Hệ thống thông tin tương tự

Chương 6: Hệ thống thông tin
tương tự
6.1 Hệ thống ghép kênh theo tần số FDM
6.2 Vòng khóa pha PLL và ứng dụng trong hệ
thống thông tin
6.3 Máy thu cho các điều chế sóng mang liên
tục: AM, FM

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

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

4


Ghép kênh FDM

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

5


Phân kênh FDM

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

6

Ví dụ

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

7


Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

8


Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

9


Hệ thống vệ tinh
 FDMA

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

10


FM stereo

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

11


Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

12


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

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

13


 Vô tuyến AM sóng dài = 148.5 – 283.5 kHz
(LF)
 Vô tuyến AM sóng trung = 530 kHz –
1710 kHz (MF)
 Vô tuyến AM sóng ngắn = 3 MHz – 30 MHz
(HF)

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

14


6.2 Vòng khóa pha
Phase Locked Loop

 PLL can be used to Track Phase and
Frequency of the carrier component of the
incoming signal

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

15


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

16


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


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  pull-in/capture range

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

20


Cấu tạo PLL
vi (t )

fi

Phase
Detector

Vd (t )

vd (t )
LPF

Amp.

f0
VCO

V0 (t )

 Bộ lọc thông thấp (PLL): thường dùng bộ lọc thụ động RC
bậc 1
 Bộ khuếch đại (Amp.): làm tăng độ nhạy của PLL, đáp ứng
cho cả DC
Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

21


Chế độ hoạt động PLL
BL
BC

f min

f1

fN

f 2 f max

f

 Dải 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

22


Bộ so pha
 Tương tự: bộ nhân (mixer)

vi (t )

vd (t )

fi
vi (t )  A sin(it  i )

v0 (t ) f 0
v0 (t )  2cos(0t  0 )

vd (t )  A sin (it  i )  (0t  0 )  A sin (it  i )  (0t  0 )

 Số: cổng AND, XOR hoaëc SR flip flop
vi (t )

vi (t )
vd (t )

v0 (t )

vd (t )

v0 (t )

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

23


Ứng dụng PLL
 Tổng hợp tần số.
 Đồng bộ và phục hồi sóng mang.
 Giải điều chế tần số (FM), giải điều chế biên

độ (AM).
 Điều chế biên độ (AM), điều chế tần số
(FM), điều chế pha (PM).

Th.S. Nguyễn Thanh Tuấn

24


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

25