luận văn điều chế tín hiệu dùng máy tính

luận văn điều chế tín hiệu dùng máy tính

PHẦN I: DẪN NHẬP 3

I./ ĐẶT VẤN ĐỀ 3

II./ GIỚI HẠN VẤN ĐỀ 3

III./ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 3

IV./ NHIỆM VỤ THỰC HIỆN 4

PHẦN II: PHẦN LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ 5

CHƯƠNG I TÍN HIỆU VÀ THÔNG TIN 5

I./ GIỚI THIỆU 5

II./ PHÂN LOẠI TÍN HIỆU 5

III./ NHIỄU TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN 10

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN 12

I./ GIỚI THIỆU 12

II./ HỆ THỐNG THÔNG TIN LÀ GÌ? 12

III./ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN 12

CHƯƠNG III GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU CHẾ 17

I./ ĐIỀU CHẾ 17

II./ PHÂN LOẠI ĐIỀU CHẾ 18

CHƯƠNG IV CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ LIÊN TỤC 20

I./ KHÁI NIỆM VỀ SÓNG MANG ĐIỀU HÒA 20

II./ ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ 21

III./ ĐIỀU CHẾ GÓC 43

PHẦN III: PHẦN MÔ PHỎNG ĐIỀU CHẾ 54

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ MATLAB 54

I./ GIỚI THIỆU 54

II./ HỆ THỐNG MATLAB 55

III./ GIỚI THIỆU TOOLBOXES 57

IV./ SIMULINK 57

CHƯƠNG II MÔ PHỎNG – CÁC CHƯƠNG TRÌNH 58

I./ ĐIỀU BIÊN AM 58

II./ ĐIỀU BIÊN SSB 64

III./ ĐIỀU TẦN – ĐIỀU PHA 66

IV./ ĐIỀU CHẾ ASK 69

V./ KẾT LUẬN 70

PHẦN IV: PHẦN KẾT LUẬN 71

PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN I: DẪN NHẬP

I./ ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Vấn đề điều chế và giải điều chế không còn là điềumới mẽ đối với sinh viên các trường kỹ thuật chuyênngành Điện – Điện tử nói chung và sinh viên ngànhĐiện tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói riêng.Nhưng hiểu thấu đáo được vấn đề thì không phải có là

- Nhờ việc mô phỏng này mà sinh viên có thể tiếp thu bài nhanh hơn và cóthể hiểu vấn đề sâu sắc hơn

II./ GIỚI HẠN VẤN ĐỀ

3 Vì điều chế thông tin là phức tạp và kiến thức củachúng em còn hạn chế nên với thời gian 10 tuần chúng

em không thể tìm hiểu hết tất cả các loại điều chếđược, nên:

4 Trong đề tài này chúng em chỉ:

 Khảo sát các lý thuyết về điều chế

 Một số bài tập về điều chế, và

 Mô phỏng các bài tập này trong MatLab

III./ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

5 Mục tiêu đầu tiên là do chương trình đào tạo củaTrường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, yêu cầu phải cómột luận văn tốt nghiệp để chuẩn bị cho việc ra

Chế Tín Hiệu Dùng Máy Tính” cũng để đáp ứng yêu

IV./ NHIỆM VỤ THỰC HIỆN

A Phần giới thiệu

8 Tựa đề tài

9 Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp10.Lời nói đầu

11.Nhận xét của giáo viên hướng dẫn12.Nhận xét của giáo viên phản biện13.Nhận xét của Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp14.Lời cảm tạ

15.Mục lục

B Phần nội dung

1 Phần I: Dẫn nhập

2 Phần II: Phần Lý Thuyết Điều Chế

16.Chương I: Tín Hiệu và Thông Tin17.Chương II: Giới Thiệu Về Hệ Thống Thông Tin18.Chương III: Giới Thiệu Về Điều Chế

19.Chương IV: Các Hệ Thống Điều Chế Liên Tục

3 Phần III: Phần Mô Phỏng điều Chế

20.Chương I: Giới Thiệu về MatLab21.Chương II: Mô Phỏng – Các Chương Trình

4 Phần IV: Phần Kết Luận

C Phần Phụ Lục

PHẦN II:PHẦN LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ

CHƯƠNG I TÍN HIỆU VÀ THÔNG TIN

I./ GIỚI THIỆU

1 Tín hiệu là từ dùng để chỉ một vật thể, một dấu hiệu, mộtphần tử của ngôn ngữ hay một biểu tượng đã được thừanhận để thể hiện một tin tức Nói cách khác, tín hiệu là sựbiểu hiện vật lý mà nó mang từ nguồn tin đến nơi nhậntin Ơû đây chỉ quan tâm đến tín hiệu điện là dòng điện hayđiện áp

2 Mô hình toán học của tín hiệu là các hàm thực hay phứccủa một hay nhiều biến, ví dụ: s(t), s(x,y), s(x,y,t) Tínhiệu đầu tiên là hàm của thời gian t, nó biểu thị một đạilượng điện như tín hiệu âm thanh hay tín hiệu hình Tínhiệu thứ hai là hàm hai biến-tọa độ không gian (x,y) đó làtín hiệu ảnh tĩnh Tín hiệu sau cùng là tín hiệu truyềnhình

3 Tín hiệu mang tin tức là một tín hiệu ngẫu nhiên vì khôngđược biết trước và không biết là mang tin tức gì, nênthông tin cũng có tính ngẫu nhiên

II./ PHÂN LOẠI TÍN HIỆU

II.1./ Tín hiệu vật lý và mô hình lý thuyết

4 Một tín hiệu là biểu hiện của một quá trình vật lý, do đónó phải là một tín hiệu vật lý Tín hiệu như vậy phải thỏamãn các điều kiện sau:

22.Có năng lượng hữu hạn

23.Có biên độ hữu hạn.

24.Biên độ là hàm liên tục

25.Có phổ hữu hạn và tiến tới zero khi tần số tiến tới vôcùng

5 Việc phân loại tín hiệu dựa trên các cơ sở sau:

26.Phân loại theo quá trình biến thiên của tín hiệu, cáctính chất của nó có thể đoán trước được hay không?27.Phân loại theo năng lượng: có thể phân biệt thành tínhiệu năng lượng hữu hạn và công suất trung bình hữuhạn

28.Phân loại dựa vào hình thái của tín hiệu, từ đó có thểphân loại theo tính chất liên tục hay rời rạc của tínhiệu

29.Phân loại tín hiệu dựa vào phổ của nó

30.Phân loại dựa theo thứ nguyên, là tín hiệu một biếnhay nhiều biến

II.2./ Tín hiệu xác định và tín hiệu ngẫu nhiên

6 Cơ sở phân loại đầu tiên là dựa trên quá trình biến đổicủa tín hiệu là một hàm của thời gian, có thể xác địnhđược hay không?

7 Theo cách này thì người ta phân thành tín hiệu xác địnhvà tín hiệu ngẫu nhiên Tín hiệu xác định là tín hiệu màquá trình biến thiên của nó được biểu diễn bằng một hàmthời gian đã hoàn toàn xác định Còn tín hiệu ngẫu nhiênthì sự biến thiên của nó không thể biết trước, muốn biểudiễn nó phải tiến hành quan sát, thống kê

II.3./ Tín hiệu năng lượng và tín hiệu công suất

Cơ sở phân loại thứ hai là dựa vào năng lượng của tín hiệu

8 Tín hiệu năng lượng hữu hạn gồm những tín hiệu quá độxác định và ngẫu nhiên Còn tín hiệu công suất bao gồmhầu như tất cả: tín hiệu tuần hoàn, và tín hiệu ngẫu nhiênxác lập

9 Một vài tín hiệu có thể không thuộc vào hai loại kể trên,

ví dụ tín hiệu x(t)=exp(at) với a>0 và t∈ (-∞, ∞), hay tínhiệu xung Dirac δ(t) và dãy xung tuần hoàn của nó

II.4./ Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc

10.Một tín hiệu có thể biểu diễn dưới các dạng khác nhautùy theo biên độ của nó có giá trị liên tục hay rời rạc theobiến thời gian liên tục hay rời rạc Có thể phân biệt thànhbốn loại sau:

31.Tín hiệu có biên độ và thời gian liên tục được gọi làtín hiệu tương tự (analog)

32.Tín hiệu có biên độ rời rạc và thời gian liên tục đượcgọi là tín hiệu lượng tử

33.Tín hiệu có biên độ liên tục và thời gian rời rạc đượcgọi là tín hiệu rời rạc

34.Tín hiệu có biên độ và thời gian rời rạc gọi là tín hiệusố (digital)

trên đây ta sẽ có các hệ thống xử lý tín hiệu tương ứngnhư sau:

35.Hệ thống tương tự: như các mạch khuếch đại, mạch lọccổ điển, mạch nhân tần số, mạch điều chế tín hiệu…36.Hệ thống rời rạc: các mạch tạo xung, các mạch điềuchế xung

37.Hệ thống số: mạch lọc số, mạch biến đổi Fourier vàcác quá trình đặc biệt khác

12 Ngoài ra, cũng có các hệ thống hỗn hợp như hệ thốngbiến đổi tương tự – số Có thể thấy rằng, trong các hệ thống rời rạc, tínhiệu được xử lý là trường hợp trung gian giữa tín hiệu tương tự và tín hiệusố

II.5./ Các loại tín hiệu khác

13 Việc phân tích phổ của tín hiệu dẫn đến việc phân loại tínhiệu dựa vào sự phân bố năng lượng hay công suất của tín hiệu trong miềntần số

14 Bề rộng phổ của tín hiệu, theo định nghĩa là dải tần số(dương hoặc âm) tập trung công suất của tín hiệu Nó thường được ký hiệubằng chữ BW và được xác định theo công thức sau: BW = f2 - f1

(2.5-1)

Trong đó: 0 ≤ f1≤ f2, f2 được gọi là tần số giới hạn trên của tín hiệu.

f1 được gọi là tần số giới hạn dưới của tín hiệu

Hình 2.5: Phổ của các loại tín hiệu

a./ Tín hiệu tần số thấp; b./ Tín hiệu tần số cao

c./ Tín hiệu dải hẹp; d./ Tín hiệu dải rộng

15.Dựa vào bề rộng phổ có thể phân loại tính hiệu như sau:38.Tín hiệu tần số thấp

39.Tín hiệu tần số cao

40.Tín hiệu dải hẹp

41.Tín hiệu dải rộng

16.Tín hiệu có thời gian hữu hạn: là tín hiệu có biên độ tiếntới zero ở ngoài khoảng T:

ωm

f1=0 (hoặc gần bằng 0)X(ϖ)

-ϖ1 0 ϖ2

ωm

X(ϖ)

ωm

X(ϖ)

ωm

x(t)=0 khi t>T (2.5-2)

17.Tín hiệu có biên độ hữu hạn là tất cả các tín hiệu vật lýthực hiện được với chúng, biên độ không vượt quá mộtgiới hạn nào đó được tính toán tương ứng với thiết bị xửlý Có thể viết:

III./ NHIỄU TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN

19.Thuật ngữ nhiễu đề cập đến những tín hiệu điện khôngmong muốn mà vẫn luôn luôn hiện diện trong các hệthống điện Sự hiện diện của tín hiệu nhiễu chồng lấn lêntín hiệu có xu hướng làm suy giảm tín hiệu; nó làm máykhó nhận dạng được đúng kí hiệu, và do đó hạn chế tốcđộ truyền thông tin Nhiễu tác động lên tín hiệu trong suốtquá trình truyền thông tin, chúng có nguồn gốc, hình dạng,phương thức tác động lên tín hiệu rất khác nhau Do đó,có thể có nhiều cách phân loại nhiễu:

42.Dựa vào qui luật biến thiên theo thời gian, có thể phânloại thành nhiễu liên tục và nhiễu xung

43.Dựa vào bề rộng khổ ta có nhiễu trắng (gồm toàn bộtần số) và nhiễu màu (một khoảng tần số hay một tầnsố)

44.Dựa vào qui luật phân bố có thể phân loại thành nhiễuGaussian và nhiễu Poisson…

45.Nếu dựa vào phương thức tác động ta có nhiễu cộngvà nhiễu nhân

20.Cách phân loại tổng quát hơn là dựa vào nguồn gốc sinh

ra nhiễu, người ta phân biệt thành nhiễu công nghiệp vànhiễu tự nhiên Nhiễu công nghiệp là tất cả các tín hiệu

do các thiết bị điện, điện tử phát ra trong quá trình làmviệc Bản chất của nhiễu công nghiệp là sự bức xạ điện từtừ các thiết bị điện Để chống các loại nhiễu này, cần phảidùng các bộ phận khử các bức xạ điện từ Nhiễu tự nhiênbao gồm nhiễu mạch điện và thiết bị, nhiễu khí quyển vàvũ trụ.

21.Thiết kế mạch điện tốt có thể loại bỏ được nhiều loạinhiễu và các ảnh hưởng không mong muốn của chúngbằng cách lọc, chắn, lựa chọn phương pháp điều chế vàđặt vị trí máy thu tốt nhất Ví dụ: Các thiết bị thu các bứcxạ vũ trụ luôn được đặt được ở những nơi hoang vắng xaxôi, xa các nguồn nhiễu tự nhiên

22.Tuy nhiên, có một loại nhiễu tự nhiên không thể loại bỏđược, gọi là nhiễu nhiệt hay nhiễu Johnson Nhiễu nhiệtsinh ra bởi các chuyển động nhiệt của các electron trongcác thành phần dẫn điện như điện trở, dây dẫn… Cácelectron tham gia quá trình dẫn điện gây ra nhiễu nhiệt

23.Vì nhiễu nhiệt luôn tồn tại trong tất cả các hệ thốngtruyền thông và là nguồn nhiễu đáng kể trong hầu hết cáchệ thống, các đặc tính của nhiễu nhiệt–cộng, trắng,Gaussian – thường được dùng nhiều nhất để mô hình hóacác nhiễu trong các hệ thống truyền thông Vì nhiễuGaussian trung bình không hoàn toàn được đặc trưng bởiphương sai của nó, mô hình này đặc biệt đơn giản khi sửdụng trong việc dò, tách tín hiệu và trong việc thiết kếcác máy thu chất lượng cao

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TINI./ GIỚI THIỆU

24.Trong cuộc sống của chúng ta, luôn có nhu cầu về việcnghe radio, xem truyền hình và nói chuyện qua điệnthoại Và để nâng cao việc xem truyền hình, ta có thểtrang bị thêm cáp truyền hình hoặc có một anten thu tínhiệu vệ tinh đặt trong nhà của chúng ta Hơn nữa, ta cóthể có một radio để bàn hoặc điện thoại di động gắn trên

xe, ta có thể nối máy tính cá nhân với những máy tínhkhác bằng đường dây điện thoại thông qua modem Trongcông việc của ta, ta có thể dựa vào mạng thông tin, mà nónối với những máy tính khác khắp nơi trên thế giới, đểcung cấp cho ta các danh mục hàng hóa, tài chính vànhững kế hoạch khác để quản lý việc kinh doanh của ta.Ngoài ra đối với điện thoại, ta có thể thuê bao những dịchvụ thông tin khác như: hội nghị truyền hình từ xa, để hạnchế việc đi lại mà vẫn duy trì được sự gặp gỡ với nhữngngười khác

25.Những hệ thống như vậy được gọi là hệ thống thông tin

II./ HỆ THỐNG THÔNG TIN LÀ GÌ?

26.Đó là tên gọi chung cho cả phương tiện công cộng và vănchương kỹ thuật ngày nay, để liên hệ đến nhiều lĩnh vựccông nghệ thông tin, dịch vụ thông tin, hệ thống thông tinnhư các công nghệ viễn thông, dịch vụ viễn thông và cáchệ thống viễn thông

III./ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN

27.Trước hết ta xét sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thôngtin ở hình 3.1

46.Khối Source (nguồn tin) biểu diễn thông tin được gởi

đi như tín hiệu tiếng nói, tín hiệu truyền hình màu, vănbản trắng đen, chuỗi nhị phân [0] và [1] hoặc tín hiệuđiện tâm đồ… Ta giả sử rằng ngõ ra của nguồn tin làmột tín hiệu điện nào đó thì trong khối nguồn tin nàyđã có một bộ phận chuyển đổi tín hiệu cần truyền đithành tín hiệu sóng điện Như vậy, khối nguồn tin gồmcó nguồn phát tin và bộ chuyển đổi tín hiệu ở nguồnphát tin thành tín hiệu sóng điện

47.Khối Transmitter (khối phát tin): xử lý thông tin từnguồn tin đưa tới để đưa lên kênh truyền Trong khốinày gồm cả quá trình mã hóa thông tin

48.Khối Channel (khối kênh truyền): kênh truyền có thểlà dây song hành, cáp đồng trục, sợi quang, vô tuyến,kênh truyền thanh di động, chuyển mạch điện cơ hayđiện tử… và những kênh truyền khác

49.Khối Receiver (khối nhận tin): thực hiện phục hồi lạitin tức đã được mã hóa ở khối phát tin đã nhận được từkênh truyền Và cuối cùng gởi tín hiệu sau khi phụchồi đến khối sử dụng

50.Khối User (khối sử dụng): khối này có chức năng biếnđổi tín hiệu điện từ khối nhận tin thành tín hiệu gốcban đầu Bộ phận chuyển đổi có thể là loa hoặc mànhình Khối sử dụng có thể là tai hoặc mắt của conngười, thiết bị điều khiển từ xa, hoặc là một máy vitính

28.Các kỹ sư thông tin thường có nhiều cách tác động trêncác khối Transmitter và Receiver, còn các khối Source,Channel và User thì có rất ít hoặc là không có cách tácđộng đến nó Yếu tố cần thiết của hệ thống thông tin là sựlựa chọn thích hợp giữa các khối Transmitter và Receivertheo một cách nào đó để tác động làm sao có độ tin cậy

RECEIVER (Nhận tin)

Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thông tin

và độ trung thực cao trong quá trình truyền thông tin từnguồn tin đến nơi nhận tin.

29.Ta có thể mở rộng sơ đồ khối hình 3.1 thành sơ đồ khốihình 3.2 Mỗi khối có thể thực hiện nhiều hoạt động vàmỗi hệ thống thông tin không nhất thiết phải đầy đủ cáckhối Tuy nhiên, các khối Source, Channel, User thì luônluôn phải tồn tại

30.Mặc dù các hệ thống thông tin có thể phân loại theonhiều cách nhưng một cách phân loại chung nhất là phânloại theo hệ thống tương tự hoặc là hệ thống số Một tínhiệu tương tự có thể nhận một số lượng vô hạn của biênđộ mà nó có thể có trong một khoảng cho phép nào đó,trong khi tín hiệu rời rạc chỉ có thể nhận một số lượng hữuhạn của biên độ trong một khoảng xác định nào đó Mộthệ thống thông tin thường được phân loại là tương tự haysố phụ thuộc vào tín hiệu được truyền trên đường truyềnlà tương tự hay số Sự phân biệt này sẽ không còn chínhxác cho những hệ thống thông tin mà truyền tín hiệu cóbiên độ rời rạc mà dùng phương pháp điều chế tương tự

31.Hầu hết những hệ thống thông tin thường gặp đều chứacác khối điêàu chế (Modulator) và khối giải điều chế(Demodulator) nhưng có thể có hoặc không các khối mãhóa nguồn (Source encoder), mã hóa kênh truyền(Channel encoder), giải mã kênh truyền (Channeldecoder), giải mã nguồn (Source decoder) Khối điều chếlàm thay đổi tín hiệu thành một dạng thích hợp để truyền

đi trên kênh truyền, khối giải điều chế sẽ làm công việcngược lại Ví dụ một hệ thống truyền thông thương mại

AM, trong đó tín hiệu âm thanh, tiếng nói hoặc tín hiệunhạc nền được đưa lên tần số cao bởi việc điều chế, vì

vậy nó sẽ được lan truyền qua không gian mà không gâytrở ngại đối với những tín hiệu của các tần số khác

Hình 3.2 Sơ đồ khối mở rộng của hệ thống thông tin

32.Có nhiều tín hiệu như tiếng nói và hình ảnh là các tín hiệutương tự nhưng trong một số ứng dụng có thể có lợi bằngcách đổi từ dạng tín hiệu tương tự thành dạng tín hiệu sốđể truyền đi Hoạt động này cần phải có khối mã hóanguồn (Source encoder) Mã hóa nguồn cũng có thể đượcdùng để mã hóa sự tồn tại của tín hiệu số có hiệu quảhơn Khối giải mã nguồn (Source decoder) sẽ trả lại tínhiệu nguồn dạng nguyên thủy của nó càng giống càng tốt

SOURCE ENCODER (Mã hóa nguồn)

CHANNEL ENCODER (Mã hóa kênh truyền)

SOURCE

(Nguồn tin)

MODULATOR (Điều chế)

CHANNEL (Kênh truyền)

DEMODULATOR (Giải điều chế)

CHANNEL DECODER (Giải mã kênh truyền)

SOURCE DECODER (Giải mã nguồn)

USER

(Sử dụng

tin)

33.Khối mã hóa kênh truyền hoạt động khi ngõ vào là tínhiệu số như là cách để giảm xác suất mà tín hiệu số sẽgiải mã sai ở khối nhận tin Khối giải mã kênh truyền sẽcố gắng để tái tạo lại dạng tín hiệu càng giống với ngõvào mã hóa kênh truyền càng tốt.

CHƯƠNG III GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU CHẾ

I./ ĐIỀU CHẾ

34.Điều chế tín hiệu tức là dùng các thuật toán cơ bản tácđộng lên tín hiệu trong các hệ thống thông tin, đặc biệt làtrong các hệ thống truyền tin trên khoảng cách lớn Việcđiều chế tín hiệu là một lĩnh vực rất rộng và khó khảo sátđược hết nên trong đề tài này chỉ khảo sát cho một số tínhiệu điều chế tương tự và điều chế xung

35.Vì điều chế tín hiệu là vấn đề rất cơ bản và quan trọngcủa hệ thống thông tin, do đó ta phải tìm hiểu về mục đíchcủa điều chế:

36.Tín hiệu ở đầu ra bộ biến đổi tín hiệu trong khối nguồn(Source) có tần số rất thấp, do đó không thể truyền đi xađược vì hiệu suất truyền không cao và không có tính kinhtế Cho nên phải thực hiện điều chế tín hiệu với ba mụcđích sau:

51.Việc điều chế tín hiệu cho phép ta sử dụng hữu hiệukênh truyền Tín hiệu gốc bao gồm nhiều tín hiệu màchúng ta muốn truyền đi cùng lúc Ví dụ như tiếng nóicó tần số trong khoảng 20Hz–4KHz, tín hiệu âm nhạccó tần số trong khoảng 0–20KHz, tín hiệu video trongtruyền hình có độ rộng dải thông 0–5MHz Nếu khôngcó điều chế mà truyền những tín hiệu này đồng thờitrên cùng một đường truyền (cáp, dây song hành) thì ởđầu thu sẽ không thu được tín hiệu vì giữa chúng có sựgiao thoa vào nhau Vì vậy, ở đầu thu không thể táchriêng chúng ra được Điều chế cho phép ta truyềnđồng thời những tín hiệu này mà không có sự giao thoabằng cách dịch chuyển các tín hiệu này sang tần sốkhác cao hơn mà đường truyền đó có thể đáp ứngđược Ở đầu thu sẽ thu được riêng rẽ từng tín hiệu nhờnhững mạch lọc thông dải

52.Bức xạ tín hiệu vào không gian dưới dạng sóng điệntừ Nếu muốn truyền tín hiệu âm thanh trên khoảngcách lớn bằng sóng điện từ thì ở đầu ra máy phát phảicó anten phát Kích thước anten phát theo lý thuyếttrường điện từ không nhỏ hơn một phần mười độ dàicủa bước sóng phát xạ Phổ tín hiệu tiếng nói thườngvào khoảng 200Hz-10KHz, như vậy kích thước củaanten phát phải lớn cỡ hàng chục kilomet, đó là điềukhông thể thực hiện được trong thực tế Thực hiện điềuchế tín hiệu cho phép chuyển phổ tín hiệu lên phạm vitần số cao, ở đó ta có thể có kích thước anten thíchhợp Trong trường hợp kênh truyền là dây dẫn, dảithông của đa số các cáp cũng nằm trong miền tần sốcao, các tín hiệu tần số thấp sẽ bị suy giảm, dịchchuyển phổ tín hiệu sẽ làm mất đi các hiệu ứng đó.53.Tăng khả năng chống nhiễu cho các hệ thống thôngtin, bởi vì các tín hiệu điều chế có khả năng chốngnhiễu, mức độ chống nhiễu tốt như thế nào thì phụthuộc vào các loại điều chế khác nhau.

II./ PHÂN LOẠI ĐIỀU CHẾ

37 Điều chế tín hiệu được thực hiện ở bên phát, với mục đíchlà chuyển phổ của tín hiệu từ miền tần số thấp lên miền tần số cao Việcdịch chuyển phổ của tín hiệu lên miền tần số cao được thực hiện bằngcách làm thay đổi một trong các thông số của sóng mang tần số cao Trongthực tế người ta thường dùng hai loại sóng mang là các dao động điều hòacao tần hoặc các dãy xung, do đó ta sẽ có hai hệ thống điều chế là: điềuchế liên tục và điều chế xung

38 Trong điều chế liên tục, tín hiệu tin tức (tín hiệu điều chế)sẽ tác động làm thay đổi các thông số như biên độ, tần số, góc pha củasóng mang là các dao động điều hòa

54.Tín hiệu điều chế làm thay đổi biên độ sóng mang gọilà điều chế biên độ AM (Amplitude Modulation) hayđiều biên

55.Tín hiệu điều chế làm thay đổi tần số sóng mang gọilà điều chế tần số FM (Frequency Modulation) hayđiều tần

56.Tín hiệu điều chế làm thay đổi góc pha sóng mang gọilà điều chế pha PM (Phase Modulation) hay điều pha.

39 Sóng mang có thông số thay đổi theo tín hiệu tin tức đượcgọi là tín hiệu bị điều chế Để không phải nhầm lẫn trong từ ngữ, ta gọi tínhiệu m(t) là tín hiệu tin tức, còn sóng mang có các thông số thay đổi theotín hiệu tin tức là tín hiệu điều chế

40 Trong hệ thống điều chế xung, sóng mang là các dãyxung vuông tuần hoàn, tin tức sẽ làm thay đổi các thông số của nó nhưbiên độ, độ rộng xung, vị trí xung (khoảng cách giữa các xung)

57.Tín hiệu tin tức làm thay đổi biên độ của xung gọi làøđiều biên xung PAM (Pulse Amplitude Modulation).58.Tín hiệu tin tức làm thay đổi độ rộng xung gọi là điềurộng xung PDM (Pulse Duration Modulation)

59.Tín hiệu tin tức làm thay đổi vị trí xung gọi là điều vịtrí xung PPM (Pulse Position Modulation)

41 Khi tín hiệu tin tức (thông tin) tác động làm thay đổi mộtthông số của sóng mang thì hai thông số kia được giữ nguyên Thông số bịthay đổi tỉ lệ với tin tức m(t) Như vậy trong các hệ thống điều chế xung,tin tức chỉ được truyền trong những khoảng thời gian nhất định (thời giancó xung) Đó là sự khác nhau căn bản giữa điều chế liên tục và điều chếxung

CHƯƠNG IV CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ LIÊN TỤC

I./ KHÁI NIỆM VỀ SÓNG MANG ĐIỀU HÒA

42.Các hệ thống điều chế liên tục có sóng mang là các daođộng sine (cosine) cao tần có dạng:

)cos(

)(t = E ω +t ϕ

Trong đó:

Ec: biên độ của sóng mang

ωc: tần số góc của sóng mang

ϕ: góc pha đầu của sóng mang

43.Các thông đặc trưng cho sóng mang là biên độ, tần số,góc pha θ(t) = ωct + ϕ Điều chế tín hiệu là đem tín hiệutin tức tác động là thay đổi một trong các thông số củasóng mang Tín hiệu điều chế là sóng mang có thông số bịthay đổi được viết dưới dạng tổng quát là:

)(cos)()(t E t t

Trong đó:

Ec(t): biên độ tức thời hay đường bao của tín hiệu điều chế

θ(t): góc pha tức thời hay góc của tín hiệu điều chế

44.Bên cạnh các thông số ở trên, còn có thể đưa thêm kháiniệm về tần số tức thời của tín hiệu điều chế như sau:

dt

t d t

c

)()( θ

và f c t d dt(t)

2

1)

và t = ∫ f c(t)dt

2

1)(

π

Các tích phân này được xác định chính xác tới góc pha đầu

Các khái niệm về biên độ tức thời, tần số tức thời của tín hiệu điều chế đượcminh họa trên hình 4.1-1.

46.Như có thể thấy từ hình vẽ, biên độ tức thời Ec(t) thay đổitheo thời gian theo quy luật của tín

hiệu tin tức m(t), quay với tốc độ gốcthay đổi theo thời gian ωc(t) và đi quamột quãng đường là θ(t) Hình chiếucủa vectơ này lên trục hoành tại mộtthời điểm t bất kỳ chính là giá trị củatín hiệu điều chế e(t) tại thời điểm đó

Cách biểu diễn vectơ cho tín hiệu ởbiểu thức (4.1-2) chính là biểu diễntín hiệu đó nhờ dao động tổng quát

47.Ta biết rằng, tín hiệu tin tức chỉ làm thay đổi một trongcác thông số của sóng mang, cho nên:

60.Nếu biên độ thay đổi còn góc pha θ(t) không đổi ta sẽcó tín hiệu điều chế biên độ (điều biên)

)cos(

)()(t = E t ω +t ϕ

61.Còn nếu θ(t) thay đổi theo m(t) và Ec(t) giữ nguyên tasẽ có tín hiệu điều chế góc

)(cos)

(t E t

48.Sau đây ta sẽ khảo sát một số loại điều chế liên tục tươngứng với các thông số sóng mang bị thay đổi theo tín hiệutin tức

II./ ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ

49.Như trên đã khảo sát, tín hiệu điều chế sẽ làm thay đổibiên độ sóng mang gọi là điều chế biên độ AM(Amplitude Modulation) hay điều biên Có các loại điềuchế biên độ là:

62.Điều biên hai dải bên (điều chế song biên) triệt sóngmang AM-SC (Amplitude Modulation with SuppressedCarrier) hay còn gọi là AMDSB-SC (AM DoubleSideband with Suppressed Carrier)

63.Điều biên hai dải bên truyền sóng mang (AM thôngthường hay AMDSB-TC- AM Double Sideband withTransmitted Carrier).

64.Điều biên một dải bên (điều chế đơn biên) triệt sóngmang (AM-SSB-AM Single Sideband with SuppressedCarrier)

65.Điều biên một dải bên truyền sóng mang TC- AM Single Sideband with Transmitted Carrier).66.Điều biên theo dạng truyền biên tần cụt AMVSB (AMVestigal Sideband)

(AMSSB-II.1./ Hệ thống AMDSB-SC (Hệ thống điều chế AM hai dải biên triệt sóng mang).

50.Như ta đã biết, cách tái định vị một tín hiệu trong miềntần số là nhân dạng sóng của tín hiệu đó với một hàmsine(cosine) điều hòa trong miền thời gian

67.Tín hiệu tin tức, được biểu diễn bởi:

)

cos(

)(t E m m t m

Trong đó:

Em: biên độ cực đại của tín hiệu tin tức

ωm: tần số góc của tín hiệu tin tức

ϕm: góc pha ban đầu của tín hiệu tin tức

Để dễ dàng tính toán ta giả sử góc pha ban đầu của tín hiệu tin tức bằng 0, tứclà: ϕm = 0

68.Và tín hiệu sóng mang là:

)cos(

)(t E c c t c

Trong đó:

Ec: biên độ cực đại của tín hiệu sóng mang

ωc: tần số góc của tín hiệu sóng mang

ϕc: góc pha ban đầu của tín hiệu sóng mang

Cũng để dễ dàng tính toán ta giả sử ϕc= 0

51.Thực hiện nhân phương trình (4.2.1-1) với (4.2 1-2) ta sẽđược tín hiệu điều chế AMDSB-SC và được viết:

t t

m E t

{ } [ ( ) ( )]

2)()

71.Nếu M(ω) được vẽ trong hình 4.2.1-1a) thì E DSB(ω)

được vẽ trong hình 4.2.1-1b)

72.Dạng sóng trong hình 4.2.1-1 được gọi là sóng AMDouble Sideband with Suppressed Carrier (AMDSB-SC)

52.Thành phần tần số trong khoảng ωc < |ω| < ωc+ ωm đượcgọi là dải biên trên (USB) và thành phần tần số trongkhoảng ωc-ωm [ |ω| [ ωc được gọi là dải biên dưới (LSB).Tín hiệu vật lý chỉ định nghĩa ở tần số dương và m(t) đượcyêu cầu bởi dạng của thành phần tần số trong hình 4.2.1-1a trong khoảng 0[ ω [ ωm Ta thấy USB trong hình 4.2.1-1b có dạng giống như M(ω) và LSB cũng có dạng giốngnhư vậy nếu nó được dịch đi một khoảng ω = ωc Vì dạngnày được bảo toàn, nên mỗi một bên đã chứa đựng đầy đủthông tin để có thể tái tạo lại được m(t)

Hình 4.2.1-1: Thành phần tần số của tín hiệu tin tức và tín hiệu song biên

a./ Tín hiệu tin tức; b./ Tín hiệu song biên

53.Thuật ngữ triệt sóng mang (Suppressed Carrier) có đượclà từ thực tế mặc dù trong phương trình 4.2.1-3 vẫn tồn tạithành phần cosωct, mà ở đây không có thành phần tần số

ở ω = ωc trong EDSB(ω), điều mà đã không có trong tínhiệu gốc ở ω = 0 trong M(ω)

54.Trong tín hiệu eDSB(t), ta đã giả sử là ωc>ωm Nếu khôngcó điều kiện này thì M(ω-ωc) và M([+ωc) sẽ trùng lấp lên

nhau vì vậy sẽ gây ra méo tín hiệu Trong hầu hết các ứngdụng để truyền sóng đều chọn ωc >> ωm (ωc>10ωm).

55.Phép nhân trong phương trình (4.2.1-3) có ảnh hưởngtrong việc tái định vị M(ω) trong miền tần số thì phépnhân này cũng yêu cầu băng thông gấp đôi Trong miềntần số dương, băng thông của M(ω) là ωm trong khi đóbăng thông của EDSB(ω) là 2ωm

56.Biểu diễn của eDSB(t) trong phương trình (4.2.1-3) được vẽtrong hình 4.2.1-2b với tín hiệu tin tức trong miền thờigian được vẽ trong hình 4.2.1-2a Đường nét đứt tronghình 4.2.1-2b là dạng tín hiệu tin tức ban đầu m(t) và đốixứng của nó qua trục thời gian Đường nét đứt được gọi làđường bao của tin tức

Hình 4.2.1-2: Dạng sóng trong miền thời gian của phương trình 4.2.1-3.a./ Tín hiệu tin tức; b./Tích của m(t) và Eccosωc-tức tín hiệu eDSB(t)

57.Tín hiệu eDSB(t) là sóng điều chế và sẽ là tín hiệu đượctruyền đi trong hệ thống truyền thông dùng điều chếAMDSB-SC Tuy nhiên, ta phải chứng minh rằng m(t) cóthể được khôi phục từ eDSB(t) và chắc chắn rằng đó là điềukiện cần thiết cho bất kỳ hệ thống nào Để mô tả việc lấylại m(t) ta xét hình 4.2.1-3 Hình 4.2.1-3a là sơ đồ khốiphần phát, hình 4.2.1-3b là sơ đồ khối phần thu

Đường bao

Sóng mang

m(t)

Hình 4.2.1-3 Sơ đồ khối hệ thống AMDSB-SC.

a./ Phần phát; b./ Phần thu

1

73.Từ phương trình (4.2.1-6), trong miền tần số ta có thêmmột phiên bản của M(ω) ở ω=0 vàω ±= 2ω0 Vì vậy,nếu mạch lọc thông thấp LPF (Low Pass Filter) tronghình 4.2.1-3b là không méo trong khoảng tần số

59.Tín hiệu sóng mang ở khối thu là cosωct, được tạo ra từmạch dao động nội (LO-Location Oscillator) Độ chínhxác của LO là thực sự quan trọng cho việc khôi phục m(t)được chính xác Trong hình 4.2.1-3, sóng mang dùng trongkhối phát và dao động nội LO dùng trong khối thu phảigiống nhau chính xác cả về tần số lẫn về pha Vì vậy,sóng mang và dao động nội LO được đồng bộ trong tần sốvà pha, nên đôi khi loại giải điều chế này còn được gọi làgiải điều chế đồng bộ hay giải điều chế kết hợp

60.Nếu dao động nội không đồng bộ với sóng mang thì sẽdẫn đến việc méo tín hiệu và tín hiệu thu được sẽ khôngcòn chính xác nữa

II.2./ Hệ thống AM thông thường – AMDSB-TC (Hệ thống điều chế

AM hai dải biên truyền sóng mang).

61.Hầu hết các ứng dụng của điều chế biên độ là phát thanh

AM Trong những ứng dụng này có nhiều máy thu và một

ít máy phát Nếu dùng hệ thống AMDSB-SC thì phải thiếtkế ở máy thu một mạch dao động nội mà có tần số và phaphải đồng bộ với sóng mang của máy phát Vì vậy mà giáthành của hệ thống AMDSB-SC cao, nên một loại điềuchế khác được hình thành

62.Tín hiệu phát được cho là:

( )t [E m E m( )t ] t E[ m m ( )t ] t

e AM = + c cosωc = 1+ n cosωc (4.2.2-1)Trong đó: ( ) ( ) ( ) ( )

m

t m t

m

t m t

63.Giả sử rằng F{ }m( )t ↔M( )ω như trong hình 4.2.1-1a Biếnđổi Fourier của eAM(t) được vẽ ở hình 4.2.2-1 và cho bởibiểu thức:

64.Giả sử m(t) được vẽ ở hình 4.2.1-2a, ta xét eAM(t) trongmiền thời gian Dạng sóng này được vẽ trong hình 4.2.2-2.Điểm quan trọng trong hình này là đường bao dương bênngoài của eAM(t) có hình dạng giống với m(t) Nếu ta cóthể xây dựng một mạch thu mà theo sát đường bao này thìcó thể phục hồi m(t) lại dể dàng Trong hình 4.2.2-2 phảicó điều kiện E>mEc(t)|m(t)|max = mEcEm Mục đích của yêucầu này là để bảo đảm đường bao không vượt quá mứcâm và vì vậy mà đường bao mới giống hệt với m(t).

Hình 4.2.2-2: Dạng sóng trong miền thời gian của eAM(t)

65.Ta phải chứng minh mục đích của sóng mang trong eAM(t)là để giữ đường bao dương của tín hiệu phát trong hìnhdạng của m(t) Cách thực hiện điều này là sử dụng mạchtách sóng hình bao tại máy thu Sơ đồ mạch của mạchtách sóng hình bao được vẽ ở hình 4.2.2-3

Hình 4.2.2-3: Mạch tách sóng hình bao

66.Nguyên lý hoạt động của mạch tách sóng hình bao có thểđược trình bày sơ lược như sau:

74.Xung dương đầu tiên của tín hiệu AM sẽ nạp cho tụđiện C đến giá trị điện áp đỉnh Ở nửa chu kỳ âm củasóng mang, diode ngưng dẫn, tụ C xả điện qua điện trở

R và điện áp trên tụ C giảm xuống, thời hằng nạp xảlà RC Quá trình xả của tụ C sẽ kéo dài đến lúc xuất

Đường bao

Sóng mang

sóng mang có giá trị điện áp vượt quá giá trị sẵn cótrên tụ C Hằng số thời gian RC được chọn sao chokhông quá lớn để quá trình xả điện của tụ biến thiênkịp với sự thay đổi của hình bao Tín hiệu đầu ra củamạch tách sóng hình bao chỉ khác tín hiệu m(t) ở chỗlà có thêm thành phần một chiều (E+mEcm(t)), nhưngviệc lọc bỏ thành phần một chiều này không có gì khókhăn cả Mạch tách sóng hình bao không yêu cầu độchính xác về tần số và pha của sóng mang Vì vậyđiều kiện về độ chính xác của tín hiệu dao động nội

LO trong AMDSB-SC được khắc phục

67.Trong các hệ thống thông tin AM thực tế, việc giải điềuchế không thực hiện trực tiếp từ tín hiệu AM thu được màlà tín hiệu sau bộ biến đổi tần số, được gọi là bộ trộn tần.Nhiệm vụ của bộ trộn tần là chuyển phổ của tín hiệu AMtừ tần số sóng mang ωc xuống tần số ωc’ Tần số đóthường không đổi đối với các máy thu (gọi là tần số trungtần thường là 455KHz) Trong máy thu phải có mạch tạodao động điều hòa tần số ωc”=ωc+ωc’ (hoặc ωc”=ωc-ωc’).Tín hiệu AM thu được sẽ đem nhân với tín hiệu này (tứcđiều chế cân bằng) để đưa về tín hiệu có tần số là

ωc’=ωc”- ωc Các thành phần phổ không cần thiết xuấthiện trong quá trình nhân này sẽ được lọc bỏ bằng cácmạch lọc tương ứng Tín hiệu sau bộ trộn tần là tín hiệu

AM có tần số sóng mang là ωc’ và đó là tần số cố định ởđầu vào mạch tách sóng hình bao Máy thu làm việc theonguyên lý này gọi là máy thu ngoại sai Trong máy thungoại sai việc khuếch đại tín hiệu sẽ không phụ thuộc vàotần số sóng mang của tín hiệu

68.Hệ thống điều chế AM có nhược điểm cơ bản so với hệthống AMDSB-SC đó là hiệu suất năng lượng không cao.Để phân tích vấn đề này người ta định nghĩa hệ số hiệusuất năng lượng của tín hiệu AM, là tỉ số:

%100

Trong đó: Pb là công suất trung bình của các dải biên

Py là công suất toàn phần của tín hiệu AM

75.Công suất có ích là công suất cần thiết để truyền tintức nó chứa trong các dải biên Công suất của sóngmang, về quan điểm truyền tin là công suất vô ích.Việc đưa thêm sóng mang vào tín hiệu AM hoàn toànlà vấn đề kỹ thuật để giải quyết vấn đề giải điều chế.Các dải biên liên quan đến thành phần m(t)cosωct củatín hiệu AM, nên công suất trung bình của nó bằng

C LSB USB

P = + +

69.Hệ số điều chế m và phần trăm điều chế : trong điều chế

AM, biên độ của sóng mang thay đổi bởi biên độ của tínhiệu tin tức Nếu biên độ của sóng mang không thay đổi

ta gọi là điều chế zero Nếu biên độ của sóng mang thayđổi 50% ta gọi là điều chế 50% Nếu biên độ của sóngmang thay đổi 100% ta gọi là điều chế 100% Nếu biênđộ của tín hiệu tin tức quá lớn hoặc biên độ của sóngmang quá nhỏ sẽ làm cho biên độ của sóng mang thay đổihơn 100% khi đó sẽ gây ra hiện tượng quá điều chế dẫnđến việc méo tín hiệu Để điều chế AM dễ dàng cho việctái tạo lại tin tức mà không bị méo đòi hỏi biên độ của tínhiệu tin tức phải nhỏ hơn biên độ của tín hiệu sóng mang.Mối ràng buộc này được biểu diễn bằng hệ số điều chế mvà phần trăm điều chế m%:

II.3./ Hệ thống AMSSB (Hệ thống điều chế AM một dải biên).

71.Điều chế AMDSB-SC và điều chế AMDSB-TC là cácphương pháp điều chế thành công để chuyển tín hiệu tintức vào trong tần số của sóng mang Rõ ràng rằng cả haikỹ thuật trên đều thực hiện bởi hai dải biên từ tín hiệu tintức gốc Vì dạng phổ của tín hiệu tin tức gốc được giữ lạitrong cả hai dải biên trên và dưới nên chỉ cần một tronghai dải biên này là đủ để tái tạo lại chính xác tín hiệu tintức ở máy thu Nếu xét về băng thông thì hai phương pháptrên đều sử dụng băng thông rất lãng phí Sau đây ta tìmhiểu về một phương pháp điều chế khác mà chỉ yêu cầu

76.Phương pháp thứ nhất là tạo ra một tín hiệu

AMDSSB-SC và sau đó lọc bỏ đi một dải biên không cần thiết vàchỉ giữ lại một dải biên Với giải pháp này thì cần phảicó một mạch lọc Mạch lọc này có nhiệm vụ là lọc bỏ

đi một dải biên thường là thực hiện lọc bỏ đi dải biêndưới và giữ lại dải biên trên Phương pháp lọc hầu hếtlà thỏa mãn cho các tín hiệu tin tức có thành phần tầnsố thấp Vì các tần số thấp từ 100 ÷ 200Hzthì khôngquyết định đến độ rõ của tiếng nói Tiếng nói có thểđược truyền thành công bằng kỹ thuật lọc này cho việctạo tín hiệu SSB

77.Phương pháp thứ hai để tạo tín hiệu SSB là phươngpháp dịch pha Để tìm hiểu phương pháp này ta xét vídụ sau:

6 Ví dụ: 4.2.3-1:

78.Có tín hiệu tin tức âm thanh đơn thể, m(t)=cosωmt.Biến đổi Fourier của m(t) được vẽ ở hình 4.2.3-1a.Nhân m(t) bởi sóng mang điều hòa, ta đặt

eSSB(t)=m(t).cosωct mà có phổ được vẽ ở hình 4.2.3-1b.Nếu ta đưa eSSB(t) qua một mạch lọc mà chỉ giữ lại dảibiên thấp thì thành phần phổ giữ lại này được vẽ ởhình 4.2.3-1c Trong miền thời gian tín hiệu LSB là:

e LSB =cosωc−ωm =cosωm cosωc +sinωm sinωc

79.Vì vậy ta có thể tạo eLSB(t) bằng cách tạo cosωmt.cosωctvà sinωmt.sinωct và sau đó cộng chúng lại với nhau.Thành phần thứ nhất cho thấy chỉ là tích của tín hiệutin tức và tín hiệu sóng mang, trong khi đó thành phầnthứ hai được viết lại:

t t t

t t

sin

và vì vậy đến đây ta có thể đạtđược mục đích bằng cách dịch pha của tín hiệu tin tức và tín hiệu sóngmang đi một góc là 

hiệu tin tức m(t) thì tín hiệu SSB là:

t t

m t t

m

t

e SSB( )= ( )cosωc + n( )sinωc (4.2.3-1)

Hình 4.2.3-1: Thành phần phổ của ví dụ 4.2.3-1

a./ Tín hiệu tin tức; b./Tín hiệu song biên; c./Tín hiệu biên tần thấp(LSB)

74.Trong đó, mn(t) có được bằng cách dịch pha của mỗi thànhphần tần số của m(t) đi một góc 

m t

({m t M t jM ω

75 Từ phương trình (4.2.3-3) ta có thể tổng quát hóa vídụ 4.2.3-1 và chứng minh rằng phương trình (4.2.3-1) làbiểu diễn cho tín hiệu một dải biên của tín hiệu m(t).Nhận xét biến đổi Fourier của tín hiệu tin tức:M(ω)↔F{m(t)} được vẽ ở hình 4.2.3-2a

80.Từ định nghĩa: Mp(ω)=M(ω) ω 0

(4.2.3-4)

Mn(ω)=M(ω) ω < 0 (4.2.3-5)81.Ta có thể viết: M(ω)=Mp(ω)+Mn(ω)

(4.2.3-6)Và từ phương trình (4.2.3-3): Mn(ω)=-jMp(ω)+jMn(ω) (4.2.3-7)

82.Lấy biến đổi Fourier 2 vế của (4.2.3-1) ta được:

2

1)()

c p

c n

c

M j

j − − ω+ω + ω+ω + ω−ω − ω−ω

±

)}

()(

)(

)(

{

2

1

c n

c p

c n

)(

)(

{

2

1

c n

c p

c n

c

M ω +ω − ω +ω − ω−ω + ω −ω

Hình 4.2.3-2: Thành phần đơn biên của tín hiệu tin tức chung.

a./ Phổ tin tức; b./ Phổ của tín hiệu dải biên dưới SSB;

c./ Phổ của tín hiệu dải biên trên SSB

83.Xét dấu cộng (+) trong phương trình (4.2.3-8) ta có:

ESSB(ω)=Mp(ω+ωc)+Mn(ω-ωc) (4.2.3-9)Và phổ của nó được vẽ ở hình 4.2.3-2b

84.Tương tự xét dấu trừ (-) trong phương trình (4.2.3-8) tacó:

ESSB(ω)=Mp(ω-ωc)+Mn(ω+ωc) (4.2.3-10)Và phổ của nó được vẽ ở hình 4.2.3-2c

76.Rõ ràng phương trình (4.2.3-9) biểu diễn một tín hiệu LSBvà phương trình (4.2.3-10) biểu diễn một tín hiệu USB và

vì vậy mà phương trình (4.2.3-1) có giá trị cho bất kỳ tínhiệu m(t) nào

77.Để tái tạo m(t) từ tín hiệu SSB trong phương trình 1) ta có thể dùng mạch tách sóng kết hợp Mạch này cónhiệm vụ nhân tín hiệu thu được, eSSB(t), với sóng mang

(4.2.3-t t t

m t t

m t t

e SSB( )cosωc = ( )cos2ωc ± n( )sinωc cosωc

]2sin)(2

cos)([2

12

)(

t t

m t t

m t

m

c n

ω ±+

Các thành phần 2ωct có thể được loại bỏ khỏi phương trình (4.2.3-11) bằngcác mạch lọc thông thấp, vì vậy mà m(t) đã được tái tạo lại Và dĩ nhiên,cũng giống như điều chế AMDSB-SC, sự không chính xác về pha và tần số

trong tín hiệu dao động nội LO với tín hiệu eSSB(t) sẽ dẫn đến méo tín hiệuthu được

78.Tín hiệu SSB tìm hiểu ở trên là tín hiệu SSB loại bỏ sóngmang (AMSSB-SC), là thành phần không có ích trong tínhiệu được phát đi Theo như xác định sự hữu dụng củamạch tách sóng hình bao trong phần II.2 ở trên, ở đây tasẽ xét xem nó có thể đúng trong truyền dẫn SSB đượckhông?

85.Xét tín hiệu AMSSB-TC (Transmitted Carrier)

t t

m t t

m t E t

e SSB−TC( )= cosωc + ( )cosωc + n( )sinωc (4.2.3-12)

86.Phương trình (4.2.3-12) có thể viết lại dưới dạng:

)cos(

)}

()]

({[

)( = + 2 + 2 2 ω +θ

−

=

)(

)(

t m E

t m arctg n

t m E

t m

87.Nếu E >>|m(t)| thì đường bao xấp xỉ với:

2

)(21)

(t ≅ E+m t

loại bỏ thành phần một chiều E, ta thu được tín hiệu m(t) như yêu cầu

II.4./ Hệ thống AMVSB (Hệ thống điều chế AM truyền biên tần cụt).

80.Tín hiệu đơn biên có thể được tạo ra bằng cách tạo tínhiệu AMDSB-SC trước rồi lọc bỏ bớt đi một dải biên,hoặc dùng phương pháp dịch pha như trong phần II.3 ởtrên Với phương pháp cổ điển thì thành công trên các tintức mà có một ít thành phần tần số thấp và vì vậy màkhông yêu cầu nghiêm ngặt về các đặc tuyến giới hạn của

mạch lọc Phương pháp dịch pha có thể được dùng chonhững tin tức với thành phần tần số từ thấp cho đến DC,nhưng việc thiết kế một hệ thống dịch pha 90o trên mộtvùng rộng của tần số là không dễ dàng thực hiện Vì vậytrong một giới hạn nào đó thì việc tạo ra tín hiệu SSB làkhó khăn nên ta phải tìm kiếm phương pháp điều chếkhác có tính khả thi hơn mà vẫn thỏa mãn yêu cầu vềbăng thông của nó.

81.Truyền dẫn AM biên tần cụt (VSB-Vestigial Sideband) cónhững đặc điểm này VSB giảm nhỏ tính chặt chẽ về yêucầu dạng tần số giới hạn của SSB bằng cách giữ lại một ítbiên tần không cần thiết trong quá trình truyền tín hiệu.Khi một phần của biên tần “mở rộng” này được gởi đi thìVSB chiếm băng thông nhỏ hơn DSB nhưng nó sẽ có băngthông lớn hơn SSB Tín hiệu VSB được tạo ra bằng cáchlọc bỏ gần hết một biên của tín hiệu AMDSB-SC chỉ giữlại một phần nhỏ tín hiệu gần tần số sóng mang mà thôi.Và dĩ nhiên đặc điểm của mạch lọc này thì không thểchọn tùy ý được

Hình 4.2.4-1: Hệ thống điều chế biên tần cụt

a./ Mạch phát; b./Mạch thu

82.Sự hạn chế trên những hàm chuyển đổi của mạch lọc chotín hiệu VSB có thể được xác minh bằng cách xét sơ đồkhối hệ thống thông tin được vẽ ở hình 4.2.4-1b

89.Trước tiên xét hình 4.2.4-1a, ta có:

2

1)()

e t

g( )= VSB( )cosωc , nên:

H( ω ) cos ωct

eDSB(t)

LPF cos ωct

r(t) g(t)

eVSB(t)