Bài 2 Điều chế AM

Chia sẻ: BA AB | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

132
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Diễn tả dãy số của tín hiệu và hệ thống. Thường được đo từ 0 đến băng thông tối đa hoặc tần số cao nhất của tín hiệu. Video: analog TV 4,5 MHz, TV channel là 0-6 MHz . Tín hiệu số phụ thuộc vào kích thước, sự chuyển động và số khung trong mỗi giây

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài 2 Điều chế AM

TRƯ NG ð I H C KHOA H C T NHÊN KHOA ðI N T - Vi N THÔNG Bài 2: ði u ch AM ð ng Lê Khoa B môn Vi n thông – M ng Class 2
N i dung Lý do c a các ñi u bi n Các lo i ñi u bi n AM – AM không sóng mang (DSB – SC) – AM quy ư c – AM ñơn d i biên (SSB) Tách sóng AM M ch ñi n t ñi u bi n và tách sóng AM [2] Faculty of Electronics & Telecommunications
Baseband Baseband and Carrier Communication Baseband: − Di n t dãy t n s c a tín hi u và h th ng. Thư ng ñư c ño t 0 ñ n băng thông t i ña ho c t n s cao nh t c a tín hi u − Voice: Telephone 0-3.5KHz; CD 0-22.05KHz − Video: Analog TV 4.5MHz, TV channel là 0-6MHz. Tín hi u s ph thu c vào kích thư c, s chuy n ñ ng và s khung trong m i giây … − Ví d : wire, coaxial cable, optical fiber Carrier Communication: − Carrier: m t d ng sóng (thư ng sinusoidal) ñư c ñi u ch ñ bi u di n thông tin c n truy n. Thư ng sóng mang có t n s cao hơn tín hi u thông tin d i g c (modulating signal). − Modulation: là quá trình thay ñ i c a carrier signal ñ s d ng tín hi u này mang thông tin. [3] Faculty of Electronics & Telecommunications
Modulation Modulation Modulation − M t quá trình làm d ch chuy n t n s c a tín hi u. Gain advantages − Kích thư c Antenna: t n s tín hi u ph thu c kích thư c c a antenna. Kho ng vài ngàn d m ñ truy n tín hi u d i g c − S d ng hi u qu băng thông − Ch ng l i nhi u liên ký hi u (inter-symbol-interference) − Ch ng l i l i và méo d ng Types − Analog: AM (DSB, SSB, VSB), FM, Delta modulation − Digital: ASK, FSK, PSK, QAM, … − Pulse modulation: PCM, PDM, … Fiber, phone Advanced: CDMA (3G), OFDM (WLAN, WMAN), …. [4] Faculty of Electronics & Telecommunications
Double Double Sideband Modulation: – time: ϕ (t ) = m(t )cos(wct ) – freq: X(w)=0.5[M(w-wc)+M(w+wc)] DSB-SC: suppressed carrier (tri t sóng mang), không truy n sóng mang Wc >= băng thông c a tín hi u ñ tránh bi t danh. Wc Demodulation: e(t)=m(t)(cos(wct))2=0.5(m(t)+m(t)cos(2wct)) E(w)=0.5M(w)+0.25(M(w+2wc)+M(w-2wc)) Dùng l c thông th p ñ lo i t n s cao [5] Faculty of Electronics & Telecommunications
DSB- DSB-SC Example t→ t→ ↑ ϕ( t ) ϕ( t ) t→ ↑ cos( ω c t ) m( t ) ↑ ↑ F{cos(ω c t)} M(ω) π ω→ ω→ ωc 0 0 ↑ Φ(ω) Lower sideband (LSB) Upper sideband (USB) ωc −ω c ω→ 0 [6] Faculty of Electronics & Telecommunications
Frequency Frequency Conversion Di chuy n tín hi u ñ n t n s khác ϕ(t ) = m( t ) cos(ω C t ) e 1 ( t ) = 2 m( t ) cos( ωI t ) 1 Nhân hai tín hi u sin t o ra hai t n BPF@ ωI s t ng và hi u c a các t n s | cos(ωMIXt ) cos(αt ) cos(β t ) = [cos((α + β)t ) + cos((α − β)t )] 1 EXAMPLE : Let m(t) 2 be as shown. ð thay ñ i t n s sóng mang ωc ϕ(t) m(t) e1(t) c a tín hi u ñ n t n s trung t n (IF) ωI. Chúng ta s d ng m t b (IF) t→ dao ñ ng ñ t o ra tín hi u hình sin t→ t→ t n s ωMIX như v y: M(ω) SPECTRA ω→ 0 Φ(ω) ωI = ω c − ωMIX . ωc ω→ −ωc Then m(t)cos(ω c t ) cos(ωMIX t ) = 2 m( t )[cos((ω c + ωMIX )t ) + cos((ω c − ωMIX )t )] 1 0 = 2 m( t )[cos((2ω c + ωI )t ) + cos((ωI )t )] 1 E(ω 1) ω→ ωI −ωI 0 [7] Faculty of Electronics & Telecommunications
Amplitude Amplitude Modulation Khó khăn c a h th ng DSB-SC : không bi t sóng mang b nh n ðáp ng xung hình bên dư i ch ra sóng mang không b tri t. ð i v i M() cho trư c, ph t n tín hi u ñi u ch như sau: φ AM (t ) = [ A + m(t )]cos(ωc t ) [ M (ω + ωc ) + M (ω − ωc )] + Aπ [δ (ω − ωc ) + δ (ω + ωc )] Φ (ω ) = 1 2 M(ω) ω→ 0 Φ(ω) ωc ω → −ωc 0 V i lo i ñi u ch này, vi c gi i ñi u ch có th ñư c th c hi n b ng các dùng ho c không dùng b dao ñ ng n i ñ ng b v i b truy n. [8] Faculty of Electronics & Telecommunications
AM AM Example • m(t) có giá tr nh nh t kho ng -0.4. C ng thêm m t thành ph n DC có biên ñ A=1 cho ra tín hi u luôn dương A+m(t). Vì v y, ñư ng bao c a ph n dương là A+m(t). M t b tách ra ñư ng bao có th s d ng ñ l y l i tín hi u g c. A=1 m(t) A+m(t) 0.7 1. 0. t→ -0.4 t→ ϕ AM ( t ) = [ A + m( t )] cos( ω c t ) t→ [9] Faculty of Electronics & Telecommunications
AM AM Example (cont.) Vi c ch n thành ph n DC làm cho A+m(t) luôn dương. N u không, không th s d ng b tách ñư ng bao nhưng có th s d ng k thu t k t h p (coherent) Ví d , giá tr nh nh t m(t) = -0.4 . Vì v y, A > |min(m(t))| ñ dò ñư ng biên thành công. Cái gì x y ra n u A< |m(t) |. Xét ví d trư c n u A=0.3. A+m(t) m(t) 0.7 0 0. t→ t→ -0.4 ϕ AM ( t ) = [ A + m( t )] cos( ω c t ) t→ [10] Faculty of Electronics & Telecommunications
Modulation Modulation Index • G i mp là tr tuy t ñ i c a ñ nh ph n âm c a m(t). EXAMPLE : ði u ch ñơn tone. G i m(t)=2sin(20t) A ≥ mp A is the carrier amplitude. mp µ= MODULATION INDEX : A 0 ≤µ ≤ 1 Then we see that for A ≥ m p , When µ > 1 (or A < m p ) the signal is overmodulated, and envelope detection can not be used. m(t) (However, we can still use synchronous demodulation). mp 2 mp = 2; µ= = . i) µ = 0.5 A = 4 ii) µ = 1 A = 2 t→ A A For dc offset of 1 µ = 2. µ =1 µ=2 µ = 0.5 t→ t→ t→ [11] Faculty of Electronics & Telecommunications
Sideband Sideband and Carrier Power ϕ AM ( t ) = A cos(ωc t ) + m( t ) cos(ωc t ) The first term is the carrier and the second term is sidebands which contain the signal itself. The total AM signal power is the sum of carrier power and the sideband power. A2 Carrier power Pc = 2 Sideband power Ps = 2 Pm where Pm is the power of m(t). 1 The sideband power is the useful power. Ps Pm useful power Efficiency : η = = = . Pc + Ps A 2 + Pm Total power For example , let m(t) = Bcos(ωm t ) mp = B, µ = B or B = µA. A µ2 µ2 A 2 B2 Pm = = ∴ η= x100% 2 2 2 2+µ 1 For µ = 1, ηmax = x100% = 33% 2 +1 [12] Faculty of Electronics & Telecommunications
AM AM Decoder Tách sóng k t h p: B nh n có th khôi ph c Tách ch nh lưu: ñ ng b l i t n s và pha c a b truy n b ng b PLL. Tách ñư ng bao: c n ñ ng b t→ t→ t→ + B thu không k t h p kém hơn 3dB so v i AM signal R vc(t) b thu k t h p. B thu không k h p có C giá thành thành r . - t→ [13] Faculty of Electronics & Telecommunications
QAM QAM Băng thông tín hi u AM : Băng thông tín hi u AM là hai l n băng thông c a tín hi u ñi u ch . M t tín hi u 5kHz yêu c u băng thông10kHz trong truy n d n AM. N u t n s sóng mang là 1000 kHz, ph t n tín hi u AM là d i t n s t 995kHz ñ n 1005 kHz. QUADRARTURE AMPLITUDE MODULATION là m t d ng cho phép hai tín hi u có th truy n trên cùng m t d i t n s . K t h p v t n s và pha. ð c TV tương t Ph b i n [14] Faculty of Electronics & Telecommunications
SSB SSB Frequency M(ω) baseband ω→ −2πB 2πB 0 DSB −ωc ωc ω→ 0 Φ SSB (ω) SSB (Upper sideband) SSB ω→ −ωc ωc 0 [15] Faculty of Electronics & Telecommunications
SSB SSB Generator • Dùng m t b l c có ñ c tính v t n s c t thích h p. R t khó ñ thi t k m t b l c phù h p. Ph t n c a tín hi u âm thanh không có thành ph n DC, vì v y ph t n c a tín hi u âm thanh b ng không xung quanh t n s sóng mang. ði u này có nghĩa là m t b l c chưa lý tư ng có th ñ m nh n t t vi c l c tín hi u DSB ñ t o ra tín hi u SSB. • Tín hi u d i g c là dãi thông • Th thách trong thi t k l c • Không có thành ph n t n s th p 0 ω→ ωc −ωc [16] Faculty of Electronics & Telecommunications
Single Single Sideband (SSB) ● M c ñích: c t gi m yêu c u băng thông c a tín hi u AM còn phân n a. ði u này có th truy n ch ph n “upper sideband” ho c “lower sidebband” c a tín hi u DSB AM. [17] Faculty of Electronics & Telecommunications
SSB SSB Demodulation Synchronous, SSB-SC demodulation ϕ SSB (t ) cos(ωc t ) = [m(t ) cos(ωc t ) ± jmh (t ) sin(ωc t )]cos(ωc t ) = 1 [m(t )(1 + cos(ωc t )) ± jmh (t ) sin( 2ωc t )] 2 A lowpass filter can be used to get 1 m(t ). 2 SSB+C, envelop detection ϕ SSB +C (t ) = A cos(ωc t ) + [m(t ) cos(ωc t ) + mh (t ) sin(ωc t )] An envelope detector can be used to demodulate such SSB signals . What is the envelope of ϕ SSB +C (t ) = ( A + m(t )) cos(ωc t )) + mh (t ) sin(ωc t ) = E (t ) cos(ωc t + θ ) ? ( ) 1 {Recall Acos(α ) + Bsin(α ) = A 2 + B 2 2 cos(α + θ ), θ = − tan -1 ( B )) A E(t) = (( A + m(t )) 2 + mh (t )) 2 = (( A2 + m 2 (t )) + mh (t ) + 2 Am(t )) 2 1 1 2 2 ( ) mh 2 ( t ) = A 1+ m2 (t ) + + 2 mA(t ) A2 A2 ≈ A + m(t ) for A >> m(t) , A >> m h (t) . The efficiency of this scheme is very low since A has to be large. [18] Faculty of Electronics & Telecommunications
SSB SSB vs. AM Do không truy n sóng mang, ñi u này gi m kho ng 67% c a công su t truy n (-4.7dBm). Trong ñi u ch AM @100: 2/3 công su t g m sóng mang; ph n còn l i (1/3) công su t c hai phía. B i vì trong SSB, ch m t phía băng ñư c truy n, ñi u này gi m kho ng 50% trong công su t truy n. Cu i cùng, vì ch nh n ñư c m t phía băng, băng thông c a tín hi u truy n gi m còn phân n a– như v y công su t yêu c n ñư c gi m 50% so v i AM (-4.7dBm (+) -3dBm (+) -3dBm = -10.7dBm). Liên quan ñ n giá thành b thu [19] Faculty of Electronics & Telecommunications
Vestigial Vestigial Sideband (VSB) • VSB là m t dung hòa gi a DSB và SSB. ð t o ra tín hi u SSB t tín hi u DSB ta dùng m t b l c lý tư ng có t n s c t ngay t i gi a băng t ng c a tính hi u d i qua và l c còn phân n a. Trong h th ng VSB băng thông m t bên và m t ph n c a bên còn l i ñư c truy n chung v i nhau. ði u này d n ñ n băng thông truy n l n hơn băng thông c a tín hi u d i g c nhưng nh hơn tín hi u DSB. DSB −ωc ωc ω→ 0 Φ SSB (ω) SSB (Upper sideband) ω→ −ωc ωc 0 Φ VSB (ω) VSB Spectrum ω→ −ωc ωc [20] Faculty of Electronics & Telecommunications