Htvt c6 01102020 student

Chương 6: Hệ thống thông tin
tương tự
6.1 Hệ thống ghép kênh theo tần số FDM
6.2 Dao động điều khiển bởi điện áp VCO
6.3 Vịng khóa pha PLL
6.4 Máy thu cho các điều chế sóng mang liên
tục: AM, FM
6.5 Hệ thống truyền hình

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

1


Ghép kênh và đa truy cập
▪

?

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

2


6.1 Ghép kênh theo tần số
▪
▪
▪
▪

Nguyên lý hoạt động

Sơ đồ khối
Phổ phân bố kênh theo tần số
Các khối điều chế chính và phụ
– Tần số sóng mang chính và phụ
– Khoảng bảo vệ

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

3


Ví dụ 1

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

4


Ghép kênh FDM
▪ Cần ghi chi tiết loại điều chế
và tần số sóng mang

▪ Carrier mod:
có thể sử
dụng (ghi chi
tiết loại điều
chế và tần số
sóng mang)
hoặc khơng
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

5


Phân kênh FDM
▪ Cần ghi chi tiết
phạm vi băng thông

▪ Carrier demod: có thể
sử dụng (ghi chi tiết
loại giải điều chế)
hoặc không
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

6


Ví dụ 2a

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

7


Ví dụ 2b

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

8

Hệ thống vệ tinh
▪ FDMA

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

9


FM stereo (phát)

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

10


FM stereo (thu)

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

11


Ghép kênh sóng mang cầu phương
(dịch/xoay pha)

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

12

Điều chế cầu phương
QAM (QIM)

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

13


Ví dụ 3

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

14


6.2 Voltage Controlled Oscillator
(VCO)
➢ Oscillator frequency is controlled by external voltage.
➢ Oscillation frequency varies linearly with input voltage.
➢ If u(t) – VCO input voltage, then its output is a sinusoid of frequency
f(t)=fo+KVCO.u(t) where fo - free-running frequency of the VCO.

t

 V C O ( t ) = K v  u ( ) d 

• Độ lợi (độ nhạy): KVCO

−

• Tần số trung tâm: fo
• Tầm điều chỉnh tần số (tuning range): [f1 f2]
• Tầm điều chỉnh điện áp (voltage range): [V1 V2]
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

15


Điều chế FM trực tiếp dùng VCO

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

16


6.3 Vịng khóa pha
Phase Locked Loop
➢ Bám theo
tần số của tín
hiệu ngõ vào.

vi (t )
fi

Phase
Detector

Vd (t )

vd (t )
LPF

Amp.

f0
VCO

V0 (t )

▪ Bộ VCO
▪ Bộ phát hiện pha (so sánh pha): thường dùng bộ nhân
▪ Bộ lọc thơng thấp (lọc vịng): thường dùng bộ lọc thụ
động RC bậc 1
▪ Bộ khuếch đại (Amp.): làm tăng độ nhạy của PLL
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

17


impluse response f(t)

v in ( t ) = A i s in [  c t +  i ( t ) ]
v o ( t ) = Ao c o s[ c t +  o ( t ) ]
t

 o ( t ) = K v  v 2 ( ) d 
−

v 1 ( t ) = K m Ai Ao sin[  c t +  i ( t )] cos[  c t +  0 ( t )] =

v 2 ( t ) = K d [sin  e (t)]  f ( t )

w here

K m Ai Ao
sin[  i ( t )-  0 (t)] + sin[2  c t +  i ( t ) +  0 (t)]
2

 e (t) =  i (t)-  o (t)

and

Kd =

K m Ai Ao
2

➢ e(t) is called the Phase Error. The Phase Error voltage
characteristics is SINUSOIDAL.
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

18


Chế độ hoạt động PLL
BL
BC

f min

f1

fN

f 2 f max

f

▪ Daûi khoá (lock range) BL: là dải tần số lân cận tần số dao động tự nhiên của
VCO (fN) mà PLL còn có thể đồng nhất được tần số f0 với fi. Dải khoá phụ thuộc
hàm truyền đạt của bộ so pha, bộ khuếch đại và VCO, không phụ thuộc vào băng
thông của bộ lọc thông thấp.
▪ Dải bắt (capture range) BC : là dải tần số lân cận tần số dao động tự nhiên của
VCO (fN) mà ban đầu tần số fi phải lọt vào để PLL có thể thiết lập chế độ đồng
bộ. Dải bắt phụ thuộc nhiều vào dải thông bộ LPF, sai lệch tần số giữa fo, fi
không được vượt quá băng thông của bộ LPF.
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

19


➢ A PLL can track
the incoming
frequency only
over a finite
range →
Lock/hold-in
range
➢ The frequency

range over which
the input will
cause the loop to
lock → pullin/capture range

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

20


Tổng hợp tần số

fx
f
= out
M
N

f out =

N
fx
M

▪ Frequency dividers use integer values of M and N.
▪ For M=1 frequency synthesizer acts as a frequency
multiplier.
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

21

Vấn đề thu tín hiệu

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

22


6.4 Máy thu AM/FM
▪ Tách sóng đồng bộ: chỉ cho ngõ ra thành phần cùng pha với
tín hiệu sóng mang và triệt tiêu thành phần vng pha với tín
hiệu sóng mang .
▪ Tách sóng đường bao: chỉ cho ngõ ra thành phần đường bao
dương (biên độ) của tín hiệu ngõ vào (thường có thêm chức
năng loại bỏ thành phần DC trong tín hiệu ngõ ra).
▪ Tách sóng pha: cho ra thành phần chênh lệch pha tức thời
giữa tín hiệu ngõ vào và tín hiệu sóng mang.
▪ Tách sóng tần số: cho ra thành phần chênh lệch tần số tức
thời giữa tín hiệu ngõ vào và tín hiệu sóng mang (chính là đạo
hàm của thành phần chênh lệch pha tức thời).
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

23


Tách sóng đường bao
➢ The Time Constant RC must be chosen so that the envelope variations can
be followed.

vin ( t ) = R ( t ) cos ct +  ( t ) 

vout (t ) = KR (t )

= KAc 1 + m (t ) 
= DC + Message

▪ In AM, detected DC is used for Automatic Gain Control (AGC)
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

24


Tách sóng tích (đồng bộ)

v1 ( t ) = R ( t ) cos ct +  ( t ) A0 cos (ct + 0 ) =

vout ( t ) =

1
1
A0 R ( t ) cos  ( t ) − 0  + A0 R ( t ) cos 2ct +  (t ) + 0 
2
2



1
1
A0 R ( t ) cos  ( t ) − 0  = A0 Re g ( t ) e − j0

2
2



Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

g (t ) = R(t )e j (t ) = x(t ) + jy (t )

25