Giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p3

Chia sẻ: Defwsdg Sdgsg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

125
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p3', kỹ thuật - công nghệ, năng lượng phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p3

fc=1.7*10^6;fm=5*10^4; T=1/fc; t=0:T/200:100*T; VAM(t)=5*cos(2*pi*fc*t).*[1+1*cos(2*pi*fm*t)]; plot(t,VAM(t)) title('DC-AM,m=1') 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 0 2 4 6 -5 x 10
CHÖÔNG 2 ÑIEÀU CHEÁ ÑÔN BIEÂN (SSB: single sideband) 1. Öu khuyeát ñieåm cuûa ñieàu cheá ñôn bieân: Ta bieát tin töùc chæ chöùa trong bieân taàn, neân chæ caàn truyeàn ñi moät bieân taàn laø ñuû thoâng tin veà tin töùc. >> Quaù trình ñieàu cheá nhaèm taïo ra moät 0 f0 f daûi bieân taàn goïi laø ñieàu cheá ñôn bieân. Taûi taàn chæ caàn duøng ñeå taùch soùng do ñoù coù theå neùn toaøn boä hoaëc moät phaàn taûi tin tröôùc khi truyeàn ñi. Moät soá öu ñieåm cuûa ñieàu cheá >> 0 ñôn bieân (SSB) so vôùi ñieàu bieân f Hình 2-1:Phoå cuûa SSB (1) Ñoä roäng daûi taàn giaûm moät nöõa : DSSB (S/N)AM vaø rieâng ñoái vôùi nhieãu traéng (nhieãu coù cöôøng ñoä nhö nhau) thì (S/N)SSB  2S/ N AM Nhö vaäy ñeå maùy phaùt AM vaø SSB coù cuøng S/N, ta phaûi taêng PAM leân hai laàn
(4) Do hieän töôïng pha ñinh trong truyeàn soùng maø taàn soá soùng mang f0 coù theå bò suy giaûm. Ñoái vôùi maùy thu AM coù luùc m > 1 seõ gaây meùo do quaù ñieàu cheá. Neáu pha ñinh raát lôùn laøm maát haún taàn soá soùng mang thì maùy thu seõ khoâng thu ñöôïc gì. Coøn ñoái vôùi maùy thu SSB pha ñinh laøm suy giaûm hay trieät tieâu taàn soá soùng mang khoâng gaây aûnh höôûng gì. (5) Ñoái vôùi tín hieäu AM trong giaûi truyeàn soùng ngaén, do söï phaân taùn cuûa ñaëc tuyeán pha maø xaåy ra söï chia pha caùc dao ñoäng trong daûi bieân. Ñieàu ñoù laøm meùo tín hieäu truyeàn vaø laøm giaûm bieân ñoä ñieän aùp ôû ñaàu vaøo boä taùch soùng cuûa maùy thu AM. Toån hao coâng suaát ôû ñaàu ra, do ñoù ñöôïc ñaùnh giaù laø 50%. Coøn ñoái vôùi tín hieäu SSB thì moïi tin töùc ñieàu ñöôïc phaùt trong moät daûi bieân neân khoâng coù hieän töôïng chia pha. (6) Duøng tín hieäu SSB seõ thöïc hieän ñöôïc söï baûo maät toát, do neáu khoâng bieát taàn soá soùng mang thì seõ khoâng thu ñöôïc tin töùc. Do vaäy maùy phaùt vaø maùy thu SSB ñöôïc söû duïng raát nhieàu trong lónh vöïc quaân söï. Tuy coù nhieàu öu ñieåm nhöng do yeâu caàu kyõ thuaät khaù cao nhö maïch loï c daûi phaûi raát heïp vaø doác ñöùng; vieäc taïo laïi taàn soá soùng mang f0 trong maùy thu phaûi raát chính xaùc môùi khoâng meùo tín hieäu… neân maùy phaùt vaø maùy thu hieäu SSB caáu taïo phöùc taïp hôn so vôùi maùy phaùt vaø maùy thu AM. Bôûi vaäy noù chæ ñöôïc duøng trong caùc maùy thu phaùt thoâng tin chuyeân duïng nhö trong maùy phaùt thoaïi vaø phaùt tín hieäu nhieàu keânh. Ta coù tín hieäu ñieàu cheá ñôn bieân sau ñaây: m uñb(t) = U0 cos (0+) (2-1) 2 U Trong ñoù: m= Ω U0 Trong bieåu thöùc (2-1), m khoâng mang yù nghóa veà ñoä saâu ñieàu cheá nöõa vaø goïi laø heä soá neùn taûi tin. Ñoà thò vecto cuûa tín hieäu ñôn bieân ñöôïc bieåu dieãn treân hình 2 -2. Ta thaáy, vectô ñaëc tröng cho dao ñoäng ñieàu cheá ñôn bieân thay ñoåi caû veà bieân ñoä laãn goùc pha, nghóa laø ñieàu cheá ñôn bieân bao giôø cuõng keøm theo ñieàu cheá pha. Taûi tin bò neùn moät phaàn hoaëc bò neùn hoaøn toaøn, do ñoù vectô taûi tin U0 coù theå nhoû hôn vectô bieân taàn U. Trong kyõ thuaät truyeàn hình tín hieäu ñieàu cheá video moät phaàn laø tín hieäu ñieàu bieân (khi fs  0,75MHz), phaàn coøn laïi (0,75 MHz  fS 5 MHz) laø tín hieäu ñieàu cheá ñôn bieân (hình2-3). Baèng caùch ñoù giaûm ñöôïc daûi taàn cuûa tín hieäu ñieàu cheá video. Neáu caét boû hoaøn toaøn moät tín hieäu bieân taàn thì vaán ñeà loïc daûi seõ khoù khaên, hôn nöõa seõ xuaát hieän sai pha.
U 5,5 MHz  U0 UÑB fth fth - 1,75 Fth+5,5 = ftt F(MHz) fth - 0,75 fth+5 0 Hình 2-2:Ñoà thò vector cuûa dao Hình 2-3: Ñaëc tính bieân ñoä cuûa tín hieäu ñoäng ñieàu cheá ñôn bieân hình. (fth: taûi taàn tin; ftt: taûi taàn tieáng) 2 . Caùc phöông phaùp ñieàu cheá ñôn bieân: Phöông phaùp ñaàu tieân ñeå taïo ra tín hieäu ñôn bieân SSB laø töø tín hieäu ñieàu bieân AM ngöôøi ta duøng boä loïc daûi ñeå taùch moät bieân taàn caàn thieát cuûa tín hieäu ra. Nhöng do yeâu caàu chaát löôïng cao neân boä loïc daûi raát phöùc taïp. Bôûi vaäy ngöôøi ta taïo hai phöông phaùp taïo tín hieäu SSB khaùc nhau: phöông phaùp quay pha vaø phöông phaùp loïc-pha Nhöng do hai phöông phaùp naøy laïi taïo ra moät soá saûn phaûm khoâng caàn thieát nhö taàn soá soùng mang f0 , daûi bieân thöù hai.. Maët kaùc hai phöông phaùp naøy khoâng theå taïo ra boä ñieàu cheá coù chæ tieâu kyõ thuaät cao vaø oån ñònh, bôûi vaäy noù cuõng ít ñöôïc duøng. Nga øy nay phöông phaùp taïo tín hieäu SSB ñaõ ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát laø phöông phaùp toång hôïp: taïo tín hieäu SSB baèng caùc taàn soá soùng mang khaùc nhau. Ñaëc bieät laø khi boä loïc thaïch anh ra ñôøi thì phöông phaùp naøy ñöôïc söû duïng raát roäng raõi.
a) Ñieàu cheá ñôn bieân theo phöông phaùp loïc: Tín hieäu ñieàu cheá V vaø taûi 1 4 3 Ñieàu cheá caân Boä loïc daûi tin Vñöôïc ñöa baèng heïp vaøo boä ñieàu cheá V VSSB caân baèng. Sau boä ñieàu cheá caân baèng V0 2 V ,Vo ta thu ñöôïc hai daûi bieân (DSB). Sau 2 ñoù duøng boä loïc daûi ta seõ thu ñuôïc bieân 1 f treân hoaëc bieân 0 döôùi nhö hình 2-4. min max 0 Nhöng do 
b) Phöông phaùp toång hôïp: ÑCCB Loïc ÑCCB Loïc Loïc ÑCCB II n I 1 2 n        f1 f2 fn Dao ñoäng Dao ñoäng Dao ñoäng f0 = f1 + f2 +…+ fn 1 2 n Hình 2-5a: Sô ñoà khoái cuûa phöông phaùp toång hôïp V1 f min max 1 V2 2min f 1- max 1-min 1+ min  + 1 max V3 f 1+ min 1+ma V4 x 2 = 21 + 2min f 2-1- max 2-1- min 2+ 1+min 2+ 1+max 2 V5 f Hình 2.5b:Phoå tín hieäu theo phöông phaùp toång hôïp Boä loïc 1 thöôøng laø boä loïc thaïch anh hay boä loïc cô ñieän chaát löôïng cao vì  raát nhoû. Taàn soá soùng mang thöù 2 coù f1>>f0 vaø  = 1 + min khaù lôùn neân deã loïc hôn. Vì vaäy boä loïc 2 thöôøng laø boä loïc L, C ñôn giaûn. Neáu f2 chöa ôû trong daûi taàn soá laøm vieäc thì ta laïi duøng tôùi taàn soá thöù 2 : duøng boä ñieàu cheá caân baèng 3. Boä loïc 3 cuõng ñôn giaûn nhö boä loïc 2 vì  lôùn:  = 1 +2 + min Cöù theá cho ñeán khi naøo ta ñaït ñöôïc taàn soá laøm vieäc f0. (taàn soá taûi tin)
c) Phöông phaùp quay pha: Nguyeân taéc taïo tín hieäu ñôn bieân baèng phöông phaùp quay pha ñöôïc minh hoïa treân ñoà thò vectô hình 2-6  1,2 1 2 3  I 3 I II II 4  4 t = 00 t = 0 Hình 2-6: Ñoà thò vector cuûa dao ñoäng ñieàu cheá ñôn bieân theo phöông phaùp quay pha Tín hieäu aâm taàn V vaø daûi tin Vo tröôùc khi ñöa vaøo boä ÑCCB II ñöôïc di pha moät goùc 900. Coøn tín hieäu aâm taàn V vaø taûi tin Vo ñöôïc ñöa thaúng vaøo boä ÑCCB I. Tín hieäu ôû ñaàu ra cuûa hai boä ÑCCB seõ qua boä toång (hoaëc hieäu) vaø ôû ñaàu ra cuûa boä toång (hoaëc hieäu) laø tín hieäu ñôn bieân SSB nhö hình 2-7 VI ÑCCB I Dao ñoäng taûi tin VSSB V Di Pha Maïch 90 0 toång VII Di Pha ÑCCB 90 0 II Hình 2-7: Sô ñoà khoái maïch ñieàu cheá SSB theo phöông phaùp quay pha Phöông phaùp quay pha ñöôïc thöïc hieän ôû ngay daûi taàn soá laøm vieäc.
ÔÛ ñaàu ra boä ÑCCB I ta nhaän ñöôïc:  VV VI = ωo Ω [cos(ωo + Ω )t + cos(ωo _ Ω )t ] 2  ÔÛ ñaàu ra boä ÑCCB II ta nhaän ñöôïc: Vωo VΩ {[ ] [ ]} cos (ωo + Ω )t _ 180 0 + cos (ωo _ Ω )t + 00 VII = 2 Vωo VΩ {_ cos(ωo + Ω)t + cos(ωo _ Ω)} = 2 ÔÛ ñaàu ra boä toång ta nhaän ñöôïc:  VSSB = VoV cos(0 -  )t (2.2) Ñaây chính laø bieân taàn döôùi cuûa tín hieäu SSB. Neáu ta thay maïch toång baèng maïch hieäu ta seõ nhaän ñöôïc bieân taàn treân. Phöông phaùp naøy coù theå môû roäng cho tröôøng hôïp heä thoáng ñieàu cheá coù soá löôïng boä ñieàu cheá n  3, luùc ñoù seõ coù n maïch quay pha /n. Bieåu thöùc 2.2 chæ ñuùng khi hai boä ÑCCB hoaøn toaøn gioáng nhau ñeå VI, VII coù bieân ñoä nhö nhau vaø hai boä di pha phaûi taïo ra di pha chính xaùc (ñuùng 900). Neáu khoâng ôû ñaàu ra ta seõ thu ñöôïc caû hai bieân taàn. Ñaây laø khoù khaên lôùn vì thöïc hieän quay pha chính xaùc ñoái vôùi moät tín hieäu coù daûi taàn roäng (min + max) khoâng phaûi ñôn giaûn. Vì vaäy phöông phaùp naøy ngaøy nay ít ñöôïc söû duïng. c) Phöông phaùp loïc vaø quay pha keát hôïp: VIII VI V'I ÑCCB Loïc thoâng ÑCCB I döôùi 1 III Dao Dao ñoäng 1 ñoäng 2 V VSSB Di pha Maïch Di pha 900 900 toång V'II VII Loïc thoâng ÑCCB ÑCCB döôùi 2 II IV Hình 2-8: Sô ñoà khoái maïch ñieàu cheá SSB theo phöông phaùp loïc vaø quay pha keát hôïp
Ω min + Ω max deã daøng lo ïc Ta choïn taûi tin thöù nhaát coù taàn soá dao ñoäng : ñeå ω1 =  2 laáy thoâng döôùi ÔÛ ñaàu ra boä ÑCCB I vaø II ta nhaän ñöôïc:  Vω 1 VΩ [cos (Ω + ω )t + cos (Ω _ ω )t ] V1 = 1 1 2 Vω 1 VΩ {cos [(Ω + ω )t _ 90 ]+ cos [(Ω _ ω )t + 90 ]} 0 0 VII = 1 1 2 Qua boä loïc thoâng döôùi 1, 2 ta nhaän ñöôïc:  Vω1 VΩ cos(Ω _ ω1 )t V'1 = 2 Vω1 VΩ [ ] cos (Ω _ ω1 )t + 90 0 V'II = 2 ÔÛ ñaàu ra boä ÑCCB III vaø IV ta nhaän ñöôïc:  Vω1 Vω 2 VΩ cosω2  Ω  ω1 t  cosω2  Ω  ω1 t  VIII  4 Vω1 Vω 2 VΩ cosω     Ω  ω1 t  900  900  cos ω2  Ω  ω1 t  900  900 VIV  2 4 Vω1 Vω 2 VΩ cosω2  Ω  ω1 t  cosω 2  Ω  ω1 t  4
S(f) a) f fSmin fSmax S(f) b) f ft1 S(f) c) f ft1 fSmin S(f) d) f ft2 ft1 + ft2 Hình 2-9: Phoå vaø ñoà thò vectô cuûa dao ñoäng ñieàu cheá ñôn bieân theo phöông phaùp loïc – quay pha keát hôïp. a) Phoå cuûa tín hieäu ñieàu cheá; b) Phoå tín hieäu ra treân boä ÑCCB I; c) Phoå tín hieäu ra boä loïc; d) Phoå tín hieäu ra maïch hieäu ÔÛ ñaàu ra boä toång ta nhaän ñöôïc:  Vω1 Vω 2 VΩ cos2    1 t 2  4 VSSB  4 Ñaây laø bieân taàn treân cuûa tín hieäu SSB. Neáu ta thay boä toång baèng boä hieäu ta seõ thu ñöôïc bieân taàn döôùi. Phöông phaùp khoâng caàn duøng maïch quay pha ñoái vôùi tín hieäu ñieàu cheá neân deã thöïc hieän hôn. Phoå cuûa tín hieäu ñôn bieân vaø ñoà thò vectô cuûa noù theo phöông phaùp loïc – quay pha keát hôïp ñöôïc bieåu dieãn treân hình 2-9. 3. Ví duï minh hoïa: Cho tín hieäu taûi tin: V0(t) = 10 cos (6*106) t Vaø tín hieäu dieàu cheá: V (t) = 5 cos (3*104) t. Haõy vieát bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá ñôn bieân ôû ñaàu ra VSSB trong tröôøng hôïp duøng phöông phaùp quay pha vaø veõ daïng tín hieäu VSSB ñoù.
Giaûi: Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá ñôn bieân: - V0 V cos(0  )t  cos(0  ) VI  2 50     cos 603 * 104 t  cos 597 * 104 t VI  2 V0V  cos(0  ) t  cos(0  ) VII  2 50       cos 603 * 104 t  cos 597 * 104 t VII  2 VSSB (t) = VI +VII = 50 cos (597*104) t - Moâ phoûng daïng tín hieäu ñieàu cheá ñôn bieân: f=597*pi*10^4; T=1/f; t=0:T/50:30*T; V=50*cos(f*t); plot(t,V) title('DC-SSB') -10 -20 -30 -40 -50 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 -6 x 10