PHẦN I: DẪN NHẬP
I./ ĐẶT VẤN ĐỀ
- Vấn đề điều chế và giải điều chế không còn là điều mới mẽ đối với sinh viên các trường kỹ thuật chuyên ngành Điện – Điện tử nói chung và sinh viên ngành Điện tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói riêng. Nhưng hiểu thấu đáo được vấn đề thì không phải có là đa số.
- Với đề tài “Mô phỏng quá trình điều chế tín hiệu dùng máy tính” sẽ cho thấy được dạng sóng tín hiệu điều chế trực tiếp trên máy tính chứ không chỉ là dạng sóng được vẽ lên bảng trong lúc các thầy cô dạy. Nhờ vậy mà ta có thể quan sát được trực tiếp dạng sóng điều chế một cách rõ ràng chứ không còn là việc phải hình dung như lúc học nữa.
- Nhờ việc mô phỏng này mà sinh viên có thể tiếp thu bài nhanh hơn và có thể hiểu vấn đề sâu sắc hơn.
II./ GIỚI HẠN VẤN ĐỀ
- Vì điều chế thông tin là phức tạp và kiến thức của chúng em còn hạn chế nên với thời gian 10 tuần chúng em không thể tìm hiểu hết tất cả các loại điều chế được, nên:
- Trong đề tài này chúng em chỉ:
F Khảo sát các lý thuyết về điều chế.
F Một số bài tập về điều chế, và
F Mô phỏng các bài tập này trong MatLab.
III./ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Mục tiêu đầu tiên là do chương trình đào tạo của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, yêu cầu phải có một luận văn tốt nghiệp để chuẩn bị cho việc ra trường. Cho nên, đề tài “Mô Phỏng Quá Trình Điều Chế Tín Hiệu Dùng Máy Tính” cũng để đáp ứng yêu cầu này.
- Sau nữa, cũng là để củng cố lại một số kiến thức mà chúng em đã được học trong trường.
- Và cuối cùng, là để tìm hiểu thêm về một số các khái niệm và những vấn đề mới trong kỹ thuật mà trong trường chưa có điều kiện để giảng dạy.
IV./ NHIỆM VỤ THỰC HIỆN
A. Phần giới thiệu
- Tựa đề tài
- Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp
- Lời nói đầu
- Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
- Nhận xét của giáo viên phản biện
- Nhận xét của Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp
- Lời cảm tạ
- Mục lục
B. Phần nội dung
v Phần I: Dẫn nhập
v Phần II: Phần Lý Thuyết Điều Chế
- Chương I: Tín Hiệu và Thông Tin
- Chương II: Giới Thiệu Về Hệ Thống Thông Tin
- Chương III: Giới Thiệu Về Điều Chế
- Chương IV: Các Hệ Thống Điều Chế Liên Tục
v Phần III: Phần Mô Phỏng điều Chế
- Chương I: Giới Thiệu về MatLab
- Chương II: Mô Phỏng – Các Chương Trình
v Phần IV: Phần Kết Luận
C. Phần Phụ Lục
62 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1779 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Mô phỏng quá trình điều chế tín hiệu dùng máy tính, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
maø theo saùt ñöôøng bao naøy thì coù theå phuïc hoài m(t) laïi deå daøng. Trong hình 4.2.2-2 phaûi coù ñieàu kieän E>mEc(t)|m(t)|max = mEcEm. Muïc ñích cuûa yeâu caàu naøy laø ñeå baûo ñaûm ñöôøng bao khoâng vöôït quaù möùc aâm vaø vì vaäy maø ñöôøng bao môùi gioáng heät vôùi m(t).
Ñöôøng bao
Soùng mang
Hình 4.2.2-2: Daïng soùng trong mieàn thôøi gian cuûa eAM(t).
Ta phaûi chöùng minh muïc ñích cuûa soùng mang trong eAM(t) laø ñeå giöõ ñöôøng bao döông cuûa tín hieäu phaùt trong hình daïng cuûa m(t). Caùch thöïc hieän ñieàu naøy laø söû duïng maïch taùch soùng hình bao taïi maùy thu. Sô ñoà maïch cuûa maïch taùch soùng hình bao ñöôïc veõ ôû hình 4.2.2-3.
Hình 4.2.2-3: Maïch taùch soùng hình bao.
Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maïch taùch soùng hình bao coù theå ñöôïc trình baøy sô löôïc nhö sau:
Xung döông ñaàu tieân cuûa tín hieäu AM seõ naïp cho tuï ñieän C ñeán giaù trò ñieän aùp ñænh. ÔÛ nöûa chu kyø aâm cuûa soùng mang, diode ngöng daãn, tuï C xaû ñieän qua ñieän trôû R vaø ñieän aùp treân tuï C giaûm xuoáng, thôøi haèng naïp xaû laø RC. Quaù trình xaû cuûa tuï C seõ keùo daøi ñeán luùc xuaát hieän xung döông tieáp theo cuûa soùng mang taïi vò trí maø soùng mang coù giaù trò ñieän aùp vöôït quaù giaù trò saün coù treân tuï C. Haèng soá thôøi gian RC ñöôïc choïn sao cho khoâng quaù lôùn ñeå quaù trình xaû ñieän cuûa tuï bieán thieân kòp vôùi söï thay ñoåi cuûa hình bao. Tín hieäu ñaàu ra cuûa maïch taùch soùng hình bao chæ khaùc tín hieäu m(t) ôû choã laø coù theâm thaønh phaàn moät chieàu (E+mEcm(t)), nhöng vieäc loïc boû thaønh phaàn moät chieàu naøy khoâng coù gì khoù khaên caû. Maïch taùch soùng hình bao khoâng yeâu caàu ñoä chính xaùc veà taàn soá vaø pha cuûa soùng mang. Vì vaäy ñieàu kieän veà ñoä chính xaùc cuûa tín hieäu dao ñoäng noäi LO trong AMDSB-SC ñöôïc khaéc phuïc.
Trong caùc heä thoáng thoâng tin AM thöïc teá, vieäc giaûi ñieàu cheá khoâng thöïc hieän tröïc tieáp töø tín hieäu AM thu ñöôïc maø laø tín hieäu sau boä bieán ñoåi taàn soá, ñöôïc goïi laø boä troän taàn. Nhieäm vuï cuûa boä troän taàn laø chuyeån phoå cuûa tín hieäu AM töø taàn soá soùng mang wc xuoáng taàn soá wc’. Taàn soá ñoù thöôøng khoâng ñoåi ñoái vôùi caùc maùy thu (goïi laø taàn soá trung taàn thöôøng laø 455KHz). Trong maùy thu phaûi coù maïch taïo dao ñoäng ñieàu hoøa taàn soá wc”=wc+wc’ (hoaëc wc”=wc-wc’). Tín hieäu AM thu ñöôïc seõ ñem nhaân vôùi tín hieäu naøy (töùc ñieàu cheá caân baèng) ñeå ñöa veà tín hieäu coù taàn soá laø wc’=wc”- wc. Caùc thaønh phaàn phoå khoâng caàn thieát xuaát hieän trong quaù trình nhaân naøy seõ ñöôïc loïc boû baèng caùc maïch loïc töông öùng. Tín hieäu sau boä troän taàn laø tín hieäu AM coù taàn soá soùng mang laø wc’ vaø ñoù laø taàn soá coá ñònh ôû ñaàu vaøo maïch taùch soùng hình bao. Maùy thu laøm vieäc theo nguyeân lyù naøy goïi laø maùy thu ngoaïi sai. Trong maùy thu ngoaïi sai vieäc khueách ñaïi tín hieäu seõ khoâng phuï thuoäc vaøo taàn soá soùng mang cuûa tín hieäu.
Heä thoáng ñieàu cheá AM coù nhöôïc ñieåm cô baûn so vôùi heä thoáng AMDSB-SC ñoù laø hieäu suaát naêng löôïng khoâng cao. Ñeå phaân tích vaán ñeà naøy ngöôøi ta ñònh nghóa heä soá hieäu suaát naêng löôïng cuûa tín hieäu AM, laø tæ soá:
(4.2.2-3)
Trong ñoù: Pb laø coâng suaát trung bình cuûa caùc daûi bieân.
Py laø coâng suaát toaøn phaàn cuûa tín hieäu AM.
Coâng suaát coù ích laø coâng suaát caàn thieát ñeå truyeàn tin töùc noù chöùa trong caùc daûi bieân. Coâng suaát cuûa soùng mang, veà quan ñieåm truyeàn tin laø coâng suaát voâ ích. Vieäc ñöa theâm soùng mang vaøo tín hieäu AM hoaøn toaøn laø vaán ñeà kyõ thuaät ñeå giaûi quyeát vaán ñeà giaûi ñieàu cheá. Caùc daûi bieân lieân quan ñeán thaønh phaàn m(t)coswct cuûa tín hieäu AM, neân coâng suaát trung bình cuûa noù baèng , trong ñoù Px laø coâng suaát cuûa tín hieäu tin töùc m(t). Vaäy coâng suaát toaøn phaàn cuûa tín hieäu AM baèng toång coâng suaát caùc daûi beân vôùi coâng suaát cuûa soùng mang.
Heä soá ñieàu cheá m vaø phaàn traêm ñieàu cheá : trong ñieàu cheá AM, bieân ñoä cuûa soùng mang thay ñoåi bôûi bieân ñoä cuûa tín hieäu tin töùc. Neáu bieân ñoä cuûa soùng mang khoâng thay ñoåi ta goïi laø ñieàu cheá zero. Neáu bieân ñoä cuûa soùng mang thay ñoåi 50% ta goïi laø ñieàu cheá 50%. Neáu bieân ñoä cuûa soùng mang thay ñoåi 100% ta goïi laø ñieàu cheá 100%. Neáu bieân ñoä cuûa tín hieäu tin töùc quaù lôùn hoaëc bieân ñoä cuûa soùng mang quaù nhoû seõ laøm cho bieân ñoä cuûa soùng mang thay ñoåi hôn 100% khi ñoù seõ gaây ra hieän töôïng quaù ñieàu cheá daãn ñeán vieäc meùo tín hieäu. Ñeå ñieàu cheá AM deã daøng cho vieäc taùi taïo laïi tin töùc maø khoâng bò meùo ñoøi hoûi bieân ñoä cuûa tín hieäu tin töùc phaûi nhoû hôn bieân ñoä cuûa tín hieäu soùng mang. Moái raøng buoäc naøy ñöôïc bieåu dieãn baèng heä soá ñieàu cheá m vaø phaàn traêm ñieàu cheá m%:
(4.2.2-4)
vaø (4.2.2-5)
YÙ nghóa cuûa heä soá ñieàu cheá m: chöùc naêng quan troïng nhaát cuûa m laø cho bieát tín hieäu ñieàu cheá coù bò meùo hay khoâng. Caên cöù vaøo heä soá ñieàu cheá ñeå ñieàu chænh maïch, naâng cao coâng suaát phaùt. Heä soá ñieàu cheá caøng cao thì coâng suaát truyeàn seõ caøng lôùn. Trong ñieàu cheá AM, heä soá ñieàu cheá m töø (töùc ).
Heä thoáng AMSSB (Heä thoáng ñieàu cheá AM moät daûi bieân).
Ñieàu cheá AMDSB-SC vaø ñieàu cheá AMDSB-TC laø caùc phöông phaùp ñieàu cheá thaønh coâng ñeå chuyeån tín hieäu tin töùc vaøo trong taàn soá cuûa soùng mang. Roõ raøng raèng caû hai kyõ thuaät treân ñeàu thöïc hieän bôûi hai daûi bieân töø tín hieäu tin töùc goác. Vì daïng phoå cuûa tín hieäu tin töùc goác ñöôïc giöõ laïi trong caû hai daûi bieân treân vaø döôùi neân chæ caàn moät trong hai daûi bieân naøy laø ñuû ñeå taùi taïo laïi chính xaùc tín hieäu tin töùc ôû maùy thu. Neáu xeùt veà baêng thoâng thì hai phöông phaùp treân ñeàu söû duïng baêng thoâng raát laõng phí. Sau ñaây ta tìm hieåu veà moät phöông phaùp ñieàu cheá khaùc maø chæ yeâu caàu taàn soá qui ñònh cuûa kyõ thuaät ñieàu cheá DSB ñaõ ñöôïc khaûo saùt ôû hai phaàn treân.
Caùc kyõ thuaät ñieàu cheá maø chæ truyeàn daûi bieân treân hoaëc daûi bieân döôùi cuûa tín hieäu DSB thì ñöôïc goïi laø ñieàu cheá ñôn bieân (SSB-Single Sideband). Coù hai phöông phaùp cô baûn ñeå taïo ra tín hieäu SSB.
Phöông phaùp thöù nhaát laø taïo ra moät tín hieäu AMDSSB-SC vaø sau ñoù loïc boû ñi moät daûi bieân khoâng caàn thieát vaø chæ giöõ laïi moät daûi bieân. Vôùi giaûi phaùp naøy thì caàn phaûi coù moät maïch loïc. Maïch loïc naøy coù nhieäm vuï laø loïc boû ñi moät daûi bieân thöôøng laø thöïc hieän loïc boû ñi daûi bieân döôùi vaø giöõ laïi daûi bieân treân. Phöông phaùp loïc haàu heát laø thoûa maõn cho caùc tín hieäu tin töùc coù thaønh phaàn taàn soá thaáp. Vì caùc taàn soá thaáp töø thì khoâng quyeát ñònh ñeán ñoä roõ cuûa tieáng noùi. Tieáng noùi coù theå ñöôïc truyeàn thaønh coâng baèng kyõ thuaät loïc naøy cho vieäc taïo tín hieäu SSB.
Phöông phaùp thöù hai ñeå taïo tín hieäu SSB laø phöông phaùp dòch pha. Ñeå tìm hieåu phöông phaùp naøy ta xeùt ví duï sau:
Ví duï: 4.2.3-1:
Coù tín hieäu tin töùc aâm thanh ñôn theå, m(t)=coswmt. Bieán ñoåi Fourier cuûa m(t) ñöôïc veõ ôû hình 4.2.3-1a. Nhaân m(t) bôûi soùng mang ñieàu hoøa, ta ñaët eSSB(t)=m(t).coswct maø coù phoå ñöôïc veõ ôû hình 4.2.3-1b. Neáu ta ñöa eSSB(t) qua moät maïch loïc maø chæ giöõ laïi daûi bieân thaáp thì thaønh phaàn phoå giöõ laïi naøy ñöôïc veõ ôû hình 4.2.3-1c. Trong mieàn thôøi gian tín hieäu LSB laø:
.
Vì vaäy ta coù theå taïo eLSB(t) baèng caùch taïo coswmt.coswct vaø sinwmt.sinwct vaø sau ñoù coäng chuùng laïi vôùi nhau. Thaønh phaàn thöù nhaát cho thaáy chæ laø tích cuûa tín hieäu tin töùc vaø tín hieäu soùng mang, trong khi ñoù thaønh phaàn thöù hai ñöôïc vieát laïi:
vaø vì vaäy ñeán ñaây ta coù theå ñaït ñöôïc muïc ñích baèng caùch dòch pha cuûa tín hieäu tin töùc vaø tín hieäu soùng mang ñi moät goùc laøhoaëc .
-wm
wm
0
M(w)
w
a./
EDSB(w)
0
wc-wm
wc
wc+wm
w
-wc-wm
-wc
-wc+wm
b./
w
wc-wm
wc
-wc+wm
0
-wc
Phoå LSB
c./
Maëc duø ví duï chæ trình baøy moät tröôøng hôïp ñaëc bieät ñôn giaûn nhöng keát quaû ñoù coù yù nghóa cho taát caû tín hieäu tin töùc, vì baát kyø tín hieäu naøo cuõng coù theå bieåu dieãn ñöôïc döôùi daïng toång cuûa haøm ñieàu hoøa sine/cosine trong moät khoaûng giôùi haïn qui ñònh cho tröôùc. Keát quaû chung ñoái vôùi moïi tín hieäu tin töùc m(t) thì tín hieäu SSB laø:
(4.2.3-1)
Hình 4.2.3-1: Thaønh phaàn phoå cuûa ví duï 4.2.3-1.
a./ Tín hieäu tin töùc; b./Tín hieäu song bieân; c./Tín hieäu bieân taàn thaáp(LSB).
Trong ñoù, mn(t) coù ñöôïc baèng caùch dòch pha cuûa moãi thaønh phaàn taàn soá cuûa m(t) ñi moät goùc hoaëc laø. Trong phöông trình (4.2.3-1), daáu coäng (+) töông öùng vôùi LSB vaø daáu tröø (-) töông öùng vôùi USB. Thaønh phaàn mn(t) ñöôïc goïi laø bieán ñoåi Hilber cuûa m(t) vaø ñöôïc vieát bôûi:
(4.2.3-2)
Ta bieát raèng, w / 0 (4..2.3-3)
w < 0
Töø phöông trình (4.2.3-3) ta coù theå toång quaùt hoùa ví duï 4.2.3-1 vaø chöùng minh raèng phöông trình (4.2.3-1) laø bieåu dieãn cho tín hieäu moät daûi bieân cuûa tín hieäu m(t). Nhaän xeùt bieán ñoåi Fourier cuûa tín hieäu tin töùc: M(w)«F{m(t)} ñöôïc veõ ôû hình 4.2.3-2a.
Töø ñònh nghóa: Mp(w)=M(w) w / 0 (4.2.3-4)
Mn(w)=M(w) w < 0 (4.2.3-5)
Ta coù theå vieát: M(w)=Mp(w)+Mn(w) (4.2.3-6)
Vaø töø phöông trình (4.2.3-3): Mn(w)=-jMp(w)+jMn(w) (4.2.3-7)
Laáy bieán ñoåi Fourier 2 veá cuûa (4.2.3-1) ta ñöôïc:
(4.2.3-8)
M(w)
w
wm
0
-wm
a./
ESSB(w)
-wc
-wc+wm
0
wc
w
wc-wm
b./
-wc-wm
c./
ESSB(w)
-wc
0
wc+wm
wc
w
Hình 4.2.3-2: Thaønh phaàn ñôn bieân cuûa tín hieäu tin töùc chung.
a./ Phoå tin töùc; b./ Phoå cuûa tín hieäu daûi bieân döôùi SSB;
c./ Phoå cuûa tín hieäu daûi bieân treân SSB.
Xeùt daáu coäng (+) trong phöông trình (4.2.3-8) ta coù:
ESSB(w)=Mp(w+wc)+Mn(w-wc) (4.2.3-9)
Vaø phoå cuûa noù ñöôïc veõ ôû hình 4.2.3-2b.
Töông töï xeùt daáu tröø (-) trong phöông trình (4.2.3-8) ta coù:
ESSB(w)=Mp(w-wc)+Mn(w+wc) (4.2.3-10)
Vaø phoå cuûa noù ñöôïc veõ ôû hình 4.2.3-2c.
Roõ raøng phöông trình (4.2.3-9) bieåu dieãn moät tín hieäu LSB vaø phöông trình (4.2.3-10) bieåu dieãn moät tín hieäu USB vaø vì vaäy maø phöông trình (4.2.3-1) coù giaù trò cho baát kyø tín hieäu m(t) naøo.
Ñeå taùi taïo m(t) töø tín hieäu SSB trong phöông trình (4.2.3-1) ta coù theå duøng maïch taùch soùng keát hôïp. Maïch naøy coù nhieäm vuï nhaân tín hieäu thu ñöôïc, eSSB(t), vôùi soùng mang.
(4..2.3-11)
Caùc thaønh phaàn 2wct coù theå ñöôïc loaïi boû khoûi phöông trình (4.2.3-11) baèng caùc maïch loïc thoâng thaáp, vì vaäy maø m(t) ñaõ ñöôïc taùi taïo laïi. Vaø dó nhieân, cuõng gioáng nhö ñieàu cheá AMDSB-SC, söï khoâng chính xaùc veà pha vaø taàn soá trong tín hieäu dao ñoäng noäi LO vôùi tín hieäu eSSB(t) seõ daãn ñeán meùo tín hieäu thu ñöôïc.
Tín hieäu SSB tìm hieåu ôû treân laø tín hieäu SSB loaïi boû soùng mang (AMSSB-SC), laø thaønh phaàn khoâng coù ích trong tín hieäu ñöôïc phaùt ñi. Theo nhö xaùc ñònh söï höõu duïng cuûa maïch taùch soùng hình bao trong phaàn II.2 ôû treân, ôû ñaây ta seõ xeùt xem noù coù theå ñuùng trong truyeàn daãn SSB ñöôïc khoâng?
Xeùt tín hieäu AMSSB-TC (Transmitted Carrier).
(4.2.3-12)
Phöông trình (4.2.3-12) coù theå vieát laïi döôùi daïng:
(4.2.3-13)
Trong ñoù: (4.2.3-14)
Neáu tín hieäu AMSSB-TC ñöôïc ñöa ñeán maïch taùch soùng hình bao thì ngoõ ra maïch taùch soùng hình bao seõ laø:
(4.2.3-15)
Neáu E >>|m(t)| thì ñöôøng bao xaáp xæ vôùi:
(4.2.3-16)
Khai trieån caên baäc 2 vaø boû qua caùc thaønh phaàn baäc cao hôn 2, ta ñöôïc:
(4.2.3-17)
loaïi boû thaønh phaàn moät chieàu E, ta thu ñöôïc tín hieäu m(t) nhö yeâu caàu.
Heä thoáng AMVSB (Heä thoáng ñieàu cheá AM truyeàn bieân taàn cuït).
Tín hieäu ñôn bieân coù theå ñöôïc taïo ra baèng caùch taïo tín hieäu AMDSB-SC tröôùc roài loïc boû bôùt ñi moät daûi bieân, hoaëc duøng phöông phaùp dòch pha nhö trong phaàn II.3 ôû treân. Vôùi phöông phaùp coå ñieån thì thaønh coâng treân caùc tin töùc maø coù moät ít thaønh phaàn taàn soá thaáp vaø vì vaäy maø khoâng yeâu caàu nghieâm ngaët veà caùc ñaëc tuyeán giôùi haïn cuûa maïch loïc. Phöông phaùp dòch pha coù theå ñöôïc duøng cho nhöõng tin töùc vôùi thaønh phaàn taàn soá töø thaáp cho ñeán DC, nhöng vieäc thieát keá moät heä thoáng dòch pha 90o treân moät vuøng roäng cuûa taàn soá laø khoâng deã daøng thöïc hieän. Vì vaäy trong moät giôùi haïn naøo ñoù thì vieäc taïo ra tín hieäu SSB laø khoù khaên neân ta phaûi tìm kieám phöông phaùp ñieàu cheá khaùc coù tính khaû thi hôn maø vaãn thoûa maõn yeâu caàu veà baêng thoâng cuûa noù.
Truyeàn daãn AM bieân taàn cuït (VSB-Vestigial Sideband) coù nhöõng ñaëc ñieåm naøy. VSB giaûm nhoû tính chaët cheõ veà yeâu caàu daïng taàn soá giôùi haïn cuûa SSB baèng caùch giöõ laïi moät ít bieân taàn khoâng caàn thieát trong quaù trình truyeàn tín hieäu. Khi moät phaàn cuûa bieân taàn “môû roäng” naøy ñöôïc gôûi ñi thì VSB chieám baêng thoâng nhoû hôn DSB nhöng noù seõ coù baêng thoâng lôùn hôn SSB. Tín hieäu VSB ñöôïc taïo ra baèng caùch loïc boû gaàn heát moät bieân cuûa tín hieäu AMDSB-SC chæ giöõ laïi moät phaàn nhoû tín hieäu gaàn taàn soá soùng mang maø thoâi. Vaø dó nhieân ñaëc ñieåm cuûa maïch loïc naøy thì khoâng theå choïn tuøy yù ñöôïc.
H(w)
coswct
eDSB(t)
m(t)
eVSB(t)
LPF
coswct
r(t)
g(t)
eVSB(t)
a./
b./
Hình 4.2.4-1: Heä thoáng ñieàu cheá bieân taàn cuït.
a./ Maïch phaùt; b./Maïch thu.
Söï haïn cheá treân nhöõng haøm chuyeån ñoåi cuûa maïch loïc cho tín hieäu VSB coù theå ñöôïc xaùc minh baèng caùch xeùt sô ñoà khoái heä thoáng thoâng tin ñöôïc veõ ôû hình 4.2.4-1b.
Tröôùc tieân xeùt hình 4.2.4-1a, ta coù:
(4.2.4-1)
Trong ñoù:
Ôû maïch thu ôû hình 4.2.4-1b, ta coù:
, neân:
(4.2.4-2)
H?(v)?
v
vc+vm
-vc-vm
vc
-vc
0
E
E/2
a./
v
vc+vm
vc
E/2
E
H(v)
0
b./
Hình 4.2.4-2: ñieàu kieän giaù trò maïch loïc VSB.
a./ Giaù trò cuûa H(v); b./ Tính ñoái xöùng buø cuûa H(v).
Maïch loïc thoâng thaáp seõ loaïi boû nhöõng thaønh phaàn 2wc, neân taïi ngoõ ra cuûa maïch thu ta coù:
(4.2.4-3)
Ñeå thu ñöôïc m(t) khoâng bò meùo thì phaûi coù ñieàu kieän:
(4.2.4-4)
Trong ñoù: C: laø haèng soá.
wm: laø taàn soá cöïc ñaïi cuûa tín hieäu tin töùc.
td: laø thôøi gian treã.
Töø phöông trình (4.2.4-4) ta tìm ñöôïc:
vôùi (4.2.4-5).
Neáu boû qua pha ñaàu cuûa H(w) thì ñieàu kieän trong (4.2.4-5) ñoøi hoûi coù tính ñoái xöùng qua wc, nhö ôû hình veõ 4.2.4-2. Neáu ñaëc tuyeán daûi bieân taàn soá thaáp ñöôïc quay quanh ñieåm vaø ñaùp öùng maïch loïc ñaït ñöôïc trong khoaûng thì maïch loïc ñoù thoûa maõn yeâu caàu veà ñoái xöùng. Vôùi ñaëc tính pha ñoái xöùng thì deã daøng thöïc hieän hôn. Tuy nhieân trong nhieàu tröôøng hôïp thì yeâu caàu veà pha toû ra khoâng quan troïng, maëc duø ta phaûi thöïc hieän moät maïch loïc thoâng daûi cho bieân taàn treân vaø dó nhieân laø keát quaû naøy vaãn coù hieäu löïc cho caû bieân taàn döôùi.
Neáu thaønh phaàn soùng mang ñöôïc ñöa theâm vaøo thì truyeàn daãn bieân taàn cuït cuõng coù theå ñöôïc duøng vôùi maïch taùch soùng hình bao. Cuõng nhö trong SSB, maïch taùch soùng hình bao cuûa VSB cuõng laø moät caùch duøng khoâng coù hieäu quaû cuûa vieäc truyeàn coâng suaát vì haàu heát coâng suaát tieâu toán trong tín hieäu soùng mang.
Öu nhöôïc ñieåm cuûa töøng loaïi ñieàu cheá bieân ñoä:
Heä thoáng AMDSB-SC coù öu ñieåm laø hieäu suaát cao (100%) nhöng coù nhöôïc ñieåm laø baêng thoâng lôùn, baèng hai laàn taàn soá cöïc ñaïi cuûa tín hieäu tin töùc. Vieäc taïo tín hieäu AMDSB-SC vaø giaûi ñieàu cheá raát phöùc taïp.
Heä thoáng AMDSB-TC coù öu ñieåm trong vieäc giaûi ñieàu cheá nhöng laïi coù nhöôïc ñieåm cô baûn laø heä soá ñieàu cheá thaáp, hieäu suaát thaáp trong khi beà roäng phoå vaãn coøn lôùn.
Heä thoáng AMSSB-SC coù hieäu suaát naêng löôïng cao, beà roäng phoå nhoû nhöng taïo tín hieäu AMSSB-SC vaø giaûi ñieàu cheá raát phöùc taïp.
Heä thoáng AMSSB-TC coù beà roäng phoå nhoû, deã giaûi ñieàu cheá nhöng laïi coù hieäu suaát thaáp.
Heä thoáng AMVSB coù beà roäng phoå lôùn hôn AMSSB nhöng laïi nhoû hôn AMDSB vaø hieäu suaát cuõng khoâng cao.
Heä thoáng ñieàu cheá ASK.
Khi tín hieäu thoâng tin laø tín hieäu soá maø ñöôïc ñieàu cheá baèng phöông phaùp AMDSB-SC vaø truyeàn treân keânh truyeàn töông töï thì ta coù phöông phaùp ñieàu cheá môùi laø ASK.
Tín hieäu soá cuõng laø nhöõng phaàn töû caáu thaønh cuûa moät phaàn tín hieäu tin töùc maø ñöôïc yeâu caàu truyeàn ñi treân heä thoáng thoâng tin cuûa ta.
Coù nhieàu daïng toàn taïi keânh thoâng tin laø daïng töông töï vaø moät vaøi keânh thoâng tin quan troïng khaùc, nhö maïng ñieän thoaïi, ñaõ ñöôïc thieát keá ban ñaàu ñeå daãn tín hieäu töông töï. Vaø dó nhieân laø maïng ñieän thoaïi vaø nhieàu heä thoáng khaùc laø tín hieäu soá hay coù caáu hình cô baûn laø tín hieäu soá maø nhöõng tín hieäu naøy laïi yeâu caàu truyeàn treân keânh truyeàn töông töï saün coù thì phaûi giaûi quyeát nhö theá naøo?
0
t
2t
3t
4t
5t
6t
t
E
p(t)
a./
0
t
2t
3t
4t
5t
6t
t
E.Ec
e(t)
c./
-E.Ec
Keânh truyeàn töông töï
Ec.cosvct
e(t)
b./
p(t)
Ñeå truyeàn tín hieäu soá treân keânh truyeàn töông töï thì ta phaûi duøng phöông phaùp ñieàu cheá töông töï. Vì caùc loaïi ñieàu cheá AM thöôøng ñöôïc duøng trong caùc heä thoáng truyeàn döõ lieäu neân ta baét ñaàu vôùi AMDSB-SC.
Muïc ñích cuûa ta laø muoán gôûi moät daõy bit nhò phaân noái tieáp nhö hình 4.2.5-1a (nhö laø tín hieäu tin töùc p(t)) duøng phöông phaùp ñieàu cheá AMDSB-SC, heä thoáng ñieàu cheá AMDSB-SC ñöôïc veõ ôû hình 4.2.5-1b. Tín hieäu ñaàu vaøo cuûa keânh truyeàn töông töï laø tín hieäu tin töùc nhò phaân ñaõ ñieàu cheá ñöôïc veõ ôû hình 4.2.5-1c. Vì vaäy, vôùi moãi xung hình chöõ nhaät trong chuoãi tín hieäu goác, ta thu ñöôïc moät phieân baûn cuûa soùng mang vôùi ñöôøng bao hình chöõ nhaät.
Hình 4.2.5-1: Truyeàn tín hieäu soá duøng AMDSB-SC; a./ Tín hieäu thoâng tin soá; b./ Heä thoáng AMDSB-SC; c./ Soùng mang ñaõ ñieàu cheá (ASK)
0
t
2t
3t
4t
5t
6t
7t
8t
g(t)
a./
0
vc+
vc+
vc
v
-vc
E(v)
b./
E
Thaønh phaàn taàn soá cuûa e(t) thì khoâng deã daøng xaùc ñònh ñöôïc. Nhöng chaéc chaén raèng, neáu ta coù moät xung hình chöõ nhaät ñem nhaân vôùi Eccoswct thì ta coù theå coù moät daïng quanh giaù trò 6wc. Tuy nhieân, treân thöïc teá p(t) khoâng chæ laø chuoãi xung ñôn giaûn maø coù theâm nhöõng khoaûng troáng xen vaøo giöõa. Vaû laïi, ta muoán phaân tích thaønh phaàn taàn soá cuûa heä thoáng cho taát caû caùc loaïi tín hieäu maø coù theå gôûi ñi khoâng chæ laø chuoãi xung ñôn giaûn nhö ta ñaõ khaûo saùt ôû treân.
Hình 4.2.5-2: Truyeàn daãn cuûa moät daõy bit nhò phaân tuaàn hoaøn duøng AMDSB-SC.
a./ Daõy bit nhò phaân tuaàn hoaøn;
b./ Thaønh phaàn taàn soá cuûa tín hieäu AMDSB-SC vôùi tín hieäu tin töùc g(t).
Ñeå hieåu ñöôïc vaán ñeà veà thaønh phaàn taàn soá cuûa quaù trình truyeàn döõ lieäu söû duïng ñieàu cheá AMDSB-SC, ta quan saùt chuoãi nhò phaân ñöôïc veõ trong hình 4.2.5-2a. Bieán ñoåi Fourier cuûa chuoãi naøy laø moät daõy vaïch phoå caùch nhau (rad/sec). Khi g(t) ñöôïc ñöa qua heä thoáng AMDSB-SC ôû hình 4.2.5-1b thì giaù trò cuûa bieán ñoåi Fourier cuûa e(t) ñöôïc veõ ôû hình 4.2.5-2b. Ñöôøng bao cuûa vaïch phoå phuï thuoäc vaøo daïng xung trong khi ñoù khoaûng caùch cuûa vaïch phoå phuï thuoäc vaøo thôøi gian (chu kyø) cuûa chuoãi xung.
Khi daïng xung p(t) khaùc ñöôïc duøng (thay ñoåi) thì tín hieäu trong mieàn thôøi gian ôû hình 4.2.5-1c vaø thaønh phaàn taàn soá ôû hình 4.2.5-2b thay ñoåi theo.
Hình veõ cuûa daïng soùng trong mieàn thôøi gian ôû hình 4.2.5-1c cho thaáy roõ raøng caùi yù nghóa cuûa thuaät ngöõ on-off-keying (hay Amplitude Shift Keying) vì tín hieäu ñöôïc truyeàn ñi hoaëc laø on hoaëc laø off.
p(t)
0
E/3
E
-E/3
-E
t
t
2t
3t
4t
5t
6t
7t
a./
e(t)
0
EEc/3
EEc
-EEc/3
-EEc
t
t
2t
3t
4t
5t
6t
7t
3t
3t
b./
Minh hoïa moät ví duï veà vieäc truyeàn döõ lieäu baèng ASK. Hình 4.2.5-3a cho thaáy moät daõy xung tuaàn töï vôùi 4 möùc ngoõ ra. Neáu ta duøng AMDSB-SC ñeå truyeàn daõy xung naøy thì tín hieäu soùng mang ñieàu cheá ñöôïc veõ ôû hình 4.2.5-3b.
Hình 4.2.5-3: Truyeàn daãn 4 möùc duøng AMDSB-SC;
a./ Xung tuaàn töï 4 möùc; b./ Soùng mang ñaõ ñieàu cheá (ASK).
ÑIEÀU CHEÁ GOÙC
GIÔÙI THIEÄU
Ñieàu cheá bieân ñoä (Amplitude Modulation) thöôøng ñöôïc goïi laø ñieàu cheá tuyeán tính vì söï xeáp choàng ñöôïc aùp duïng cho heä thoáng ñieàu cheá AMDSB-SC. Ví duï, trong heä thoáng AMDSB-SC, neáu tín hieäu tin töùc m1(t) taïo ra daïng soùng ñieàu cheá e1(t) vaø tín hieäu tin töùc m2(t) taïo ra tín hieäu ñieàu cheá e2(t) thì toång cuûa tín hieäu tin töùc m1(t)+m2(t) seõ taïo ra tín hieäu ñieàu cheá e1(t)+e2(t). Neáu nhö boû qua haèng soá ñöôïc theâm vaøo tín hieäu tin töùc thì ñieàu cheá AMDSB-SC hoaëc ñieàu cheá AM thoâng thöôøng cuõng coù cuøng tính chaát nhö vaäy. ÔÛ ñaây ta thaûo luaän veà ñieàu cheá goùc (Angle Modulation), thay vì thay ñoåi bieân ñoä soùng mang trong phaàn tín hieäu tin töùc thì ta thay ñoåi goùc pha (pha hoaëc taàn soá) cuûa tín hieäu soùng mang trong quan heä vôùi tín hieäu tin töùc maø pha vaø taàn soá laø caùc ñoái soá cuûa haøm sine hoaëc cosin. Ñieàu cheá goùc khoâng tuaân theo nguyeân lyù xeáp choàng naøy neân ñoâi khi phöông phaùp ñieàu cheá naøy coøn ñöôïc goïi laø phöông phaùp ñieàu cheá khoâng tuyeán tính. Tính phi tuyeán naøy seõ trôû neân roõ raøng khi ta khai trieån vaán ñeà naøy.
ÑIEÀU CHEÁ PHA VAØ TAÀN SOÁ
Trong ñieàu cheá pha (PM – Pulse Modulation), ta thay ñoåi pha cuûa tín hieäu soùng mang trong moái quan heä tuyeán tính vôùi tín hieäu thoâng tin m(t). Vì vaäy maø tín hieäu soùng mang PM coù daïng:
(4.3.2-1)
Ta choïn: (4.3.2-2)
Trong ñoù: cp laø haèng soá.
Ta thaáy, phöông trình (4.3.2-1) vaø (4.3.2-2) khoâng bieåu dieãn phöông phaùp ñieàu cheá tuyeán tính, vì vaäy ta coù theå vieát laïi phöông trình (4.3.2-1) nhö sau:
(4.3.2-3)
Töø ñoù taàn soá soùng mang ñöôïc ñieàu cheá baèng söï bieán ñoåi phi tuyeán cuûa cpm(t).
Phöông trình (4.3.2-3) khoâng phaûi laø caùch toát nhaát ñeå hình dung ra daïng soùng cuûa tín hieäu ñieàu cheá pha trong mieàn taàn soá nhö theá naøo? Trong thöïc teá, thöù töï tìm hieåu daïng soùng trong mieàn thôøi gian trong tröôøng hôïp ñôn giaûn nhaát laø ta caàn giôùi thieäu veà ñieàu cheá taàn soá tröôùc.
Tröôùc khi quan taâm ñeán ñieàu cheá taàn soá (FM – Frequence Modulation), ta phaûi ñöa ra vaán ñeà phaûi ñöôïc thöïc hieän nhö theá naøo, ta phaûi xaùc ñònh taàn soá cuûa moät daïng soùng naøo ñoù ra sao? Baèng giaû thieát, taàn soá cuûa soùng sine hoaëc cosine taïo ra moät söï thoáng nhaát chæ khi taàn soá ñöôïc baûo ñaûm laø khoâng ñoåi vaø soùng sine hoaëc cosine toàn taïi trong taát caû truïc thôøi gian. Vaán ñeà naøy phaûi baét ñaàu töø ñaàu bôûi vì noù chæ taïo ra söï maïch laïc ñeå noùi veà goùc cuûa soùng sine hoaëc cosine (khoâng phaûi laø taàn soá). Vaø nhìn chung, ta xem xeùt veà goùc laøm sao ñeå thay ñoåi tuyeán tính vôùi thôøi gian. Ví duï:
(4.3.2-4)
Trong ñoù: laø haèng soá, goùc pha (t) thay ñoåi tuyeán tính tæ leä vôùi taàn soá goùc wc. Vì vaäy, trong tröôøng hôïp naøy, ta coù theå giaûi thích taàn soá goùc nhö laø vi phaân cuûa goùc, töùc laø: vaø ta coù caâu traû lôøi laø truøng vôùi giaû thieát cuûa ta tröôùc ñaây.
Neáu thay ñoåi khoâng tuyeán tính vôùi thôøi gian thì söï giaûi thích cho ñònh nghóa taàn soá nhö laø vi phaân cuûa goùc laø khoâng roõ raøng vaø chính xaùc. Vì vaäy, maø ta phaûi thaûo luaän veà tín hieäu maø taàn soá cuûa noù thay ñoåi vôùi thôøi gian, ta phaûi coù moät ñònh nghóa veà taàn soá maø cho pheùp ta noùi veà taàn soá cuûa tín hieäu ôû baát cöù thôøi ñieåm naøo. Ñoù laø lyù do maø ta ñònh nghóa taàn soá goùc töùc thôøi (instaneous radian frequence), ñöôïc bieåu thò bôûi wi:
(4.3.2-5)
Trong ñoù: laø goùc cuûa soùng mang. Neáu =wct+j thì ñònh nghóa naøy gioáng nhö vôùi giaû thieát cuûa ta. Tuy nhieân, ngöôïc laïi keát quaû coù theå laø khoâng gioáng vôùi giaû thieát.
Töø phöông trình (4.3.2-1) vaø (4.3.2-2), ta coù:
(4.3.2-6)
Keát quaû naøy ñöôïc aùp duïng cho PM, taàn soá töùc thôøi bieán ñoåi quanh giaù trò coá ñònh wc trong tæ leä tuyeán tính vôùi vi phaân cuûa tín hieäu tin töùc.
Ñònh nghóa naøy coù tính logic veà daïng soùng ñieàu cheá taàn soá laø seõ coù taàn soá töùc thôøi bieán ñoåi tuyeán tính vôùi moái quan heä cuûa m(t).
Vì vaäy: (4.3.2-7)
Trong ñoù: cf laø haèng soá, noù thay theá cho taàn soá töùc thôøi cuûa tín hieäu FM. Ñeå vieát bieåu thöùc cho soùng FM trong mieàn thôøi gian, ta chuù yù töø phöông trình (4.3.2-5) vaø tích phaân hai veá cuûa phöông trình (4.3.2-7) ta tìm ñöôïc:
(4.3.2-8)
Trong ñoù: j laø haèng soá tích phaân. Chuù yù raèng, thoâng thöôøng taàn soá töùc thôøi ñöôïc vieát laø wi hôn laø wi(t), maëc duø noù laø haøm cuûa thôøi gian.
Söû duïng phöông trình (4.3.2-8) ta coù theå vieát tín hieäu FM laø:
(4.3.2-9)
Trong ñoù: j ñaõ ñöôïc choïn baèng 0 ñeå ñôn giaûn cho vieäc tính toaùn.
b./
c./
a./
m(t)
ePM(t)
eFM(t)
Ec
-Ec
Ec
-Ec
1
t
t
t
0
So saùnh phöông trình (4.3.2-1) vaø (4.3.2-2) vôùi (4.3.2-9), ta thaáy roõ raøng laø ñieàu cheá PM vaø FM laø hai phöông phaùp ñieàu cheá khaùc nhau, nhöng laïi baèng nhau vì caû hai ñeàu laø phöông phaùp ñieàu cheá goùc, vì vaäy maø giöõa chuùng coù moái quan heä chaët cheõ vôùi nhau. Ví duï döôùi ñaây trình baøy veà khaùi nieäm taàn soá töùc thôøi vaø moái quan heä giöõa FM vaø PM.
Hình 4.3.2-1: Daïng soùng trong ví duï 1. a./ Tín hieäu thoâng tin;
b./ Soùng PM cuûa tín hieäu m(t) trong a); c./ Soùng FM cuûa tín hieäu m(t) trong a).
Ví duï 1:
Quan saùt tín hieäu tin töùc ñöôïc veõ ôû hình 4.3.2-1a. Tín hieäu naøy coù theå ñöôïc truyeàn ñi baèng caû hai phöông phaùp ñieàu cheá PM vaø FM. Ñoái vôùi PM, ñaët rad/volt vaø giaû thieát raèng T=2Tc, trong ñoù . Vôùi giaû thieát nhö vaäy thì daïng soùng PM ñöôïc veõ ôû hình 4.3.2-1b.
Ñeå truyeàn m(t) duøng FM, ta ñaët rad/sec/volt
Vì laø: (4.3.2-10)
Hoaëc: (4.3.2-11)
Ta coù theå veõ eFM(t) baèng phöông trình (4.3.2-10) hoaëc (4.3.2-11). Phöông trình (4.3.2-10), ta thaáy raèng, taàn soá töùc thôøi thay ñoåi giöõa wc vaø . Vì vaäy, eFM(t) ñöôïc veõ ôû hình 4.3.2-1c. Chuù yù raèng, ta cuõng seõ nhaän ñöôïc keát quaû nhö vaäy neáu nhö ta khai trieån töø phöông trình (4.3.2-11), ôû ñaây ta thaáy pha taêng tuyeán tính khi m(t) taêng töø 00 ñeán 900 (max) vaø baèng 0 khi m(t)=0.
Ví duï 2:
Cho soùng:
Neáu e(t) laø tín hieäu PM thì m(t)=?
Neáu e(t) laø tín hieäu FM thì m(t)=?
Giaûi:
Töø phöông trình (4.3.2-1) vaø (4.3.2-2) ta thaáy raèng: cpm(t)=200cos2000t
Vì vaäy:
Töø phöông trình (4.3.2-5) ta coù:
So saùnh wi naøy vôùi wi trong phöông trình (4.3.2-7) ta ñöôïc:
hay .
Söû duïng pha vaø taàn soá töùc thôøi, ta coù theå quyeát ñònh vaø veõ daïng soùng töông öùng vôùi PM vaø FM trong mieàn thôøi gian cho thoâng tin ñònh tröôùc, nhöng ta chöa theå xaùc ñònh ñöôïc söï bieåu dieãn cuûa tín hieäu ñieàu cheá goùc trong mieàn taàn soá.
YEÂU CAÀU VEÀ BAÊNG THOÂNG
Ñeå baét ñaàu tìm hieåu caùc yeâu caàu veà baêng thoâng cuûa FM, ta giôùi haïn tín hieäu tin töùc laø moät tín hieäu aâm thuaàn (aâm thanh thuaàn khieát) ñöôïc cho bôûi:
(4.3.3-1)
Trong ñoù ta ñaõ giaû thieát goùc pha ñaàu cuûa tín hieäu baèng 0 ñeå deã daøng cho vieäc khaûo saùt.
Maëc duø thöïc söï taát caû thoâng tin treân thöïc teá laø phöùc taïp hôn nhieàu so vôùi tín hieäu m(t) trong phöông trình (4.3.3-1), ta nhaän thaáy raèng yeâu caàu veà baêng thoâng cuûa moät soùng FM mang tín hieäu m(t) naøy laø tieâu bieåu cho yeâu caàu veà baêng thoâng cuûa taát caû caùc loaïi tín hieäu vaät lyù quan troïng khaùc. Vôùi giaû thieát veà tín hieäu tin töùc ôû daïng naøy, ta coù theå minh hoïa vaøi khaùi nieäm:
Duøng m(t) ôû phöông trình (4.3.3-1) ñeå ñieàu cheá taàn soá moät tín hieäu soùng mang, taàn soá töùc thôøi cuûa soùng mang coù bieåu thöùc laø:
(4.3.3-2)
Trong ñoù: laø haèng soá vaø <wc. Vì vaäy, taàn soá töùc thôøi cuûa soùng FM thay ñoåi quanh taàn soá soùng mang coá ñònh wc vôùi toác ñoä goùc laø wm (rad/sec), vôùi söï thay ñoåi taàn soá lôùn nhaát laø (rad/sec). Ñaïi löôïng ñöôïc goïi laø ñoä leäch taàn soá lôùn nhaát hay noùi ngaén goïn laø ñoä leäch taàn soá cuûa soùng FM. Töø phöông trình (4.3.2-8) ta tìm ñöôïc:
(4.3.3-3)
thoâng thöôøng ta cho j=0 ñeå deã daøng cho vieäc tính toaùn. Phöông trình trong mieàn thôøi gian cuûa tín hieäu FM laø:
(4.3.3-4)
Trong ñoù: (4.3.3-5)
ñöôïc goïi laø heä soá ñieàu cheá. Vì b phuï thuoäc vaøo vaø wm. cho thaáy raèng khoaûng taàn soá maø tín hieäu FM seõ thay ñoåi vaø wm cho thaáy söï thay ñoåi naøy xaûy ra ôû ñaâu vaø nhö theá naøo, roõ raøng b coù quan heä ñeán baêng thoâng cuûa soùng FM.
Hai söï khaùc bieät cuûa soùng FM laø söï phuï thuoäc vaøo giaù trò cuûa b. Neáu (thöôøng b=0,2 hoaëc b=0,5) thì ñöôïc goïi laø ñieàu cheá FM daûi heïp. Ta duøng toaùn löôïng giaùc ñeå tính, ta coù:
(4.3.3-6)
vì b raát nhoû neân ta coù theå vieát:
(4.3.3-7a)
(vì vaø )
Töø phöông trình (4.3.3-7a) ta khai trieån thaønh:
(4.3.3-7b)
Töø phöông trình (4.3.3-7b) ta thaáy raèng baêng thoâng cuûa soùng FM daûi heïp xaáp xæ baèng 2wm, gioáng vôùi phöông phaùp ñieàu cheá AMDSB.
Khi thì tín hieäu FM ñöôïc goïi laø ñieàu cheá FM daûi roäng, vaø laø loaïi ñieàu cheá ñöôïc söû duïng trong caùc heä thoáng thoâng tin töông töï. Ñeå xaùc ñònh baêng thoâng cuûa ñieàu cheá FM daûi roäng, ta döïa treân phöông trình (4.3.3-6) baèng caùch khai trieån thaønh phaàn vaø thaønh chuoåi Fourier.
Vì vaø ta coù theå tìm hai bieåu thöùc treân baèng caùch khai trieån Fourier cho tín hieäu g(t):
(4.3.3-8)
Trong ñoù: .
Heä soá chuoãi Fourier phöùc ñöôïc cho bôûi:
(4.3.3-9)
Tích phaân trong phöông trình (4.3.3-9) coù theå ñöôïc tính toaùn trung bình cuûa chuoãi voâ haïn, tích phaân naøy ñöôïc goïi laø haøm Bessel loaïi 1 vaø ñöôïc bieåu dieãn bôûi bieåu thöùc:
(4.3.3-10)
noù laø haøm cuûa n vaø b.
Tính chaát cuûa haøm Bessel loaïi 1:
Jn(b)=J-n(b) neáu n chaün (4.3.3-11a)
Jn(b)=-J-n(b) neáu n leõ (4.3.3-11b)
Ñoà thò cuûa haøm Bessel loaïi 1 ñöôïc veõ ôû hình 4.3.3-1 vaø baûng Bessel ñöôïc cho ôû baûng 4.3.3-1.
Hình 4.3.3-1: Ñoà thò haøm Bessel loaïi 1.
Baûng cuûa haøm Bessel loaïi 1
b
J0
J1
J2
J3
J4
J5
J6
J7
J8
J9
J10
0.0
1.00
.2
.99
.10
.4
.96
.20
.02
.6
.91
.29
.04
.8
.85
.37
.08
.01
1.0
.77
.44
.11
.02
.2
.67
.50
.16
.03
.01-
.4
.57
.54
.21
.05
.01-
.6
.46
.57
.26
.07
.01
.8
.34
.58
.31
.10
.02
2.0
.22
.58
.35
.13
.03
.01-
.2
.11
.56
.40
.16
.05
.01
.4
.00
.52
.43
.20
.06
.02
.6
-.10
.47
.46
.24
.08
.02
.01-
.8
-.19
.41
.48
.27
.11
.03
.01-
3.0
-.26
.34
.49
.31
.13
.04
.01
.2
-.32
.26
.48
.34
.16
.06
.02
.4
-.36
.18
.47
.37
.19
.07
.02
.01-
.6
-.39
.10
.44
.40
.22
.09
.03
.01-
.8
-.40
.01
.41
.42
.25
.11
.04
.01
4.0
-.40
-.07
.36
.43
.28
.13
.05
.02
.2
-.38
-.14
.31
.43
.31
.16
.06
.02
.01-
.4
-.34
-.20
.25
.43
.34
.18
.08
.03
.01-
.6
-.30
-.26
.18
.42
.36
.21
.09
.03
.01
.8
-.24
-.30
.12
.40
.38
.23
.11
.04
.01
5.0
-.18
-.33
.05
.36
.39
.26
.13
.05
.02
.01-
.2
-.11
-.34
-.02
.33
.40
.29
.15
.07
.02
.01-
.4
-.04
-.35
-.09
.28
.40
.31
.18
.08
.03
.01-
.6
.03
-.33
-.15
.23
.39
.33
.20
.09
.04
.01
.8
.09
-.31
-.20
.17
.38
.35
.22
.11
.05
.02
.01-
6.0
.15
-.28
-.24
.11
.36
.36
.25
.13
.06
.02
.01-
.2
.20
-.23
-.28
.05
.33
.37
.27
.15
.07
.03
.01-
.4
.24
-.18
-.30
-.01
.29
.37
.29
.17
.08
.03
.01
.6
.27
-.12
-.31
-.06
.25
.37
.31
.19
.10
.04
.01
.8
.29
-.07
-.31
-.12
.21
.36
.33
.21
.11
.05
.02
7.0
.30
-.00
-.30
-.17
.16
.35
.34
.23
.13
.06
.02
.2
.30
.05
-.28
-.21
.11
.33
.35
.25
.15
.07
.03
.4
.28
.11
-.25
-.24
.05
.30
.35
.27
.16
.08
.04
.6
.25
.16
-.21
-.27
-.00
.27
.35
.29
.18
.10
.04
.8
.22
.20
-.16
-.29
-.06
.23
.35
.31
.20
.11
.05
8.0
.17
.23
-.11
-.29
-.11
.19
.34
.32
.22
.13
.06
.2
.12
.26
-.06
-.29
-.15
.14
.32
.33
.24
.14
.07
.4
.07
.27
-.00
-.27
-.19
.09
.30
.34
.26
.16
.08
.6
.01
.27
.05
-.25
-.22
.04
.27
.34
.28
.18
.10
.8
-.04
.26
.10
-.22
-.25
-.01
.24
.34
.29
.20
.11
9.0
-.09
.25
.14
-.18
-.27
-.06
.20
.33
.31
.21
.12
.2
-.14
.22
.18
-.14
-.27
-.10
.16
.31
.31
.23
.14
.4
-.18
.18
.22
-.09
-.27
-.14
.12
.30
.32
.25
.16
.6
-.21
.14
.24
-.04
-.26
-.18
.08
.27
.32
.27
.17
.8
-23
.09
.25
.01
-.25
-.21
.03
.25
.32
.28
.19
10.0
-.25
.04
.25
.06
-.22
-.23
-.01
.22
.32
.29
.21
Ta coù:
(4.3.3-12)
Duøng phöông phaùp Euler cho phaàn beân traùi cuûa (4.3.3-12) vaø taùch phaàn thöïc vaø phaàn aûo ñeå ñöôïc caùc bieåu thöùc:
n chaün
(4.3.3-13)
vaø
n leõ
(4.3.3-14)
Thay phöông trình (4.3.3-13) vaø (4.3.3-14) vaøo phöông trình (4.3.3-6) vaø duøng phöông phaùp löôïng giaùc ñeå tính toaùn ruùt goïn, ta ñöôïc:
(4.3.3-15)
Töø ñoù, ñeå öùng duïng ñaëc tröng cuûa b ñöôïc baûo ñaûm thì töø phöông trình (4.3.3-15) ta thaáy roõ raøng raèng soùng FM goàm moät soùng mang coäng vôùi moät soá löôïng voâ haïn caùc daûi bieân ôû caùc taàn soá goùc ±wm, ±2wm… quanh soùng mang. Trong vieäc so saùnh vôùi phöông phaùp ñieàu cheá AMDSB vôùi cuøng moät tín hieäu tin töùc maø noù chæ yeâu caàu baêng thoâng laø 2wm, ta ñaõ bieát raèng ñieàu cheá goùc laø ñieàu cheá khoâng tuyeán tính ñaõ taïo ra theâm nhieàu daûi bieân.
Phöông trình (4.3.3-15) coù giaù trò cho moïi b vaø coù moät soá löôïng voâ haïn caùc daûi bieân, soá daûi bieân coù nghóa phuï thuoäc vaøo giaù trò cuûa b. Neáu n>1 vaø b>1 thì soá caùc daûi bieân coù nghóa raát lôùn, xaáp xæ n=b. Vì vaäy, ñeå giaù trò b lôùn, thì yeâu caàu baêng thoâng cuûa FM phaûi laø:
(4.3.3-16)
trong khi vôùi giaù trò b nhoû ta coù ñieàu cheá FM daûi heïp vôùi baêng thoâng:
(4.3.3-17)
nguyeân taéc chung veà vieäc döïa vaøo kinh nghieäm vaø thöïc tieãn veà baêng thoâng cuûa FM cho moïi giaù trò b baát kyø laø:
(4.3.3-18)
nguyeân taéc naøy ñöôïc goïi laø nguyeân taéc Carson.
Ñôn vò cuûa baêng thoâng coù theå ñöôïc bieåu dieãn baèng Hezt baèng caùch thay baèng vaø wm baèng fm.
Ví duï 1:
Trong FM thöông maïi, FCC giôùi haïn =75kHz vaø (fm)max£15kHz giaù trò nhoû nhaát cuûa heä soá ñieàu cheá cho =75kHz laø:
baêng thoâng: BW=2fm(1+b)=180kHz.
Vì toång baêng thoâng cho pheùp cuûa moãi keânh FM laø 200kHz neân keát quaû naøy vaãn coøn naèm trong vuøng an toaøn cuûa quy ñònh veà thu phaùt thoâng tin.
Ví duï 2:
Cho soùng ñieàu cheá goùc: e(t)=10cos[90.106t+200cos2000t], yeâu caàu baêng thoângbao nhieâu?. Coù hay khoâng coù söï bieåu dieãn e(t) trong soùng FM hoaëc PM.
Baêng thoâng coù theå tìm ñöôïc töø nguyeân taéc Carson. Taàn soá töùc thôøi laø:
wi=90.106-4.105sin2000t
vì wm=2000 vaø =4.105 neân:
BW=2[4.105+2000]=8,04.105 rad/sec
vôùi , vì vaäy baêng thoâng cuûa FM laø:
BW»2=8.105 rad/sec.
Khoâng coù söï bieåu dieãn e(t) trong soùng FM hoaëc PM.
PHAÀN MOÂ PHOÛNG ÑIEÀU CHEÁ
GIÔÙI THIEÄU VEÀ MATLAB
GIÔÙI THIEÄU
MATLAB laø moät ngoân ngöõ coù tính thöïc thi cao cho caùc tính toaùn kyõ thuaät. Noù toå hôïp söï tính toaùn, söï trình thaáy, vaø laäp trình trong moät moâi tröôøng deã söû duïng, nôi maø nhöõng vaán ñeà vaø nhöõng giaûi phaùp ñöôïc dieãn taû ôû daïng chuoãi kyù hieäu toaùn hoïc. Ñieån hình söû duïng goàm coù:
Toaùn hoïc vaø thao taùc ñieän toaùn.
Khai trieån thuaät toaùn.
Moâ hình, moâ phoûng vaø maãu thöû.
Pheùp phaân tích döõ lieäu, khaûo saùt chi tieát vaø hình dung.
Ñoà hoïa khoa hoïc vaø kyõ thuaät.
Phaùt trieån öùng duïng, keå caû xaây döïng heä giao tieáp ñoà hoïa.
MATLAB laø moät heä thoáng taùc ñoäng laãn nhau maø caùc phaàn töû döõ lieäu cô baûn laø moät maûng caùc phaàn töû maø khoâng caàn quy ñònh chieàu cuûa maûng. Noù cho pheùp ta giaûi quyeát nhieàu vaán ñeà tính toaùn kyõ thuaät, ñaëc bieät laø vôùi nhöõng söï trình baøy veà ma traän vaø vector, trong moät ñieàu kieän naøo ñoù caàn phaûi vieát chöông trình baèng moät ngoân ngöõ khoâng töông taùc vôùi ñaïi löôïng voâ höôùng nhö C hoaëc Fortran.
Teân MATLAB coù nghóa laø nhöõng thí nghieäm veà ma traän (Matrix Laboratory). Tröôùc tieân, MATLAB ñöôïc vieát ñeå deã daøng truy xuaát ma traän vaø phaàn meàm ñöôïc phaùt trieån bôûi hai döï aùn LINPACK vaø EISPACK, maø cuøng trình baøy trình ñoä phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät ôû moät giai ñoaïn cuï theå trong phaàn meàm cho vieäc tính toaùn treân ma traän.
MATLAB ñaõ ñöôïc phaùt trieån qua nhieàu giai ñoaïn vôùi nguoàn taøi lieäu ñöôïc cung caáp töø nhieàu taùc giaû. Trong moâi tröôøng ñaïi hoïc, noù laø coâng cuï coù tính höôùng daãn chuaån cho vieäc giôùi thieäu vaø nhöõng höôùng tieán boä trong toaùn hoïc, kyõ thuaät vaø khoa hoïc. Trong coâng nghieäp, MATLAB laø coâng cuï ñeå choïn löïa caùch thöïc hieän coù naêng suaát cao, phaùt trieån vaø phaân tích.
MATLAB moâ taû nhöõng neùt ñaëc bieät cuûa nhöõng caùch giaûi quyeát cho nhöõng öùng duïng xaùc ñònh ñöôïc goïi laø Toolboxes. Raát quan troïng cho haàu heát nhöõng ngöôøi söû duïng MATLAB, Toolboxes cho pheùp ta hoïc vaø aùp duïng nhöõng coâng ngheä chuyeân duïng. Toolboxes laø taäp hôïp toaøn boä nhöõng haøm cuûa MATLAB (M-files) maø moâi tröôøng cuûa MATLAB ñöôïc môû roäng ñeå giaûi quyeát nhöõng vaán ñeà ñaëc bieät. Nhöõng lónh vöïc maø Toolboxes coù giaù trò laø xöû lyù tín hieäu, caùc heä thoáng ñieàu khieån, maïng taäp trung, logic môø, moâ phoûng vaø nhieàu lónh vöïc khaùc nöõa.
HEÄ THOÁNG MATLAB
Heä thoáng MATLAB goàm coù 5 thaønh phaàn chính:
Ngoân ngöõ MATLAB:
Ñaây laø moät ngoân ngöõ laøm vieäc treân maûng hoaëc ma traän baäc cao vôùi caùc leänh ñieàu khieån, caùc haøm, caùc caáu truùc döõ lieäu, xuaát nhaäp vaø ñaëc ñieåm cuûa laäp trình höôùng ñoái töôïng. Noù cho pheùp caû “laäp trình nhoû” ñeå nhanh choùng taïo ra chöông trình vaø khaéc phuïc ñöôïc nhanh caùc sai soùt trong chöông trình vaø “laäp trình lôùn” ñeå taïo ra nhöõng chöông trình öùng duïng phöùc taïp.
Moâi tröôøng laøm vieäc cuûa MATLAB
Ñaây laø taäp hôïp nhöõng coâng cuï vaø phöông tieän maø ta laøm vieäc vôùi MATLAB nhö laø ngöôøi söû duïng hoaëc laäp trình vieân. Noù bao goàm nhöõng phöông tieän cho vieäc quaûn lyù caùc bieán trong vuøng laøm vieäc vaø vieäc xuaát hoaëc nhaäp döõ lieäu. Noù cuõng bao goàm nhöõng coâng cuï ñeå phaùt trieån, quaûn lyù, gôõ roái vaø taïo M-files trong nhöõng öùng duïng cuûa MATLAB.
Keânh ñieàu khieån ñoà hoïa.
Ñoù laø heä thoáng ñoà hoïa cuûa MATLAB. Noù bao goàm nhöõng leänh caáp cao cho döõ lieäu hai chieàu vaø ba chieàu, xöû lyù aûnh ñoäng vaø caùc bieåu dieãn ñoà hoïa. Noù cuõng bao goàm nhöõng leänh caáp thaáp maø cho pheùp ta tuøy choïn söï xuaát hieän cuûa ñoà hoïa gioáng nhö laø vieäc xaây döïng moät giao dieän söû duïng ñoà hoïa hoaøn haûo trong nhöõng öùng duïng MATLAB cuûa mình.
Thö vieän haøm toaùn hoïc cuûa MATLAB
Ñoù laø söï thu thaäp cuûa caùc thuaät toaùn tính toaùn treân maùy tính töø caùc haøm sô caáp nhö haøm sum, sine, cosine vaø caùc soá phöùc, vaø nhöõng haøm phöùc taïp hôn nhö ma traän nghòch ñaûo, ma traän giaù trò rieâng, caùc haøm Bessel vaø caùc pheùp bieán ñoåi Fourier, Laplace…
Giao dieän laäp trình öùng duïng cuûa MATLAB.
Ñoù laø moät thö vieän, maø cho pheùp ta vieát chöông trình baèng ngoân ngöõ laäp trình C hoaëc Fortran maø coù aûnh höôûng tôùi MATLAB. Noù bao goàm nhöõng phöông tieän ñeå goïi nhöõng taäp tin thi haønh chöông trình töø MATLAB (lieân keát ñoäng), goïi MATLAB nhö laø moät phöông tieän tính toaùn vaø ñeå ñoïc vaø vieát caùc MAT-files.
GIÔÙI THIEÄU TOOLBOXES
Toolboxes laø söï taäp hôïp chuyeân duøng cuûa M-files (chöông trình ngoân ngöõ MATLAB) ñöôïc laäp neân cho söï giaûi quyeát haøng loaït vaán ñeà rieâng bieät.
Toolboxes laø söï taäp hôïp cuûa nhieàu haøm höõu ích. Noù trình baøy keát quaû cuûa söï noã löïc cuûa caùc nhaø nghieân cöùu haøng ñaàu theá giôùi trong caùc lónh vöïc nhö ñieàu khieån, kieåm soaùt, xöû lyù tín hieäu, phaùt hieän heä thoáng, vaø nhieàu lónh vöïc khaùc.
SIMULINK
Simulink, moät chöông trình höôùng daãn cho MATLAB, laø moät heä thoáng caùc töông taùc cho vieäc moâ phoûng caùc heä thoáng ñoäng phi tuyeán. Noù laø moät chöông trình ñieàu khieån chuoät ñoà hoïa maø cho pheùp ta moâ hình hoùa moät heä thoáng baèng caùch veõ moät sô ñoà khoái treân maøn hình vaø thao taùc treân noù. Noù coù theå laøm vieäc vôùi heä thoáng tuyeán tính, heä thoáng phi tuyeán, heä thoáng lieân tuïc, heä thoáng rôøi raïc, heä thoáng ña bieán vaø heä thoáng ña toác ñoä.
Blocksets ñöôïc ñöa vaøo Simulink maø caùc khoái ñoù ñöôïc cung caáp töø caùc thö vieän cuûa noù cho nhöõng öùng duïng chuyeân duïng nhö: caùc heä thoáng thoâng tin, heä thoáng xöû lyù tín hieäu vaø heä thoáng nguoàn.
Real-time Workshop laø moät chöông trình maø cho pheùp ta taïo maõ C töø nhöõng sô ñoà khoái vaø chöông trình naøy coù theå chaïy trong heä thoáng real-time.
MOÂ PHOÛNG – CAÙC CHÖÔNG TRÌNH
ÑIEÀU BIEÂN AM
Tín hieäu ñieàu bieân:
(1.1)
(1.2)
m: heä soá ñieàu cheá.
(1.3)
(1.4)
Ví duï:
Cho tín hieäu ñieàu bieân vôùi heä soá ñieàu cheá m=2, taàn soá ñieàu cheá wm=5KHz. Tín hieäu soùng mang coù bieân ñoä Ec=5V vaø taàn soá wc=455KHz.
Vieát phöông trình tín hieäu ñieàu cheá vaø tín hieäu ñaõ ñieàu cheá.
Veõ daïng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá.
Baøi Giaûi:
Ec(t)=5cos(2p.455.103)t.
Þ
Tín hieäu ñieàu cheá: Em(t)=10sin(2p.5.103)t.
Tín hieäu ñaõ ñieàu cheá: EAM(t)=5[sin(2p.455.103)t].[1+2sin(2p.5.103)t]
Moâ phoûng tín hieäu ñieàu cheá:
fc=455*10^3; %tan so song mang
fm=5*10^3; %tan so dieu che
T=2/fc;
t=0:T/200:100*T;
Ec=5*sin(2*pi*fc*t); %tao tin hieu song mang EC(t)
Em=10*sin(2*pi*fm*t);%tao tin hieu dieu che Em(t)
Eam=Ec.*[1+2*sin(2*pi*fm*t)];%tao tin hieu song da dieu che EAM(t)
subplot(311),plot(t,Em) %ve tin hieu song dieu che
title('Tin Hieu Song Dieu Che')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(312),plot(t,Ec) %ve tin hieu song mang
title('Tin Hieu Song Mang')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(313),plot(t,Eam) %ve tin hieu song da dieu che
title('Tin Hieu Song Da Dieu Che')
xlabel('Thoi Gian [sec]')
ylabel('Bien Do [V]')
Coù tín hieäu soùng mang: EC(t)=10sin(2p.455.103)t.
Vaø tín hieäu ñieàu cheá: Em(t)=5sin(2p.5.103)t.
Tìm giaù trò cuûa heä soá ñieàu cheá m vaø bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá. Veõ daïng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá.
Baøi Giaûi:
Heä soá ñieàu cheá:
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá:
EAM(t)=10sin(2p.455.103)t.[1+0,5sin(2p.5.103)t]
Moâ phoûng daïng soùng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá:
fc=455*10^3;
fm=5*10^3;
T=2/fc;
t=0:T/200:100*T;
Ec=10*sin(2*pi*fc*t);
Em=5*sin(2*pi*fm*t);
Eam=Ec.*[1+0.5*sin(2*pi*fm*t)];
subplot(311),plot(t,Em)
title('Tin Hieu Song Dieu Che')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(312),plot(t,Ec)
title('Tin Hieu Song Mang')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(313),plot(t,Eam)
title('Tin Hieu Song Da Dieu Che, m<1')
xlabel('Thoi Gian [sec]')
ylabel('Bien Do [V]')
Tìm bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu bieân vaø veõ daïng soùng cuûa tín hieäu ñieàu bieân ñoù vôùi:
Tín hieäu soùng mang: Ec(t)=5sin(2p.455.103)t.
Vaø tín hieäu ñieàu cheá: Em(t)=5sin(2p.5.103)t
Baøi Giaûi:
Bieåu thöùc tín hieäu ñieàu cheá:
Ta coù:
Heä soá ñieàu cheá:
Do ñoù: EAM(t)=5sin((2p.455.103)t.[1+sin(2p.5.103)t]
Moâ phoûng daïng soùng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá:
fc=455*10^3;fm=5*10^3;T=2/fc;
t=0:T/200:100*T;
Ec=5*sin(2*pi*fc*t);
Em=5*sin(2*pi*fm*t);
Eam=Ec.*[1+1*sin(2*pi*fm*t)];
subplot(311),plot(t,Em)
title('Tin Hieu Song Dieu Che')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(312),plot(t,Ec)
title('Tin Hieu Song Mang')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(313),plot(t,Eam)
title('Tin Hieu Song Da Dieu Che, m=1')
xlabel('Thoi Gian [sec]')
ylabel('Bien Do [V]')
ÑIEÀU BIEÂN SSB
Chæ moâ phoûng daïng tín hieäu baèng phöông phaùp dòch pha.
ÑCCB I
Dòch Pha 900
ÑCCB II
Maïch Toång
Dao Ñoäng Soùng Mang
Dòch Pha 900
VI
VII
VSSB
VW
Phöông phaùp dòch pha:
Hình: Sô ñoà khoái maïch ñieàu cheá SSB theo phöông phaùp dòch pha.
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ôû ñaàu ra boä ÑCCB I:
(2.1)
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ôû ñaàu ra boä ÑCCB II:
(2.2)
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá (bieân taàn döôùi):
(2.3)
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá (bieân taàn treân):
(2.4)
Ví duï:
Tìm bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá ñôn bieân vaø veõ daïng soùng cuûa tín hieäu ñieàu cheâ ñôn bieân ñoù vôùi:
Tín hieäu soùng mang: EC(t)=10cos(2p.455.103)t.
Vaø tín hieäu ñieàu cheá: Em(t)=5cos(2p.5.103)t
Baøi Giaûi:
Ta coù:
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá ñôn bieân.
Bieân döôùi:
ESSB(t)=EI + EII = 50cos(2p.450.103)t
Bieân treân:
ESSB(t)=EI – EII = 50cos(2p.460.103)t
Moâ phoûng tín hieäu ñieàu cheá.
fc=455*10^3;
fm=5*10^3;
T=2/fc;
t=0:T/200:100*T;
Ec=10*cos(2*pi*fc*t);
Em=5*cos(2*pi*fm*t);
Essbd=50*cos(2*pi*(fc-fm)*t);
Essbt=50*cos(2*pi*(fc+fm)*t);
subplot(411),plot(t,Em)
title('Tin Hieu Song Dieu Che')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(412),plot(t,Ec)
title('Tin Hieu Song Mang')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(413),plot(t,Essbd)
title('Tin Hieu Song Bien Duoi')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(414),plot(t,Essbt)
title('Tin Hieu Song Bien Tren')
xlabel('Thoi Gian [sec]')
ylabel('Bien Do [V]')
ÑIEÀU TAÀN – ÑIEÀU PHA
Tín hieäu ñieàu taàn:
(3.1)
(3.2)
Trong ñoù:
Heä soá ñieàu taàn: (3.3)
k: heä soá tæ leä.
(3.4)
: löôïng dòch pha cöïc ñaïi.
Heä soá ñieàu pha: (3.5)
Þ (3.6)
Ví duï:
Cho tín hieäu soùng mang coù bieân ñoä 5V, taàn soá 100KHz.
Tín hieäu ñieàu cheá coù bieân ñoä 5V, taàn soá 15KHz, heä soá tæ leä k=10KHz/V.
Tìm bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá vaø tín hieäu ñaõ ñieàu cheá.
Veõ daïng soùng cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá.
Baøi Giaûi:
Ta coù: .
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá:
Em(t)=5.cos(2p.100.103)t.
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá:
EFM(t)=5.cos[(2p.100.103)t+3,33.sin(2p.15.103)t]
Moâ phoûng daïng tín hieäu ñieàu cheá:
fc=100*10^3;
fm=15*10^3;
T=.2/fc;
t=0:T/200:100*T;
mf=(10^4*5)/fm;
Ec=5*cos(2*pi*fc*t);
Em=5*cos(2*pi*fm*t);
Efm=5*cos(2*pi*fc*t+mf*sin(2*pi*fm*t));
subplot(311),plot(t,Em)
title('Tin Hieu Song Dieu Che')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(312),plot(t,Ec)
title('Tin Hieu Song Mang')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(313),plot(t,Efm)
title('Tin Hieu Song Da Dieu Che - FM')
xlabel('Thoi Gian [sec]')
ylabel('Bien Do [V]')
Cho tín hieäu soùng mang coù bieân ñoä 5V, taàn soá 25kHz vaø
Tín hieäu ñieàu cheá coù bieân ñoä 5V, taàn soá 1kHz, heä soá tæ leä k=3Hz/V.
Tìm bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá vaø tín hieäu ñaõ ñieàu cheá (PM).
Veõ daïng soùng cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá (PM).
Baøi Giaûi:
Ta coù:
mp=k.Em=3.5=15.
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá:
Em(t)=5.cos(2p.103)t
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá:
EPM(t)=5.cos[(2p.25.103)t+12,5.cos(2p.103)t]
Moâ phoûng daïng soùng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá:
fc=25*10^3;
fm=10^3;
T=4/fc;
t=0:T/20:10*T;
mp=3*5;
Ec=5*cos(2*pi*fc*t);
Em=5*cos(2*pi*fm*t);
Epm=5*cos(2*pi*fc*t+mp*cos(2*pi*fm*t));
subplot(311),plot(t,Em)
title('Tin Hieu Song Dieu Che')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(312),plot(t,Ec)
title('Tin Hieu Song Mang')
ylabel('Bien Do [V]')
subplot(313),plot(t,Epm)
title('Tin Hieu Song Da Dieu Che - PM')
xlabel('Thoi Gian [sec]')
ylabel('Bien Do [V]')
ÑIEÀU CHEÁ ASK
Ví duï:
Cho moät chuoãi bit nhò phaân vôùi 5 bit ñaàu tieân b=[10010]. Döõ lieäu bit nhò phaân coù toác ñoä bit baèng 1Kbps vaø bieân ñoä ñænh-ñænh cuûa daïng soùng ñieàu cheá laø 1V.
Moâ phoûng daïng soùng tín hieäu ASK vôùi 500 maãu ñaàu tieân ñaïi dieän cho chuoãi nhò phaân b vôùi taàn soá soùng mang laø 8kHz. Bieát tín hieäu phaùt sinh töø chuoãi nhò phaân b laø Unipolar_nrz.
Baøi Giaûi:
b=[1 0 0 1 0 binary(45)];
xu=wave_gen(b,'unipolar_nrz');
sa=mixer(xu,osc(8000));
tt=[1:500];
subplot(211),waveplot(xu(tt))
title('Tin Hieu Tin Tuc')
ylabel('Bien Do [V]')
xlabel('Thoi Gian [sec]')
subplot(212),waveplot(sa(tt))
title('Tin Hieu Da Dieu Che')
ylabel('Bien Do [V]')
xlabel('Thoi Gian [sec]')
KEÁT LUAÄN
Qua caùc ví duï veà vieäc moâ phoûng ôû treân ta thaáy:
Ñöôïc daïng soùng ñaõ ñieàu cheá moät caùch roõ raøng, ñieàu maø töø tröôùc tôùi nay chæ ñöôïc thaáy qua nhöõng hình veõ treân saùch vôû.
Thaáy luoân ñöôïc taát caû caùc daïng soùng tin töùc ñöôïc truyeàn ñi, soùng ñaõ ñieàu cheá, soùng mang cuøng luùc neáu nhö ta muoán.
Ta deã daøng thay ñoåi caùc heä soá ñieàu cheá ñeå thaáy ñöôïc taát caû caùc tröôøng hôïp cuûa ñieàu cheá.
Thaáy ñöôïc caùc daïng meùo tín hieäu, neáu xaûy ra khi ñieàu cheá vaø giaûi ñieàu cheá.
PHAÀN KEÁT LUAÄN
Qua thôøi gian thöïc hieän laøm luaän vaên chuùng em ñaõ tìm hieåu ñöôïc nhöõng vaán ñeà sau:
Neâu ñöôïc moät soá khaùi nieäm veà ñieàu cheá.
Neâu vaø giaûi quyeát moät soá baøi toaùn veà ñieàu cheá.
Moâ phoûng caùc baøi toaùn ñoù treân phaàn meàm MatLab.
Taïo ñöôïc moät chöông trình moâ phoûng quaù trình ñieàu cheá baèng ngoân ngöõ MatLab.
Thöïc hieän ñieàu cheá laø moät vieäc laøm caàn thieát vaø quan troïng trong vieäc truyeàn thoâng tin. Neáu khoâng coù ñieàu cheá thì khoâng theå gôûi thoâng tin ñi ñöôïc.
Vì thôøi gian haïn heïp vaø trình ñoä coøn haïn cheá neân ñeà taøi chæ giôùi haïn ôû vieäc tìm hieåu veà ñieàu cheá chöù chöa theå thi coâng ñöôïc caùc maïch ñieàu cheá coù giaù trò. Neáu coù thôøi gian vaø ñieàu kieän chuùng em seõ thi coâng moät soá maïch ñieàu cheá vaø phaân tích vaán ñeà kyõ hôn.
Maëc duø chuùng em ñaõ coá gaéng hoïc hoûi vaø tìm hieåu ñeå hoaøn thaønh luaän vaên ñuùng thôøi haïn nhöng do coøn nhieàu haïn cheá veà kieán thöùc cuõng nhö veà khaû naêng coäng vôùi thôøi gian laøm luaän vaên coøn haïn heïp neân chaéc chaén chuùng em khoâng theå traùnh nhöõng thieáu soùt. Chuùng em raát mong söï chæ daãn cuûa quyù Thaày, Coâ ñeå cho söï hieåu bieát cuõng nhö trình ñoä cuûa chuùng em ngaøy caøng ñöôïc naâng cao.
Moät laàn nöõa chuùng em xin chaân thaønh caùm ôn quyù Thaày, Coâ vaø ñaëc bieät laø Thaày NGUYEÃN VIEÄT HUØNG ñaõ taän tình höôùng daãn vaø daãn daét chuùng em trong suoát quaù trình hoïc taäp ôû tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät naøy.
TP. Hoà Chí Minh, Thaùng 3/2000
Nhoùm thöïc hieän
Nguyeãn Theá Thaát – Voõ Thò Bích Ngoïc