biến điệu biên độ.pdf

Cơ Sở Viễn Thông Phạm Văn Tấn

Trang IV.1

Chương IV: BIẾN ĐIỆU BIÊN ĐỘ

• ĐẠI CƯƠNG.

• SỰ BIẾN ĐIỆU ( MODULATION).

• BIẾN ĐIỆU BIÊN ĐỘ SÓNG MANG BỊ NÉN 2 BĂNG CẠNH: (DSB

SCAM).

( DOUBLE - SIDE BAND SUPPRESSED CARRIED AMPLITUDE

MODULATION ).

• BIẾN ĐIỆU BIÊN ĐỘ SÓNG MANG ĐƯỢC TRUYỀN 2 BĂNG CẠNH.

• HIỆU SUẤT.

• CÁC KHỐI BIẾN ĐIỆU.

• CÁC KHỐI HOÀN ĐIỆU ( DEMODULATORS).

• TRUYỀN MỘT BĂNG CẠNH (SINGLE SIDEBAND) SSB.

• BIẾN ĐIỆU AM TRỰC PHA.

• BIẾN ĐIỆU BĂNG CẠNH SÓT ( VESTIGIAL SIDEBAND ) VSB.

• AM STEREO.

Cơ Sở Viễn Thông Phạm Văn Tấn

Trang IV.2

ĐẠI CƯƠNG

Hình 4.1 trình bày một mẫu dạng sóng của tiếng nói mà ta muốn truyền đi. Nó không có

một đặc trưng riêng biệt nào và tùy thuộc rất nhiều vào âm thanh được tạo ra. Vì dạng sóng

chính xác không được biết, nên ta có thể nói như thế nào về hệ thống cần thiết để truyền nó ?

Trong trường hợp tiếng nói ( hay bất kỳ một tín hiệu Audio nào ), câu trả lời dựa vào sinh

lý học. Tai người ta chỉ có thể đáp ứng với những tín hiệu có tần số khoảng dưới 15kHz ( số này

giảm theo tuổi tác ). Vậy nếu mục đích cuối cùng của ta là nhận những tín hiệu audio, phải giả sử

rằng ảnh F của tín hiệu là zero khi f >15kHz.

S(f) = 0 , f > fm ; Với fm = 15kHz .

Hình 4.1: Dạng sóng của tiếng nói

Những hòa âm hoặc những dụng cụ phát âm khác, có thể tạo ra những thành phần tần số

cao hơn 15kHz, dù tai người không thể nghe được. Tuy nhiên, nếu một trong những tín hiệu nay

đi qua một lọc hạ thông có tần số cắt 15kHz, thì ngỏ ra của lọc ( nếu đưa đến loa ) sẽ tạo lại

giống như tín hiệu vào. Như vậy, ta đã giả sữ rằng tín hiệu đã bị giới hạn bởi một tần số trên (

upper frequency ) vào khoảng 15kHz.

Bây giờ ta giả sử lấy một tín hiệu audio và cố truyền qua không khí - Bước sóng của tín

hiệu 3KHz trong không khí khoảng 100km. Một anten 1/4 sóng sẽ dài 25km! Điều ấy không thể

thực hiện. Và nếu giả sử ta có thể dựng được anten thì ta còn gặp phải 2 vấn đề. Thứ nhất, liên

quan đến những tính chất của không khí và tần số audio. Những tần số này truyền không hiệu

quả trong không khí. Thứ hai, sự giao thoa do các dãy tần các đài phát phủ lên nhau.

Vì những lý do đó, ta phải cải biến tín hiệu tần số thấp trước khi gửi nó đi từ nơi này đến

nơi khác. Tín hiệu đã cải biến ít nhạy cảm với nhiễu so với tín hiệu gốc.

Phương pháp chung nhất để thực hiện sự cải biến là dùng tín hiệu tần số thấp để biến điệu (

cải biến những thông số của ) một tín hiệu tần số cao hơn. Tín hiệu nầy thường là hình sin.

SỰ BIẾN ĐIỆU

SC(t) là tín hiệu hình sin cao tần, được gọi là sóng mang (carrier). Gọi như thế vì nó được

dùng để chuyển tải tín hiệu tín tức từ đài phát đến máy thu.

SC(t) = Acos (2πfet+θ) (4.1)

Nếu fC(t) được chọn thích hợp, sóng mang có thể được truyền đi có hiệu quả. Thí dụ, có

thể chọn những tần số trong khoảng giữa 0.5 và 3MHz để truyền xa đến 250 km. Bước sóng của

các tần số tương ứng cỡ 100MHz, và chiều dài hợp lý của anten có thể chấp nhận được:

m

f

c 3

10

3.10

8

8

λ = = =

Biểu thức (4.1) chứa 3 thông số có thể thay đổi: biên độ A; tần số fC; và pha θ. Như vậy,

hậu quả là có 3 kiểu biến điệu: biến điệu biên độ, biến điệu tần số hoặc biến điệu pha.

Cơ Sở Viễn Thông Phạm Văn Tấn

Trang IV.3

BIẾN ĐIỆU BIÊN ĐỘ SÓNG MANG BỊ NÉN 2 BẰNG 2

CẠNH: (DSB SCAM)

( double - side band suppressed carried amplitude modulation ).

Nếu ta biến điệu biên độ của sóng mang ở phương trình (4.1), ta có kết quả:

Sm(t) = A(t) cos ( 2πfCt+θ ) (4.2)

Tần số fC và pha θ không đổi

Biên độ A(t) thay đổi cách này hay cách khác theo s(t).

Để đơn giản, ta giả sử θ = 0. Điều này không ảnh hưởng đến kết quả căn bản vì góc thực tế

tương ứng với một độ dời thời gian πfc

θ

2 . ( Một sự dời thời gian không được xem là sự méo

dạng trong một hệ thông tin ).

A(t) thay đổi như thế nào với s(t)? Câu trả lời đơn giản nhất là chọn A(t) bằng với s(t).

Điều đó sẽ đưa đến dạng sóng biến điệu AM.

sm(t) = s(t) cos 2πfCt (4.3)

Tín hiệu loại nay gọi là biến điệu AM sóng mang bị nén 2 băng cạnh vì những lý do mà ta

sẽ thấy ngay sau đây:

Đặt S(f) là biến đổi F của s(t). Nhớ là ta không cần gì hơn là S(f) phải bằng zero đối với

những tần số cao hơn tần số cắt fm. Hình 4.2 chỉ một S(f) biểu diễn cho yêu cầu đó.

Đừng nghĩ rằng S(f) luôn phải là như vậy, mà nó chỉ là biến đổi F của một tín hiệu tần số

thấp tổng quát, có dãy tần bị giới hạn.

Hình 4.2

Định lý về sự biến điệu ( chương II ) được dùng để tìm Sm(f):

Sm(f) = F [s(t)Cos2πfCt] =

1

2

[S (f + fC) + S (f - fC)] (4.4)

Nhớ là biến điệu một sóng mang bằng s(t) sẽ làm dời tần số của s(t) ( cả chiều lên và chiều

xuống ) bởi tần số của sóng mang.

Hình 4.3

Điều này tương tự

với kết quả lượng giác của một phép nhân một hàm sin với một hàm sin khác.

1/2

1