Các kỹ thuật điều chế: Điều chế góc

Điều chế góc 05/31/111 Các k thu t đi u chỹ ậ ề ế 3/2008 Gi i thi uớ ệ 05/31/112 Có 3 đặc tính của tín hiệu tương tự có thể biến đổi theo tín hiệu tin: biên độ, tần số, pha. FM, PM : là dạng điều chế góc Ưu điểm so với AM: Chống nhiễu tốt hơn Cải thiện độ trung thực của hệ thống Sử dụng công suất hiệu quả hơn Nhược điểm: Yêu cầu độ rộng băng lớn hơn Mạch điều chế, giải điều chế phức tạp hơn. Đi u ch gócề ế Đi u ch góc có đ c khi góc phaề ế ượ (θ) c a sóng mang ủ hình sin bi n đ i theo th i gian.ế ổ ờ Bi u th c toán h c:ể ứ ọ m(t): Tín hi u đi u ch gócệ ề ế Vc: Biên đ sóng mang (V)ộ ωc: T n s góc sóng mang ( rad/s)ầ ố θ(t): Đ l ch pha t c th i (rads)ộ ệ ứ ờ θ(t) là hàm c a tín hi u tin.ủ ệ )](cos[)( ttVtm cc θω += )]sin([)]([)( tVFtFt mmm ωνθ == 05/31/11 3 Đi u ch gócề ế 05/31/114 FM và PM khác nhau ở chỗ pha của sóng mang tỷ lệ trực tiếp hay gián tiếp với tín hiệu tin. Tần số sóng mang thay đổi⇔Pha của sóng mang thay đổi. FM : tần số sóng mang thay đổi trực tiếp theo tín hiệu tin PM : pha của sóng mang thay đổi trực tiếp theo tín hiệu tin. Đi u ch gócề ế 05/31/115 • Định nghĩa –FM: Biến đổi t n sầ ố sóng mang tỷ lệ trực tiếp với b iê n độ của tín hiệu tin với tốc độ bằng tần số của tín hiệu tin. –PM: Biến đổi pha sóng mang tỷ lệ trực tiếp với b iê n độ của tín hiệu tin với tốc độ bằng tần số của tín hiệu tin Mô t b ng toán h cả ằ ọ M t s khái ni m:ộ ố ệ Đ d ch pha t c t i =ộ ị ứ ờ θ(t) (rad) Pha t c th i ứ ờ = ωct + θ(t) Đ d ch t n t c th i = ộ ị ầ ứ ờ θ’(t) (Hz) T n s t c th i:ầ ố ứ ờ )/( )(2)()]([)( sradtfttt dt dt ccci θpiθωθωω ′+=′+=+= )( 2 )()( Hz tftf ci pi θ ′ += 05/31/11 6 Tín hi u ệ đi u ch phaề ế 05/31/117 Trong điều chế pha: θ(t) ~ vm(t) Kp : hằng số lệch pha (rad/V) Tín hiệu PM: Với Ta có: )( )()( radtKt mpνθ = ))(cos()( tvKtAtx pccPM += ω )cos()( tAtv mm ω= ))cos(cos()( tVKtAtx mmpccPM ωω += Tín hi u ệ đi u ch t n sề ế ầ ố 05/31/118 Trong điều tần: θ’(t) ~ vm(t) Kf : hằng số lệch tần (rad/Vs Tín hiệu FM: Với Ta có: )( )()(' radtKt mfνθ = ))(cos()( ∫+= t mfccFM dxxvKtAtx ω )cos()( tVtv mmm ω= ))sin(cos()( t VK tAtx m m mf ccFM ωω ω += ∫= t mf dxxvKt )()(θ S tự ương đương gi a FM và PMữ 05/31/119 Nếu ta lấy tích phân tín hiệu tin rồi đưa vào bộ điều pha ta sẽ đ cượ tín hiệu điều tần. Nếu lấy vi phân tín hiệu tin rồi đưa vào bộ điều tần ta đ cượ tín hiệu điều pha. Đ d ch t nộ ị ầ 05/31/1110 Độ dịch tần: độ lệch tần khỏi tần số sóng mang. Độ dịch tần cực đ iạ ∆F: (Độ di tần) Độ dịch tần phục thuộc trực tiếp vào biên độ và h ngướ của tín hiệu tin. Tốc độ thay đ iổ độ dịch tần là tần số tín hiệu tin. )( 2 1)()( ' tftftf cid θ pi =−= mfVKF pi2 1 =∆ Đ d ch t nộ ị ầ 05/31/11 11 Đ d ch phaộ ị 05/31/1112 Đ d ch pha ộ ị : Là độ lệch pha tương đối của tín hiệu sóng mang so với gốc tham chiếu. Độ dịch pha cực đ iạ :(∆θ) Đối với tín hiệu điều pha ta cũng có khái niệm độ dịch tần: mPVK=∆θ [ ] pi2 )( max'tvK F mp=∆ B ng t ng k tả ổ ế Lo i đi u chạ ề ế Tín hi u tinệ Tín hi u đi u chệ ề ế, m(t) (a) Pha vm(t) (b) T n sầ ố vm(t) (c) Pha Vmcos(ωmt) (d) T n sầ ố Vmcos(ωmt) )](cos[)( tKvtVtm mcc += ω ])(cos[)( 1 dttvKtVtm mcc ∫+= ω )]cos(cos[)( tKVtVtm mmcc ωω += 05/31/11 13    += )sin(cos)( 1 t VK tVtm m m cc m ω ω ω D ng sóng c a FM ạ ủ 05/31/1114 Ac -Ac fc fc+∆F fc-∆F vm(t) Đ r ng bộ ộ ăng c a tín hi u FMủ ệ 05/31/1115 FM có độ rộng băng lớn, gồm nhiều dải tần Tính toán độ rộng băng chính xác cho FM là rất khó và th ngườ dùng các phương pháp gần đúng. Thông th ngườ dùng công thức Carson: B: là độ rộng băng tín hiệu tin. Nếu là tín hiệu đơn tần thì B = fm )(2 BFBFM +∆= H s đi u ch (FM)ệ ố ề ế FMB F∆ =β 05/31/11 16 )1(2 += βBBFM H s đi u ch (PM)ệ ố ề ế V i:ớ 05/31/11 17 PMB F∆ =β )1(2 += βBBPM [ ] pi2 )( max'tvK F mp=∆ Công su t tín hi u ấ ệ đi u ch gócề ế M c dù pha, t n ặ ầ s t c th i c a tín ố ứ ờ ủ hi u luôn thay ệ đ iổ nhưng biên độ sóng mang là không đ iổ do đó công su t ấ cũng là không đ iổ R AP 2 2 = 05/31/11 18 T ng k tổ ế FM PM Tín hi u ệ đi u chề ế H ng sằ ố K1 (Hz/V) K (rad/V) Đ l chộ ệ H sệ ố Tín hi u tinệ Sóng mang [ ])sin(.cos )sin(cos )sin(cos)( ttV t f FtV t VK tVtm mcc m m cc m m f cc m ωβω ωω ω ω ω +=    ∆ +=    += )]cos(cos[ )]cos(cos[ )]cos(cos[)( ttV ttV tVKtVtm mcc mcc mmpcc ωβω ωθω ωω += ∆+= += )Hz( 2 1 mfVKf pi =∆ 05/31/11 19 )rad( mpVK=∆θ (unitless) mf f∆ =β (rad)θβ ∆== mpVK )cos()( tVtv ccc ω= )sin()( tVtv mmm ω= )cos()( tVtv mmm ω= )cos()( tVtv ccc ω= Bài t pậ 1. V tín hi u FM,PM v i ẽ ệ ớ tín hi u tin cho b i hình ệ ở sau v i , fớ c=100Mhz. 05/31/11 20 pipi 10,102 5 =×= pf KKpipi 10102 5 =×= pf KK V i FM:ớ Bài t pậ V i PM: Ta th c hi n nhớ ự ệ ư v i FM nhớ ưng v i vi phân ớ c a tín hi u tin.ủ ệ 05/31/11 21 Bài t pậ Tín hi u tin có biên ệ độ c c ự đ iạ b ng 1, ằ độ r ng bộ ăng là 15khz, Kf = 2pi x 105, Kp=5pi Vẽ tín hiệu FM và PM của tín hiệu trên. Tính độ r ng bộ ăng c a tín ủ hi u ệ đi u ch FM, PM ề ế c a tín hi u trên.ủ ệ 05/31/11 22