g. Định lý về sự biến điệu
3.2. Điều chế tín hiệu 1.Khái niệm
3.2.1.Khái niệm
Hình 3.5 trình bày một mẫu dạng sóng của tiếng nói mà ta muốn truyền đi. Nó không có một đặc trưng riêng biệt nào và tùy thuộc rất nhiều vào âm thanh được tạo ra. Vì dạng sóng chính xác không được biết, nên ta có thể nói như thế nào về hệ thống cần thiết để truyền nó ? Trong trường hợp tiếng nói ( hay bất kỳ một tín hiệu Audio nào ), câu trả lời dựa vào sinh lý học. Tai người ta chỉ có thể đáp ứng với những tín hiệu có tần số khoảng dưới 15kHz ( số này giảm theo tuổi tác ). Vậy nếu mục đích cuối cùng của ta là nhận những tín hiệu audio, phải giả sử rằng ảnh F của tín hiệu là bằng không khi f>15kHz.
S(f) = 0 , f > fm ; Với fm = 15kHz .
Hình 3.4. Trễ nhóm và trễ pha.
Những hòa âm hoặc những dụng cụ phát âm khác, có thể tạo ra những thành phần tần số cao hơn 15kHz, dù tai người không thể nghe được. Tuy nhiên, nếu một trong những tín hiệu này đi qua một bộ lọc hạ thông có tần số cắt 15kHz, thì ngõ ra của bộ lọc ( nếu đưa đến loa ) sẽ tạo lại giống như tín hiệu vào. Như vậy, ta đã giả sử rằng tín hiệu đã bị giới hạn bởi một tần số trên ( upper frequency ) vào khoảng 15kHz.
Bây giờ ta giả sử lấy một tín hiệu audio và cố truyền qua không khí - Bước sóng của tín hiệu 3KHz trong không khí khoảng 100km. Một anten 1/4 sóng sẽ dài 25km! Điều ấy không thể thực hiện. Và nếu giả sử ta có thể dựng được anten thì ta còn gặp phải 2 vấn đề. Thứ nhất, liên quan đến những tính chất của không khí và tần số audio. Những tần số này truyền không hiệu quả trong không khí. Thứ hai, sự giao thoa do các dãy tần của các đài phát phủ lên nhau.
Vì những lý do đó, ta phải cải biến tín hiệu tần số thấp trước khi gửi nó đi từ nơi này đến nơi khác. Tín hiệu đã cải biến ít nhạy cảm với nhiễu so với tín hiệu gốc.
Phương pháp chung nhất để thực hiện sự cải biến là dùng tín hiệu tần số thấp để biến điệu ( cải biến những thông số của ) một tín hiệu tần số cao hơn. Tín hiệu này thường là hình sin.
Một cách tổng quát tín hiệu này có thể được viết dưới dạng:
)t t f cos( A ) t ( sc = 2π +c θ (3-16)
Khi đó ta lựa chọn tần số sóng mang thích hợp để có thể truyền đi xa một cách hiệu quả.
Ví dụ 3.1: Điều chế FM của đài phát thành Hải Phòng có tần số sóng mang là fc =93,7MHz.
Ví dụ 3.2: Với một tần số sóng mang là 100MHz, hãy xác định chiều dài anten hợp lý để phát sóng.
Ta có: (m) . f c 3 10 100 310 6 8 = = = λ
Đây là chiều dài anten hợp lý khi dùng để phát vô tuyến.
Từ biểu thức (3-16) ta cũng nhận thấy rằng có thể thay đổi biên độ A, tần số f và pha θ của tín hiệu. Tương ứng ta có ba loại điều chế cơ bản là điều chế biên độ, điều chế tần số và điều chế pha.
3.2.2. Điều chế biên độ