Bài 3 Điều chế góc

Chia sẻ: BA AB | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

132
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

VHF (30M-300M) quản bá chất lượng cao. Wideband FM, (FM TV) narrow band FM . 1933 điều chế FM và góc được đề xuất bởi Armstrong, nhưng thành công vào năm 1949. Số Frequency Shifi key . Tóm tắt tình chất của điều chế AM Điều chế biên độ là tuyến tính

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài 3 Điều chế góc

TRƯ NG ð I H C KHOA H C T NHÊN KHOA ðI N T - Vi N THÔNG Bài 3: ði u ch góc ð ng Lê Khoa B môn Vi n thông – M ng
N i dung ði u bi n góc ði u bi n FM – Nguyên lý – T n ph tín hi u Tách sóng FM – Kỳ t n – Vòng khóa pha (PLL) M ch ñi n t ñi u bi n và tách sóng FM [2] Faculty of Electronics & Telecommunications
FM FM Basics VHF (30M-300M) qu n bá ch t lư ng cao Wideband FM, (FM TV), narrow band FM (two-way radio) 1933 ñi u ch FM và góc ñư c ñ xu t b i Armstrong, nhưng thành công vào năm 1949. S : Frequency Shift Key (FSK), Phase Shift Key (BPSK, QPSK, QPSK, 8PSK,…) AM/FM: Sóng ngang/Sóng d c [3] Faculty of Electronics & Telecommunications
Angle Angle Modulation vs. AM Tóm t t: tính ch t c a ñi i ch AM – ði u ch biên ñ là tuy n tính Ch di chuy n sang m t băng t n m i, d ng ph không thay đ i. Không có t n s m i đư c t o ra – Ph t n: S(f) ñư c chuy n thành M(f) – Băng thông ≤ 2W Tính ch t c a ñi u ch góc – Chúng không tuy n tính D ng ph t n thay đ i, t o ra t n s m i – S(f) không chuy n thành M(f) – Băng thông thư ng l n hơn 2W [4] Faculty of Electronics & Telecommunications
Angle Angle Modulation Application T i sao c n ñi u ch góc? – Gi m nhi u t t hơn – C i thi n ch t lư ng h th ng B tl i – Hi u qu băng thông th p – Th c hi n ph c t p ng d ng – Radio qu ng bá FM – Tín hi u âm thanh trong TV – B ñàm – ði n tho i t bào – Thông tin Vi ba và v tinh [5] Faculty of Electronics & Telecommunications
Instantaneous Instantaneous Frequency •ði u ch góc có 2 d ng - Frequency modulation (FM): thông tin ñư c bi u di n theo s thanh ñ i c a t n s t c th i c a sóng mang - Phase modulation (PM): ): thông tin ñư c bi u di n theo s thanh ñ i c a pha t c th i c a sóng mang 1 dθi (t ) s (t ) = Ac cos [θi (t )] , fi (t ) = 2π dt where Ac : carrier amplitude, θi (t ) : angle (phase) s (t ) = Ac cos [ 2π f c t + φ (t ) ] where φ (t ) is a function of message signal m(t ). [6] Faculty of Electronics & Telecommunications
Phase Phase Modulation PM (phase modulation) signal s (t ) = Ac cos  2π f c t + k p m(t )    φ (t ) = k p m(t ), k p : phase sensitivity k p dm(t ) instantanous frequency fi (t ) = f c + 2π dt [7] Faculty of Electronics & Telecommunications
Frequency Frequency Modulation FM (frequency modulation) signal s (t ) = Ac cos  2π f c t + 2π k f m (τ ) dτ  t ∫0     k f : frequency sensitivity instantanous frequency f i (t ) = f c + k f m (t ) t angle θ i (t ) = 2π ∫ f i (τ ) dτ (Assume zero initial phase) 0 t = 2π f c t + 2π k f m (τ ) dτ ∫ 0 [8] Faculty of Electronics & Telecommunications
FM FM Characteristics ð c tín c a tín hi u FM – ði m zero không thư ng xuyên – ðư ng bao là h ng s – Tín hi u FM và PM tương t [9] Faculty of Electronics & Telecommunications
Relations Relations between FM and PM t ∫ m(τ )dτ FM of m(t ) ⇔ PM of 0 m(t) FM signal m(t) FM signal dt PM FM s(t) s(t) dm(t ) PM of m(t ) ⇔ FM of dt m(t) PM signal m(t) d PM signal PM FM s(t) s(t) dt [10] Faculty of Electronics & Telecommunications
FM/PM FM/PM Example (Time) [11] Faculty of Electronics & Telecommunications
FM/PM FM/PM Example (Time) message m(t) 0.1 0.05 0 −0.05 −0.1 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 1 0.5 FM s(t) 0 −0.5 −1 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 1 0.5 PM s(t) 0 −0.5 −1 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02 [12] Faculty of Electronics & Telecommunications
FM/PM FM/PM Example (Frequency) message spectrum M(f) 10 8 6 4 2 −3000 −2000 −1000 0 1000 2000 3000 50 40 FM S(f) 30 20 10 −3000 −2000 −1000 0 1000 2000 3000 40 PM S(f) 30 20 10 −3000 −2000 −1000 0 1000 2000 3000 [13] Faculty of Electronics & Telecommunications
Matlab fc=1000; Ac=1; % carrier frequency (Hz) and magnitude fm=250; Am=0.1; % message frequency (Hz) and magnitude k=4; % modulation parameter % generage single tone message signal t=0:1/10000:0.02; % time with sampling at 10KHz mt=Am*cos(2*pi*fm*t); % message signal % Phase modulation sp=Ac*cos(2*pi*fc*t+2*pi*k*mt); % Frequency modulation dmt=Am*sin(2*pi*fm*t); % integration sf=Ac*cos(2*pi*fc*t+2*pi*k*dmt); % PM % Plot the signal subplot(311), plot(t,mt,'b'), grid, title('message m(t)') subplot(312), plot(t,sf,'r'), grid, ylabel('FM s(t)') subplot(313), plot(t,sp,'m'), grid, ylabel('PM s(t)') [14] Faculty of Electronics & Telecommunications
Matlab % spectrum w=((0:length(t)-1)/length(t)-0.5)*10000; Pm=abs(fftshift(fft(mt))); % spectrum of message Pp=abs(fftshift(fft(sp))); % spectrum of PM signal Pf=abs(fftshift(fft(sf))); % spectrum of FM signal % plot the spectrums figure(2) subplot(311), plot(w,Pm,'b'), axis([-3000 3000 min(Pm) max(Pm)]), grid, title('message spectrum M(f)'), subplot(312), plot(w,Pf,'r'), axis([-3000 3000 min(Pf) max(Pf)]), grid, ylabel('FM S(f)') subplot(313), plot(w,Pp,'m'), axis([-3000 3000 min(Pp) max(Pp)]), grid, ylabel('PM S(f)') [15] Faculty of Electronics & Telecommunications
Frequency Frequency Modulation FM (frequency modulation) signal s (t ) = Ac cos  2π f c t + 2π k f m (τ ) dτ  t ∫0     k f : frequency sensitivity instantanous frequency f i (t ) = f c + k f m (t ) t angle θ i (t ) = 2π ∫ f i (τ ) dτ (Assume zero initial phase) 0 t = 2π f c t + 2π k f m (τ ) dτ ∫ 0 fi = f c + k f Am cos(2π f mt ) m(t ) = Am cos(2π f mt )  2π k t A cos(2π f τ )dτ  f ∫0 m 1 d [ 2π f c t ] 1  d 1 dθ    m fi = = + 2π dt 2π 2π dt dt 1 2π k f [ Am cos(2π f mτ )] Let τ =t = fc + 2π [16] Faculty of Electronics & Telecommunications
Example Example Consider m(t)- a square wave- as shown. The FM wave for this m(t) is shown below. t ϕ FM ( t ) = A cos( ω c t + k f ∫ m( λ )dλ ). -∞ t Assume m(t) starts at t = 0. For 0 ≤ t ≤ m(t) = 1 , ∫ m( λ )dλ = t T and 2 0 T t t 2 ≤t≤ T m(t) = - 1 , ∫ m( λ)dλ = ∫ m( λ)dλ + ∫ m( λ )dλ = T - (t - T ) = T - t. T for 2 2 2 T 0 0 2 The instantaneous frequency is ωi ( t ) = ω c + k f m( t ) = ω c + k f 0≤t≤ T for 2 and ωi ( t ) = ω c − k f for ≤ t ≤ T. T 2 ωi max = ω c + k f ωi min = ω c − k f and m(t) t→ 0 T 2T ϕ FM ( t ) t→ [17] Faculty of Electronics & Telecommunications
Frequency Frequency Deviation D ch t n ∆f – S khác bi t gi a t n s t c th i l n nh t và t n s sóng mang ∆ f = k f Am = k f max | m (t ) | – ð nh nghĩa: – M i quan h v i t n s t c t i single-tone m (t ) case: f i = f c + ∆ f cos(2π f m t ) f c − ∆f ≤ f i ≤ f c + ∆f general case: – Câu h i: Băng thông c a tín hi u s(t) ch là 2∆f? Không, t n s t c th i không b ng ph t n s ! ∆f ∆f S(t) có ph t n s ti n ñ n ∞. fi ∆ fc fc + ∆ f fc − f [18] Faculty of Electronics & Telecommunications
Modulation Modulation Index Ch ra m c ñ thay ñ i c a tín hi u ñã ñi u ch (t n s t c th i) thay ñ i xung quanh tín hi u chưa ñi u ch ( t n s thông tin) max | ka m(t ) | AM (envelope): , 1 A max | k f m(t ) | FM (frequency): β = fm Băng thông t a (t ) = ∫ m(α )dα −∞   k2 2 k2 3 ϕ (t ) = Re(ϕ (t )) = Acos wc t − k f a(t ) sin wc t − a (t ) cos wc t + a (t ) sin wc t... f f   2! 3!   [19] Faculty of Electronics & Telecommunications
Narrow Narrow Band Angle Modulation ð nh nghĩa k f a(t )