Chương 5: Tín hiệu điều chế doc

Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
1
Chng 5
TN HIU IU CH
Ni dung:
5.1 C bnviuch tớn hiu
5.1.1 V trớ ca iuch trong h thng thụng tin
5.1.2 Mc ớch ca iuch
5.1.3 Phõn loi cỏc phng phỏp iuch
5.2 iuch tng t
5.2.1 Súng mang trong iuch tng t
5.2.2 iuch biờn
5.2.3 iuch gúc
5.3 iuch xung
5.3.1 Súng mang trong iuch xung
5.3.2 iuch PAM
5.3.3 Cỏc h thng iuch xung khỏc
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
2
5.1 C bnviuch tớn hiu:
Chng 5 TN HIU IU CH
ắ iuch (Modulation) l quỏ trỡnh ỏnh x tin tc vo súng mang bng cỏch
thay i thụng s ca súng mang (biờn , tns hay pha) theo tin tc.
ắ iuchúng vai trũ rt quan trng, khụng th thiutrongh thng thụng tin.
5.1.1 V trớ ca iuch trong h thng thụng tin:
Ngun
tin

Bin itin
tc- tớn hiu
Mỏy phỏt:
iuch
Khuch i
Transmitter
Nhn
tin
Bin itớn
hiu-tin tc
Mỏy thu:
Khuch i
Gii iuch
Receiver
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
3
5.1 C bnviuch tớn hiu (tt):
Chng 5 TN HIU IU CH
5.1.2 Mc ớch ca iuch:
ắ cú th bcx tớn hiuvokhụnggiandidng súng int
ắ Cho phộp s dng hiuqu kờnh truyn
ắ Tng kh nng chng nhiuchoh thng
5.1.3 Phõn loi cỏc phng phỏp iuch:
SSBAM FM PM
Cỏc phng phỏp iuch
iuch tng t
iuch xung iuch s
Biờn Gúc pha

VSBAM-SC SSB-SC
ASK FSKPSK
Tng t S
PDMPPMPAM DeltaPCM
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
4
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
5.2 iuch tng t:
ắ Tớn hiutin tc lm thay i cỏc thụng s: biờn , tns hoc pha ca súng
mang iuhũacaotn.
5.2.1 Súng mang trong iuch tng t:
ắ Dng súng mang ban u: y(t)=Ycos(t+ )
ắ Dng súng mang sau iuch: y(t) = Y(t)cos(t)
ắ Nu (t): khụng i; Y(t): thay i ặ y(t)=Y(t)cos(t+): iuch biờn
ắ Nu (t): thay i; Y(t): khụng i ặ y(t) = Ycos(t): iuch pha
()
()
dt
t
dt

=
: tns gúc tcthi
1()
()
2
dt
ft

dt


=
: tns tcthi
Y(t): biờn tcthi(phng trỡnh ng bao)
(t): pha tcthi.
Pha ban
u
Tns gúc
Biờn
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
5
5.2.2 iuch biờn
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
(Amplitude Modulation)
a. H thng AM-SC
(Amplitude Modulation with Suppressed Carrier)
(cũn giliuch DSB-SC: Double Side Band with suppressed Carrier)
Dng tớn hiu AM-SC:
() ()
AM SC
ytxtcost

=
ì
Quỏ trỡnh iuch:
x

x(t)
y
AM-SC
(t)
cos t
Súng mang cao tn
>>
max
Tớn hiutin tccn
truyn i, tns thp
[
min
,
max
]
Quan h trong mintns:
[]
1
() ( ) ( )
2
AM SC
YXX


=
+ +
[]
1
() ( ) ( )
4

AM SC X X


=++
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
6
a. H thng AM-SC (tt):
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
Mụ t minthigian Mụt mintns
t
x(t)
0
Y()

0

-


t
y
AM-SC
(t)
0
0
1
t
cos

t
Y
AM-SC
()
min

max

min


max



X()
X
0

0
-


X
0
/2
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009

7
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
a. H thng AM-SC (tt)
Quỏ trỡnh gii iuch:
x
x(t)
y
AM-SC
(t)
cos t

LPF
m(t)
ắ Trong minthi gian:
m(t) = x(t).cost.cost
= [x(t) + x(t).cos2t]/2
Qua b lcLPF, ch cũn li thnh phn
tns thp x(t) = x(t)/2.
ắ Trong mintns:
[]
[]
1
() ( ) ( )
2
11
() ( 2) ( 2)
24
AM SC AM SC
MY Y
XX X

=++
=+++

Qua b lcLPF, ch cũn li thnh phnph tns thp: X() = X()/2.
0
-


X
0
/2
2

-2

M()
ỏp ng tns cab lc
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
8
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
a.H thng AM-SC (tt)
Nhn xột:
ắ Mch gii iuch phctp.
ắ Bng thụng (bandwidth):
ắ Cụng sutca tớn hiu AM-SC:

max
2
AM SC
BW


=
1
2
AM SC
y
x
P
P

=
Vớ d 1: Cho mch iuch AM-SC:
Tin tc: x(t) = cos(2ì10
3
t)
Súng mang: y(t) = cos(2ì10
4
t)
Hóy:
a. V x(t) v y
AM-SC
(t) ?
b. Xỏc nh v v X(),
X
(), Y

AM-SC
() v
AM-SC
() ?
c. Tớnh P
x
v P
AM-SC
?
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
9
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
5.2.2 iuch biờn (Amplitude Modulation)
b. H thng AM
(cũn giliuch DSB)
Dng tớn hiuAM:
() [ ()]
AM
yt Axtcost
=
+
[][]
1
() ()() ()()
2
AM
YA X X

= + + + + +
[][]
2
1
() ()() ()()
24
AM X X
A


= +++++
Phng trỡnh ng
bao(envelope)
Quỏ trỡnh iuch:
x
x(t)
y
AM
(t)
cos t

Súng mang
cao tn
>>
max
Tớn hiutin tccn
truyn i, tns thp
[
min
,

max
]
Quan h trong mintns:
A
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
10
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
b. H thng AM(tt):
Mụ t minthigian Mụt mintns
t
x(t)
0
Y()

0

-


t
0
1
t
cos

t
min

max

min


max



X()
X
0
Y
AM
()

0
-


X
0
/2
A

y
AM
(t)
0
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ

Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
11
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
a. H thng AM (tt)
Quỏ trỡnh gii iuch:
ắ Tỏch súng ng b: (ging gii iuch AM-SC)
ắ Tỏch súng ng bao: smch ngin
ắ iukin tỏch súng ng bao khụng b mộo:
max{ ( ) ; ( ) 0}Axtxt<
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
12
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
a.H thng AM (tt)
Nhn xột:
ắ Mch gii iuchngin.
ắ Bng thụng (bandwidth):
ắ Hiusutnng lng khụng cao:
max
2
AM SC
BW
GV: Ths. Lờ NgcPhỳc


=
100%
b

AM
P
P

=ì
2
2
1
2
11
22
x
x
x
x
P
P
A
P
AP
==
+
+
P
b
: cụng sutdibờn
P
AM
: cụng sut ton b tớn hiu
Trng hp, x(t) = acos

t, hiusutcc i:
max
33.33%

=
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
13
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
b. H thng AM (tt)
GV: Ths. Lờ NgcPhỳc
Vớ d 2: Cho mch iuch AM:
y
AM
(t) = [A+x(t)]cos(2ì10
5
t)
Hóy:
a. V y
AM
(t) khi A=2?
b. Xỏc nh ph X(), Y
AM
() ?
c. Tớnh P
x
v P
AM

?
d. Xỏc nh giỏ tr caA tỏch súng khụng b mộo trong mch
tỏch súng hỡnh bao?
x(t)
4
2
-1
2
-4 8
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
14
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
5.2.2 iuch biờn (tt):
c. Cỏc h thng iuch biờn khỏc:
H thng SSB-SC (Single Side Band with Suppressed Carrier)
H thng SSB (Single Side Band)
ỏp ng tn
s cab lc
ỏp ng tn
s cab lc
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
15
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
5.2.2 iuch biờn :
c. Cỏc h thng iuch biờn khỏc:
H thng VSB (Vestigial Side Band)

Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
16
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
5.2.2 iuch biờn :
ắSo sỏnh cỏc phng phỏp iuch biờn :
c im
Phng phỏp
phctp
gii iuch
Bng thụng tớn
hiu iuch
Hiusut
nng lng
AM-SC(DSB-SC) cao rng cao
AM (DSB) thprng thp
SSB-SC cao hpcao
SSB thphpthp
VSB cao vaphivaphi
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
17
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
5.2.3 iuch gúc:
a. Hiu pha PM (Phase Modulation)
Dng tớn hiuPM:
trong ú: x(t): tớn hiutin tc

0
: pha ban u
k
p
: hng s t l
Cỏc thụng s quan trng:
ắ Pha tcthi:
ắ Tns gúc tcthi:
ắ lch pha:
ắ lch tns:
() cos[ ()]
PM p
ytY tkxt
=
+
() ()
PM p
ttkxt

=
+
()
()
PM p
dx t
tk
dt
=+
max
|() | ()

PM p
ttkxt

= =
max
()
|() |
PM p
dx t
tk
dt
= =
Tin tctrctip thay
iphatcthi
(*)
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
18
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
a.Hiu pha PM (tt)
PM dihp (NBPM-Narrow Band PM)
S dng cụng thcgn ỳng:
Biuthc (*) thnh ra:
max
|()| 1
PM p
kxt

=
cos () 1;sin () ()
ppp
kxt kxt kxt


() coscos(())sinsin(())
cos ( )sin
NBPM p p
p
y
tY t kxt Y t kxt
YtYkxtt
=

=
Biuthc
NBPM
ắ Ph ca tớn hiuNBPM:
[]
() [( ) ( )] ( ) ( )
2
NBPM p
Y
YY kXX
j

= + + + +
(
)

[]
2
2
() [( ) ( )] ( ) ( )
24
p
NBPM X X
Yk
Y


= +++ ++
ắ PSD ca tớn hiuNBPM:
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
19
a.Hiu pha PM (tt)
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
PM dihp (tt)
ắ Bng thụng tớn hiu NBPM:
ắ Mch to tớn hiuNBPM:
PM dirng (WBPM: Wide band PM)
ắ Cụng thc Carson xỏc nh rng ph:
2
NBPM max
BW

=
2

cosYt
Ysin t


p
k
()
x
t
()
p
Yk x t sin tì
()
NBPM
y
t
max
2( 2)
WBPM PM
BW


=
+
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
20
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)

5.2.3 iuch gúc:
b. HiutnFM (Frequency Modulation)
Dng tớn hiuFM:
trong ú: x(t): tớn hiutin tc

0
: pha ban u
k
f
: hng s t l
Cỏc thụng s quan trng:
ắ Pha tcthi:
ắ Tns gúc tcthi:
ắ lch pha:
ắ lch tns:
() cos[ () ]
FM f
ytY tkxtdt=+

() ()
FM f
ttkxtdt

= +

() ()
FM f
tkxt

=+

max
|() | ()
FM f
ttkxtdt

= =

max
|() | ()
FM f
tkxt = =
Tin tctrc
tipthayi
tns tcthi
(*)
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
21
b. Hiutn FM (tt)
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
FM dihp (NBFM-Narrow Band FM)
ắ Tng t nh NBPM, biuthc tớn hiuNBFM:
ắ Bng thụng tớn hiuNBFM:
FM dirng
( WBFM -Wide Band FM)
ắ Cụng thc Carson xỏc nh rng ph:
max
|()| 1
FM f

kxtdt

=


() cos () .sin
NBFM f
y
tY tYkxtdt t
=


2
NBFM max
BW

=
max
2( 2 )
WBFM FM
BW


=
+
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
22
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)

c. Nhn xột v PM v FM:
So sỏnh vi iuch biờn :
ắ Kh nng chng nhiucaohnAM
ắ Bng thụng tớn hiu WBPM v WBFM rng hntớnhiu AM nhiu
Quan h giaFM vPM:
()dx t
dt
Biu
ch FM
x(t)
y
PM
(t)
()
x
tdt

Biu
ch PM
x(t)
y
FM
(t)
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
23
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
5.3 iuch xung (Pulse Modulation):
5.3.1 Súng mang trong iuch xung:

ắ Dóy xung vuụng ncc
trong ú: Y: biờn xung
T: chu k lpli xung
: rng xung
1
() ||| ;
n
tt tnT
yt Y Y T
TT



=


== <<




Y

0
T
2T-T-2T
t
()yt
Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
Bi ging: Lý thuyttớnhiu

9/7/2009
24
5.2 iuch tng t:
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
5.3.2 H thng iuch PAM (Pulse Amplitude Modulation):
a. H thng PAM lý tng:
Dng tớn hiu:
Quỏ trỡnh iuch:
ắ Ph ca PAM lý tng:
1
() () |||
PAM
t
ytxt
TT

=


1
() |||( )
t
yt
TT
=
x(t)
y
PAM
(t)
0

0
00
0
12
() ()||| ;
2
1
() ( )
2
1
()
PAM
n
n
YX
T
Xn
Xn
T








=

=

= =





=


=


Giaỷng vieõn: Th.S Leõ Xuaõn Kyứ
X
0
X
0
/2

0
Bi ging: Lý thuyttớnhiu
9/7/2009
25
a. H thng PAM lý tng (tt):
Chng 5 TN HIU IU CH (tt)
Mụ t minthigian Mụt mintns
GV: Ths. Lờ NgcPhỳc
t

x(t)
0
y(t)
0
T 2T 3T 4T 5T
t
t
y
PAM
(t)
0
X()


max
-
max
0
0

0
()Y


2

0
-

0

-2

0

0

0
()
PAM
Y

2

0
-

0
-2

0