Bài giảng Lý thuyết thông tin - ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên (155tr)

Chia sẻ: Le Thanh Hai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:155

0
35
lượt xem
6
download

Bài giảng Lý thuyết thông tin - ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên (155tr)

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Bài giảng Lý thuyết thông tin của trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên (155tr) giới thiệu đến các bạn những nội dung về: Thiết bị đầu cuối âm thanh, thiết bị đầu cuối hình ảnh, thiết bị đầu cuối khác,...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết thông tin - ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên (155tr)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN<br /> KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ<br /> <br /> BÀI GIẢNG<br /> LÝ THUYẾT THÔNG TIN<br /> <br /> Hưng Yên 2015<br /> (Tài liệu lưu hành nội bộ)<br /> <br /> Ch¦¬ng I: thiÕt bÞ ®Çu cuèi ©m thanh<br /> 1.1. M¸y ph¸t thanh ®iÒu biªn.<br /> 1.1.1. Lêi giíi thiÖu.<br /> Tín hiệu vô tuyến có thể tạo ra bằng sự biến thiên của điện từ trường và sự biến thiên này<br /> được truyền lan trong không gian tự do. Thiết bị tạo nên sự biến thiên này được gọi là máy phát<br /> và anten phát đảm bảo cho việc truyền sóng trong không gian tự do đạt hiệu quả. Để thu được tín<br /> hiệu vô tuyến, người ta cần phải thu một phần năng lượng điện từ và chuyển nó sang dạng tín<br /> hiệu mà con người có thể cảm nhận được bằng một trong số các giác quan của mình. Đó chính là<br /> máy thu (sẽ được đề cập ở phần sau). Năng lượng sóng điện từ được thu và mạch điện sau đó<br /> được biến đổi thành tín hiệu âm thanh.<br /> Giả thiết rằng tại một thời điểm máy phát truyền đi một tín hiệu hoàn toàn ngẫu nhiên (đó<br /> là tín hiệu chứa tất cả các thành phần tần số và biên độ). Trong không gian tự do, không một máy<br /> phát nào hoạt động mà không bị nhiễu tác động vì không gian tự do là môi trường truyền sóng<br /> trung gian cho tất cả sóng điện từ. Tuy nhiên khi chúng ta giới hạn mỗi máy phát có một tần số<br /> xác định (tín hiệu dạng Sin liên tục) thì có thể tránh được nhiễu, Thêm vào đó bằng cách kết hợp<br /> một bộ lọc băng hẹp ở phía thu để loại bỏ được tất cả các thành phần tần số không mong muốn.<br /> Với con người chủ yếu giao tiếp với nhau theo hai phương thức chính đó là nói và nghe.<br /> Tiếng nói bình thường chứa các tần số nằm trong dải 10 Hz cho tới 5kHz và dải biên độ bắt đầu<br /> từ tiếng nói thầm cho tới tiếng hét lớn. Việc truyền tiếng nói trong không gian tự do vấp phải hai<br /> trở ngại lớn. Trở ngại thứ nhất là do can nhiễu lẫn nhau do dùng chung môi trường truyền sóng<br /> trung gian. Trở ngại thứ hai là tần số thấp như tiếng nói thì không thể truyền lan hiệu quả trong<br /> không gian tự do, với tần số cao thì điều này có thể thực hiện được. Xong ở tần số cao trên 20<br /> kHz thì con người lại không thể nghe được mặc dù với tần số này vẫn chưa lớn để có thể truyền<br /> sóng trong không gian tự do. Nếu như chúng ta có thể thực hiện việc thay đổi một số thông số của<br /> nguồn tín hiệu tần số cao dạng sin liên tục theo tiếng nói thì việc trao đổi thông tin trong không<br /> gian tự do là việc hoàn toàn có thể thực hiện được đó chính là điều chế. Việc thay đổi biên độ của<br /> tín hiệu cao tần (gọi là sóng mang) theo tiếng nói được gọi là điều chế biên độ (AM – Amplitude<br /> Modulation). Việc thay tần số của sóng mang theo tần số tiếng nói được gọi là điều chế tần số<br /> (FM – Frequency Modulation), hoặc góc pha trong trường hợp này được gọi là điều pha (PM –<br /> Phase Modulation).<br /> 1) Âm thanh :<br /> Sóng âm : là sự thay đổi tính chất của môi trường đàn hồi khi có năng lượng âm truyền qua.<br /> Môi trường truyền dẫn sóng âm phải là môi trường đàn hồi nên sóng âm tryền qua vật chất dạng<br /> rắn, lỏng, khí.. nhưng không truyền trong môi trường chân không.<br /> Tham số của âm thanh :<br /> - Tốc độ truyền âm : Trong điều kiện khí quyển bình thường tốc độ truyền âm khoảng<br /> 330m/s, năng lượng âm bị tiêu hao dần nên không thể truyền xa được.<br /> - Tần số âm thanh : tần số của âm đơn là số lần dao động trong 1 giây của các phần tử<br /> không khí khi truyền âm thanh đơn vị là Hz (Hertz) chia làm 3 khoảng tần khác nhau<br /> 1<br /> <br /> -<br /> <br /> + Hạ âm < Tần số âm tần (16-20000Hz) < Siêu âm<br /> Công suất âm thanh : Là năng lượng của âm thanh đi qua mặt phẳng vuông góc với<br /> phương truyền âm tiết diện 1m2. Đơn vị tính Watt (W)<br /> Cường độ âm : Là năng lượng của âm thanh đi qua tiết diện 1 cm2 đặt vuông góc với<br /> phương truyền âm trong thời gian 1S. Đơn vị tính W/cm2<br /> <br /> 2) Sóng âm phẳng và điều hòa :<br /> Khi âm thanh truyền trong không khí sẽ làm cho áp suất không khí bị thay đổi, lượng thay đổi đó<br /> gọi là thanh áp P (áp suất âm thanh) đơn vị là Pascal<br /> 1Pa = N/m2<br /> Thanh áp là hàm của các biến theo không gian thời gian P(x, y, z, t), nếu thanh áp không bị biến<br /> đổi theo trục y và trục z mà chỉ phụ thuộc vào trục x và thời gian t thì ta có sóng âm là sóng<br /> phẳng.<br /> P = f(t-x/c), c : tốc độ truyền âm<br /> Nếu sóng phẳng là điều hòa thì P phải là hàm điều hòa :<br /> P= PmCos[2Πf (t-x/c)], Pm là biên độ, f là tần số.<br /> 3) Thính giác<br /> Đặc điểm tai người : Có 3 bộ phận chính<br /> - Tai ngoài có tác dụng định hướng nguồn âm, cộng hưởng tần số khoảng 3 KHz. Biến đổi âm<br /> thanh thành năng lượng cơ học để truyền cho tai giữa.<br /> - Tai giữa có 3 xương nhỏ nhất của cơ thể : Xương búa, xương đe, xương bàn đạp để phối hợp<br /> trở kháng<br /> - Tai trong : có tiền đình và màng basilar, tiền đình giúp cảm nhận sự thăng bằng, màng basilar<br /> có khoảng 30000 tế bào lông xếp thành nhiều hàng dọc để cảm nhận và truyền tin âm thanh<br /> lên não dưới dạng xung điện qua dây thần kinh.<br /> Cảm thụ về biên độ gồm :<br /> + Ngưỡng nghe được : Là mức thanh áp nhỏ nhất của âm đơn mà tai người cảm thụ được là mức<br /> giới hạn chuyển từ trạng thái nghe thấy sang không nghe thấy và ngược lại. Thanh áp hiệu dụng<br /> điều hòa 1KHz bằng 2.10-5 N/m2.<br /> + Ngưỡng chói tai : Là mức thanh áp lớn nhất mà tai người cảm thụ được âm, là mức giới hạn mà<br /> tai người cảm nhận được âm, nếu vượt quá sẽ gây tổn thương đến thính giác. Thanh áp hiệu dụng<br /> điều hòa 1KHz bằng 20N/m2.<br /> Cảm thụ về tần số :<br /> Dải tần 16 – 20.000Hz là phạm vi tần số âm mà tai người có thể cảm thụ đươc gọi là âm tần. Cảm<br /> thụ về tần số là thể hiện độ cao của âm, người ta thường dùng đơn vị đo Octave (Oct)<br /> n= log2fn/ f0 = 3,34lg fn/ f0 , f0 = 20Hz<br /> 1Oct tương ứng với biến thiên gấp 2 lần về tần số so với tần số chuẩn f0<br /> <br /> 2<br /> <br /> Tần số đường bao ωs<br /> B<br /> A<br /> <br /> Tần số sóng mang ωc<br /> Sóng mang chưa<br /> điều chế<br /> <br /> Sóng mang<br /> điều chế<br /> <br /> Hình 1.1: Dạng sóng điều chế biên độ AM<br /> <br /> 1.1.2. Lý thuyÕt ®iÒu chÕ biªn ®é.<br /> 1.Định nghĩa:<br /> Điều chế là quá trình biến đổi một trong các thông số sóng mang cao tần (biên độ,hoặc tần<br /> số, hoặc pha) tỷ lệ với tín hiệu điều chế băng gốc (BB - base band).<br /> Mục đích của việc điều chế:<br /> − Đối với một anten, bức xạ năng lượng của tín hiệu cao tần có hiệu quả khi bước sóng của<br /> nó (tương ứng cũng là tần số) cùng bậc với kích thước vật lý của anten.<br /> − Tín hiệu cao tần ít bị suy hao khi truyền đi trong không gian<br /> − Mỗi dịch vụ vô tuyến có một băng tần (kênh) riêng biệt. Quá trình điều chế giúp<br /> chuyển phổ của tín hiệu băng gốc lên các băng tần thích hợp.<br /> Điều kiện điều chế :<br /> − Tần số sóng mang cao tần fC<br /> <br /> ≥ (8÷10) fmax, trong đó fmax tần số cực đại tín hiệu điều<br /> <br /> chế BB.<br /> − Thông số sóng mang cao tần (hoặc biên độ, hoặc tần số, hoặc pha) biến đổi tỷ lệ với biên<br /> độ tín hiệu điều chế BB mà không phụ thuộc vào tần số của nó.<br /> − Biên độ sóng mang cao tần Vω > Vm (bien độ tín hiệu điều chế BB)<br /> 2. ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ AM:<br /> Điều chế biên độ là quá trình làm thay đổi biên độ sóng mang cao tần theo tín hiệu tin tức (tín<br /> hiệu băng gốc).<br /> m(t)=Vm cosωm t<br /> <br /> 3<br /> <br /> a. Phương trình điều chế và hệ số điều chế:<br /> Để đơn giản hóa công thức điều biên, ta giả thiết tín hiệu cần điều chế và tín hiệu sóng mang đều<br /> có dạng sin với tần số góc lần lượt là ωs và ωc.<br /> Giả sử sóng mang có dạng.<br /> uc(t) = A.cosωc.t<br /> <br /> (1.1.1)<br /> <br /> và tín hiệu cần điều chế có dạng<br /> us(t) = B.cosωs.t<br /> <br /> (1.1.2)<br /> <br /> Theo lý thuyết điều biên thì tín hiệu điều biên có dạng<br /> uđb(t) = (A + B.cosωs.t).cosωc.t<br /> <br /> (1.1.3)<br /> <br /> Biến đổi lượng giác của biểu thức 1.1.3 ta được.<br /> uđb(t) = A.cosωc.t + kA/2[cos(ωc + ωs)t + cos(ωc - ωs)t]<br /> Với k = B/A là hệ số điều chế, trong đó: B =<br /> <br /> U max − U min<br /> ; A = U max − B (theo hình 1.2)<br /> 2<br /> <br /> Biên độ<br /> <br /> Sóng mang<br /> <br /> Biên tần dưới<br /> <br /> smin<br /> <br /> (1.1.4)<br /> <br /> smax<br /> <br /> c-<br /> <br /> smax<br /> c-<br /> <br /> Biên tần trên<br /> <br /> c+<br /> <br /> c<br /> smin<br /> <br /> c+<br /> <br /> smax<br /> <br /> smin<br /> <br /> Hình 1.2: Phổ tần của sóng AM khi tín hiệu cần điều<br /> chế là một dải tần âm thanh<br /> <br /> 4<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản