Giới thiệu
• Rất nhiều nguồn thông
Rn
tạo ra Tn hiệu
tương tự
– Ví dụ:
Rếng nói,
âm nhạc,
ảnh và
video
• Tuy xu hướng chung là truyền dẫn số,
truyền
dẫn Tn hiệu tương tự vẫn là đáng kể
– Ví dụ:
phát thanh truyền hình quảng bá.
22 trang |
Chia sẻ: hoang10 | Lượt xem: 709 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Cơ khí chế tạo máy - Chương 4: Hệ thống AM - FM, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương
4:
Hệ
thống
AM-‐FM
Giảng
viên:
Trương
Thu
Hương
Email:
huong.truong@mail.hut.edu.vn
Đầu
ra
của
chương
• Truyền
sóng
• Điều
biên
–
AM
• Điều
tần
-‐
FM
2
Tài liệu tham khảo
• Telecommunication Circuit Design, Patrick D.
van der Puije, 2002
• Fundamentals of communication systems,
John Proakis, Prentice Hall 2005
• Wikipedia
• Google
3
Giới
thiệu
• Rất
nhiều
nguồn
thông
Rn
tạo
ra
Tn
hiệu
tương
tự
– Ví
dụ:
Rếng
nói,
âm
nhạc,
ảnh
và
video
• Tuy
xu
hướng
chung
là
truyền
dẫn
số,
truyền
dẫn
Tn
hiệu
tương
tự
vẫn
là
đáng
kể
– Ví
dụ:
phát
thanh
truyền
hình
quảng
bá.
Hệ thống AM ( Amplitude Modulation)
• Khái niệm
– Công thức, chi tiết điều chế, dạng sóng, dải tần số
• Phân loại
• Ứng dụng:
– Truyền dữ liệu AM, phát quảng bá AM
5
AM – Dải tần số
• Việc cấp phát thanh AM được chi phối bởi các điểu lệ về sóng
vô tuyến của ITU, và tại cấp quốc gia thì bởi đơn vị quản lý
viễn thông của quốc gia đó.
• Sóng dài là sóng tại 153–279 kHz; trong lịch sử các tần số cao
413 kHz được sử dụng, nhưng hiện tại, không có nhà phát
thanh LW nào phát trên 279 kHz.
• Sóng trung : 520–1,610 kHz. Ở châu Mỹ, (ITU region 2) sử
dụng độ phân kênh 10 kHz; nơi khác 9 kHz.
• Sóng ngắn: 2,300–26,100 kHz, chia thành 15 dải phát quảng
bá. Phát quảng bá bằng sóng ngắn nhìn chung sử dụng độ
phân kênh ( channel spacing) 5 kHz.
• Các tần số khác
6
AM – Phân loại
• double-sideband suppressed carrier (DSB-SC)
• double side band amplitude modulation (DSB-
AM).
• double-sideband reduced carrier (DSBRC)
• single side band with compressed carrier
• single side band
Điều chế
• Tín hiệu bản tin tương tự: m(t)
– Tín hiệu thông thấp có băng thông W:
M(f)
=
0
với
|f|
>W
• m(t)
được
truyền
đi
trên
kênh
thông
Rn
bằng
cách
ấn
vào
Tn
hiệu
sóng
mang
c(t)
c(t)
=
Accos(2πfct
+
Φc)
Trong
đó:
Ac:
Biên
độ
sóng
mang
fc:
Tần
số
sóng
mang
Φc:
pha
của
sóng
mang
• Điều
chế
chuyển
Tn
hiệu
gốc
m(t)
từ
thông
thấp
sang
thông
dải,
xung
quanh
tần
số
sóng
mang
fc
8
Điều biên truyền thống
• Dòng sóng mang : c(t)
=
Accos(2πfct)
• Tín hiệu bản tin: m(t) = M× cos(2πfmt)
• Sóng mang được điều biên: u(t)= Ac
[1+
m(t)]cos(2πfct)
Tín hiệu điều biên có thể được biểu diễn:
u(t)= Ac
[1+
M
× cos(2πfmt)]
cos(2πfct)
Ta có:
9
u(t) = Ac cos2! fct +
M ! Ac
2 cos2! fc " fm( ) t + cos2! fc + fm( ) t
#$ %&
Thành
phần
sóng
mang
Thành
phần
băng
cạnh
trên
(Tn
hiệu
DSB-‐AM)
AM – Dạng sóng
• Sóng
được
điều
biên:
tần
số
sóng
mang
vẫn
hình
sin
với
fc
trong
khi
đường
bao
thay
đổi
theo
tần
số
fm.
10
Tần
số
đường
bao
fm
Tín
hiệu
sóng
mang
Tần
số
fc
Sóng
mang
được
điều
chế
Sóng
mang
chưa
điều
chế
M
Phổ của tín hiệu điều biên
11 fc
+
fm
fc
-‐
fm
fc
-‐fc
+
fm
-‐fc
-‐
fm
-‐fc
M !Ac
4
M !Ac
2
Sóng
mang
Tần
số
cạnh
trên
Tần
số
cạnh
dưới
U f( ) = F Ac cos 2! fct( )!" #$+F
MAc
2 cos 2! fc % fm( ) t( )
!
"&
#
$'
+F MAc2 cos 2! fc + fm( ) t( )
!
"&
#
$'
=
Ac
2 ! f % fc( )+! f + fc( )
!" #$
+
M ( Ac
4 ! f % fc + fm( )+! f + fc % fm( )
!" #$
+
M ( Ac
4 ! f % fc % fm( )+! f + fc + fm( )
!" #$
|U
(f)|
M !Ac
4
Công
suất
của
Tn
hiệu
AM
• a:
hệ
số
điều
chế
-‐
đo
sự
thay
đổi
của
biên
độ
xung
quanh
1
sóng
mang
chưa
điều
chế
• Có
thể
biểu
diễn
m(t)
như
sau:
m(t)
=
a
.
mn(t)
Trong
đó
mn(t)
là
hàm
chuẩn
hóa
sao
cho
max|mn(t)|=1
• Công
thức
trên
được
thực
hiện
bằng
cách
dùng:
• Tín
hiệu
điều
chế
có
thể
được
biểu
diễn:
mn t( ) =
m t( )
max m t( )
u t( ) = Ac 1+ a•mn t( )!" #$cos 2! fct( )
Quá
điều
biên
(a>1)
m
(t
)
S A
M
(t
)
S A
M
(t
)
Công
suất
Tn
hiệu
• Công
suất
Tn
hiệu
bản
Rn
Pm = limT!"
1
T 1+ am n t( )
!" #$
%T /2
T /2
&
2
dt
= lim
T'(
1
T 1+ a
2mn2 t( )!" #$
%T /2
T /2
& dt
=1+ a2Pmn
Pu =
Ac2
2 +
Ac2
2 a
2Pmn
mn(t)
không
chứa
thành
phần
1
chiều
n Công
suất
Tn
hiệu
điều
chế
Công
suất
sóng
mang
Công
suất
bản
Rn
Phổ
Tn
hiệu
điều
biên
Phổ tần số của sóng AM khi tín hiệu dùng để điểu chế
dạng một tần số bị thay thế bằng một dải tần số âm thanh
15
FM
• Khái niệm
– Công thức, chi tiết về điều chế, dạng sóng, dải tần
số
• Phân loại
• Sơ đồ khối
• Ứng dụng:
– Truyền tin FM, phát quảng bá FM
16
FM
–
Dải
tần
• Có thể truyền FM trên bất cứ tần số nào
• Dải sóng FM thường được hiểu là dải sóng phát thanh
quảng bá FM II
• Dải phát quảng bá trên thế giới
– Quanh thế giới, dải quảng bá từ 87.5 tới 108.0 MHz.
– Ở Mỹ: 87.9 to 107.9 MHz.
– Nhật là trường hợp ngoại lệ duy nhất, dải 76 tới 90
MHz
– Tại Liên Xô cũ, và tại một số quốc gia khối phía đông
có sử dụng một dải phụ là từ 65.9 tới 74 MHz.
17
Ứng
dụng
• Thườn được dùng tại các tần số vô tuyến VHF cho dịch vụ
phát thanh quảng bá âm nhạc và tiếng nói có chất lượng cao
HIFI Analog TV sound is broadcast using FM.
• Dạng băng hẹp được dùng cho liên lạc thoại trên các sóng phát
thanh thương mại và nghiệp dư (radio settings
• Tại vô tuyến hai chiều, FM băng hẹp (N-FM) được dùng để
lưu giữ băng thông.
• FM cũng được dùng tại các tần số trung gian bởi các hệ thống
VCR tương tự, bao hồm VHS
• FM cũng được dùng tại tần số âm thanh để tổng hợp âm tiếng
động/âm thanh. Kỹ thuật này gọi là tổng hợp FM là đặc tính
chuẩn cho một vài card âm thanh của một số thế hệ máy tính
cá nhân
18
FM - Điều tần
• FM: dạng điều chế biểu diễn thông tin như biến thiên về
tần số tức thời của sóng mang
• Giả sử tín hiệu cần truyền là:
biên độ bị giới hạn
• Sóng mang hình sin:
trong đó:
fc là tần số cơ bản của sóng mang tính bằng hertz
Ac là biên độ bất kì.
19
c t( ) = Ac cos 2! fct( )
m t( ) = acos 2! fmt( )
m t( ) !1
FM - Điều tần
• Sóng mang được điều chế bởi tín hiệu như sau:
• Tần số tức thời của tín hiệu điều tần:
• Độ lệch tần số tức thời tỉ lệ thuận với tín hiệu bản tin
• Trong đó: kf_là hằng số độ lệch tần số
20
u t( ) = Ac cos 2! fct +! t( )( )
fi t( ) = fc +
1
2!
d
dt ! t( )
!f = fi t( )! fc =
1
2!
d
dt ! t( ) = k fm t( )
FM - Điều tần
• Suy ra:
• Tín hiệu điều tần biểu diễn như sau:
21
u t( ) = Ac cos 2! fi t( )dt
0
t
!
"
#
$
%
&
'= Ac cos 2! fc + k fm t( )() *+dt
0
t
!
"
#
$
%
&
'
! t( ) = 2!k f m t( )dt
"#
t
$
!fmax = k f max m t( )
FM – dạng sóng
Sóng được điều tần: tần số sóng mang thay đổi khi tín hiệu
thay đổi.
22