Giáo trình Tín hiệu và phương thức truyền dẫn (Nghề: Điện tử dân dụng - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2019)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:106

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Tín hiệu và phương thức truyền dẫn (Nghề: Điện tử dân dụng - Trung cấp) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được các khái niệm cơ bản về các dạng tín hiệu dùng trong công nghệ điện tử và truyền thông; Trình bày được các phương thức truyền dẫn tín hiệu và nguyên tắc hoạt động của chúng. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Tín hiệu và phương thức truyền dẫn (Nghề: Điện tử dân dụng - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2019)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: TÍN HIỆU VÀ PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN NGHỀ: ĐIỆN TỬ DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ-CĐCG ngày … tháng.... năm 2019 của Trường Cao đẳng Cơ Giới Quảng Ngãi, năm 2019 (Lưu hành nội bộ) 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo của các trường trung cấp nghề, Trung cấp nghề Điện tử dân dụng thực hành nghề giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực tế. Nội dung của giáo trình “TÍN HIỆU VÀ PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN” đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung giảng dạy của các trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp tử dân dụng hóa, hiện đại hóa đất nước,. Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới và biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu để tùy theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp và không trái với quy định của chương trình khung đào tạo Trung cấp nghề. Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật đầu ngành. Xin trân trọng cảm ơn! Quảng Ngãi, ngày tháng năm Tham gia biên soạn 1. Hồ Văn Tịnh Chủ biên 2. ………….............. 3. ……….............…. 3
Mục lục CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN DÂN DỤNG ............................ 13 1. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin dân dụng 14 1.1 Sơ đồ khối chức năng ......................................................................... 14 1.2 Nhiệm vụ của từng khối chức năng .................................................... 14 2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin dân dụng .................. 16 2.1 Nguyên lý hoạt động .......................................................................... 16 2.2 Nguyên lý hoạt động của từng khối.................................................... 17 3. Chức năng và nhiệm vụ của các khối trong hệ thống thông tin dân dụng 18 3.1 Phân loại các hệ thống thông tin dân dụng ......................................... 18 3.1.2 Thông tin vô tuyến di động ................................................................ 18 3.1.3 Thông tin vệ tinh ................................................................................ 21 3.2 Các nhược điểm của thông tin vô tuyến ............................................. 23 a) Fading phẳng .................................................................................... 24 b) Fading nhanh và fading chậm. ........................................................ 26 3.2.2 Suy hao do mưa ................................................................................. 26 3.2.3 Nhiễu vô tuyến ................................................................................... 29 b) Nhiễu xuyên âm ( Intersymbol Inteference) ....................................... 29 c) Nhiễu xuyên kênh ( Interchannel Interference) .................................. 30 d) Nhiễu đồng kênh ( Cochannel Interference) ....................................... 30 e) Nhiễu đa truy nhập (Multiple Access Interference) ............................ 31 4. Nguyên lý đổi tần và dịch phổ tín hiệu ............................................ 31 4.1 Phổ của tín hiệu ................................................................................. 31 4.1.2 Các tham số đặc trưng của phổ tín hiệu .............................................. 32 a) Tổng các tín hiệu .............................................................................. 32 b) Tăng hoặc giảm độ lớn của tín hiệu. .................................................. 33 c) Giữ chậm tín hiệu. ............................................................................. 33 4
d) Nén tín hiệu theo thời gian. ................................................................ 33 e) Vi phân và tích phân tín hiệu .............................................................. 34 f) Phổ của tích hai tín hiệu. .................................................................... 35 g) Mối liên hệ giữa hàm thời gian t và hàm tần số của tín hiệu ............... 36 4.2 Đổi tần ............................................................................................... 38 4.2.2 Nguyên lý hoạt động của bộ đổi tần. .................................................. 39 4.2.3 Sự đồng chỉnh dao động nội ............................................................... 43 4.2.4 Mạch trộn/chuyển đổi ........................................................................ 45 a) Mạch trộn tần thụ động ...................................................................... 46 a) Mạch trộn tần chủ động ..................................................................... 47 5. Câu hỏi và bài tập thảo luận ............................................................ 49 CHƯƠNG 2 : CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHỀ TÍN HIỆU.................................................................................................... 50 Mục tiêu : .................................................................................................... 50 1. Khái niệm tín hiệu, các thành phần cơ bản và các tham số đặc trưng trong từng loại tín hiệu .................................................................... 51 1.1 Khái niệm tín hiệu ............................................................................. 51 1.1.1 Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian t ................... 51 1.1.2 Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian τ................... 51 1.1.3 Dải động của tín hiệu ......................................................................... 51 1.1.4 Thành phần một chiều và xoay chiều của tín hiệu .............................. 52 1.1.5 Các thành phần chẵn và lẻ của tín hiệu............................................... 52 1.1.6 Thành phần thực và ảo của tín hiệu hay biểu diễn phức của một tín hiệu hay biểu diễn phức của một tín hiệu .............................................................. 54 1.2 Khái niệm về sóng điện từ và tín hiệu thông tin ................................. 54 1.3 Tính chất và các thành phần cơ bản của sóng điện từ ......................... 54 2. Các phương thức điều chế tín hiệu ................................................. 56 2.1 Điều chế biên độ ................................................................................ 56 2.1.1 Hình bao AM ..................................................................................... 57 2.1.2 Băng thông và phổ tần số AM ............................................................ 59 5
2.1.3 Hệ số điều chế và phần trăm điều chế ................................................ 61 2.1.4 Sự phân bố điện áp AM ..................................................................... 64 2.1.5 Sự phân bố công suất AM .................................................................. 66 2.1.6 Sơ đồ mạch điện điều chế AM ........................................................... 67 a) Mạch điều AM mức thấp. .................................................................. 67 b) Mạch điều biên AM công suất trung bình: ......................................... 68 c) Mạch điều hợp đồng thời cực nền và cực thu ..................................... 72 d) Mạch điều biến AM sử dụng vi mạch tổ hợp tuyến tính ..................... 72 2.2 Điều tần và điều pha (FM,PM) ........................................................... 75 2.2.1 Nguyên lý hoạt động .......................................................................... 75 2.2.2 Độ lệch pha,độ lệch tần số và hệ số điều chế:..................................... 78 2.2.3 Phần trăm điều chế: ............................................................................ 80 Phân tích tần số của sóng điều biến góc: ............................................... 80 2.2.4 Yêu cầu băng thông của sóng điều chế góc ........................................ 80 2.2.5 Công suất trung bình của sóng điều chế góc....................................... 81 2.2.6 Mạch tiền nhấn và giải nhấn .............................................................. 82 2.2.7 Các bộ điều chế tần số và điều chế pha .............................................. 82 ❖ Mạch điều biến dùng diode varactor: ............................................. 83 ❖ Mạch điều biến FM trực tiếp sử dụng vi mạch tổ hợp tuyến tính: 84 3. Các phương thức giải điều chế tín hiệu .......................................... 85 3.1 Giải điều chế tín hiệu điều biên (AM) ................................................ 85 Sơ đồ khối của bộ giải điều chế tín hiệu..................................................... 85 Giải điều chế tín hiệu điều tần và điều pha (FM,PM) Nguyên lý giải điều chế tín hiệu điều tần ............................................................................................ 88 3.1.1 Mạch tách sóng độ dốc....................................................................... 88 3.1.2 Mạch tách sóng độ dốc cân bằng........................................................ 89 CHƯƠNG 3 :CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN SÓNG ĐIỆN TỪ 91 Mục tiêu : .................................................................................................... 91 1. Cấu tạo và tính chất của các môi trường truyền dẫn ..................... 92 6
1.1 Sợi quang ........................................................................................... 92 1.2 Tầng đối lưu....................................................................................... 93 1.3 Tầng điện ly ....................................................................................... 93 2. Các Phương thức truyền dẫn tín hiệu và lĩnh vực áp dụng ........... 94 2.1 Truyền dẫn bằng nhiễu xạ trên mặt đất .............................................. 94 2.2 Truyền dẫn bằng phản xạ tầng điện ly và tầng đối lưu ....................... 94 2.3 Truyền dẫn bằng chuyển tiếp qua vệ tinh ........................................... 95 2.4 Truyền dẫn bằng cáp .......................................................................... 97 3 Các loại anten thông dụng ............................................................. 101 3.1 Anten chấn tử vòng .......................................................................... 101 3.2 An ten parabol ................................................................................. 101 3.2.2 Anten cassegrain .............................................................................. 102 3.2.3 Anten lệch ........................................................................................ 102 7
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: TÍN HIỆU VÀ PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN Mã mô đun: MH09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun Tín hiệu và phương thức truyền dẫn học sau các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở, đặc biệt là các môn học, mô đun: Điện kỹ thuật; kỹ thuật an toàn... - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề. - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Điện tử công suất đóng một vai trò rất quan trọng trong ngành Điện, Điện tử, đáp ứng những yêu cầu phức tạp của qui luật biến đổi năng lượng, kích thước nhỏ gọn, khả năng đóng cắt cao, tổn hao công suất thấp. Mô đun này trang bị cho học viên những kiến thức và kỹ năng cơ bản của Điện tử công suất - Đối tượng: Là giáo trình áp dụng cho học sinh trình độ Trung cấp nghề Điện tử dân dụng Mục tiêu của mô đun: - Kiến thức: A1. Trình bày được các khái niệm cơ bản về các dạng tín hiệu dùng trong công nghệ điện tử và truyền thông. A2. Trình bày được các phương thức truyền dẫn tín hiệu , và nguyên tắc hoạt động của chúng. - Kỹ năng : B1. Nhận biết được thiết bị điện tử trong hệ thống thông tin dân dụng. B2. Cân chỉnh hoặc cài đặt các thiết bị thu phát truyền tin trong hệ thống thông tin dân dụng C1. Chủ động, nghiêm túc trong học tập và công việc. C2. Giữ gìn vệ sinh tử dân dụng , đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. 1. Chương trình khung nghề điện tử dân dụng Mã Thời gian đào tạo (giờ) MH/ MĐ/ Số Trong đó Tên môn học, mô đun tín Thực chỉ hành/thực Tổng Lý Kiểm tập/Thí số thuyết tra nghiệm/bài tập I Các môn học 12 255 94 148 13 8
chung/đại cương MH 01 Chính trị 2 30 15 13 2 MH 02 Pháp luật 1 15 9 5 1 MH 03 Giáo dục thể chất 1 30 4 24 2 Giáo dục quốc phòng - MH 04 An ninh 2 45 21 21 3 MH 05 Tin học 2 45 15 29 1 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 4 90 30 56 4 Các môn học, mô đun II chuyên môn ngành, nghề 77 1645 524 1053 68 MH 07 Kỹ thuật an toàn điện 2 30 15 13 2 MH 08 Điện kỹ thuật 4 70 43 24 3 Tín hiệu và phương MH 09 3 45 38 5 2 thức truyền dẫn MĐ 10 Đo lường Điện- Điện tử 3 60 27 30 3 MĐ 11 Linh kiện điện tử. 4 75 25 47 3 MĐ 12 Kỹ thuật mạch điện tử I 6 120 42 73 5 MĐ 13 Kỹ thuật mạch điện tử II 4 90 30 56 4 MĐ 14 Kỹ thuật số 4 90 30 57 3 MĐ 15 Kỹ thuật vi điều khiển 4 90 30 57 3 MĐ 16 Thiết kế mạch điện tử 4 75 22 50 3 MH 17 Điện tử công suất 3 60 28 30 2 MĐ18 Điện tử nâng cao 4 90 27 59 4 Hệ thống âm thanh- máy MĐ 19 6 120 40 77 3 thu hình Sửa chữa bộ nguồn máy MĐ 20 4 90 30 56 4 tính 9
Sửa chữa thiết bị điện MĐ 21 6 120 40 77 3 gia dụng MĐ 22 PLC- Cơ Bản 5 120 47 67 6 MĐ 23 Thực tập sản xuất 11 300 10 275 15 Tổng cộng 89 1900 618 1201 81 2. Chương trình chi tiết mô đun Thời gian Thực hành/thí Số Tên chương mục Tổng Lý nghiệm/thảo Kiểm tra TT số thuyết luận/ Bài tập I. Hệ thống thông tin dân dụng. 6 6 0 0 - Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin dân 2 2 0 dụng - Chức năng và nhiệm vụ của các khối trong hệ thống thông tin dân 2 2 0 dụng - Nguyên lý đổi tần và dịch phổ tín 2 2 0 hiệu II. Các phương thức điều chế và giải 23 17 5 1 điều chế tín hiệu - Khái niệm tín hiệu, các thành phần cơ bản và các tham số đặc 6 6 0 trưng trong từng loại tín hiệu - Các phương thức điều chế tín 9 6 3 hiệu - Các phương thức giải điều chế tín 8 5 2 1 hiệu III. Các phương thức truyền dẫn sóng 16 15 0 1 điện từ - Cấu tạo và tính chất của các môi 6 6 0 trường truyền dẫn - Các Phương thức truyền dẫn tín 6 6 0 hiệu và lĩnh vực áp dụng - Các loại anten thông dụng 4 3 0 1 Cộng 45 38 5 2 10
3. Điều kiện thực hiện môn học: 3.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ.... 3.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình thực hành, bộ dụng cụ nghề điện, điện tử,… 3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các mạch điện tử công suất trong nhà máy, xí nghiệp tử dân dụng . 4. Nội dung và phương pháp đánh giá: 4.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 4.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 4.2.1. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môđun 60% 4.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột điểm kiểm tra Thường Viết/ Tự luận/ A1, C1, C2 1 Sau 15 xuyên Thuyết trình Trắc nghiệm/ giờ Báo cáo Định kỳ Viết và Tự luận/ A2, B1, C1, C2 1 Sau 30 thực hành Trắc nghiệm/ giờ thực hành Kết thúc Vấn đáp và Vấn đáp và A1, A2, B1, B2, 1 Sau 45 môđun thực hành thực hành C1, C2 giờ trên mô hình 11
4.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc mô đun được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. - Điểm mô đun là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của mô đun nhân với trọng số tương ứng. Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân. 5. Hướng dẫn thực hiện mô đun 5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Điện tử dân dụng 5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập mô đun 5.2.1. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm…. * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội dung đề ra. - Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập:... Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học. - Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng các hệ truyền động dùng điện tử công suất, các loại thiết bị điều khiển. * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra. * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 5.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả - Tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >30% số giờ tích hợp phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: Là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc mô đun. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 6. Tài liệu tham khảo: 1. Cơ sở kỹ thuật truyền số liệu , NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1999, Nguyễn Văn Thường 2. Hệ thống viễn thông , NXB Đại Học Quốc Gia , Lê Tiến Thường 12
CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN DÂN DỤNG Mã bài: MH 09 - 01 Giới thiệu : Hệ thống thông tin dân dụng có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, nó giúp chúng ta có thể trao đổi thông tin, dữ liệu ở khoảng cách xa. Nó còn giúp chúng ta kết nối và trao đổi thông tin kiến thức lẫn nhau giúp nâng cao chất lượng cuộc sống và con người. Mục tiêu: - Hiểu được nguyên tắc hoạt động, sơ đồ khối của một hệ thống thông tin dân dụng. - Hiểu được các nguyên lý đổi tần trong các hệ thống truyền thông tin Phương pháp giảng dạy và học tập bài mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ các giá trị đại lượng, đơn vị của các đại lượng. - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: không có 13
Nội dung chính 1. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin dân dụng Hệ thống thông tin dân dụng là sự kết hợp của phần cứng, phần mềm và mạng truyền thông được xây dựng và sử dụng để thu thập, tái tạo, phân phối và chia sẻ các dữ liệu thông tin nhằm phục vụ các mục tiêu của tổ chức,các thành phần kinh tế.Nó cũng là một hệ thống chuyển tải tin tức từ nguồn phát tin đến nơi nhận tin ở một khoảng cách nào đó.Hệ thống thông tin có thể thực hiện giữa một hay nhiều nguồn phát tin đồng thời đến một hay nhiều nơi nhận tin,do đó ta có kiểu thông tin một đường,đa đường,phương thức thông tin một chiều,hai chiều hay nhiều chiều.Môi trường thông tin đa tuyến hay hưu tuyến. 1.1 Sơ đồ khối chức năng 1.1.1 Sơ đồ khối Khối phá Môi Khối thu trường Nhiễu ,can nhiễu hoặc tác nhân gây méo dạng Hình .1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thông tin dân dụng Hình 1.1 giới thiệu một sơ đồ khối tổng quát của một hệ thống thông tin dân dụng ,trong đó các tín hiệu phát và thu lan truyền trong môi trường đều được xem dưới dạng tín hiệu điện . 1.2 Nhiệm vụ của từng khối chức năng • Khối phát có chức năng xử lý tín hiệu tin tức và cung cấp vào môi trường thông tin một tín hiệu có dạng phù hợp với đặc tính của môi trường với điều kiện là nội dung của tin tức được truyền truyền đi không thay đổi.Khối phát có thể gồm các phần mã hóa ,điều chế và khuếch đại phát. 14
• Môi trường thông tin là một môi trường vật lý cụ thể cho phép truyền tải tín hiệu từ nơi phát đến nơi thu .Môi trường thông tin có thể dưới dạng hưu tuyến hoặc dưới dạng vô tuyến .Môi trường thông tin có gây đặc tính suy hao công suất tín hiệu và gây trễ pha tín hiệu khi truyền tin .Cự ly thông tin càng lớn thì độ suy hao và trễ pha càng nhiều. • Khối thu có chức năng thu nhận tín hiệu tin tức từ môi trường thông tin ,tái tạo lại tin tức để cung cấp đến nơi nhận tin .Khối thu có thể bao gồm các phần khuếch đại tín hiệu điện (bù sự suy hao trên môi trường truyền ),giải điều chế và giải mã hóa (để khôi phục lại tín hiệu gốc ban đầu ở nơi phát ),khối chọn lọc kênh thông tin (để lựa chọn đúng tín hiệu từ nguồn tin mà ta muốn thu nhận ,trong khi môi trường thông tin có thể được sử dụng truyền tin đồng thời cho nhiều nguồn tin khác nhau). • Một loại tín hiệu phụ nhưng luôn luôn xuất hiện và tồn tại trong bất kỳ hệ thống thông tin nào đó chính là khối nhiễu ,can nhiễu ,các tác nhân gây méo dạng .Đây là loại tín hiệu là ta không mong muốn thu nhận được tại nơi thu trong quá trình truyền tin Chúng có thể xuất hiện trong môi trường truyền tin dưới dạng nhiễu cộng hoặc nhiễu nhân .Do tính chất suy hao của môi trường thông tin ,tín hiệu tin tức mà ta muốn truyền có thể bị suy hao công suất đến mức có thể bị xen lẫn với các tín hiệu nhiễu trong môi trường truyền hoặc tại nơi thu.Lúc này ,quá trình thông tin là thất bại,nơi nhận tin không thể tái tạo lại tin tức từ nguồn phát. • Nhiễu là các tín hiệu không mong muốn ,xuất hiện một cách ngẫu nhiên trong môi trường hay từ các phần tử ,linh kiện của thiết bị .Nhiễu cộng có thể được loại bỏ hoặc giảm thiểu từ các bộ lọc tần số ,các bộ xử lý ngưỡng tại nơi thu.Đối với nhiễu nhân quá trình xử lý nhiễu phức tạp hơn nhiều ,thường phải sử dụng các thuật toán thử và sai( chẳng hạn thuật toán logic mờ,mạng neural ,chuỗi Markov…) • Can nhiễu là nhiễu gây ra bởi các tác nhân chủ quan của con ngươi như nhiễu do nguồn tín hiệu từ nguồn phát khác ,nhiễu do nguồn cung cấp công suất ,nhiễu do các thiết bị phụ trợ…,Can nhiễu xuất hiện ở các dãi tần số khác với tần số muốn thu .Can nhiễu có thể được loại bỏ dễ dàng nhờ các phép lọc tần số thông thường .Tuy nhiên ,can nhiễu cùng dãi tần rất khó được loại trừ ,người ta phải dùng các phép mã hóa nguồn phù hợp. • Tác nhân gây méo dạng tín hiệu thường sảy ra do các thành phần tử linh kiện trong thiết bị không có đặc tính tuyến tính.Tuy nhiên ,điểm khác biệt giữa các tác nhân gây méo dạng này với nhiễu và can nhiễu là sự méo dạng chỉ sảy ra khi có tín hiệu phát .Sự méo dạng có thể được khắc phục nhờ các bộ sủa dạng (equalizer) trong hệ thống thông tin. 15
• Trong hệ thống thông tin nếu tin tức luôn truyền theo một duy nhất từ nguồn phát đến nguồn thu ta có hệ thông truyền đơn công(simple) Nếu hệ thống cho phép truyền tin tức theo hai chiều đồng thời gọi là hệ thống song công ( full duplex) Nếu hệ thống cho phép thông tin theo hai chiều tuần tự nhau (tại một thời điểm chỉ có một bên phát và một bên thu) hệ thống bán song công(half duplex) 2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thông tin dân dụng 2.1 Nguyên lý hoạt động Tin tức từ nguồn tin phát đi được đưa vào khối phát.Tin tức ở đây có thể là digital hay analog tùy vào hệ được dùng.Nó có thể là tin tức về video,audio,hay các thứ khác .Trong hệ multiplex(đa hợp) có thể có nhiều nguồn vào .Trong hệ digital nó là một vi xử lý.Trong hệ analog nó là một mạch lọc thông thấp.Trong hệ lai nó là mạch lấy mẫu tin tức vào (analog)và digital-hóa để có một biến điệu xung mã PCM.Nói chung tín hiệu được mã hóa ,điều chế và khuếch đại phát.Sau đó tin tức được đưa lên môi trường truyền.Một cách tổng quát ,môi trường truyền làm suy giảm tín hiệu do nhiễu làm cho tín hiệu bị xấu đi so với nguồn .Trên môi trường truyền có thể chứa các bộ khuếch đại tác động .ví dụ Hệ thống repeater trong telephone hoặc như vệ tinh tiếp chuyển trong hệ thống viễn thông trong không gian.Dĩ nhiên,các bộ phận này cần thiết để giữ cho tín hiệu lớn hơn nhiễu.Môi trường truyền cũng có thể có nhiều đường (multiple paths) giữa input và output và chúng có thời gian trễ (time delay),tính chất giảm biên khác nhau.Những tính chất này có thể thay đổi theo thời gian .Sự thay đổi này làm thay đổi bất thường (fading)tín hiệu ở ngõ ra của moi trường truyền.Tiếp đó tín hiệu được đưa đến khối thu có nhiệm vụ nhận tín hiệu ở ngỏ ra của kênh và đổi nó thành tín hiệu băng gốc. Sự phân chia các vùng tần số (Frequency Allocations). Trong các hệ thông tin dùng không khí làm kênh truyền, các điều kiện về giao thoa và truyền sóng thì phụ thuộc chặt chẽ vào tần số truyền.Về mặt lý thuyết, bất kỳ một kiểu biến điệu nào (AM, FM, một băng cạnh - single sideband, phase shift keying, frequency shift keying...) đều có thể được dùng cho bất kỳ tần số truyền nào. Tuy nhiên, theo những qui ước quốc tế, kiểu biến điệu độ rộng băng, loại tin được truyền cần được xếp đặt cho từng băng tần. Bảng sau đây cho danh sách các băng tần, ký hiệu, điều kiện truyền và công dụng tiêu biểu của chúng. 16
Bảng 1.1 :Danh sách băng tần Ngoài ra còn có dãi sóng có tần số cao hơn 300GHz gọi là sóng siêu mili, dùng trong xử lý tia lazer, hồng ngoại không được sử dụng rộng rãi như sóng vô tuyến. Tia hồng ngoại kết hợp với bức xạ của nam châm tạo ra sức nóng. Tia tử ngoại, tia cực tím, tia X, tia gamma…rất ít ứng dụng trong ngành thông tin, vì nó không được ứng dụng nhiều. 2.2 Nguyên lý hoạt động của từng khối • Nguyên lý hoạt động của khối truyền tin : là nhận thông tin và chuyển hóa thành tín hiệu và sau đó xử lý tín hiệu cho phù hợp với môi trường truyền và cuối cùng là phát đi trên môi trường truyền dẫn 17
Thông tin có thể là âm thanh, hình ảnh, tiếng nói, văn bản … Xử lý có thể là mã hóa nguồn, ghép kênh, điều chế… • Môi trường truyền tin : Tùy thuộc vào phương thức truyền dẫn, chúng ta sẽ có môi trường truyền tin. Người ta sử dụng môi trường truyền tin để truyền thong tin dựa trên các nguyên tắc lan truyền tín hiệu trong vật lý như lan truyền sóng âm,lan truyền tín hiệu trong dây dẫn, hay lan truyền sóng trong không khí… • Nguyên lý hoạt động của khối nhận thông tin : Khối nhận thông tin hoạt động dựa trên các nguyên tắc thu tín hiệu trong các môi trường truyền dẫn trong vật lý, ví dụ như thu sóng vô truyến, thu tín hiệu điện trong dây điện ,cáp …. 3. Chức năng và nhiệm vụ của các khối trong hệ thống thông tin dân dụng 3.1 Phân loại các hệ thống thông tin dân dụng 3.1.1 Thông tin vô tuyến cố định Thông tin vô tuyến cố định được sử dụng chủ yếu trong truyền dẫn viba chuyển tiếp đường dài. Các máy phát máy thu được đặt ở các trạm đầu cuối hoặc trạm lặp. 3.1.2 Thông tin vô tuyến di động Gần đây ,thông tin di đông đã trở thành một ứng dụng trong lĩnh vực thông tin vô tuyến .Phát triển của thông tin di động được bắt đầu bằng phát minh thí nghiệm về sóng điện từ của Hertz và điện báo vô tuyến của Marconi và vào thời kỳ đầu của phát minh thông tin vô tuyến ,nó được sử dụng trong dịch vụ vận tải an toàn đường biển để điều khiển các con tàu .Về sau nó gồm có thông tin vô tuyến di động mặt đất, thông tin vô tuyến di động hàng hải, thông tin vô tuyến di động hàng không. Thông tin vô tuyến di động đóng một vai trò quan trọng trong các dịch vụ viễn thông. Các dịch vụ thông tin vô tuyến đang được phát triển một cách nhanh chóng và có thể phân chia chúng thành các dịch vụ viễn thông công cộng cho thông tin dùng riêng. 18
a) Thông tin di động mặt đất: Hình .2Thông tin di động mặt đất. Thông tin di động mặt đất thường được phân nhóm thành hệ thống công cộng và dùng riêng Hệ thống công cộng có nghĩa là hệ thống thông tin có thể truy nhập tới mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN), có điện thoại xe cộ,điện thoại không dây,chuông bủ túi trong hệ thống dùng riêng cả hai loại hệ thống .Hệ thống thứ nhất là hệ thống dịch vụ công cộng chẳng hạn như cảnh sát cứu hoả ,cấp cứu ,điện lực và giao thông.Hệ thống thứ hai dùng cho các cá nhân hay công ty.ở đây,ngoài dịch vụ kinh doanh sử dụng sóng vô tuyến dành riêng còn hệ thống MCA hệ thống kinh tế truy nhập đa kênh ,sử dụng các kênh vô tuyến trong thông tin vô tuyến nội bộ các công ty hay và cá nhân chẳng hạn như máy bộ đàm và vô tuyến nghiệp dư.Ngoài những dịch vụ kể trên còn có các dịch vụ thông tin di động mặt đất mới khác xuất hiện như chuông bỏ túi có màn hiện hình ,đầu cuối xa. các đặc tính của thông tin di động được trình bày trong bảng 19
b) Thông tin di động hàng hải: Hình .3 Thông tin di động hàng hải Thông tin di động hàng hải được phân chia thành hệ thống thông tin tàu thuyền giữa trạm gốc ở cảng và tàu đi dọc theo bờ biển và hệ thống thông tin vệ tinh hàng hải đến các tàu ngoài khơi xa.Thông tin điện thoại tàu thuyền được phát triển từ điện báo vô tuyến sử dụng bằng sóng ngắn trung bình ,còn hệ thống điện thoại tàu bè thực sự sử dụng băng tần VHF là hệ thống điện thoại của Great lakes ở Mỹ năm 1952.ở châu âu kênh thông tin hai hướng mở rộng được phát triển theo các kiểu của Mỹ .Các nước ở vùng biển bắc bắt đầu khai thác hệ thống này năm 1956,nhưng hệ thống này thuộc kiểu khai thác công nhân với băng tần 150Mhz. Sau đó ITU - R đã khuyến nghị kiểu truy nhập tự động và bây giờ hệ thống 450Mhz NMT được khai thác ở phía bắc và kiểu tự động băng tần 250Mhz được sử dụng ở nhật . Trong thời kỳ đầu của thông tin vệ tinh hàng hải ,hệ thống MARISATA được khai thác như một nội bộ công ty và theo đó INMARSAT được thiết lập và khai thác vào năm 1979 và rất nhiều dịch vụ như điện thoại ,telex,dữ liệu và cứu hộ hàng hải được cung cấp. Hệ thống giải pháp tổng thể GMDSS (hệ thống cứu hộ và an toàn hàng hải đang được phát triển và sẽ được sử dụng). 20