Giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p6

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

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 6
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 p6', 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 p6

ñònh taàn soá trung taâm cao, vì coù theå duøng thaïch anh trong taàng dao ñoäng. Ñeå ñoä di taàn lôùn ta phaûi maéc theâm moät soá taàng Naha nhö hình 3-34. 2. OÅn ñònh taàn soá trung taâm cuûa tín hieäu ñieàu taàn: nf0  n2f f0 f0  f nf0  nf f0  nf Maïch Dao ñoäng Boä ñieàu taàn Maïch Maïch nhaân Maïch nhaân troän taàn thaïch anh troän taàn giaùn tieáp taàn baäc n taàn baäc n nf0  n2f Maïch nhaân taàn baäc n-1 Hình 3-20: sô ñoà khoái duøng maïch nhaân taàn ñeå naâng cao ñoä di taàn Trong maùy phaùt ñieàu taàn, neáu taàn soá trung taâm khoâng oån ñònh thì noù tröïc tieáp laøm meùo vaø laøm sai leäch tín hieäu ñieàu cheá vì tín hieäu chöùa ñöïng trong ñoä di taàn. vì vaäy chuùng ta phaûi ñöa ra caùc bieän phaùp oån ñònh taàn soá trung taâm f0. a) Ñieàu taàn tröïc tieáp baèng thaïch anh: Cho thaïch anh dao ñoäng ôû taàn soá coäng höôûng rieâng q = const. Thay ñoåi Cp theo ñieän aùp ñieàu cheá V , ta seõ taïo ra ñoä di taàn: V = p - q = Cp/2Cp. Thay ñoåi Cp baèng caùch thay ñoåi ñieän dung 1 Rq tieáp giaùp cuûa ñeøn ñieän töû, Transistor hoaëc FET; maéc CP 1 Varicap hay ñeøn ñieän 1L q khaùng song song vôùi thaïch anh. Nhöng do ñoä di taàn töông ñoái nhoû (/0  1CP 0,01) neân ñieàu taàn tröïc tieáp baèng thaïch anh chæ ñöôïc söû Hình 3-21: Sô ñoà töông ñöông duïng trong caùc maùy phaùt cuûa thaïch anh thoaïi quoác teá (f  6 KHz). b) Söû duïng thaïch anh duøng boä taïo dao ñoäng ñeå 0 = const. Sau ñoù duøng boä ñieàu cheá pha ñeå taïo tín hieäu ñieàu taàn. Khi ñoù ta ñaït ñöôïc ñoä meùo phi tuyeán nhoû (1%), nhöng ñoä di taàn vaãn coøn khaù nhoû. Vì vaäy phöông phaùp naøy chæ duøng trong caùc maùy phaùt thoaïi quoác teá coù ñoä di taàn nhoû (f  6KHz) vaø ñoä meùo phi tuyeán nhoû (  1%) c) Trong boä ñieàu taàn söû duïng caùc nguoàn cung caáp ñöôïc oån ònh vaø ñöôïc buø nhieät bôûi caùc ñieän trôû hoaëc caùc linh kieän coù heä s61 nhieät aâm (khi nhieät ñoä taêng thì C
giaûm, R giaûm). Vì khi ñieän aùp nguoàn cung caáp thay ñoåi, laøm ñieän dung kyù sinh cuûa Transistor thay ñoåi, daãn tôùi laøm taàn soá coäng höôûng trung taâm thay ñoåi theo. Hoaëc khi ñieän aùp phaân cöïc cho Varicap thay ñoåi , laøm ñieän dung CV thay ñoåi. Nhöng phöông phaùp naøy chæ oån ñònh ñöôïc taàn soá trung taâm f0 khi nhieät ñoä thay ñoåi, coøn khi nhieät ñoä gheùp hay ñieän trôû taûi thay ñoåi thì f0 vaãn thay ñoåi. d) Haï thaáp taàn soá trung gian cuûa boä ñieàu taàn ñeå naâng cao ñoä oån ñònh taàn soá (hình 3-22). Khi ñoù ñoä baát oån ñònh taàn soá cuûa tín hieäu seõ laø:  = 0 + tg. ftg (3.31) f0 + f0 , 0 laø taàn soá coäng höôûng rieâng cuûa thaïch anh vaø ñoä baát oån ñònh cuûa noù (010-6) + ftg, tg laø taàn soá coäng höôûng cuûa maïch dao ñoäng LC vaø ñoä baát oån ñònh cuûa noù. (tg10-3). Neáu ta choïn ftg
Nguyeân lyù hoaït ñoäng:  Neáu do VCC thay ñoåi hay T0 thay ñoåi laøm cho f0 thay ñoåi daãn tôùi fra thay ñoåi - (fra= f0  (fSS). Taàn soá ra fra ñöôïc ñöa vaøo boä ñoåi taàn ñeå so saùnh vôùi taàn soá chuaån fTA. Boä ñoåi taàn duøng ñeå haï thaáp fra ñeå deã taùch soùng. - ÔÛ ñaàu ra boä ñoåi taàn cuõng coù maïch loïc ñeå chæ giöõ laïi thaønh phaàn taàn soá trung - gian. ftg = fa - fTA = f0  (fSS - fTA. Boä taùch soùng ñöôïc ñieàu chænh coäng höôûng taïi: - ftgo = f0 - fTA Do ñoù: + Neáu ftg = ftgo thì VTS = 0, do ñoù VÑC = 0, nghóa laø f0 = const; + Neáu ftg = ftgo  fSS thì ôû ñaàu ra boä taùch soùng coù VTS = f(fSS). VÑC A VTS fÑS fss B f 0 0 VÑS fcoøn fñaàu Hình 3-24: a) Ñaëc tuyeán taùch soùng VTS = f (fss). b) Ñaëc tuyeán ñieàu chænh fÑC = f (VÑC); c) Ñaëc tuyeán taùch soùng sau khi ñieàu chænh Maëc khaùc khi ñieän aùp ñieàu cheá V thay ñoåi thì fra cuõng thay ñoåi: fra = f0  f. - Neáu ta thieát keá boä loïc thoâng thaáp sao cho chæ cho qua caùc thaønh phaàn taàn soá bieán thieân chaäm: f = 0  20 Hz thì VÑC chæ thay ñoåi tyû leä vôùi taàn soá trung taâm VÑC sau boä loïc thoâng thaáp taùc ñoäng Varicap laøm cho fra thay ñoåi veà ñuùng taàn soá - trung taâm f0 (fra  f0)
Neáu ñem xeáp choàng ñaëc tuyeán (hình 3 -24a vaø b) ta thu ñöôïc ñaëc tuyeán sau ñieàu chænh fcoøn = f(VÑC). Nghóa laø nhôø heä thoáng AFC maø sai soá ban ñaàu fñaàu giaûm xuoáng coøn fcoøn: Heä soá ñieàu chænh cuûa AFC: KAFC = fñaàu / fcoøn = 1+ STS .SÑC (3.32) STS , SÑC laø ñoä doác cuûa ñaëc tuyeán taùch soùng vaø ñaëc tuyeán ñieàu chænh. Ñoä baát oån ñònh cuûa sô ñoà naøy laø:  fcoøn fñaàu =1 + fTS +fTA fra kAFC fra fTA (3.33) ftg fTA = fñaàu. 1+ fTS . + . fra fra fTA fra fra fra Trong ñoù: fTA / fTA: laø ñoä baát oån ñònh taàn soá cuûa thaïch anh thöôøng raát nhoû ( 10-6) - fTS / ftg: laø ñoä baát oån ñònh töông ñoái cuûa boä taùch soùng. Ñeå giaûm nhoû noù ta caàn - phaûi oån ñònh caùc tham soá cuûa boä taùch soùng. Maëc khaùc ta choïn ftg
Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá: - V = 5 cos (2 15*103) t Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu taàn: - VFM (t) = 5 cos [ (2*90*106 ) t + 0.3 sin (2*15*103) t] b) Moâ phoûng daïng tín hieäu ñieàu taàn: fc=90*10^6;fm=15*10^3; T=1/fc; t=0:T/20:10*T; VFM(t)=5*cos(2*pi*fc*t+.3*sin(2*pi*fm*t)); plot(t,VFM(t)) title('DC-FM') 0 0.2 2. Cho tín hieäu taûi tin coù bieân ñoä 5V, taàn soá 25Khz vaø moät tín hieäu ñieàu cheá coù bieân ñoä 5V, taàn soá 1000Hz. Heä soá tyû leä k = 2.5Hz/V. a. Haõy tìm bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá vaø tín hieäu ñaõ ñieàu cheá (PM) b. Veõ daïng soùng cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá (PM). Giaûi: a. Ta coù: mp = k*V = 2.5*5 = 12.5 Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñieàu cheá: - V (t) = 5 cos (2*103) t Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá: - VPM (t) = 5 cos [(2*25*103) t+12.5 cos (2*103) t]
b. Moâ phoûng daïng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá (PM): fc=25*10^3;fm=10^3; T=1/fc; t=0:T/20:10*T; V=5*cos(2*pi*fc*t+12.5*sin(2*pi*fm*t)); plot(t,V) title('DC-PM') 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 -4 x 10
CHÖÔNG 3 ÑIEÀU CHEÁ KHOÙA DÒCH PHA BIEÂN ÑOÄ (ASK) I. Ñieàu cheá khoùa dòch pha bieân ñoä (ask): Hình 1-1 minh hoïa quaù trình ñieàu cheá bieân ñoä moät soùng mang vôùi tín hieäu nhò phaân 10101101. Neáu nguoàn soá coù M traïng thaùi hoaëc möùc, vaø moãi moät möùc ñaïi dieän cho moät chu kì T, thì daïng soùng ñaõ ñieàu cheá töông öùng vôùi traïng thaùi thöù I laø Si(t) ñoái vôùi dieàu bieân xung (PAM) hoaëc theo kieåu khoùa dòch pha bieân ñoä (ASK) seõ laø: 1 0 1 1 0 Hình 1-1: Ñieàu cheá soá ASK vôùi tín hieäu nhò phaân 10110 Si(t) = Di(t)Aocosot (1.1) Di(t) laø möùc thöù I cuûa daïng soùng nhieàu möùc coù ñoä roäng T. Giaû söû soá möùc giôùi haïn laø 2, nhö laø tín hieäu soá nhò phaân vaø nhö vaäy taàn soá soùng mang töông quan ñeán ñoä roäng T cuûa daïng soùng vuoâng nhò phaân sau: g = 2n/T (1.2) Daãn tôùi maät ñoä phoå coâng suaát (psd) coù bieåu thöùc:  A 2  sin 2 T (f  f 0 ) sin 2 T (f  f 0 )   f  f 0   f  f 0   1.3  psd ASK     16  2Tf  f 0   2T f  f 0     Chuù yù raèng neáu söû duïng moät boä loïc töông öùng, trong ñoù fo = 0, thì noùi chung phoå ra seõ khoâng coù baát kì moät söï suy hao naøo, seõ laø:  A 2  sin 2 T (f  f 0 )   f  f 0   1.4  psd ASK    16  2T f  f 0     
Phoå ñoái vôùi bieåu thöùc 1.3 vaø 1.4 coù hai phaàn. Phaàn thöù nhaát goàm caùc haøm delta Dirac bao haøm caùc thaønh phaàn phoå giaùn ñoaïn caùch nhau nhöõng khoaûng taàn soá 1/T. Nhöõng thaønh phaàn taàn soá giaùn ñoaïn naøy bieán maát neáu nhö chuoãi nhò phaân coù giaù trò trung bình baèng khoâng, hoaëc moät tín hieäu M möùc khi moãi möùc M haàu nhö baèng nhau. Ñieàu ñoù cho pheùp tín hieäu phoå cuûa tín hieäu ñieàu cheá soá ñöôïc choïn trong khi thieát keá heä thoáng baèng caùch choïn thích hôïp chuoãi tín hieäu ñöôïc truyeàn ñi. Phaàn thöù hai laø phoå lieân tuïc maø daïng cuûa noù chæ phuï thuoäc vaøo ñaëc tính phoå cuûa xung tín hieäu. Ñoái vôùi tröôøng hôïp ñôn giaûn digit nhò phaân ñöôïc bieåu thò trong phöông trình 1.3, xung cuûa thaønh phaàn phoå giaùn ñoaïn chæ toàn taïi ôû taàn soá soùng mang do caùc ñieåm khoâng cuûa phoå caùch nhau nhöõng khoaûng taàn soá 1/T. P(t)- A2 16 -2/T -1/T 0 1/T 2/T f0-2rb f0 – rb rb f0 + rb f0 + 2rb Hình 1-2: Maät ñoä phoå coâng suaát cuûa tín hieäu ASK nhò phaân Phoå veõ treân hình 1-2 chöùa 95% coâng suaát cuûa noù trong ñoä roäng baêng 3/T hoaëc 3X (toác ñoä bit). Ñoä roäng baêng coù theå giaûm baèng caùch duøng xung cosin taêng. Keát quaû laø caùc ñieåm khoâng cuûa phoå xuaát hieän ôû nhöõng khoaûng fo  n/T, ôû ñaây n = 1, 2, … Do ñoù taát caû caùc thaønh phaàn phoå giaùn ñoaïn bò bieán maát, tröø khi f = fo vaø f = fo 1/T. Phoå cuûa xung cosin taêng coù buùp chính roäng hôn laøm cho ñoä roäng baêng ASK baèng xaáp xæ 2/T. Vieäc thu tín hieäu ASK ñaõ phaùt ñi coù theå ñaït ñöôïc baèng hai caùch. Caùch thöù nhaát laø daûi ñieàu cheá keát hôïp duøng caùc maïch phöùc hôïp ñeå duy trì keát hôïp pha giöõa soùng mang phaùt vaø soùng mang noäi. Caùch thöù hai laø quaù trình daûi ñieàu cheá hình bao khoâng keát hôïp. Trong khi baøn veà nhöõng phöông phaùp naøy, xaùc suaát loãi seõ neâu cho trong töøng tröôøng hôïp. II. Ask keát hôïp: Vôùi taùch soùng keát hôïp, maùy thu ñöôïc ñoàng boä vôùi maùy phaùt. Ñieàu ñoù coù nghóa laø ñoä treã phaûi ñöôïc maùy thu nhaän bieát. Söï ñoàng boä laáy töø thôøi gian ño ñöôïc thieát laäp trong tín hieäu thu vaø thöôøng chính xaùc ñeán  5% cuûa chu kì bit T. Theâm vaøo thôøi gian treã , pha soùng mang  = ot cuõng phaûi ñöôïc xeùt ñeán khi xöû lí tín hieäu thu. Vì ñoä treã  bieán thieân theo taàn soá soùng mang cuûa maùy phaùt, öôùc tính 5% T vaø nhöõng bieán ñoåi trong thôøi gian truyeàn soùng ñoái vôùi soùng mang ñeán maùy thu laø giaù trò khoâng theå xaùc ñònh ñöôïc ñoái vôùi baát kì tröôøng hôïp nhaát ñònh naøo. Ñoái vôùi nhöõng heä thoáng taùch soùng keát hôïp thöïc teá, pha soùng mang moät löôïng öôùc tính ôû
nhöõng nôi caùc daïng song tín hieäu M khaû naêng coù theå phaùt ñi, thì boä daûi ñieàu cheá phaûi quyeát ñònh xem khaû naêng naøo thöïc teá ñöôïc phaùt ñi. Vì taïp aâm coäng vaøo vôùi tín hieäu, neân coù xaùc suaát voâ ñònh, coù theå traïng thaùi tín hieäu thöù i bò nhaàm sang caùc traïng thaùi beân caïnh gaàn nhaát. Xaùc suaát cuûa loãi ñöôïc xaùc ñònh laø cöïc tieåu neáu nhö boä daûi ñieàu cheá löïa choïn tín hieäu thu ñöôïc coù xaùc suaát lôùn nhaát cuûa tín hieäu Si vaø xöû lí nhö laø tín hieäu ñaõ ñöôïc phaùt ñi. Chieán löôïc quyeát ñònh naøy goïi laø “tieâu chuaån cöïc ñaïi hoùa haäu xaùc suaát” (MAP) vaø ñaõ chöùng toû laø toái öu ñoái vôùi taïp aâm Gaussian” trung bình – khoâng” vaø caùc traïng thaùi coù khaû naêng nhö nhau. Coù hai loaïi daûi ñieàu cheá toái öu. sign Choïn bieân Tích phaân Abs ñoä f1 C1 tuyeät sign 1 ñoái Tích phaân Abs cöïc C2 ñaïi f2 sign vaø Tích phaân kyù Abs hieäu f3 C3 sign thích Tích phaân öùng Abs f4 a) C4  Ma traän S(t) Quyeát ñònh  quyeát ñònh b)  Hình 1.3 caùc boä ñieàu cheá toái öu. a) töông quan cheùo, b) loïc phoái hôïp Loaïi thöù nhaát laø loaïi töông quan – cheùo vaø loaïi thöù hai laø loaïi loïc phoái hôïp. Hình 1-3 minh hoïa loaïi ñieàu cheá naøy.
Vôùi moät tín hieäu ASK nhò phaân, maùy thu treân hình 1-4 coù theå duøng ñeå taùch soùng keát hôïp. Maïch thích hôïp laø boä daûi ñieàu cheá loïc – coù tín hieäu ñaàu vaøo thu ñöôïc Si(t) cuøng vôùi taïp aâm traéng n(t) ñaõ theâm vaøo trong quaù trình truyeàn daãn. Maùy thu sau khi loïc boû taïp aâm vaø haïn cheá giöõ laïi tín hieäu theo ñoä roäng tín hieäu baêng yeâu caàu (2/T ñeán 3/T), sau ñoù nhaân vôùi tín hieäu noäi Accosot. Boä dao ñoäng noäi coù theå ñöôïc bieåu thò baèng hieäu soá cuûa traïng thaùi daïng soùng tín hieäu S1(t) –S0(t) ñöôïc ñoàng boä moät caùch can than vôùi taàn soá vaø pha cuûa soùng mang thu ñöôïc. Tín hieäu San phaåm naøy sau ñoù ñöôïc toå hôïp nhôø maïch “toå hôïp vaø gom laïi”. Söû duïng maïch naøy vì moät boä tích phaân hoaøn haûo khoù coù theå xaûy ra ñöôïc. Ñaàu ra cuûa maïch toå hôïp ñöôïc so vôùi ngöôõng ñaët ôû giöõa trò soá u1 vaøo u0, laø nhöõng möùc ñi vaøo maïch quyeát ñònh vôùi ñaàu vaøo “1” hoaëc “0”. Ñoái vôùi tröôøng hôïp khi S1(t) thu ñöôïc khoâng coù taïp aâm, boä toå hôïp tính toaùn vaø ñöa qua boä taùch soùng quyeát ñònh. n(t) + +  R S(t) S(t) – S0(t) = ACcos0t Hình 1-4: Boä daûi ñieàu cheá keát hôïp nhò phaân ASK Trò soá cuûa u1: T T 1 .5 a  2  s 1 ( t ) dt   s 0 ( t ) s 1 ( t ) dt u1  0 0 Vaø khi S0(t) ñaõ thu ñöôïc: T T 2 1 . 5 b  u0   s 0 ( t ) s 1 ( t ) dt  s ( t ) dt 0 0 0 Neáu u1 > u0 töùc laø möùc vaøo lôùn hôn möùc ngöôõng thì boä taùch soùng seõ xaùc ñònh laø s1(t) laø tín hieäu ñöôïc phaùt ñi. Töông töï neáu möùc vaøo nhoû hôn möùc ngöôõng, quyeát ñònh So(t) ñöôïc phaùt ñi. Hai daïng soùng tín hieäu nhò phaân ASK coù theå ñöôïc bieåu thò: S1(t) = A1cos0t (1.6) So(t) = A0cos0t Phaân bieät nhöõng soùng naøy ôû ñaàu ra cuûa boä tích phaân, xa ùc ñònh ñoä cheânh leäch  veà möùc cuõng nhö xaùc ñònh ñoä cheânh leäch caùc möùc löôïng töû.
Nhö vaäy: 2 T 1 . 7    u1  u 2  s 1 ( t ) s 0 ( t ) dt  0 Trò soá u1vöôït quaù ngöôõng /2 vaø uo naèm döôùi ngöôõng /2.Thay bieåu thöùc 1.6 vaøo bieåu thöùc 1.7 coù theå tìm ñöôïc trò soá  ñoái bôûi tín hieäu ASK:  = (A1 – Ao)2 cos2ot = (A1 – Ao)2.(T/2) = Ac2.T/2 trong tröôøng hôïp khoâng coù toån hao bieân ñoä (1.8) Nhö vaäy vieäc ñaët ngöôõng taùch soùng toái öu laø: 2 ACT (Ngöôõng)opt = (u1 + u0) / 2 = =/2 (1.9) 4 Vì tín hieäu s1(t) coù ôû ñaàu vaøo maùy thu trung bình, coâng suaát tín hieäu thu trung bình: Sav = Ac2/4 (1.10)  xaùc suaát loãi Pe: Khi taïp aâm gaussian cuûa phöông sai 2 ñöôïc ñöa vaøo maïch quyeát ñònh , moät möùc sai coù theå ñöôïc taùch ra .phöông trình 1.* cho ta xaùc suaát nhö sau: 0 1 Pe  P(1).P   P (0).P  (1.11) 1 0     1.12 Neân: Pe  P(1).P n     P(0).P n   2 2   Trong ñoù n laø coâng suaát taïp aâm. Giaû söû caùc digit coù xaùc suaát nhö nhau ta coù phöông trình: Trong ñoù 2 laø phöông sai cuûa phaân boá coâng suaát taïp aâm. Ñieàu naøy phaûi lieân heä ñeán ngöôõng taùch soùng toái öu ñeå bieåu thò xaùc suaát loãi döôùi daïng tæ soá cuûa soùng mang vaøo chöa ñieàu cheá treân taïp aâm C/N. Coâng suaát taïp aâm coù maët ôû ñaàu vaøo cuûa maùy thu caøng bieåu thò thích hôïp hôn nhö coâng suaát treân taàn soá ñôn vò seõ ñaûm baûo duø cho coù boä loïc toàn taïi maät ñoä phoå taïp aâm ñi qua chuùng cuõng khoâng taùc duïng. Taïp aâm ñöôïc xem nhö nhau