Điều chế và giải điều chế tương tự

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN VIỄN THÔNG
000
CÔ SÔÛ VIEÃN THOÂNG
TP.HCM – NĂM 2011
GV : LÊ VĂN HÙNG
Môn học
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
2/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự

Chương 1: Tín hiệu và phổ

Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự

Chương 3: Điều chế và giải điều chế số

Chương 4: Mã hóa kênh truyền

Chương 5: Đồng bộ kênh truyền

Chương 6: Ghép kênh và đa truy cập

Chương 7: Kĩ thuật trải phổ

Chương 8: Mã hóa nguồn

Chương 9: Kỹ thuật mã hóa và giải mã dữ liệu

Chương 10: Khảo sát kênh truyền Fading

45 tiết lý thuyết
Nôi dung môn học
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
3/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
i. Vai trò của điều chế trong hệ thống viễn thông
ii. Vị trí của điều chế trong hệ thống viễn thông
iii.Định nghĩa và định lý điều chế (A-A,D-A)
iv.Mục đích của điều chế
v. Phân loại điều chế
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
4/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
i. Vai trò của điều chế trong hệ thống viễn thông
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự

Điều chế là một kỹ thuật rất quan trọng trong hệ thống
viễn thông, thông qua quá trình điều chế ta có thể hiểu
được cơ chế truyền tải thông tin như thế nào qua một hệ
thống viễn thông

Điều chế là một khối trong cơ sở viễn thông nhưng đóng
vai trò gần như quyết định hệ thống đó. Do đó nắm bắt các
kỹ thuật điều chế giúp ta nắm bắt được các công nghệ viễn
thông hiện tại cũng như các công nghệ viễn thông đã phát
triễn và được ứng dụng
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
5/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự

ii. Vị trí của điều chế trong hệ thống viễn thông
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Other Destination
Other Sources
Dmod
Mod UC PA
LNA
DC
Inf
Inf
Mux
Dmux
Hệ thống thông tin analog cơ bản
Carrier Frequency
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
6/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
ii. Vị trí của điều chế trong hệ thống viễn thông
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
LNA
DC Dem
Dmx
SDeCDe ForDeE
TA
PA UC Mod
Mux SEn
CEn ForEnc
Transmitter Side
Inf
Source

Inf
Sink
Receiver Side
other
sources
other
destinations
Channel
RA
Communication
Hệ thống thông tin số cơ bản
Carrier Frequency (IF)
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
7/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
a. Định nghĩa điều chế
Điều chế (tương tự-tương tự và số-tương tự) là quá trình:
Biến đổi một trong các thông số sóng mang cao tần tỷ lệ
với tín hiệu điều chế băng gốc
b. Định lý điều chế
( )
0
0
( )
j t
x t e X
ω
ω ω
−

↔ +
( )
( )x t X
ω
↔
ω
0
iii.Định nghĩa và định lý điều chế (A-A,D-A)
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
8/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự

Chuyển phổ của tín hiệu từ tần số thấp lên tần số
cao và biến đổi thành dạng sóng điện từ lan
truyền trong không gian

Cho phép sử dụng hữu hiệu kênh truyền

Tạo ra các tín hiệu có khả năng chống nhiễu cao

Điều chế tín hiệu được thực hiện ở bên phát

Giải điều chế tín hiệu được thực hiện ở bên thu
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
iii.Mục đích của điều chế
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
9/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
iv.Phân loại điều chế

Các hệ thống điều chế
Liên tục
Xung
Biên độ
Góc
Tương tự
Số
AM-SC
AM
SSB VSBSSB-SC
PM FM PCMDeltaPAMPDM
PPM
AM-SC
AM
PM FM PAM
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
10/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự

2.1 Điều chế tuyến tính

2.1.1 Điều chế biên độ AM

2.1.2 Điều chế DSB,SSB,VSB

2.2 Điều chế góc

2.2.1 Điều chế tần số và pha (FM và PM)

2.2.2 Giải điều chế FM,PM

Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
11/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
2.1 Điều chế tuyến tính

Điều chế tuyến tính tác động lên biên độ của sóng
mang điều hòa làm thay đổi tuyến tính biên độ của
sóng mang điều hòa làm dịch chuyển tần số
sóng mang điều hòa theo tần số của tín hiệu cần
điều chế

Yếu tố tác động tuyến tính lên sóng mang điều hòa
chính là tín hiệu tin tức
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
12/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
( )
0
( ) cosy t Y t
ϕ
= Ω +
trong đó: Y biên độ ,
Ω
tần số là hằng số

θ
(t) =
Ω
t +

ϕ
0
góc pha tức thời
Nếu tín hiệu tin tức x(t) tác động làm thay đổi biên độ của sóng
mang ta có tín hiệu điều biên
( )
0
( ) ( )cosy t Y t t
ϕ
= Ω +
Y(t) đường bao biên độ, là hàm của thời gian biến thiên theo quy luật của
TH x(t).
Định nghĩa: Sóng mang là các dao động điều hòa cao tần
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)

Sóng mang điều hòa
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
13/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự

2.1 Điều chế tuyến tính

2.1.1 Điều chế biên độ AM

2.1.2 Điều chế DSB,SSB

2.2 Điều chế góc

2.2.1 Điều chế tần số và pha (FM và PM)


2.2.2 Giải điều chế FM,PM
Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
14/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự

Nếu tín hiệu tin tức x(t) âm tần tác động làm thay đổi biên
độ của sóng mang cao tần ta có tín hiệu điều biên

Tín hiệu âm tần là tín hiệu của sóng âm thanh sau khi được
đổi thành tín hiệu điện thông qua Micro.

Tín hiệu cao tần là các tín hiệu điện có tần số trên 30KHz,
tín hiệu cao tần có tính chất bức xạ thành sóng điện từ
2.1 Điều chế tuyến tính
2.1.1 Điều chế biên độ AM
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
15/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
•
Định nghĩa: Điều chế AM là quá trình điều chế tín hiệu tần
số thấp( như tín hiệu âm tần, tín hiệu video ) vào tần số
cao tần theo phương thức:Biến đổi biên độ tín hiệu cao tần
theo hình dạng của tín hiệu âm tần  Tín hiệu cao tần
được gọi là sóng mang.
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
16/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự

Quá trình phát tín hiệu AM ở đài phát
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
17/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
•
Điều biên hai dải bên (DSB – Double Side band)
•
Điều biên triệt sóng mang (AM-SC – Amplitude Modulation
with Suppressed Carrier)
•
Điều biên (AM – Amplitude Modulation)
•
Điều biên một dải bên (SSB – Single Side band)
•
Điều biên một dải bên triệt sóng mang (SSB-SC – Single Side
band with suppressed Carrier)
•
Điều biên một dải bên (SSB– Single Side band)
•
Điều biên triệt một phần dải bên (VSB – Vestigal Side band)
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)
Các tín hiệu điều biên
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
18/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Tín hiệu AM có dạng :
( ) ( )

= Ω + Ω( ) ( )cos cos
AM
y t x t t A t
[ ]
( )
= + Ω( ) ( ) cos
AM
y t A x t t
⊗
Σ
( )x t
( )
Ωco s t
( )
AM
y t
( )
ΩcosA t
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
19/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Ví dụ với x(t) = acosω
0
t. Tín hiệu AM có dạng:
[ ] [ ]
ω ω
= + Ω = + Ω
0 0

( ) cos cos 1 cos cos
AM
y t A a t t A m t t
( ) ( )
ω ω
 
= Ω + Ω − + Ω +
 
0 0
1
( ) cos co s cos
2
AM
y t A t mA t t
( )
( )
= =
+
+
2
2
2
2
2
1
2
% 100% 100%
1
2
2

mA
m
k
m
A mA
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)
hiệu suất năng lượng không cao
2
A
c
m
V
2
A
c
m
V
V
C
c m
ω ω
−
c m
ω ω
+
ω
Phổ
trung
tâm

Phổ biên
trên USB
Phổ biên
dưới
LSB
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
20/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
t
)(tx
( )
ωψ
x
ω
0
ψ
max
ω
min
ω
min
ω
−
max
ω
−
( )
ωψ
y
ω

Ω
Ω−
0
4
1
ψ
y
c
(t)
t
A
−A
( )
ωψ
c
y
ω
Ω
Ω−
2
2
A
π
A−
A
( )
ty
AM
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)

Tín hiệu và phổ
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
21/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
L
⊗
⊗
Σ
( )x t
( )
Ωcos t
( )
AM
y t
( )
ΩcosA t
Sơ đồ khối tạo tín hiệu AM và mạch thực hiện
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
22/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Giải điều chế tín hiệu AM (tách không kết hợp)
t
)(ty
AM
t
)(tu
c
quá điều chế

A−
A
( )
ty
AM
u
c
(t)
t
Nếu đường bao biên độ có giá trị âm:
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
23/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Giải điều chế tín hiệu AM (tách kết hợp)
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
24/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Giải điều chế tín hiệu AM (tách kết hợp)
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)
Khoa CNDT-Bộ môn Viễn Thông
25/37
Bài giảng cơ sở viễn thông Chương 2: Điều chế và giải điều chế tương tự
Giải điều chế tín hiệu AM (tách kết hợp)
2.1 Điều chế tuyến tính(tt)
2.1.1 Điều chế biên độ AM(tt)

( )( ) ( )
tωtm+V
cDC
cos