2.3.5.1 Sự suy giảm và biến dạng tớn hiệu.
Ảnh hưởng của sự suy giảm và biến dạng núi chung cú thể làm thoỏi húa 1 tớn hiệu dẫn đến sai dữ liệu ở mỏy thu.
35
2.3.5.1.1. Sự suy giảm.
Khi 1 tớn hiệu lan truyền dọc dõy dẫn vỡ lý do nào đú biờn độ của nú giảm xuống được gọi là sự suy giảm tớn hiệu.
Sự suy giảm tớn hiệu gia tăng theo 1 hàm của tần số, trong khi đú tớn hiệu lại bao gồm 1 dải tần. Vỡ vậy tớn hiệu sẽ bị biến dạng do cỏc thành phần suy giảm khụng bằng nhau. Để khắc phục vấn đề này, cỏc bộ khuếch đại được thiết kế sao cho khuếch đại cỏc tớn hiệu cú tần số khỏc nhau với hệ số khuếch đại khỏc nhau. Ngoài ra, cũn cú thiết bị cõn chỉnh gọi là equalizer được dựng để cõn bằng sự suy giảm xuyờn qua 1 băng tần được xỏc định.
2.3.5.1.2. Giới hạn băng thụng
Bất kỳ 1 kờnh hay đường thụng tin nào: cỏp xoắn, cỏp đồng trục, radio... đều cú 1 băng thụng xỏc định liờn hệ với nú, băng thụng chỉ ra rằng cỏc thành phần tần số nào của tớn hiệu sẽ được truyền qua kờnh mà khụng bị suy giảm. Do đú, khi truyền dữ liệu qua 1 kờnh cần phải đỏnh giỏ ảnh hưởng của băng thụng trờn dữ liệu truyền.
Vỡ cỏc kờnh thụng tin cú băng thụng giới hạn, nờn khi tớn hiệu nhị phõn truyền qua kờnh, chỉ những thành phần tần số trong dải thụng sẽ nhận được bởi mỏy thu.
2.3.5.1.3. Sự biến dạng do trễ pha
Tốc độ lan truyền của tớn hiệu thuần nhất dọc theo 1 đường truyền thay đổi tựy tần số. Do đú, khi truyền 1 tớn hiệu số, cỏc thành phần tần số khỏc nhau tạo nờn nú sẽ đến mỏy thu với sự trễ pha khỏc nhau, dẫn đến biến dạng do trễ pha của tớn hiệu tại mỏy thu. Sự biến dạng sẽ gia tăng khi tốc độ bit tăng. Biến dạng trễ làm thay đổi cỏc thời khắc củ tớn hiệu gõy khú khăn trong việc lấy mẫu tớn hiệu.
2.3.5.1.4. Sự nhiễu.
Khi khụng cú tớn hiệu, 1 đường truyền dẫn hay kờnh truyền được xem là lý tưởng nếu mức điện trờn đú là zero. Trong thực tế, cú những tỏc động ngẫu nhiờn làm cho tớn hiệu điện trờn đường truyền khỏc zero, cho dự khụng cú tớn hiệu dữ liệu nào được truyền trờn đú. Mức tớn hiệu này gọi là mức nhiễu đường dõy. Khi 1 tớn hiệu bị suy giảm thỡ biờn độ của nú giảm đến mức nhiễu đường.
Một nguyờn nhõn gõy nhiễu được biết đến gọi là nhiễu xuyờn õm. Nhiễu hỡnh thành do 2 dõy dẫn đặt kề nhau. Tớn hiệu truyền trờn dõy này trở thành tớn hiệu nhiễu vào dõy kia.
36
Một dạng nhiễu khỏc là nhiễu xung điện, nguyờn nhõn gõy ra bắt nguồn từ cỏc tỏc nhõn bờn ngoài như nguồn điện năng, cỏc thiết bị đang hoạt động.
Loại nhiễu thứ 3 được biết đến như là nhiễu nhiệt, hiện diện trong tất cả cỏc thiết bị điện và cỏc phương tiện truyền, bất chấp hiện tượng ngoại cảnh.
2.3.5.2. Cỏc phương phỏp điều chế.
Cú 3 phương phỏp điều chế cơ bản để chuyển tớn hiệu nhị phõn sang dạng thớch hợp để truyền qua mạng điện thoại cụng cộng PSTN.
ư ASK ư FSK ư PSK ư Điều chế đa mức. 2.3.6. Một số hệ thống modem 2.3.6.1. Hệ thống modem thụng thường
Chức năng của cỏc khối cú thể túm tắt như sau:
ư Khối giao tiếp đường dõy: Dựng để phối hợp trở khỏng với đường dõy và chuyển đổi tớn hiệu giữa mạch đường dõy cõn bằng và mạch điện khụng cõn bằng của modem mà bộ phận chớnh là biến ỏp sai động.
ư Bộ ghộp song cụng: Dựng để phõn tỏch tớn hiệu giữa thu và phỏt. Chủ yếu ngăn khụng cho tớn hiệu phỏt quay trở lại mạch thu và đưa tớn hiệu thu vào ngay bộ lọc thu.
ư Bộ điều chế (FSK modulator): Dựng để điều chế tớn hiệu dữ liệu lờn súng mang cao tần phự hợp với băng thụng đường điện thoại.
ư Bộ giải điều chế: tỏch tớn hiệu dữ liệu từ súng mang cao tần thu được.
ư Bộ tỏch ngưỡng: dựng để ngăn chặn tỡnh trạng tiếp nhận tớn hiệu liờn tục ngay cả tớn hiệu nhiễu, khi tớn hiệu dữ liệu đến quỏ yếu., bộ giải điều chế khụng thể dựng được.
ư Bộ lọc thu: cung cấp một sự nhạy cảm cho modem thụng qua sự khuếch đại và chọn lọc của cỏc bộ lọc thụng.
37
ư Bộ lọc phỏt: giới hạn tớn hiệu FSK được truyền, nú loại bỏ cỏc họa tần phỏt sinh từ bộ điều chế, đồng thời loại bớt cỏc hài bậc cao để tiết kiệm cụng suất truyền.
ư Mạch điều khiển bắt tay: Khối này điều khiển hoạt động của modem và giỏm sỏt cỏc trạng thỏi của modem bằng cỏch dựng cỏc đường tớn hiệu RTS, CTS, DTR, DSR, CD của chuẩn giao tiếp EIAư232.
2.3.6.2. Modem thụng minh tiờu biểu.
Cỏc Modem thụng minh được thiết kế trờn cơ sở cỏc vi xử lớ kết hợp với cỏc hệ thống modem khụng thụng minh. Nhờ ứng dụng hệ thống cú khả năng lập trỡnh, modem được tăng cường một số tớnh năng mà ở cỏc modem thế hệ trước khụng cú. Thụng qua cỏc chương trỡnh điều khiển được cài đặt trong bộ nhớ, modem sẽ hoạt động ở 2 chế độ cơ bản là chế độ lệnh và chế độ dữ liệu. Khả năng cú thể lập trỡnh của hệ thống đó tạo điều kiện đưa vào modem cỏc giao thức liờn kết dữ liệu, trong đú bao gồm cỏc thủ tục phỏt hiện và khắc phục lỗi, cỏc giải thuật nộn dữ liệu... làm cho hoạt động truyền nhận dữ liệu của modem tin cậy và nhanh chúng hơn.
38
CHƯƠNG 3. THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI VIỄN THễNG
3.1. Mỏy Fax.
3.1.1. Khỏi quỏt chung 3.1.1.1 Khỏi niệm
ư Hệ thống fax là thiết bị điện bỏo điện tử để truyền ảnh tĩnh hoặc truyền số liệu dưới dạng văn bản qua mạng điện thoại cụng cộng, thiết bị đầu cuối fax được đấu vào một kờnh điện thoại với tổng đài điện thoại tự động.
ư Ở bờn phỏt biến thụng tin thành điểm trắng (từng phần tử ảnh) để truyền, như vậy biến tớn hiệu quang thành tớn hiệu điện, cũn bờn thu thỡ biến tớn hiệu điện thành tớn hiệu quang, thu từng phần tử ảnh để in lờn giấy thu thành tranh ảnh, văn bản.
3.1.1.2. Những chỉ tiờu kỹ thuật cơ bản
a.Kớch thước, hỡnh dạng vệt sỏng quột
Yờu cầu đối với vệt sỏng quột là: hội tụ tốt, với khả năng phõn giải cao, độ chúi lớn, khụng nhoố, cú kớch thước và hỡnh dạng chớnh xỏc. Để thực hiện yờu cầu trờn, mỏy fax dựng cỏc hệ thống thấu kớnh và tấm chắn tinh vi, nguồn sỏng là loại đốn đặc biệt được cung cấp nguồn một chiều ổn ỏp, ổn dũng hay dũng cao tần ổn ỏp. Giới hạn của độ nột theo yờu cầu sử dụng, thụng thường kớch thước vệt sỏng khụng cần nhỏ hơn độ phõn giải của mắt (0,05 – 0,07 mm ở cự ly 250 mm).
Dạng vệt sỏng quột hỡnh trũn (đường kớnh dn) đơn giản hơn dạng vệt sỏng quột hỡnh chữ nhật (cạnh b vuụng gúc với phương quột dũng).
ư Vệt quột trũn: dn = (0,92 – 1)dmin . Trong đú: dmin là độ phõn giải yờu cầu. ư Vệt quột hỡnh cữ nhật: b = dn, a < b. ư Dạng quột hỡnh chữ nhật cú độ nột tốt hơn.
Vớ dụ: Fax truyền văn bản: dmin = 0,3 mm. Fax truyền ảnh: dmin = 0,1 mm. Fax truyền trang bỏo: dmin = 0,06 mm
39
Độ chớnh xỏc của vệt sỏng quột trờn trang bỏo là ± 5 Mm, do đú yờu cầu độ ổn định cường độ sỏng ± 5% và biờn độ rung cơ khớ ≤ 0,03 mm.
b.Cự ky hàng quột ()
ư lớn thỡ tốc độ quột lớn nhưng hỡnh ảnh nhận được cú xọc.
ư nhỏ thỡ tốc độ quột chậm nhưng hỡnh ảnh thu được mịn và đều.
Trong thực tế thường chọn = dmin.
c. Kớch thước ảnh
ảnh hỡnh chữ nhật cú nhiều khổ tiờu chuẩn: ư Khổ giấy A4 = 210 x 335 mm.
ư Truyền trang bỏo 420 x 610 mm.
d. Tốc độ quột (N)
N là số dũng quột được trong 1 phỳt. Trong trường hợp ảnh gốc cố định trờn trống quay, thỡ N chớnh là tốc độ quay của trúng N vũng/ phỳt.
ư Mỏy NABA cú N = 60, 120, 250 dũng/phỳt. ư Truyền trang bỏo N = 3.000 dũng/phỳt.
e. Thời gian phỏt một ảnh
1 phỳt quột N dũng, thời gian quột 1 dũng là 60/N (s). Vậy:
ư Tốc độ quột dũng. y 60 /
l V
n
Hỡnh 3.2: Quột trong Fax.
b Hỡnh 3.1: Hỡnh dạng vệt sỏng quột. a l L Vy Vx dn
40 lp lt Lp Lt Hỡnh 3.3: Thu và phỏt theo cựng hệ số M. Số dũng quột một ảnh: L/.
Thời gian phỏt một ảnh: L/N (phỳt) = L/N.60 (s). Vậy:
ư Tốc độ quột mành
f. Chỉ số tỏc dụng tương hỗ (hệ số hợp tỏc – M)
Mỏy phỏt và mỏy thu cú cựng hệ số hợp tỏc thỡ ảnh thu mới đồng dạng được với ảnh phỏt.
lt/lp = Lp/Lp suy ra Vxt/Vxp = Vyt/. Do đú : Vxt/Vyt = Vxp/Vyp = M = l/.
Vớ dụ: Truyền Fax thường M = 264. Truyền trang bỏo M = 3100.
g. Đồng bộ
Bờn phỏt và bờn thu cú tốc độ quột khỏc nhau (khụng đồng bộ) hoặc khụng đồng thời bắt đầu mỗi dũng quột, mỗi mành quột giữa chỳng (khụng đồng pha) đều dẫn độn sự nghiờng ảnh. Bằng một băng trắng phản xạ 100% ỏnh sỏng cố định ở mộp ảnh, mỏy thu nhận được tớn hiệu đồng bộ dũng, đồng bộ mành.
h. Dải tần tớn hiệu Fax
Dải tần tớn hiệu của thụng tin fax được tớnh từ Fmin Fmax.
Trong đú: Fmin = 0 Hz.
ư Truyền Fax thường Fmax =1465 Hz.
ư Truyền trang bỏo Fmax =180.000 Hz.
Dải tần tớn hiệu Fax thường tuy hẹp nhưng nằm ngoài dải tần thoại õm tần (300 3400 Hz) nờn phải dựng modem để truyền Fax qua mạng điện thoại, thực tế modem đó được thiết kế trong mỏy Fax.
60
x
n
41
3.1.1.3. Phõn loại
Lịch sử Fax bắt đầu 1842, nhưng mới được phỏt triển rộng ở 3 thập kỷ gần đõy, đầu tiờn là loại mỏy cơ điện, kỹ thuật phỏt triển ngày càng cao nờn đó dựng mỏy điện tử quang. Fax được chia làm 4 nhúm:
a. Nhúm G1
ư Truyền dẫn tương tự, điều chế FM. ư Tớn hiệu mức trắng: 1300 Hz. ư Tớn hiệu mức đen : 2100 Hz. ư Độ phõn giải : 96 dũng/1inches. ư Tốc độ truyền 1 trang A4 hết 6 phỳt.
b. Nhúm G2
ư Cú cỏc chỉ tiờu giống nhúm G1 nhưng cú tốc độ cao hơn. ư Truyền 1 trang A4 hết 3 phỳt.
c. Nhúm G3
ư Truyền dẫn số PCM.
ư Cú mức đen / trắng hoặc cú 32 cấp độ sỏng.
ư Dựng kỹ thuật điều chế PSK, QAM để đạt tốc độ đến 9600 baud. ư Độ phõn giải 200 dũng/1inches.
ư Tốc độ truyền 1 trang A4 hết 1 phỳt.
d. Nhúm G4
ư Nhúm G4 được thiết kế cho mạng ISDN, cú tốc độ truyền dẫn 56kbit/s. ư Độ phõn giải 400 dũng/1inches.
42
3.1.2. Nguyờn lý cơ bản thụng tin truyền ảnh tĩnh (Fax)
ư Truyền ảnh tĩnh là dịch vụ sao chộp từ xa với tốc độ cao nhờ tớn hiệu điện truyền dẫn trong mạng điện thoại, tớn hiệu fax là analog.
ư Bức ảnh gốc cần truyền đi được chia thành những phần tử nguyờn tố ảnh (Pixel), tập hợp thành dũng ảnh(quột ngang) và màch ảnh (quột dọc).
ư Bờn phỏt thực hiện sự biến đổi lần lượt độ sỏng trung bỡnh của mỗi phần tử ảnh gốc thành mức tương ứng tỷ lệ của tớn hiệu điện. Sự lần lượt với quy luật xỏc định của cỏc phần tử ảnh gọi là quột (quột dũng, mành).
ư Hệ thống quang học đặc biệt sẽ tạo ra vệt sỏng quột, tớn hiệu (tạo ra khi quột ảnh gốc bờn mỏt phỏt) được truyền dẫn tới mỏy thu. Bờn thu thực hiện ngược lại, đú là biến đổi tớn hiệu điện thành hỡnh ảnh trờn vật mang tin (giấy fax).
ư Do đặc tớnh của thị giỏc chỳng ta chấp nhận bức ảnh thu được cú cảm giỏc thị giỏc tương tự chứ khụng nhất thiết y hệt cảm giỏc thị giỏc với ảnh gốc. Sự phõn bố bậc sỏng trờn ảnh nhận phải tỷ lệ với sự phõn bố bậc sỏng trờn ảnh gốc. Đối với loại văn bản chỉ cần truyền nột, thỡ chỉ cần một bậc sỏng của nột nổi lờn một bậc sỏng của nền là đủ. Cỏc thiết bị truyền ảnh tĩnh loại truyền nột là đơn giản nhất. Phức tạp hơn là loại Fax yờu cầu truyền nhiều cấp độ sỏng, vidụ: 16 cấp.
ư So với truyền ảnh động (TV), tốc độ truyền tin của truyền ảnh tĩnh thấp hơn nhiều. Nhờ vậy cú thể sử dụng kờnh thoại để truyền ảnh tĩnh.
ư Điện bỏo truyền ảnh tĩnh (Fax) khụng những truyền nội dung văn bản (như điiện bỏo truyền chữ) mà cũn truyền cảàcaus trỳc khụng gian của văn bản gốc. Fax được dựng để truyền cỏc văn bản sao ở xa giữ nguyờn hỡnh thức phỏp lý của nú.
ư Fax rất tiện lợi để truyền văn bản chữ tượng hỡnh. Một ứng dụng quan trọng của Fax là truyền trang bỏo nhằm phỏt hành một tờ bỏo trung ương ở cỏc địa phương xa.
43
a. Sơ đồ khối
b. Chức năng cỏc khối
ư Đốn nguồn và hệ thống quang phỏt, quang thu: Tạo ra tia sỏng cú độ hội tụ cao và ổn định, để quột lờn văn bản phỏt và giấy thu.
ư Phần tử quang điện: Để biến đổi tớn hiệu quang thành tớn hiệu điện.
ư Khuếch đại: Cú nhiệm vụ khuếch đại tớn hiệu đủ mức trước khi điều chế và giải điều chế.
ư Lọc: Để lọc lấy phổ tớn hiệu fax phự hợp với băng tần truyền dẫn điện thoại. ư Điều chế và giải điều chế: Để biến đổi tớn hiệu quang ư điện, điện ư quang phự hợp với kờnh truyền dẫn.
ư Kờnh thụng tin: Là đường truyền của kờnh thụng tin trong mạng điện thoại. ư Chuyển trạng thỏi: Để biến đổi tớn hiệu fax sau giải điều chế đến khống chế đốn thu.
ư Rulo phỏt, thu: Để gắn giấy phỏt và giấy thu, tạo nờn quột dũng, quột mành phủ kớn trang giấy fax.
c. Nguyờn lý hoạt động của mỏy FAX
* Nguyờn lý chung
44
ư Tài liệu cần truyền được đưa vào Rulụ phỏt, đốn nguồn được cấp nguồn, phỏt ra ỏnh sỏng qua hệ thống quang phỏt hội tụ thành điểm sỏng trờn trang tài liệu, ỏnh sỏng phản xạ ra với cường độ chiếu vào phần tử quang điện. Độ đậm nhạt của hỡnh ảnh quyết định cường độ tia sỏng phản xạ ra.
ư Cường độ ỏnh sỏng chiếu vào trang tài liệu khi rulụ quay, tỏc động vào phần tử quang điện, biến quang thành điện là dũng I, dũng I được đưa vào bộ khuếch đại rồi đưa tới bộ lọc phỏt, phỏt qua kờnh thụng tin, đến phớa thu, qua bộ lọc thu, qua khuếch đại thu, qua mạch giải điều chế được tớn hiệu cú dũng I’, dũng I’ cú quy luật giống I bờn phỏt, dũng I’ đưa vào bộ chuyển trạng thỏi làm thay đổi cường độ ỏnh sỏng của đốn thu, ỏnh sỏng qua hệ thống quang thu tỏc dụng lờn giấy thu trờn Rulụ theo thứ tự từng điểm một.
ư Khi Rulo phỏt quay hết một vũng thỡ Rolo thu cũng quay hết một vũng, ta đó phỏt đi được một hàng và bờn thu cũng thu đợc một hàng cỏc phần tử nguyờn tố ảnh.
ư Kết quả, thu được văn bản giống bờn phỏt.
* Kết luận:
ư Về nguyờn tắc phỏt: phỏt từng phần tử ảnh ư phỏt theo kiểu tỏch ảnh.
ư Về nguyờn tắc thu: ghi lại lần lợt từng phần tử ảnh từ bờn phỏt ư thu theo kiểu ghộp ảnh.
ư Với nguyờn tắc trờn, ta cú văn bản thu đủ nội dung và hỡnh thức.
3.1.4. Mụ hỡnh cơ điện của mỏy Fax
a. Cấu trỳc mụ hỡnh
45
b. Nguyờn tắc hoạt động
ư Tấm ảnh gốc được cố định trờn mặt trống hỡnh trụ, trống được mụ tơ ổn tốc quay nhanh. Qua giảm tốc và nhờ vớt, mụtơ làm cho bộ biến đổi quang điện chuyển động thẳng, đều và chậm.
ư Bộ biến đổi quang điện gồm nguồn sỏng ổn định với phổ ỏnh sỏng xỏc định. ỏnh sỏng được hệ thống thấu kớnh dẫn quang hội tụ thành vệt sỏng cú hỡnh dạng và kớch thước nhất định chiếu và dọi vào phần tử ảnh trờn trống. Độ sỏng của phần tử ảnh xỏc định độ phản xạ của nú, do đú thụng lượng ỏnh sỏng phản xạ mà