Lợi ích của AM

Chia sẻ: Nguyen Hoang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:46

Thêm vào BST

Báo xấu

129
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lợi ích của AM – Giảm nhiễu – Cải thiện độ tin cậy hệ thống – Sử dụng năng lượng hiệu quả hơn • Hạn chế: – Băng thông lớn – Mạch phức tạp 9/12/2010 2 /48 Điều chế góc • Điều chế góc là khi góc pha (θ) của sóng sin bị thay đổi theo thời gian • Biểu thức toán học: m(t ) = Vc cos[ωc t + θ (t )] – m(t): sóng đã điều chế góc – Vc: biên độ đỉnh sóng mang (V) – ωc: tần số góc sóng mang (anglular velocity, rad/s) – θ(t): độ lệch pha tức thời...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Lợi ích của AM

Angle Modulation Transmission 9/12/2010 1 /48
Giới thiệu • Có 3 thành phần của tín hiệu tương tự có thể thay đổi bởi tín hiệu mang thông tin là: biên độ, tần số và pha. • FM, PM cả hai đều từ điều chế góc. • Lợi ích của AM: – Giảm nhiễu – Cải thiện độ tin cậy hệ thống – Sử dụng năng lượng hiệu quả hơn • Hạn chế: – Băng thông lớn – Mạch phức tạp 9/12/2010 2 /48
Điều chế góc • Điều chế góc là khi góc pha (θ) của sóng sin bị thay đổi theo thời gian • Biểu thức toán học: m(t ) = Vc cos[ωc t + θ (t )] – m(t): sóng đã điều chế góc – Vc: biên độ đỉnh sóng mang (V) – ωc: tần số góc sóng mang (anglular velocity, rad/s) – θ(t): độ lệch pha tức thời (rads) • θ(t) là 1 hàm của tín hiệu điều chế θ (t ) = F [ν m (t )] = F [Vm sin(ωmt )] 9/12/2010 3 /48
Điều chế góc • FM và PM khác nhau ở đặc tính của sóng mang bị thay đổi trực tiếp hay gián tiếp bởi tín hiệu điều chế • Tần số sóng mang thay đổi ⇔ pha sóng mang thay đổi • FM là kết quả từ tần số sóng mang thay đổi trực tiếp phù hợp với tín hiệu điều chế • PM là kết quả từ pha sóng mang thay đổi trực tiếp phù hợp với tín hiệu điều chế 9/12/2010 4 /48
Điều chế góc • Định nghĩa: – Direct FM: thay đổi tần số của của sóng mang có biên độ cố định thay đổi trực tiếp với biên độ của tín hiệu điều chế với tốc độ bằng với tần số của tín hiệu điều chế. – Direct PM: thay đổi pha của của sóng mang có biên độ cố định thay đổi trực tiếp với biên độ của tín hiệu điều chế với tốc độ bằng với tần số của tín hiệu điều chế. 9/12/2010 5 /48
Điều chế góc • Tín hiệu đã điều chế góc trong miền tần số – Độ lớn và hướng của dịch tần (∆f) thay đổi theo biên độ và cực của tín hiệu điều chế – Tốc độ tần số thay đổi bằng với fm 9/12/2010 6 /48
Điều chế góc • Điều chế góc trong miền thời gian 9/12/2010 7 /48 Frequency changing with time Phase changing with time
Điều chế góc • Độ lệch pha(∆θ): độ dịch tương đối của pha sóng mang tính bằng radians đối với pha tham chiếu • Độ lệch tần(∆f): độ dịch tương đối của tần số sóng mang tính bằng Hz đối với giá trị chưa điều chế • Các độ lệch tương ứng với tín hiệu điều chế. 9/12/2010 8 /48
Phân tích toán học • Some terms: Độ lệch pha tức thời=θ(t) (rad) – Pha tức thời= ωct + θ(t) – Độ lệch tần số tức thời= θ’(t) (Hz) – – Tần số tức thời d ω i (t ) = [ωct + θ (t )] = ωc + θ ′(t ) = 2πf c + θ ′(t ) (rad / s ) dt θ ′(t ) f i (t ) = f c + ( Hz ) 2π 9/12/2010 9 /48
Deviation Sensitivity • Điều chế pha là điều chế góc với θ(t) ~ vm(t) d và θ ' (t ) = [ν m (t )] dt hay θ (t ) = Kν m (t ) (6.7) (rad ) • Điều chế tần số là điều chế góc với θ’(t) ~ vm(t) θ (t ) = ∫ [ν m (t )] và hay θ ' (t ) = K1ν m (t ) (6.8) (rad / s ) 9/12/2010 10 /48
Deviation Sensitivity • K và K1:hằng số và được gọi là deviation sensitivities của pha và tần số bộ điều chế (modulators) • Deviation sensitivity là hàm truyền output-input của bộ điều chế (modulator) • Thể hiện mối quan hệ giữa những thay đổi của thông số ngõ ra với nhũng thay đổi của tín hiệu ngõ vào Δθ • PM: K= (rad / V ) ΔV Δω rad • FM: K1 = ( ) ΔV Vs 9/12/2010 11 /48
Deviation Sensitivity • Từ (6.7) và (6.8) θ (t ) = ∫ θ ' (t )dt = ∫ K1ν m (t )dt = K1 ∫ν m (t )dt PM= • Điều chế pha: m(t ) = Vc cos[ωc t + θ (t )] = Vc cos[ωc t + KVm cos(ωmt )] • Điều chế tần số m(t ) = Vc cos[ωc t + ∫ θ ' (t )] = Vc cos[ωc t + ∫ K1vm (t )dt ] = Vc cos[ωc t + K1 ∫ Vm cos(ωmt )dt ] ⎡ ⎤ K1V m = Vc cos ⎢ωc t + sin(ωmt )⎥ 9/12/2010 12 /48 ωm ⎣ ⎦
Bảng tóm tắt (6-1) Loại điều chế Tín hiệu điều Sóng đã điều chế góc, m(t) m(t chế (a) Pha vm(t) 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(ωmt )⎥ ωm ⎣ ⎦ 9/12/2010 13 /48
Dạng sóng FM và PM 9/12/2010 14 /48
Hệ số điều chế • Biểu thức (c) (d) trong Bảng 6-1 có thể viết lại dưới dạng tổng quát: m(t ) = Vc cos[ωc t + m. cos(ωmt )] • m: hệ số điều chế, and is defined differently in phase and frequency modulation 9/12/2010 15 /48
Hệ số điều chế • Với điều chế pha: – m=độ lệch pha đỉnh=tỷ lệ với biên độ tín hiệu điều chế, độc lập với tần số m=K.Vm (radians) với: m=hệ số điều chế và độ lệch pha đỉnh (∆θ, radians) K= deviation sensitivity (radians per volt) Vm= biên độ đỉnh của tín hiệu điều chế (volts) m(t ) = Vc cos[ωc t + KVm cos(ωmt )] = Vc cos[ωc t + Δθ cos(ωmt )] = Vc cos[ωc t + m cos(ωmt )] 9/12/2010 16 /48
Hệ số điều chế • Điều chế tần số – Điều chế tần số tỷ lệ với biên độ của tín hiệu điều chế và tỷ lệ nghịch với tần số của tín hiệu điều chế K1Vm m= (unitless) ωm với K1 (radians per volt) ωm (radians/s) – hay K1Vm m= (unitless) fm với K1 (Hertz per volt) fm (hertz) 9/12/2010 17 /48
Độ lệch tần số • Độ lệch tần số (Frequency deviation) là sự thay đổi của tần số xảy ra ở sóng mang tác động bởi tín hiệu điều chế • Độ lệch tần đỉnh ∆f • Độ lệch tần đỉnh đỉnh (2∆f)=carrier swing Δf = K1Vm (Hz) Δf m= ⇒ Hệ số điều chế: fm ⎡ ⎤ K1V m m(t ) = Vc cos ⎢ωc t + sin(ωmt )⎥ ωm ⎣ ⎦ ⎡ ⎤ Δf = Vc cos ⎢ωc t + sin(ωmt )⎥ ⎣ ⎦ fm = Vc cos[ωc t + m. sin(ωmt )] 9/12/2010 18 /48
9/12/2010 19 /48
Tóm tắt điều chế góc FM PM ⎡ ⎤ Sóng đã K1V m m(t ) = Vc cos[ωc t + KVm cos(ωmt )] m(t ) = Vc cos ⎢ωc t + sin(ωmt )⎥ điều chế ωm ⎣ ⎦ = Vc cos[ωc t + Δθ cos(ωmt )] ⎡ ⎤ Δf = Vc cos ⎢ωc t + sin(ωmt )⎥ = Vc cos[ωc t + m cos(ωmt )] ⎣ ⎦ fm = Vc cos[ωc t + m. sin(ωmt )] Deviation K1 (Hz/V) K (rad/V) sensitivity Độ lệch Δθ = KVm Δf = K1Vm (Hz) (rad) Hệ số điều K1Vm Δf m = KVm = Δθ (rad) m= = chế (unitless) fm fm Tín hiệu vm (t ) = Vm sin(ωmt ) vm (t ) = Vm cos(ωmt ) điều chế vc (t ) = Vc cos(ωc t ) Sóng 9/12/2010 20 /48 vc (t ) = Vc cos(ωc t ) mang