànhập với môi trờng xung quanh Thông tin cũng ngày càng trở lên đa dạng vàphong phú nh : lời nói, hình ảnh, số liệu Trong các loại thông tin thì thôngtin về lời nói vẫn là thông tin cơ bản và không thể thiếu trong đời sống con ng-ời.

Với việc giải quyết các nhu cầu thông tin, nguời ta đa ra rất nhiều kĩthuật,công nghệ khác nhau khác nhau để thoả mãn các nhu cầu đó Đợc sựđộng viên khuyến khích của thầy Đinh Hữu Thanh, để nắm vững và khẳng địnhnhững kiến thức mà thầy đã truyền đạt cho em trong những kì đầu của chuyênngành, trong phạm vi đồ án này em chỉ đề cập đến vấn đề thông tin trong mộtkhía cạnh nhỏ đó là thông tin trong cự li ngắn đảm bảo và bí mật qua việcthiết kế máy thông tin nội bộ truyền trong điện lới

Đợc sự chỉ bảo tận tình của thầy cộng với sự giúp đỡ của bạn bè nhng dothời gian và trình độ có hạn Hơn nữa, em còn phải tập trung vào việc lắp rápmạch thực tế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận đợccác ý kiến nhận xét của thầy cô và bạn bè để đồ án của em đợc hoàn thiệnhơn.

Em xin chân thành cảm ơn!.

Mục lục

Phần 1: Lí thuyết chung.

Trang

Ch ơng 1 Các hệ thông tin nội bộ

1.1.Khái niệm chung

1.2.Hệ thống thông tin truyền tín hiệu âm tần

1.3.Hệ thông thông tin nội bộ sử dụng tổng đài

1.4.Hệ thống thông tin nội bộ ghép kênh theo tần số

Ch ơng 2 Các ph ơng pháp điều chế và giải điều chế

4.2.3.Bộ dao động có điều khiển

Phần 2: Thiết kế máy thông tin nội bộ Ch ơng 5.Yêu cầu thiết kế và xây dựng ph ơng án thực hiện

5.1 Các yêu cầu thiết kế

5.2.Các ph ơng án thựchiện

Ch ơng 6.Xây dựng sơ đồ khối

6.1.L a chọn sơ đồ khối

6.2.Chức năng hoạt động của các khối

6.3.Nguyên lí hoạt động dựa trên sơ đồ khối

Ch ơng 7.Thực hiện mạch nguyên lí

7.1.Lựa chọn mạch nguyên lí các khối

7.1 1 Khối tạo dao động

7.1 2 Khối khuếch đại thu

7.1 3 Khối khuếch đại âm tần

7.1 4 Khối khuếch Micro

7.1 5 Khối lựa chọn tần số tần số

7.1 6 Khối điều chế và giải điều chế 44456888813161622272727293036404143444649515252525353545454555759606262626465676868

Ch ơng 8 Thiết kế tính toán chi tiết

8 1 Mạch khuếch đại Micro 76

Chơng 1

Các hệ thống thông tin nội bộ.

I.1 khái niệm hệ thống Thông tin nội bộ Và việc ghép kênh.

Để đáp ứng nhu cầu thông tin của con ngời ngay từ xa xa đã con ngờiđã tìm cách trao đổi thông tin với nhau nhng chỉ ở những mức độ đơngiản Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác đã tạođiều kiện sự ra đời của các hệ thống thông tin nhằm phục vụ cho nhữngnhu cầu khác nhau của con ngời Các nội dung thông tin cần trao đổi cũngngày càng phong phú và đa dạng nh: tiếng nói, hình ảnh, truyền sốliệu, Để truyền đợc các thông tin đó ngời ta phải xây dựng các hệ thốngthông tin khác nhau để truyền các thông tin đó.Trong mỗi hệ thống thôngtin đó ngời ta xây dựng một loạt các cách thức, các qui tắc, để xử lí vàtruyền tín hiệu làm sao các đối tợng trong hệ thống có thể thông tin chonhau

Hiện nay ở nớc ta việc trao đổi thông tin chủ yếu diễn ra trên mạngthông tin công cộng do nhà nớc hay các công ty lớn quản lí Đặc điểm củahệ thống này cho phép trao đổi với số lợng lớn thông tin, ở các khoảngcách khác nhau, với sự đa dạng của các loại thông tin Ta có thể gọi đó làhệ thống thông tin công cộng.

Tuy nhiên trong thực tế vẫn tồn tại một nhu cầu khác thông tin khác đólà trao đổi trong một cự li hẹp, số lợng thông tin nhỏ có thể hoạt động độclập hoặc có thể giao tiếp với mạng thông tin công cộng.Việc quản lí hệthống chỉ do những ngời tham gia hệ thống này quyết định.Để đáp ứng nhucầu đó ngời ta đa ra khái niệm hệ thống thông tin nội bộ.

Cũng tơng tự nh các hệ thông tin khác, trong hệ thống thông tin nội bộngời ta cũng xây dựng các phơng pháp để xử lí và truyền tín hiệu, nghĩa làlàm thế nào đó để tín hiệu có thể truyền đi và bên thu nhận đợc với hiệuquả nhất định Vì vậy dới đây trong chơng 2 xin trình bày lý thuyết chungvề phơng pháp điều chế ,tách sóng và vấn đề ghép kênh tín hiệu trong hệthống thông tin

1 2 Hệ thống thông tin nội bộ truyền tín hiệu âm tần

Trớc đây để truyền thông tin nội bộ ngời ta thờng sử dụng phơng pháptruyền trực tiếp tín hiệu âm tần qua đờng dây dẫn tới đối tợng cần thôngtin Đây là một mô hình hệ thống thông tin khá lạc hậu Trong đó các máythông tin chỉ làm nhiệm vụ đơn thuần là khuếch đại các tín hiệu âm tần cầntruyền đi Nh vậy giữa thiết bị phát và thiết bị nhận phải có đờng dây dẫnriêng, bên thu có thể nhận trực tiếp hoặc khuếch đại tín hiệu thu đợc Hệthống này rất đơn giản, dễ lắp đặt Trong hình minh hoạ quá trình thông tingiữa A và B

Tuy nhiên hệ thống có nhiều hạn chế:

- Công suất phát phải lớn

- Cự li thông tin không cao, để nâng cao cự li thông tin cần phải dùngnhiều bộ khuếch đại, cần công suất phải lớn, do vậy hệ thống trởnên cồng kềnh, phức tạp, mà cự li thông tin không cải thiện đợc làbao vì suy hao do việc truyền trực tiếp tín hiệu âm tần trên đờng dâydẫn là rất lớn

- Chất lợng thông tin không cao do ảnh hởng nhiều của nhiễu và tạpâm

- Hạn chế về số kênh thông tin Mỗi đôi dây chỉ đợc dùng để trao đổithông tin giữa hai đối tợng cố định Muốn tăng kênh thông tin thìphải tăng số đờng đây, điều đó sẽ rất tốn kém

Do có quá nhiều nhợc điểm trên nên hiện nay hệ thống thông tin nộibộ này hầu nh không còn đợc sử dụng

Dây dẫnDây dẫn

Ađại âm tầnKhuyếch đại âm tần Khuyếch B

Ađại âm tần Khuyếch đại âm tânKhuyếch B

Hinh 1.1a: Quá trình A truyền sang B

Hình1.1 b: Quá trình B truyền sang A

Phần chính của hệ thống là tổng đài điện thoại nội bộ có dung lợng nhỏ

hay còn gọi là máy mẹ Các đối tợng thông tin trong hệ máy mẹ đợc nốivới tổng đài nội bộ bằng một đôi dây dẫn riêng Số lợng máy con trong hệkhá lớn có thể lên đến hàng trăm máy và có tốc độ xử lí tơng đối cao

Tổng đài nội bộ quản lí mọi hoạt động thông tin trong hệ, các máy conmuốn liên lạc với nhau phải thức hiện động tác quay số, tổng đài xử lí đểtruy cập tới đối tợng cần thông tin Trong một số trờng hợp tổng đài nội bộcó thể đợc nối với mạng điện thoại công cộng nh vậy khi cần thiết các máycon có thể liên lạc đợc với các máy điện thoại bên ngoài và ngợc lại cácmáy điện thoại bên ngoài cũng có thể liên lạc đợc với các máy con trong hệthống nội bộ Tuỳ theo mô hình và mức độ hiện đại mà tổng đài nội bộ cóthể là tự động hoàn toàn hoặc bán tự động Nếu là bán tự động phải có ngờitrực tổng đài để thực hiện việc trao đổi thông tin

Với những u điểm trên hiện nay mô hình hệ thống thông tin nội bộ sửdụng tổng đài nội bộ đang đợc ứng dụng trong thực tế Đặc biệt rất thuậntiện khi sử dụng tổng đài nội bộ trong một cơ quan Tuy nhiên hệ sử dụngthiết bị hiện đại nên giá thành cao

1.4 Hệ thống thông tin nội bộ phân đờng theo tần số

Hệ thông tin hoạt động theo nguyên lí FDM Mỗi máy thông tin phát đicác tần số khác nhau Nói cách khác mỗi đối tợng thông tin đợc qui địnhđịa chỉ bằng một tần số nhất định, khi muốn liên lạc đối tợng thông tin phátđi tần số là địa chỉ của đối tợng cần liên lạc Để tăng chất lợng và cự lithông tin ở nơi phát ngời ta thực hiện việc điều chế tín hiệu âm tần bằngmột tần số phát Bên thu muốn nhận đợc phải có tần số thu trùng với tần sốphát (tơng ứng với việc đã xác định đợc địa chỉ) khi đó tín hiệu mới đợcgiải điều chế để lấy ra tín hiệu âm tần ban đầu Hệ thống này có thể sửdụng đờng truyền là các dây dẫn riêng nối giữa các máy hoặc phát sóng vôtuyến nhng phơng pháp tốt nhất là lợi dụng đờng dây điện lới để làm đờngtruyền dẫn tín hiệu

Tổng đài

Hình 1.2: Mô hình tổng đài nội bộ

Do sử dụng kĩ thuật FDM nên số đờng thông tin bị hạn chế bởi dải điềutần dẫn tới số lợng đối tợng thông tin cũng không thể lớn đợc Tuy nhiên hệsử dụng thiết bị đơn giản gọn nhẹ, giá thành rẻ thích hợp với điều kiện nớcta hiện nay

Chơng 2

Các Phơng Pháp điều chế và giải điều chế

(Modulation And Demodulation)

2.1.Khái niệm

A, B, C, D FA

A, B, C, D FB

A, B, C, D FC

A, B, C, D FD

Hình 1.3: Sơ dồ hệ thống thông tin nội bộ phân đ ờng theo tần số

cao tần gọi là tải tin, còn dao động cao tần mang tin tức gọi là dao động caotần đã điều chế Thông thờng tải tin là điều hoà Dới đây ta xét với loại tảitin này, ta có điều pha, điều tần và điều biên, trong đó điều tần và điều phacòn đợc gọi là điều góc.

Giải điều chế còn gọi là tách sóng là quá trình tìm lại tín hiệu điều chế.Tín hiệu sau khi tách sóng phải giống tín hiệu điều chế ban đầu Thực tế tín

một trong những yêu cầu cơ bản đối với quá trình tách sóng là méo phituyến Tơng ứng với các loại điều chế: tần số, pha, biên độ, ngời ta cũngphân biệt các loại tách sóng tần số, pha, biên độ

2.2 Điều tần -FM (Frequency modulation): 2.2.1 Điều chế :

Điều tần là quá trình ghi tin vào tải tin, làm cho tần số tức thời của tải tinbiến thiên theo dạng tín hiệu điều chế Để xem xét quá trình điều tần, để đơngiản ta giả thiết tải tin và tin tức là các dao động điều hoà

Trong đó tải tin:

u (t) =Ut cos (t t+0) =Ut cos (t) (2 1) Giả thiết tín hiệu điều chế là tín hiệu đơn âm:

Ta biết rằng giữa góc pha và tần số có quan hệ =

nên :

Khi điều chế tần số thì tần số dao động cao tần biến thiên tỉ lệ với tínhiệu điều chế và đợc xác định:

Thay (2.4) vào (2.3) sau đó thay vào (2.1) với góc pha ban đầu của tín

uđt=Ut cos (t + m/s sins t+0) (2.5)

phức tạp có tần số smin đến sMax Mf =m/sMax

Khi đó biểu thức (2.5) có thể biểu diễn dới dạng chuỗi với các hệ số làhàm số Betxen loại một bậc n:

Qua đây ta thấy phổ của tín hiệu hiệu điều tần gồm có thành phần tải tần

Hình 2.1: Quá trình điều chế tần sốHình a: Đồ thị thời gian của tin tức Hình b: Đồ thị thời gian tải tin

Hình c: Đồ thị thời gian của tín hiệu điều tần.

us u

Hình cHình bHình a

Về nguyên tắc có thể phân biệt các mạch điều tần gián tiếp và mạch điềutần trực tiếp Trong đó điều tần gián tiếp thông qua điều pha nhờ một tíchphân minh hoạ nh hình vẽ dới đây:

Các mạch điều tần trực tiếp: Dới đây ta xét một số mạch điều tần trực

tiếp thờng hay sử dụng.

Điều tần dùng diot biến dung:

Diode biến dung có điện dung thay đổi theo điện áp đặt vào mặt ghépcủa nó.

Trong đó:

K: Hệ số tỷ lệ;

: Hệ số tỷ lệ.

Mắc diot song song với hệ dao động của bộ tạo dao động, đồng thời đặt

Tín hiệu điều chế tần số

R1 R

1 D us R3 L C

+

4 - Eo

’ C

B3 CB4

E0

cộng hởng riêng của bộ tạo dao động cũng biến đổi theo Trong mạch điện

Nhận xét: Mạch có u điểm gọn nhẹ, có thể dùng ở tần số siêu cao tầnkhoảng vài trăm MHz nhng độ tạp tán của tham số lớn nên kém ổn định.

Điều tần dùng transitor điện kháng:

Phần tử điện kháng hoặc dung tính hoặc cảm tính có trị số biến thiêntheo điện áp điều chế đặt trên nó đợc mắc song song với hệ dao động của bộtạo dao động làm cho tần số dao động thay đổi theo tín hiệu điều chế Phầntử điện kháng đợc thực hiện nhờ một mạch di pha mắc trong mạch hồi tiếpcủa một transitor Có tất cả 4 cách mắc phần tử điện kháng, dới đây ta xétcách mắc mạch dao động điều tần bằng phần tử điện kháng phân áp RC:

Điều tần trong các bộ tạo xung

Trên hình vẽ sau là sơ đồ mạch dao động đa hài mà dãy xung ra của nó

R

c Rc

C u

k C

động đa hài nh trong hình vẽ đợc xác định bởi quá trình phóng của tụ C qua

Với mạch này có thể đạt đợc lợng di tần tơng đối 1

khoảng vài phầntrăm và hệ số méo phi tuyến khoảng vài phần nghìn.

Nhợc điểm của các mạch điều tần trực tiếp là độ ổn định tần số trungtâm thấp trung tâm thấp, vì không thể dùng mạch thạch anh thay cho mạchcộng hởng trong bộ tạo dao động để ổn định trực tiếp đợc Do đó, để đạt đợcđộ ổn định tần số trung tâm cao, trong mạch điều tần trực tiếp phải dùngmạch tự dao động điều chỉnh tần số Tuy nhiên, với mạch điều tần trực tiếpcó thể đạt đợc lợng di tần tơng đối lớn

Khi điều tần trực tiếp, tần số dao động riêng của mạch tạo dao động ợc điều khiển theo tín hiệu điều chế Mạch điều tần trực tiếp thờng đợc thựchiện bởi các mạch tạo dao động mà tần số dao động riêng của nó đợc điềukhiển bởi dòng hoặc áp (VCO: voltage controlled và CCO) hoặc bởi cácmạch biến đổi điện áp tần số Các mạch tạo dao động LC có khả năng biếnđổi tần số khá rộng và có tần số trung tần cao Nguyên tắc thực hiện điềutần trong các bộ tạo dao động là làm biến đổi trị số điện kháng của bộ tạodao động theo điện áp đặt vào Phơng pháp phổ biến nhất là dùng diot biếndung (varicap) và transitor điện kháng

đ-2 đ-2 đ-2 Tách sóng

Quá trình tách sóng đợc đặc trng bởi đặc tuyến truyền đạt sau:

Để hạn chế méo phi tuyến, phải chọn điểm làm việc trong phạm vi tơngđối thẳng của đặc tuyến truyền đạt, trong hình vẽ trên đó là đoạn AB Hệ sốtruyền đạt của bộ tách sóng là độ dốc lớn nhất của đặc tuyến truyền đạt.Theo hình trên ta xác định đợc hệ số truyền đạt

Tách sóng tần số thờng đợc thực hiện theo một số nguyên tắc sau:

du

 Biến đổi tín hiệu điều tần thành tín hiệu điều biên, rồi thực hiện táchsóng biên độ

mạch tích phân

số bộ tạo dao động nhờ hệ thống vòng giữ pha PLL (Phase LockedLoop) điện áp sai số chính là điện áp cần tách sóng

*Các mạch tách sóng tần số:

Bộ tách sóng tần số dùng mạch lệch cộng hởng: dới đây là sơ đồ bộ

tách sóng tần số dùng mạch lệch cộng hởng: Nguyên tắc hoạt động của mạch nh sau:

1=0+0;  2=0-0;

Sự điều chuẩn mạch cộng hởng lệch khỏi tần số trung bình của tín hiệu

phụ thuộc điện áp vào Từ mạch điện ta xác định đợc:

của hai mạch cộng hởng 1và 2: 1

 RtdRtdZ

M

1 C U1 C R us1 u

   

là độ lệch tần số tơng đối giữa tần số cộng hởng riêngcủa mạch dao động so với tần số trung bình của tín hiệu vào.

là độ lệch tơng đối giữa tần số tín hiệu vào và tần số trung

đổi tín hiệu điều tần thành tín hiệu điều biên đã đợc thực hiện Qua bộ táchsóng ta nhận đợc các điện áp ra:

Tách sóng dùng mạch lệch cộng hởng có nhợc điểm là khó điều chỉnhcho hai mạch cộng hởng hoàn toàn đối xứng nên ít đợc dùng

Tách sóng dùng cộng mạch hởng ghép:

Mạch điện tách sóng dùng cộng hởng ghép nh hình 2.8

Mạch làm việc theo nguyên tắc chuyển biến thiên tần số thành biếnthiên về pha, sau đó thực hiện tách sóng pha nhờ bộ tách sóng biên độ

Đặc điểm tách sóng dùng mạch cộng hởng ghép ít gây méo và dễ điều

áp ra trong bộ tách sóng này vừa phụ thuộc tần số vừa phụ thuộc biên độ tínhiệu vào, nên nó sinh ra nhiễu biên độ Để khắc phục hiện tợng này phải đặttrớc bộ tách sóng một bộ hạn chế biên độ

2.3 Điều biên-AM (Amplititude Modulation)

2.3.1.Điều chế

*Định nghĩa :Điều biên là quá trình làm cho biên độ tải tín hiệu biến đổitheo tin tức Để đơn giản cho việc minh hoạ và giải thích dới đây ta cũng giảthiết tin tức và tải tin là các tín hiệu điều hoà:

Khi đó tín hiệu điều biên:

uđb= (Ut+Uscosst) costt=Ut (1+mcosst) costt (2.17)Qua biến đổi lợng giác ta có:

uđb=Ut costt+ (m/2) Ut cos (t +s) t+ (m/2) Utcos (t-s)t (2.18)Trong đó

us/u0 0, 5 0, 4 0, 3 0, 2 0, 1 0u1

C

Lc u

đb Cgh

0, 5 1 1, 5 2s

=2=3=1 =0, 5

Hình 2 8: a) Sơ đồ tách sóng tần số dùng mạch cộng h ởng ghép b) Đặc tính truyền đạt của bộ tách sóng

- biên tần dới: mU/2cos (t -s).

Hệ số điều chế m phải thoả mãn điều kiện: m 1 Khi m 1 thì mạch cóhiện tợng quá điều chế và tín hiệu bị méo trầm trọng Hình 2.10 dới đâyminh hoạ phổ của tín hiệu điều biên với các trờng hợp trên

*Quan hệ năng lợng trong điều biên:

Trong tín hiệu đã điều biên chỉ có biên tần mang tin tức ,còn tải tinkhông mang tin tức Ta cần xem xét năng lợng đợc phân bố nh thế nào đốivới các thành phần phổ của tín hiệu đẫ điều biên

Ta biết răng công suất tải tin là công suất trung bình trong một chu kì

us u

sax t-

smin t+

smin t+

sax 

udb

Còn công suất biên tần: P~bt=

2)2(mUt 2

*Các mạch điều biên:

Các mạch điều biên đợc xây dựng dựa vào hai nguyên tắc sau đây: Dùng phần tử tuyến tính: cộng tải tin và tín hiệu điều chế trên đặc tínhcủa phần tử phi tuyến đó

Dùng phần tử tuyến tính có tham số điều khiển đợc: nhân tải tin và tínhiệu điều chế nhờ phân tử tuyến tính đó

Về mạch điện ngời ta phân biệt các loại mạch điều biên sau: mạch điềubiên đơn, mạch điều biên cân bằng, và mạch điều biên vòng

Để giảm méo phi tuyến ngời ta thờng dùng mạch điều biên vòng nhhình(2.11) Ta lấy ví dụ đối với mạch sử dụng diot để minh hoạ phơng phápnày.

Dòng điện qua các diot đợc biểu diễn theo chuỗi Taylor:

i2=a0+a1u2+a2u2 +a3u2 +

Thay (2.22)và (2.23) vào (2.24) ta lấy 4 thành phần đầu :

Trong đó:

 D=

Phổ của mạch điều biên cân bằng đợc biểu diễn nh sau:

Để giảm độ rộng dải tần và giảm công suất phát đi với cùng một cự lithông tin ngời ta thờng thực hiện điều chế đơn biên Do phổ của dao động đãđiều biên gồm tải tần và hai dải biên tần, trong đó chỉ có các biên tần mangtin tức Vì hai dải biên tần mang tin tức nh nhau, nên chỉ cần truyền đi mộtdải đi là đủ thông tin về tin tức Tải tần chỉ cần dùng để tách sóng, do đó cóthể nén toàn bộ hoặc một phần tải tần trớc khi truyền đi Quá trình điều chếnhằm tạo ra một dải biên tần gọi là điều chế đơn biên.

i2i1

UVTS (t) =U0’+us’ (2.29) URTS (t) =U0”+u0”

Thực tế đối với quá trình tách sóng chỉ quan tâm đến các thành phần

Hệ số tách sóng càng lớn thì hiệu quả tách sóng càng lớn, Trong bộ tách

tín hiệu vào

hai của tín hiệu điều chế

Mạch điện bộ tách sóng biên độ:

Tách sóng biên độ bằng mạch chỉnh lu: có hai sơ đồ dùng loại sơ đồ

tách sóng nối tiếp và sơ đồ tách sóng song song

Nếu tín hiệu vào đủ lớn sao cho diot làm việc trong đoạn tơng đối thẳngcủa đặc tuyến thì ta có thể coi là quá trình tách sóng tín hiệu lớn, lúc đóquan hệ VoltAmpe của diot đợc biểu diễn bằng phơng trình:

Trong các sơ đồ dới đây, diot chỉ thông đối với nửa chu kì dơng của daođộng cao tần ở đầu vào:

Tách sóng biên độ dùng phần tử tuyến tính tham số: bộ tách sóng biên

độ dùng mạch nhân tơng tự đợc minh hoạ nh hình vẽ dới đây:

D00 khi u

2.30

Trên đầu vào thứ nhất của mạch nhân có tín hiệu cần tách sóng:

(2.35) Nh vậy ta rút ra nhận xét sau:

Trong phổ điện áp ra không có thành phần tải tần Thực tế do mạchnhân hoàn toàn không đối xứng, nên phổ điện áp ra có chứa tải tần với biênđộ nhỏ

phải có tần số bằng tần số tải tin của tín hiệu đã điều biên

Biên độ điện áp đầu ra bộ tách sóng phụ thuộc vào góc pha , với làgóc lệch pha giữa tín hiệu cần tách sóng với tải tin phụ Khi =0, , biên độcực đại; khi =/2, biên độ bằng không Nh vậy bộ tách sóng này vừa cótính chọn lọc về biên độ, vừa có tính chọn lọc về pha Nói cách khác, đó làbộ tách sóng biên độ pha Do đó, để tách sóng có hiệu quả, cần phải đồng bộtín hiệu vào và tải tin phụ cả về tần số và về pha Vì vậy bộ tách sóng nàycòn có tên là bộ tách sóng đồng bộ

Nhận xét trong kĩ thuật điều biên, chất lợng thông tin rất khó đảm bảovì các lí do sau đây:

Hình 2.14 Tách sóng đồng bộ dùng mạch nhân t ơng tự

Ku

r

- Tín hiệu điều biên nếu độ sâu điều chế lớn thì sẽ gây méo nhiễuảnh hởng đến chất lợng thông tin Mặt khác biên độ tín hiệu đã đợc điềubiên trên tải tin còn phải chịu sự chèn ép thêm bớt của tạp âm:

Do qui luật điều chế là biến đổi biên độ của tải tin theo tín hiệu vào (tínhiệu âm tần) nên mặc dù khi điều chế coi nh lí tởng không có méo nhng chỉtín hiệu này đi qua các khâu không tuyến tính là gây méo dạng tín hiệu.Trong mạch phát và mạch thu có rất nhiều đoạn không tuyến tính nh cácmạch vào mạch khuếch đại, mạch công suất, mạch ghép vào ra Tất cảcác khâu này dù mỗi khâu có độ méo dạng của tín hiệu khi qua là rất nhỏnhng nếu quá nhiều khâu sẽ làm độ méo dạng lớn gây sai lệch về thông tin.Mặt khác với qui luật điều biên thì khi thu phải đảm bảo rằng tín hiệu thuphải lớn hơn một ngỡng nhất định thì mới có thể tách sóng đợc, do vậy yêucầu công suất phát lớn Vì những nhợc diểm trên mà trong kĩ thuật FDM ítđợc sử dụng điều chế kiểu AM

Trong kĩ thuật điều tần, ta thấy rằng chỉ có nhiễu ở dạng điều tần mớicó thể ảnh hởng đến thông tin Trong thực tế đa số nhiễu gây nên hiện tợngméo dạng sóng nhng các hiện tợng này không gây ảnh hởng tới qui luậtđiều tần tức là ảnh hởng tới chất lợng thông tin

Do vậy đối với AM:

Hình 2.15b Tín hiệu thực tế

Hình 2.15a Tín hiệu lí t ởng t

Trong đó:

S: Tín hiệu N: Nhiễu C: Sóng mang

G: Tăng ích khi dùng FM

Nh vậy đối với cùng một công suất phát tín hiệu thì chất lợng thông tincủa FM tốt hơn AM Đặc biệt khi sử dụng nhiều tần số phát trong FDM thìviệc chống ảnh hởng của tần số lân cận của FM tốt hơn nhiều so với AM.Dới đây ta minh hoạ phổ của hai loại điều chế này:

11*=t1+2 smin; 12*=t1+3 smin; 13*=t1+4 smin; 31*=t2+2 smin; 32*=t2+3 smin; 11*=t2+4 smin; Đối với điều tần, phổ nh sau:

Không có tần số



t1 

1 2 

3 

t2 3

4

’  

11* 

22* 

Hình 2.16 Phổ của tín hiệu điều biên trong FDM

3* 

31*

2.4.Điều chế xung mã - PCM (Pulse Code Modulation).

2.4.1.Khái niệm.

Khi muốn biểu thị số liệu đo đợc của một quá trình vật lý ta có thểdùng đồ thị hoặc bảng thống kê Vì đồ thị biểu hiện trên giấy giống nh mộttham số vật lý thể hiện một quá trình, nên có thể nói đồ thị này là sự thểhiện tơng tự của tham số vật lý đó Một bảng kê có thể biểu thị một thamsố vật lý bằng một số các giá trị đo biểu thị bởi các chữ số, nh vậy mộtbảng kê là sự biểu thị số của tham số đó.

Việc chuyển đổi qua lại giữa đồ thị và bảng kê là hoàn toàn thực hiệnđợc vì chúng cùng thể hiện một thông tin Để chuyển đổi một đồ thị thànhmột bảng kê ta chọn một số điểm trên đồ thị đó và đọc giá trị số đo trên cáctrục toạ độ và lập bảng Mặt khác, từ bảng kê ta có thể chuyển sang đồ thịbằng cách ta đánh dấu trong mặt phẳng toạ độ các điểm với các giá trị tơngứng trong bảng kê và vẽ một đờng cong qua các điểm đó Thang đo và sốđiểm cần phải chọn sao cho đồ thị đủ chính xác đối với từng mục đích Mộtbản sao hoàn toàn chính xác sẽ không thực hiện đợc và không cần thiết.

Điều này giải thích nguyên lý cơ bản của nguyên tắc điều xung mãPCM Trong băng tần tiếng nói và các hệ thống truyền dẫn phân kênh theotần số FDM (Frequency Division Multiplex) ta truyền tiếng nói ở dạng tínhiệu tơng tự Nhng ở phơng thức PCM ta truyền tiếng nói bằng một bảngkê ở đây các giá trị trong bảng đợc mã hoá ở dạng tín hiệu điện Bộ điềuchế xung mã sẽ chọn một số điểm trên tín hiệu tơng tự của tiếng nói, đocác giá trị biểu thị biên độ và thời gian này theo một thang chia Sau đó cácgiá trị số đó đợc truyền dẫn qua đờng truyền tới bộ giải điều chế xung mã.Bộ giải điều chế đánh dấu các giá trị rời rạc của tiếng nói và vẽ một đờngcong trên các điểm đó, tức tái tạo lại tín hiệu tiếng nói ở dạng tơng tự.

2.4.2.Nguyên lý PCM

Mục trên đã giới thiệu những khái niệm về các quá trình cơ bản trongđiều xung mã PCM Sau đây sẽ trình bày các quá trình đó dúng theo têncủa nó.

Quá trình chọn các điểm đo trên đờng cong tín hiệu tiếng nói tơng tự

gọi là lấy mẫu (Sampling) Các giá trị đo đó đợc gọi là các giá trị mẫu Lấy

mẫu là bớc đầu tiên thể hiện tin hiệu tơng tự dới dạng số, vì các thời điểmlấy mẫu đã chọn sẽ chỉ ra tọa độ thời gian của các điểm đo.

Biên độ của các mẫu tín hiệu có thể đợc nhận một giá trị trong phạm vibiên độ của tín hiệu tiếng nói Trong thực tế khi đo các biên độ của mẫu ta

thờng quy tròn Quá trình quy tròn đó gọi là lợng tử hoá, tất cả các giá trị

biên độ của mẫu giữa hai điểm trong một bậc đợc nhận một giá trị lợng tửhoá giống nhau Số mẫu đã lợng tử hóa là rời rạc vì ta chỉ có một số điểmđánh dấu không liên tục trên thang lợng tử.

Mỗi mẫu xung đã đợc lợng tử hóa đợc thể hiện bởi một điểm trên thanglợng tử, tức là ta đã biết đợc các tọa độ trên trục biên độ của các mẫu xung.

Các quá trình lấy mẫu và lợng tử hoá tạo ra thể hiện bằng số cho tín

hiệu tiếng nói gốc Nhng đại lợng này cha phải ở dạng thích hợp nhất đểtruyền dẫn theo đờng dây hoặc vô tuyến Do vậy phải thực hiện quá trình

mã hoá Thông thờng các giá trị mẫu xung đợc mã hóa ở dạng nhị phân.

thờng là mỗi mẫu xung lợng tử có thể mạng một trong 256 giá trị Dới dạngnhị phân, chúng sẽ đợc thể hiện bởi một nhóm chứa 8 phần tử Nhóm nàyđợc gọi là một từ mã PCM Để truyền dẫn các giá trị 0 và 1 ngời ta sử dụngmột xung điện tơng ứng với trạng thái không xung và có xung.

Trên đờng truyền, các xung trong các từ mã PCM sẽ bị biến dạng ngàycàng nhiều Tuy nhiên chừng nào vẫn có thể phân biệt đợc trạng thái khôngxung và có xung thì hiện tợng mất tin vẫn cha xảy ra Khi sử dụng phơngpháp tái tạo xung, tức là các xung bị biến dạng nhiều sẽ đợc thay thế bởicác xung mới vào các khoảng thời gian thích hợp, thì tin tức có thể đợctruyền đi rất xa mà không bị méo Đó là một trong những u việt của phơngthức truyền dẫn số so với phơng thức truyền dẫn tơng tự

ở phía thu các từ mã PCM đợc giải mã, tức là chúng đợc biến đổi trởthành các mẫu xung lợng tử Sau đó tín hiệu tơng tự đợc phục hồi bằngcách bổ xung thêm phần tín hiệu giữa các mẫu lợng tử.

Các khối chức năng của quá trình điều xung mã PCM đợc trình bày ởhình 2.1.

2.4.2.1 Lấy mẫu (Sampling)

Tín hiệu t ơng tự

Lấy mẫuL ợng tử hoá

Mã hoá

Tín hiệu t ơng tự

Lấy mẫuL ợng tử hoá

Lấy mẫu tức là lấy ra các giá trị tức thời của tín hiệu tơng tự vào nhữngkhoảng thời gian cách đều nhau nh hình 2.19.

Tín hiệu mẫu là một dãy xung mà đờng bao của nó là tín hiệu gốc.Theo lý thuyết lấy mẫu thì hiệu lấy mẫu chứa trong nó toàn bộ tín hiệugốc nếu nh nó thoả mãn định lý Nyquit (hay còn gọi là định lýKachenkicop) nh sau:

Một tín hiệu s (t) liên tục theo thời gian có phổ hạn chế thì nó hoàntoàn đợc xác định bằng một dãy các giá trị tức thời lấy cách nhau một đoạn

f  1 : Tốc độ lấy mẫu

Hình 2.2 Quá trình lấy mẫu

fT

Hình 2.20 mô tả lý thuyết lấy mẫu Rõ ràng là phổ của tín hiệu lấy mẫuchứa phổ của tín hiệu gốc, có nghĩa là tin tức không bị mất.

Trong kỹ thuật điện thoại vùng phổ tiếng nói từ 300Hz tới 3400Hz đợc

sử dụng Trong thực tế phổ tiếng nói của ngời kéo dài từ tần số thấp nhất làkhoảng 100Hz cho tới tần số âm rất cao Băng tần này đợc máy điện thoạihạn chế bớt nhng mức hạn chế ở vùng tần số cao vẫn cha đủ, vì vậy trớc khilấy mẫu tín hiệu tiếng nói cần phải cho qua bộ lọc thông thấp để hạn chếphổ tiếng nói dới 3400Hz Tần số lấy mẫu 8000Hz đợc dùng cho các hệthống điện thoại PCM Tần số này lớn hơn hai lần tần số cao nhất trongbăng tần tín hiệu thoại là 3400Hz một ít do những khó khăn khi chế tạo cácbộ lọc thông thấp có đủ độ dốc.

Tín hiệu mẫu thờng đợc gọi là tín hiệu điều biên xung vì nó gồm mộtdãy xung có biên độ đợc điều chế nguyên thủy Điều biên xung PAM(Pulse Amplitude Modulation) là một phơng pháp điều chế xung tơng tự vìbiên độ của các xung biến đổi liên tục theo sự biến đổi của tín hiệu nguyênthủy.

Do các hệ thống PAM tơng đối đơn giản nên chúng cũng đợc dùngtrong kỹ thuật điện thoại Tuy nhiên kỹ thuật PAM không thích hợp đểtruyền dẫn qua cự ly xa vì khi đó khó có thể tái tạo lại xung đủ chính xác.Điều này rất quan trọng vì dãy xung PAM chứa tin tức ở dạng xung.

Trong quá trình lợng tử hóa phạm vi biến đổi liên tục của biên độ xungđợc quy thành một số hữu hạn các giá trị biên độ Giải biên độ đợc chiathành nhiều khoảng Tất cả các mẫu xung có biên độ nằm ở một khoảng l-ợng tử nhất định đều đợc nhận một giá trị biên độ giống nhau (Hình 2.4).Việc làm tròn biên độ mẫu xung không thể tránh khỏi sai số dẫn tới biếndạng lợng tử.

Biến dạng này có thể đợc giảm khi ta tăng đủ lớn số lợng mức biên độcho phép và hoàn toàn chấp nhận đợc vì có thể truyền dẫn không có lỗi khi

có một số nhất định các biên độ rời rạc.

Qua hình 2.21 ta thấy biến dạng lợng tử hóa không phụ thuộc vào biênđộ mẫu xung Điều đó có nghĩa là ngời nói to cũng nh ngời nói nhỏ đều

Bộ l ợngtử hoá

Tín hiệu điều biên xung (Tín hiệu mẫu)

m·§ êng d©y

TÝn hiÖu vµo PAMTÝn hiÖu ra PAM

Hµm nÐn gi·ntheo quy luËt A

H×nh 2.22 NÐn gi·n theo quy luËt A.

gây ra méo lợng tử hóa nh nhau cho ngời nghe So với mức tiếng nói thìngời nói nhỏ tạo ra mức biến dạng nhiều hơn ngời nói to.

Để có đợc biến dạng lợng tử ở mức chấp nhận đợc trong toàn bộ dảiđộng của tín hiệu tiếng nói thì các khoảng lợng tử cần phải đợc định lợngdựa vào mức tiếng nói nhỏ, tức là các khoảng lợng tử phải rất nhỏ.

Theo cách lợng tử đó thì biến dạng lợng tử mức tiếng nói to sẽ nhỏ hơnrất nhiều so với mức cần thiết, nhng phải trả giá bằng việc tăng số lợng cácmức lợng tử.

Rõ ràng là độ méo lợng tử hóa không độc lập mà có liên quan tới biênđộ, các xung mẫu nhỏ cần có biến dạng lợng tử nhỏ còn những xung mẫulớn phải nhận biến dạng lợng tử lớn Từ đó cho ta giải pháp tối u giữa chấtlợng truyền dẫn và số lợng khoảng lợng tử.

Điều này có thể đợc thực hiện theo hai cách:

- Nén dải động của tín hiệu trớc khi lợng tử hóa và giãn phục hồi ởphía thu

- Tăng khoảng lợng tử theo biên độ

Quá trình này thờng đợc gọi là nén giãn Các hệ thống PCM hiện đạidùng phơng pháp nén giãn thứ hai Có thể nhận đợc tỷ số tín hiệu trên tạpâm lợng tử (S/N) gần nh không đổi trong cả dải tiếng nói khi khống chế sựbiến đổi kích thớc khoảng lợng tử theo hàm số Logarit Phơng pháp nàycho phép sử dụng số lợng mức lợng tử ít hơn nhiều so với phơng pháp lợngtử hóa theo khoảng cách đều nhau Đối với kỹ thuật điện thoại PCM,CCITT (International Telegraph & Telephone Consultative Committee)khuyến nghị sử dụng hai quy luật nén giãn thờng gọi là quy luật A và .Quy luật A nh mô tả ở hình 2.22.

Với luật A thuật toán nén-giãn tín hiệu đợc thực hiện theo công thứcsau:

Với x < 1/AVới 1/A < x < 1

Tóm lại luật nén A có các đặc trng chi tiết sau:

+ Dải động biên độ tín hiệu đầu vào đợc chia thành 8 Segment cho cảcực tính dơng và cực tính âm.

+ Cho mỗi Segment bớc lợng tử tăng theo cơ số 2.

+ Cho mục tiêu mã hóa, mỗi Segment đợc mã hóa bằng một tổ hợpmã nhị phân 3 bit.

+ Mỗi Segment đợc chia thành 16 bớc lợng tử đều và sử dụng tổ hợpmã nhị phân 4 bit để mã hóa 16 mức tơng ứng.

+ Mỗi mức đợc trình diễn bởi tổ hợp mã nhị phân 8 bit (1 bit cho dấucực tính, 3 bit cho Segment và 4 bit cho mức lợng tử trong 1Segment).

+ Hằng số A=87, 6.

+ Các giá trị biên độ đợc phân chia giới hạn tối đa là 4096 trong cảhai cực tính “+” và “-” (Điều này chỉ có nghĩa rằng biên độ lớn nhấtcủa tín hiệu vào là 4096).

+ Các điểm cuối của Segment, các mức lợng tử hóa và các tổ hợp mãnhị phân tơng ứng theo luật A liệt kê trong bảng 2.1 Giá trị biên độ4096 gọi là điểm ảo Bất kì biên độ nào vợt quá 3968 sẽ đợc mã hóalà 11111111 CCITT đã định rõ 4096 là điểm xảy ra quá tải.

+ Có thể cho rằng biên độ mẫu tần số có giá trị tới 64 đợc xếp vào bớclợng tử 2, 64-128 đợc xếp vào 4,

Hệ số nén tín hiệu là:

Hay

Dải biên độvào

Kích thớc ớc

b-Mã SegmentMã lợng tửGiá trị mãBiên độ giảimã

dBN

Bảng 2.1 Các đặc trng của luật nén giãn và mã hóa A

Với luật  thuật toán nén-giãn tín hiệu đợc thực hiện theo công thức sau:

Trong đó: -1  x  +1

 là yếu tố xác định mức độ nén giãn Luật  đợc sử dụng ở Nhật, Bắc Mỹ trong các hệ thống PCM 24 kênh Luật  có 15 Segment cho cả hai cựctính “+” và “-” Trong đó cực tính “+” có 7 đoạn (+1/8  +1), cực tính “-” có 7 đoạn (-1/8  -1) và một đoạn giữa (-1/8  +1/8) với hề số góc là 32 Mẫu tín hiệu vào có thể phân chia tới 8160 giá trị Giá trị hằng số  = 255 và cũng dùng tổ hợp mã nhị phân 8 bit Hệ số nén tín hiệu là:

2.4.2.3 Mã hoá

Các mẫu xung đã đợc lợng tử hóa vẫn cha phù hợp để truyền dẫn vì khócó đợc các mạch điện tái tạo xung mà có thể phân biệt đợc số lợng lớn cácbiên độ mẫu, thờng là 256, cần cho tín hiệu tiếng nói.

Tuy nhiên có thể linh hoạt mã hóa những biên độ này bằng tín hiệuđiện thích hợp để truyền dẫn Nói chung mẫu xung lợng tử có thể đợc thành2 hay nhiều xung có số mức biên độ ít hơn cho mỗi xung Một nhóm n



Bảng 2.2 Bảng chọn cách mã hóa cho các mẫu lợng tử 256 mức

Ngày nay các hệ thống thực tế sử dụng mã nhị phân để mã hoá cho cácmẫu xung tiếng nói đã lợng tử nh hình 2.6 Vì trong kỹ thuật điện thoại tadùng 256 mức lợng tử nên mỗi mẫu xung đợc mã hóa bằng một nhóm mã,hoặc gọi là từ mã PCM, chứa 8 xung nhị phân (8 bit) cụ thể nh sau:

x = p abc wuyzTrong đó:

x: Giá trị mẫu tín hiệu vào

p: Bit có trọng số nhỏ nhất chỉ thị dấu của mẫu tín hiệu: p=1: Cho tín hiệu có cực tính “+”

p=0: Chỉ tín hiệu có cực tính “-”

abc: Là 3 bit chỉ thị số thứ tự của Segment

wuyz: Mã 4 bit chỉ thị vị trí của giá trị trong Segment

Trong thực tế công nghệ chế tạo các cấu kiện vi mạch, lợng tử hóa vàmã hóa đợc thực hiện đồng thời bởi một mạch điện gọi là bộ mã hóa Nó

biến đổi các mẫu tín hiệu PAM thành các tổ hợp mã 8 bit nhị phân (từ mãPCM) bằng đờng cong dặc tuyến nén-giãn nh hình 2.5.

Bộ mã hoá

1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 01 0 1 1 0 0

+0 +2 +3 +1 -1 -2 -0 +1 +0Tín hiệu đã

điều chếxung mãCác mẫul ợng tửhoá

Hình 2.23 Mã hóa mẫu xung l ợng tử 8 mức dùng từ mã 3 đơn vị

Do tần số lấy mẫu là 8000 mẫu/giây nên tín hiệu tiếng nói đợc điều chếxung mã sẽ tạo ra một tín hiệu số với tốc độ 64kbit/s.

2.4.2.4 Truyền dẫn

Thông thờng tín hiệu số từ máy phát đợc phát đi ở dạng một chuỗixung đơn cực theo kiểu không quay về không (None Return to Zero-NRZ),hình 2.7.a

2 4.2.4.1 Mã lỡng cực (mã AMI)

Tín hiệu dới dạng mã NRZ không phù hợp để truyền dẫn qua cự ly xa.Vì vậy ta thờng sử dụng dạng tín hiệu tốt hơn, đó là loại tín hiệu lỡng cựcquay về không (Return to Zero-RZ)hay còn gọi là mã AMI Ưu điểm củatín hiệu này là:

- Nó không chứa năng lợng ở vùng phổ thấp, tức là nó không có thànhphần một chiều Điều này gây nên sự đổi cực của các xung do đốiđỉnh luân phiên của các xung.

- Can nhiễu giữa các kí hiệu đợc giảm đi nhờ đặc tính quay về không Nhợc điểm của mã lỡng cực là không có chức năng khử trên các mã 0liên tục, ngời nhận gặp phải khó khăn khi tách riêng thời gian của nó.

Để khắc phục nhợc điểm trên, ngoài mã AMI ra, ngời ta còn dùng cácloại mã sau:

thành các mẫu 0VB0VB Các mã này đợc dùng cho giao tiếp củaviệc báo hiệu ghép kênh cấp 2 (6, 312kbit/s) trong tiêu chuẩn T2(Bắc Mỹ và Nhật).

thành các mẫu B0V hoặc 00V sao cho hai bit V liên tiếp không cócùng cực tính Chúng đợc dùng trong hệ thống 44, 736Mbit/s ở BắcMỹ.

Máy phátPCM

Trạm lặp

(Tái tạo xung)

ĐịnhthờiMã thu

Mã đ ợc tạo lạiMã truyền phát

Ng ỡngNg ỡng

Hình 2.24b Các dạng xung trên đ ờng truyền

1010 0 0 01 10 0 0 0 0 01010 0 0 01 1NRZ

Mã Manchester cũn tơng tự nh mã CMI nhng độ rộng các bit 0 và 1 lành nhau nhng cực tính của chúng là ngợc nhau, nghĩa là:

Mức 1 gồm: Nửa ‘+’ và nửa ‘-’Mức 0 gồm: Nửa ‘-’ và nửa ‘+’

Các loại mã trên đây đợc trình bày trong hình 2.24a Tuy đã khử đợcthành phần một chiều nhng trong quá trình truyền dẫn, tín hiệu cũng bị suyhao, biến dạng và cộng thêm tạp âm.

Vì vậy tại một vị trí nào đó trên đờng truyền tín hiệu cần phải đợc phụcchế Tại đó ta đa vào một thiết bị, thiết bị này kiểm tra dãy xung bị biếndạng và xác định giá trị nhị phân của các xung là 1 hay 0, sau đó nó tạo ravà phát nên đờng truyền các xung mới phù hợp với kết quả kiểm tra Thiếtbị này thờng đợc gọi là trạm lặp, hình 2.24b.

Vì dãy xung đã đợc gọt sửa lại, tạp âm sinh ra khi truyền dẫn cũng bịloại bỏ, hoặc ít nhất biên độ tạp âm cũng không còn đủ lớn để thiết bị lặpcũng không nhầm mức của mã tín hiệu nhận đợc Thực tế tín hiệu đã tái tạogiống nh dạng tín hiệu phát ngay cả khi qua nhiều trạm lặp Đó là lí do chấtlợng truyền dẫn cao đợc chấp nhận.

2.4.2.5 Giải điều chế

Tại phía thu quá trình biến đổi tín hiệu PCM thu đợc sang dạng tín hiệutiếng nói tơng tự bao gồm: tái tạo xung, giải mã và khôi phục.

Mục tiêu của quá trình tái tạo và cách thực hiện tơng tự trên đờngtruyền, tức là thay thế các xung đã biến dạng bằng các xung vuông mới,xem hình 2.7b Trớc khi đa vào bộ giải mã, tín hiệu lỡng cực đợc biến đổi

Bộ giải mã

Các mẫul ợng tửhoá

Hình 2.25 Giải mã các mức biên độ đã đ ợc mã hóa.

1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 01 0 1 1 0 0

+0 +2 +3 +1 -1 -2 -0 +1 +0Tín hiệu điều

chế xung mã

Thời gian

Bộ lọcthông thấp

Tái tạo lạitín hiệu gốc

Biên độ

Thời gianBiên độ

Thời gianCác mẫu

Hình 2.26a Tái tạo lại tín hiệu t ơng tự

Các mẫul ợng tửBộ lọcthông thấp

Hình 2.24b Tái tạo lại tín hiệu t ơng tự biểu thị bởi sơ đồ phổ

về dạng đơn cực Trong quá trình giải mã, các từ mã đợc chuyển sang cácdạng xung có biên độ giống nh biên độ của các xung mẫu đã đợc lợng tửhóa tạo lên các từ mã này Nh vậy sau khi qua bộ giải mã, dãy xung mẫu l-ợng tử đã đợc phục hồi, Hình 2.25

Tín hiệu tơng tự đợc tạo tại nhờ một bộ lọc thông thấp nh ở hình 2.25a,quá trình này đợc mô tả nh ở hình 2.25b Phổ của tín hiệu mẫu chứa phổ

3.2 ghép kênh theo tần số

Đây là phơng thức cổ điển, hiện vẫn đang đợc sử dụng nhờ những u điểmrất đơn giản trong việc thực hiện ghép và tách kênh Cơ sở của phơng phápnày chính là chuyển phổ của tín hiệu ở miền tần số thấp lên miền tần số cao Ngời ta phân chia khoảng băng tần sẵn có thành một lợng kênh xác địnhvà dải thông của mỗi kênh tuỳ thuộc vào kiểu tín hiệu thông tin đợc truyềnđi Thông tin đợc truyền đi đợc đặt lên một sóng mang ở tần số trung tâm.

(Double Side Band) hoặc chỉ truyền một biên SSB (Single Side Band) thậmtrí có thể không có sóng mang Vídụ nh trong điện thoại ngời ta truyền mộtbăng bên không có sóng mang

Trong hệ thông ghép kênh theo tần số ngời ta đa ra các nhóm chuẩn chokênh thoại có dải thông 4kHz nh sau:

*Nhóm cấp I: (nhóm sơ cấp) Gồm 12 kênh thoại và đợc mang bởi mộtsóng mang Nh vậy dải thông của cả nhóm sẽ là:

biên điệu để chuyển lên băng tần cao hơn đã dành sẵn cho mỗi kênh đó vàtruyền lên đờng dẫn.

*Nguyên lí hoạt động: Trong sơ đồ này thì phía phát là các tín hiệu thoạicó băng tần 0, 33, 4khz của các thuê bao đợc đa qua bộ điều chế riêng biệt.

điều chế đợc hai băng sóng Băng trên (F+f), băng dới (F-f)

Tiếp đến các bộ lọc có nhiệm vụ lọc lấy một băng (hoặc băng trên hoặcbăng dới) và đa lên đờng dây và truyền đến đối phơng Tín hiệu truyền trênmôi trờng truyền dẫn là tín hiệu tập hợp của mỗi kênh chiếm một khoảngtrên trục tần số

Phía thu dùng các bộ lọc thu lọc lấy băng thích hợp Băng tần lọc ra quabộ giải điều chế nhận lại tín hiệu ban đầu

3.3 ghép kênh theo thời gian.

nên không đảm bảo đợc các chỉ tiêu kĩ thuật đề ra Trong kĩ thuật TDM thìngợc lại các tín hiệu đợc chia cắt về mặt thời gian sau đó có thể lợng tử hóavà mã hoá thành tín hiệu số Các tín hiệu nguyên thuỷ sau khi biến đổithành tín hiệu số sẽ đợc sắp xếp về mặt thời gian sao cho từng tín hiệu sẽ đ-ợc truyền đi tại một thời điểm nhất định Các tín hiệu khác nhau đợc ghép ởcác thời điểm khác nhau Bên thu muốn tách đợc tín hiệu phải sử dụng thiếtbị đồng bộ để lấy các tín hiệu ở các thời điểm xác định

Để minh hoạ, dới đây ta xét sơ đồ khối đơn giản ghép kênh theo thời giancủa bốn tín hiệu thoại của 4 kênh thuê bao để truyền trên tuyến truyền dẫn.Sơ đồ này chỉ thể hiện truyền dẫn theo một hớng

*Nguyên lí hoạt động:

Phía phát có bộ chuyển mạch, phía thu có bộ phân phối Hai bộ này cótốc độ quay nh nhau nhng quay ngợc chiều nhau Vị trí của chổi phải đặt lêntrên cùng một tiếp điểm nh nhau Gốc thời gian đợc tính khi chổi lên tiếpđiểm thứ 5 Xung từ bộ tạo xung qua tiếp điểm thứ 5 để truyền qua hệ thốnggọi là xung đồng bộ khung Xung ở đây chính là thời gian chổi quay hếtđúng một vòng và bằng 125s Sau khi phát xung đồng bộ khung là đếnxung kênh 1 Cuối khung là xung kênh 4 và lại tiếp tục lặp lại khungkhác

Phía thu trớc tiên tách xung đồng bộ khung, tiếp đến chổi của bộ phânphối tiếp xúc với tiếp điểm kênh 1 , cuối cùng chổi tiếp xúc với kênh 4.Nhờ quay đồng bộ cả về thời gian và về pha của chổi bộ chuyển mạch và bộphân phối nên tín hiệu kênh nào đợc đi vào thuê bao bị gọi tơng ứng kênhấy

Bộ chuyển Bộ phân mạch phối

1 1

25 52 3 34

4

Xung ĐB Tách xungkhung ĐB khung

Hệ thống truyền dẫn

Hình 3.6 Sơ đồ khối ghép kênh theo thời gian