Các kỹ thuật điều chế - Điều chế góc

Chia sẻ: Ptit Ptit | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

554
lượt xem 156
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giới thiệu 2 05/31/11 Có 3 đặc tính của tín hiệu tương tự có thể biến đổi theo tín hiệu tin: biên độ, tần số, pha. FM, PM : là dạng điều chế góc Ưu điểm so với AM: Chống nhiễu tốt hơn Cải thiện độ trung thực của hệ thống Sử dụng công suất hiệu quả hơn

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Các kỹ thuật điều chế - Điều chế góc

Các kỹ thuật điều chế Điều chế góc 05/31/11 1 3/2008
Giới thiệu Có 3 đặc tính của tín hiệu tương tự có thể biến đổi theo tín hiệu tin: biên độ, tần số, pha. FM, PM : là dạng điều chế góc Ưu điểm so với AM: Chống nhiễu tốt hơn Cải thiện độ trung thực của hệ thống Sử dụng công suất hiệu quả hơn Nhược điểm: Yêu cầu độ rộng băng lớn hơn Mạch điều chế, giải điều chế phức tạp hơn. 05/31/11 2
Điều chế góc (θ) của sóng mang Điều chế góc có được khi góc pha hình sin biến đổi theo thời gian. Biểu thức toán học: m(t ) = Vc cos[ωc t + θ (t )] m(t): Tín hiệu điều chế góc Vc: Biên độ sóng mang (V) ωc: Tần số góc sóng mang ( rad/s) θ(t): Độ lệch pha tức thời (rads) θ(t) là hàm của tín hiệu tin. θ (t ) = F[ν m (t )] = F [Vm sin(ω mt )] 3 05/31/11
Điều chế góc FM và PM khác nhau ở chỗ pha của sóng mang tỷ lệ trực tiếp hay gián tiếp với tín hiệu tin. Tần số sóng mang thay đổi⇔Pha của sóng mang thay đổi. FM : tần số sóng mang thay đổi trực tiếp theo tín hiệu tin PM : pha của sóng mang thay đổi trực tiếp theo tín hiệu tin. 05/31/11 4
Điều chế góc • Định nghĩa – FM: Biến đổi tần số sóng mang tỷ lệ trực tiếp với b iê n đ ộ của tín hiệu tin với tốc độ bằng tần số của tín hiệu tin. – PM: Biến đổi p h a sóng mang tỷ lệ trực tiếp với b iê n đ ộ của tín hiệu tin với tốc độ bằng tần số của tín hiệu tin 05/31/11 5
Mô tả bằng toán học Một số khái niệm: Độ dịch pha tức tời =θ(t) (rad) Pha tức thời = ωct + θ(t) Độ dịch tần tức thời = θ’(t) (Hz) Tần số tức thời: d ω i (t ) = [ω ct + θ (t )] = ω c + θ ′(t ) = 2π f c + θ ′(t ) (rad / s) dt θ ′(t ) f i (t ) = f c + ( Hz ) 2π 6 05/31/11
Tín hiệu điều chế pha Trong điều chế pha: θ(t) ~ vm(t) θ (t ) = K pν m (t ) (rad ) K p : hằng số lệch pha (rad/V) Tín hiệu PM: xPM (t ) = Ac cos(ωc t + K p v(t )) v (t ) = Am cos(ωm t ) Với Ta có: xPM (t ) = Ac cos(ωc t + K pVm cos(ωmt )) 05/31/11 7
Tín hiệu điều chế tần số Trong điều tần: θ’(t) ~vm(t) t θ (t ) = K f ∫ vm ( x)dx θ ' (t ) = K f ν m (t ) (rad ) K f : hằng số lệch tần (rad/Vs Tín hiệu FM: t xFM (t ) = Ac cos(ωc t + K f ∫ vm ( x)dx) Với vm (t ) = Vm cos(ωm t ) Ta có: K f Vm xFM (t ) = Ac cos(ωc t + sin(ωm t )) ωm 05/31/11 8
Sự tương đương giữa FM và PM Nếu ta lấy tích phân tín hiệu tin rồi đưa vào bộ điều pha ta sẽ được tín hiệu điều tần. Nếu lấy vi phân tín hiệu tin rồi đưa vào bộ điều tần ta được tín hiệu điều pha. 05/31/11 9
Độ dịch tần Độ dịch tần: độ lệch tần khỏi tần số sóng mang. 1' θ (t ) f d (t ) = f i (t ) − f c = 2π Độ dịch tần cực đại ∆F: (Độ di tần) 1 ∆F = K f Vm 2π Độ dịch tần phục thuộc trực tiếp vào biên độ và hướng của tín hiệu tin. Tốc độ thay đổi độ dịch tần là tần số tín hiệu tin. 05/31/11 10
Độ dịch tần 05/31/11 11
Độ dịch pha Độ dịch pha : Là độ lệch pha tương đối của tín hiệu sóng m so với gốc thamchiếu. ang Độ dịch pha cực đại :(∆θ) ∆θ = K PVm Đối với tín hiệu điều pha ta cũng có khái niệm độ dịch tần: K p [ vm (t ) ] max ' ∆F = 2π 05/31/11 12
Bảng tổng kết Loại điều chế Tín hiệu tin Tín hiệu điều chế, m(t) m(t) (a) Pha vm(t) (a) m(t ) = Vc cos[ωc t + Kvm (t )] (b) Tần số vm(t) m(t ) = Vc cos[ωc t + K1 ∫ vm (t )dt ] Vmcos(ωmt) (c) Pha m(t ) = Vc cos[ωc t + KVm cos(ωmt )] Vmcos(ωmt) (d) Tần số   K1V m m(t ) = Vc cos ωc t + sin(ωm t ) ωm   05/31/11 13
Dạng sóng của FM vm(t) fc+∆F fc fc-∆F Ac -A c 05/31/11 14
Độ rộng băng của tín hiệu FM FM có độ rộng băng lớn, gồm nhiều dải tần Tính toán độ rộng băng chính xác cho FM là rất khó và thường dùng các phương pháp gần đúng. Thông thường FM ùng ∆F + B )thức Carson: B d = 2( công B: là độ rộng băng tín hiệu tin. Nếu là tín hiệu đơn tần thì B = fm 05/31/11 15
Hệ số điều chế (FM) ∆F β= BFM BFM = 2 B( β + 1) 05/31/11 16
Hệ số điều chế (PM) Với: ∆F β= BPM K p [ vm (t ) ] max ' ∆F = 2π BPM = 2 B( β + 1) 05/31/11 17
Công suất tín hiệu điều chế góc Mặc dù pha, tần số tức thời của tín 2 A hiệu luôn thay đổi P= nhưng biên độ sóng mang là không đổi 2R do đó công suất cũng là không đổi 05/31/11 18
Tổng kết FM PM Tín hiệu   K f Vm m(t ) = Vc cos ωc t + sin(ωmt )  điều chế m(t ) = Vc cos[ωc t + K pVm cos(ωmt )] ωm   = Vc cos[ωc t + ∆θ cos(ωmt )]   ∆F = Vc cos ωc t + sin(ωmt )  fm = Vc cos[ωc t + β cos(ωmt )]   = Vc cos[ωc t + β . sin(ωmt )] Hằng số K1 (Hz/V) K (rad/V) ∆θ = K pVm Độ lệch 1 (rad) ∆f = K f Vm (Hz) 2π Hệ số β = K pVm = ∆θ (rad) ∆f β= (unitless) fm Tín hiệu tin vm (t ) = Vm sin(ωmt ) vm (t ) = Vm cos(ωmt ) Sóng Sóng mang mang vc (t ) = Vc cos(ωc t ) v (t ) = Vc cos(ωc t ) 05/31/11 19 c
Bài tập 1. Vẽ tín hiệu FM,PM với tín hiệu tin cho bởi hình sau với , fc=100Mhz. K f = 2π × 105 K p = 10π π π = 10 5 , × = K 2 K 10 f p Với FM: 05/31/11 20