zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Điện tử cho công nghệ thông tin: Chương 5 - Trần Tuấn Vinh

Chia sẻ: Codon_03 Codon_03 | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:38

Báo xấu

103
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Điều chế tần số và pha là nội dung mà chương 5 thuộc bộ "Bài giảng Điện tử cho công nghệ thông tin" do Trần Tuấn Vinh biên soạn sẽ giới thiệu tới các bạn biên độ là hằng số (lý tưởng) và tín hiệu mang thông tin sẽ làm thay đổi tần số hay góc pha của sóng mang.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện tử cho công nghệ thông tin: Chương 5 - Trần Tuấn Vinh

Điện tử cho CNTT Electronic for IT Trần Tuấn Vinh Bộ môn KTMT – Viện CNTT & TT Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Nội dung § Chương 1: Phổ tín hiệu § Chương 2: Các bộ khuếch đại tần số sóng Radio § Chương 3: Các mạch tạo dao động § Chương 4: Điều chế và hệ thống điều chế biên độ § Chương 5: Điều chế tần số và pha. Copyright (c) 8/2009 by 2
Giới thiệu chung § Trong chương 4 đã chỉ ra rằng thông tin có thể chuyển đổi thành sóng cao tần mang tín hiệu bằng cách điều chế ba đặc tính của sóng mang – biên độ, tần số, pha. § Các đặc điểm điều chế biên độ sóng mang (carrier) đã trình bày ở trên. Trong tất cả các sơ đồ của AM thì tần số mang 0 và pha 0 là hằng số. § Trong chương này, biên độ là hằng số (lý tưởng) và tín hiệu mang thông tin sẽ làm thay đổi tần số hay góc pha của sóng mang. Copyright (c) 8/2009 by 3
Điều chế tần số (PM) § Một tín hiệu điều chế tần số là tín hiệu tuần hoàn mà tần số tức thời lệch so với giá trị trung bình bởi một tín hiệu mang tin m(t). § Giá trị lớn nhất mà tần số tức thời có thể lệch so với sóng mang tần số fc được gọi là độ lệch đỉnh fc(pk). Copyright (c) 8/2009 by 4
Điều chế tần số § Sơ đồ khối của điều chế tần số tuyến tính, còn gọi là VCO (voltage – controlled oscillator) hay VTO (voltage Tuned oscillator), được minh họa trong hình . VCO là bộ dao động có trở kháng biến đổi theo điện áp để điều khiển tần số tín hiệu ra. (Hz/V) VCO FM (VTO) signal vm(t) Copyright (c) 8/2009 by 5
Điều chế tần số § Mạch được mắc tải một chiều và xem như dải tần rộng và tuyến tính. § k0 (có đơn vị là Hz/V) là một hằng số tỉ lệ sao cho tần số tín hiệu ra tỷ lệ với điện áp điều chế xung quanh giá trị trung bình fc. § Do đó giá trị tần số đầu ra tức thời: f = fc + k0vm(t) (5.1) § Khi vm= 0, f = fc còn khi vm khác 0: fc = k0vm(t) và f = fc + fc Copyright (c) 8/2009 by 6
Điều chế tần số Copyright (c) 8/2009 by 7
Chỉ số điều chế § Chỉ số điều chế được sử dụng trong truyền thông để biểu thị quan hệ tương đối giữa biên độ tín hiệu và biên độ sóng mang. § Thông số này cũng được sử dụng để xác định thuộc tính công suất phổ. § Với điều chế góc bằng một tín hiệu hình sin, chỉ số điều chế đựơc định nghĩa là đỉnh của góc lệch pha của sóng mang. § Với điều chế pha, chỉ số này dễ xác định. § Tuy nhiên, với FM thì phải phân tích tín hiệu điều chế để xác định sự biến đổi pha. Copyright (c) 8/2009 by 8
Chỉ số điều chế § Trong trường hợp tổng quát một tín hiệu điều chế pha được biểu diễn đơn giản như sau: S(t) = Acos (t) (t) là góc thay đổi tức thời của tín hiệu có góc pha đầu bằng không. § Điều chế góc của sóng mang cao tần sẽ cho kết quả bởi sự thay đổi của pha: S(t) = Acos ( t+ ) § trong đó hoặc hoặc t thay đổi. Khi góc thay đổi bởi tín hiệu (ví dụ (t) tỷ lệ với m(t)) kết quả gọi là diều chế pha (PM). Nếu được giữ là hằng số và góc t được điều chế bởi tín hiệu mang thông tin, kết quả gọi là FM. Copyright (c) 8/2009 by 9
Chỉ số điều chế § Tần số góc là tốc độ thay đổi pha, nghĩa là: dθ ω= dt § Phương trình cho tần số tức thời của tín hiệu FM: f = fc + k0vm(t) trong đó vm(t) là điện áp điều chế thay đổi theo thời gian được đưa tới mạch VCO tuyến tính có độ nhạy k0 (Hz/V). § Do = 2 f ta có: d 2 fc 2 k 0 v m (t ) dt Copyright (c) 8/2009 by 10
Chỉ số điều chế d 2 f c dt 2 k 0 vm (t )dt (t ) 2 f c dt 2 k 0 v m (t )dt § Do 2 f c dt 2 f c t 0 với 0 là pha ban đầu tuỳ ý tại t=0. § Theo đó pha tức thời của sóng FM được xác định từ: (t ) 2 fct 2 k 0 v m (t )dt (5.8) 0 § trong đó dạng sóng điều chế phải được tích phân để xác định độ lệch pha tối đa của sóng mang. Copyright (c) 8/2009 by 11
Chỉ số điều chế § Chỉ số điều chế cho điều chế góc bởi tín hiệu sin đầu vào vm(t) = Vpkcos(2 fmt) được định nghĩa là độ lệch cực đại của sóng mang. § Với FM độ lệch pha của sóng mang phải xác định bằng phương trình (5.8) tích phân của sóng 1 điều chế được xác 2 k 0 như định V pk sau: cos( 2 f m t )dt 2 k 0V pk sin( 2 f m t 0) 2 fm (5.9) § 0 là hằng số pha tuỳ ý tại thời điểm t = 0 có thể kết hợp với 0 trong phương trình 5-8 và xác lập bằng 0. Sau khi khử �k0V pk � �∆f c ( pk ) � θ 0 (t ) = 2π f ct + � 2 trong phương sin(2π f mt ) θ 0 (t ) = 2π f c t + �có thể� �trình 5-9 , phương trình 5-8 viết sin(2lại π f mt ) như sau: � f m � � fm � Copyright (c) 8/2009 by 12
Chỉ số điều chế § điều chế cosin FM có thể được viết như sau: sFM(t) = Acos(2 fct +mf sin2 fmt) mf = fc(pk)/fm là góc lệch pha cực đại của sóng mang có sự thay đổi góc pha theo hàm sin. § Chỉ số điều chế (theo đơn vị radian) với tín hiệu hình sin FM được tính như sau: f c ( pk ) mf fm Copyright (c) 8/2009 by 13
Ví dụ 5-1 § Một bộ VCO 1MHz với độ nhạy k0 = 3 kHz/V được điều chế với tín hiệu sin biên độ 2 V, tần số 4 kHz. Xác định các thông số sau : 1. Độ lệch tần số lớn nhất của sóng mang. 2. Độ lệch pha lớn nhất của sóng mang và chỉ số điều chế. 3. mf nếu điện áp điều chế tăng gấp đôi. 4. mf cho vm(t) = 2cos[2 (8kHz)t] V. 5. Biểu diễn dạng toán học của tín hiệu FM dưới dạng sóng mang cosin và tín hiệu cosin điều chế trong phần 4. Biên độ sóng mang là 10 v pk. Copyright (c) 8/2009 by 14
Ví dụ 5-1 1. fc(pk) = k0Vm(pk) = (3 kHz/V)(2 Vpk) = 6kHz. 2. Độ lệch pha cực đại của điều chế tín hiệu hình sin là mf = fc(pk)/fm = 6 kHz/4 kHz = 1.5 rad . Đơn vị radian thường bị bỏ qua . Để nhấn mạnh, đơn vị radian nên để trong ngoặc đơn. 5. Với điều chế tuyến tính f tỷ lệ với Vm vì vậy trong câu 3 ta có mf = 3.0 rad, gấp đôi chỉ số điều chế ở câu 2. Từ Vm = 4 V, ta có mf = fc(pk)/fm = (4 V x 3 kHz)/4 kHz = 3 (rad). Copyright (c) 8/2009 by 15
Ví dụ 5-1 4. Tín hiệu điều chế là hình sin biên độ 2V, vì vậy độ lệch tần số sóng mang tương tự như câu 1sẽ là fc(pk) = 6kHz. Khi fm = 8 kHz, độ lệch pha cực đại của sóng mang và chỉ số điều chế là mf = 0,75. 6. Tín hiệu điều chế là cosin (cũng như sóng mang). Theo đó, sử dụng giá trị mf = 0,75 vfm =10cos(2 106t + 0.75 sin2 8 x 103t) Copyright (c) 8/2009 by 16
Biên tần (sideband) và phổ § Phổ tần số của sóng FM rất khác so với phổ tần số của sóng AM. Với mức lệch nhỏ mf < 0.25, gọi là dải hẹp (narrowband) FM (NBFM), phổ tín hiệu FM có một sóng mang và các biên tần rất giống với AM.Tuy nhiên ở đây chỉ giống đoạn cuối. § Với NBFM biên độ sóng mang giảm xuống khi mf tăng lên. Và một điều quan trọng hơn, hai biên tần luôn lệch pha 900 với sóng mang( như so sánh với AM trên hình). Copyright (c) 8/2009 by 17
Biên tần (sideband) § Hình dưới chỉ ra sự so sánh của sóng AM và NBFM có pha biến đổi. Chú ý rằng biên độ của sóng NBFM thay đổi chút ít. § Góc vẽ trên hình lớn hơn 14,30 (0,25rad). Với mf > 0,25, các biên tần được tạo ra như một tổng pha của sóng mang và toàn bộ các biên tần được tạo ra trong một vector tín hiệu tổng sFM(t) với biên độ không đổi. Copyright (c) 8/2009 by 18
Biên tần (sideband) Copyright (c) 8/2009 by 19
Biên tần § Phổ của tín hiệu điều chế góc (FM và AM) có thể xác định được viết như một điện áp không đổi (A là biên độ điện áp sóng mang) và với tần số góc thích hợp. UFM = Acos( ct + mfsin mt) VFM = A[cos(mf sin mt)]cos ct – A[sin(mf sin mt)]sin ct trong đó biên độ của các thành phần sóng mang vuông pha được đặt trong dấu ngoặc vuông. § Với hệ số lệch tần số FM nhỏ (mf < 0,25) giá trị của hàm sin và cosin trong ngoặc vuông của phương trình trên có thể xấp xỉ : cos( ) 1 và sin( ) . § Vì vậy, FM băng hẹp có thể viết gần đúng: vNBFM = Acos ct – A(mfsin mt)sin ct Copyright (c) 8/2009 by 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2430 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.