Chng 2 iu ch bin Amplitude Modulation Ha

Chương 2 Điều chế biên độ (Amplitude Modulation) Ha Hoang Kha hhkha@hcmut. edu. vn

1. Giới thiệu l Tín hiệu dải nền (baseband) là tín hiệu được tạo ra từ nguồn tin. - Tín hiệu thoại có băng tần từ 0 -3. 4 KHz Tín hiệu video trong truyền hình có băng tần 0 -4. 3 MHz Tín hiệu PCM mã lưỡng cực có tốc độ xung Rb có dải tần 0 -Rb Hz. - l 2 Tín hiệu dải nền có công suất lớn ở tần số thấp nên không thể truyền qua kênh vô tuyến, nhưng có thể truyền qua đôi dây dẫn, cáp đồng trục và cáp quang.

3 l Điều chế dịch phổ tần tín hiệu dải nền, cho phép nhiều tín hiệu đồng thời truyền trên một kênh. l Điều chế dịch tín hiệu lên tần số cao để antenna bức xạ hiệu quả với kích thước hợp lý. l Điều chế là biến đổi biên độ, tần số hoặc pha của sóng mang sine cao tần theo tín hiệu baseband m(t) l Có 3 loại điều chế cơ bản: điều chế biên độ (AM: Amplitude Modulation), điều chế tần số (FM: Frequency Modulation) và điều chế pha (PM: Phase Modulation)

2. Điều chế biên độ l Nhắc lại một số công thức: Fourier l 4 Điều chế biên độ: biên độ sóng mang cao tần biến thiên theo tín hiệu dải nền (tín hiệu tin) m(t). Nói cách khác, thông tin được chứa trong biên độ của sóng mang.

2. 1. Điều chế biên độ hai dải bên (DSB-SC) 5 l Tín hiệu dải nền (tín hiệu tin tức): l Sóng mang: l Điều chế hai dải bên triệt sóng mang: biên độ tức thời của tín hiệu điều chế tỷ lệ với tín hiệu tin tức. Double-Side. Band Suppressed Carrier

M(f) 2 A f. M -f. M f XDSB_SC(f) -fc 6 -fc +f. M LSB: Lower Sideband, USB: Uper Sideband fc -f. M fc f fc +f. M

l Để tránh chồng phổ l Trong các ứng dụng quãng bá, một antenna chỉ có thể bức xạ một dải hẹp không méo, do đó - Phát thanh AM, B=5 KHz và sóng mang có tần số từ 550 KHz đến 1600 KHz, do đó trong tầm từ 100 đến 300. 7

Giải Điều chế DSB-SC l 8 Quá trình khôi phục tín hiệu tin tức từ tín hiệu điều chế được gọi là giải điều chế. -2 fc f

9 l Yêu cầu sóng mang có cùng tần số và pha chính xác như của sóng mang điều chế. l Phương pháp này gọi là tách sóng đồng bộ (synchronous detection) hoặc tách sóng kết hợp (coherent detection)

Các bộ điều chế DSB-SC l Bộ điều chế nhân: sử dụng bộ nhân tương tự để nhân m(t) với cos ct. (khó thực hiện và không kinh tế) l Bộ điều chế phi tuyến: sử dụng linh kiện phi tuyến như diode hoặc transistor. l Giả sử đặc tính phi tuyến: - 10 single balanced modulator

Bộ điều chế chuyển mạch f Tc=2 / c fc 11 fc

2. 2. Điều chế biên độ AM 12 l DSB-SC yêu cầu bộ thu tạo ra dao động nội có tần số và pha đồng bộ với sóng mang ở bộ phát. Khi đó, bộ thu phức tạp và chi phí cao. l Điếu chế AM: sóng mang được phát cùng với tín hiệu điều chế.

13

14 l Hệ số điều chế l Tín hiệu AM có thể giải điều đồng bộ như DSB-SC. l Khi l Công suất sóng mang: l Công suất dải bên: l Hiệu suất: l Khi , có thể dùng kỹ thuật tách đường bao.

Mạch điều chế AM l 15 Phần tử phi tuyến diode

Giải điều chế AM 16 l Tách đường bao: l RC nên lớn so với 1/ c, nhưng nên nhỏ so với 1/2 f

2. 3. QAM (Quadrature AM) l l 17 DSB chiếm băng thông 2 lần so với tín hiệu dải nền (không hiệu quả). QAM sử dụng 2 sóng mang cùng tần số như pha trực giao (phase quadrature) để truyền 2 tín hiệu DSB.

2. 3. QAM (Quadrature AM) l l 18 Hai tín hiệu, mỗi tín hiệu băng tần f. M Hz có thể được phát đồng thời qua băng thông 2 f. M sử dụng DSB và ghép kênh trực giao. Kênh trên được gọi là kênh I-phase và kênh dưới gọi là kênh trực pha Q (Quadrature).

19 l Giả sử sóng mang bên thu là: l Tìm tín hiệu giải điều chế ? l Sự sai lệch tần số hoặc pha của dao động nội ở bộ thu không những dẫn đến suy hao và méo tín hiệu mà còn sự giao thoa giữa 2 kênh.

2. 4. AM-SSB (Single Sideband) M(f) f fc f -fc fc fc 20

2. 4. AM-SSB (Single Sideband) M(f) M+(f) M-(f+fc) M+(f-fc) M+(f+fc) M-(f-fc) 21

2. 4. AM-SSB (Single Sideband) l , phổ không đối xứng qua 0 tín hiệu trong miền thời gian là phức. l , đối xứng vơí nhau tín hiệu trong miền thời gian là liên hợp phức cuả nhau. l 22 Xác định mh ?

2. 4. AM-SSB (Single Sideband) l Bộ biến đổi Hilbert làm trễ pha /2 l 23 Tín hiệu SSB dấu – cho USB và + cho LSB

Tạo tín hiệu AM-SSB l Phương pháp lọc: cho tín hiệu DSB-SC qua bộ lọc có tính chọn lọc tần số cao để loại bỏ sideband không mong muốn. l Phương pháp dịch pha: Khó khăn là không thể dịch pha cho tín hiệu có 1 khoảng tần số. 24

Giải điều chế SSB-SC l SSB-SC có thể dùng giải điều chế kết hợp. -2 fc 25 2 fc f

2. 5. VSB (Vestigial Side band) 26 l VSB: điều chế biên độ triệt một phần dải bên. l SSB có bề rộng phổ nhỏ nhưng khó thực hiện. Phương pháp lọc chọn tần số yêu cầu phổ tín hiệu dải nền có biên độ không đáng kể ở DC và ở tần số gần 0: Phương pháp dịch pha không thể thực hiện chính xác. l DSB được thực hiện dễ hơn SSB nhưng yều cầu nhưng bề rộng phổ tín hiệu gấp đôi. l VSB dung hoà giữa SSB và DSB. VSB tương đối dễ thực hiện và băng tần khoảng 25% lớn hơn của SSB.