Bài giảng Mạch điện tử & BTL IC tương tự - Chương 3: Điều chế và giải điều chế tương tự

CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ 3.1 Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin 3.2 Điều chế và giải điều chế AM 3.3 Điều chế và giải điều chế FM 3.4 Tách sóng 1 CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ 3.1 Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin 3.2 Điều chế và giải điều chế AM 3.3 Điều chế và giải điều chế FM 3.4 Tách sóng 2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN • Thông tin điện tử (TTĐT): thông tin được truyền từ nơi này đến nơi khác bằng thiết bị điện tử 3 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN • Máy phát: tập hợp các linh kiện và mạch điện tử được thiết kế để biến đổi tin tức thành tín hiệu phù hợp môi trường truyền. • Môi trường truyền: có thể có dây (hữu tuyến như cáp đồng trục, cáp quang) hay không dây (vô tuyến). 4 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MỘT HỆ THỐNG THÔNG TIN • Máy thu: tập hợp các linh kiện và mạch điện tử được thiết kế để nhận tín hiệu từ môi trường truyền, xử lý khôi phục lại tín hiệu ban đầu. • Nhiễu: (tạp âm) tín hiệu ngẫu nhiên không mong muốn, xen vào tín hiệu hữu ích, làm sái dạng tín hiệu thu. 5 MÁY PHÁT 6 MÁY THU 7 TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ VÀ SỐ • Tín hiệu tương tự (Analog) - tín hiệu có biên độ liên tục theo thời gian. Ví dụ tín hiệu thoại, ca nhạc, video, • Tín hiệu số (Digital) - tín hiệu có biên độ rời rạc theo thời gian thường biểu diện ở dạng nhị phân 0 và 1.Ví dụ tín hiệu máy tính, CD, VCD, tín hiệu PCM, 8 TÍN HIỆU DẢI GỐC • Các tín hiệu ban đầu (nguyên thủy) dạng tương tự hay số gọi là tín hiệu băng gốc (băng gốc - Baseband Signals). Tín hiệu dải gốc có thể truyền trực tiếp trong môi trường truyền như điện thoại Intercom, tín hiệu truyền giữa các máy tính trong mạng LAN v v... hoặc gián tiếp bằng kỹ thuật điều chế. 9 ĐIỀU CHẾ • Điều chế (Modulation) - quá trình biến đổi một trong các thông số sóng mang cao tần hình sin (biên độ, tần số, pha) tỷ lệ với tín hiệu điều chế băng gốc (hoặc còn gọi là tín hiệu điều chế tần thấp). • Có ba loại điều chế cơ bản. Điều biên AM, điều tần FM, điều pha PM và nhiều biến thể của chúng như SSB, MGSK, DSB, FSK, PSK, QPSK, MPSK, 10 KHÁI NIỆM ĐIỀU CHẾ • Điều chế quá trình dùng tin tức tác động lên sóng mang làm biến đổi một trong các thông số sóng mang cao tần (biên độ, hoặc tần số hoặc pha) tỷ lệ với tín hiệu điều chế băng gốc (BB – base band). 11 ĐIỀU KIỆN ĐIỀU CHẾ • 1. Tần số sóng mang cao tần ≥ (8 ÷ 10), trong đó - tần số cực đại tín hiệu điều chế BB. • 2. Thông số sóng mang cao tần (hoặc biên độ, hoặc tần số, hoặc pha) biến đổi tỷ lệ với biên độ tín hiệu điều chế BB mà không phụ thuộc vào tần số của nó. • 3. Biên độ sóng mang cao tần > (biên độ tín hiệu điều chế BB) • Các phương pháp điều chế tương tự: AM, FM, PM, SSB, DSB. 12 CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ 3.1 Sơ đồ khối của một hệ thống thông tin 3.2 Điều chế và giải điều chế AM 3.3 Điều chế và giải điều chế FM 3.4 Tách sóng 13 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) • Điều chế AM là quá trình dùng tin tức tác động lên sóng mang làm biến đổi biên độ của sóng mang cao tần tỷ lệ với tín hiệu điều chế băng gốc. Ta có đường bao cao tần AM lặp lại dạng tín hiệu điều chế 14 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) m ( t ) = V m c o s  m t t 0 V AM (I AM ) V 1 m a x V 1 ~ V 1 T V 1 m i n t 0 Soùng m ang f o H ì n h 8 . 1 . 15 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) Tín hiệu sóng mang: V0 (t)= V1T cos ot V1T - biên độ sóng mang. Tín hiệu được điều chế: m(t) = Vm cos mt Vm - biên độ tín hiệu được điều chế vAM(t) =V1T (1+mA cos mt).cosot vAM(t) =V1T cosot + Vm cos mt.cosot 16 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) vAM(t) =V1T (1+mA cos mt).cosot mA gọi là hệ số điều chế AM, Để điều chế AM không méo, mA 1. 17 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) Công suất ra ở chế độ sóng mang: V1T =Ic1T.Req biên độ điện áp sóng mang trên tải tương đương Req. 18 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) Khi có điều chế, công suất ra tức thời: 2 P1max = Ptt = P1T(1 + mA) Khi điều chế cực đại: mA = 1; PAMmax = 4P1T 19 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) Công suất AM: PAM = P1T + PUSB + PLSB Trong đó: = = = (1 + ) 20 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) Công suất trung bình AM: mTB hệ số điều chế trung bình tín hiệu phức hợp. 21 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) Ví dụ 3.1: Cho tín hiệu AM có: V1max = 50V; V1min = 10V; V1T = 30V. Tính ma?Vm ?PAM trên tải Req = 50. 22 ĐIỀU CHẾ AM (Amplitude Modulation) 23 BÀI TẬP • Cho tín hiệu điều biên với hệ số điều chế m=0,5; tần số điều chế f=10kHz; sóng mang có biên độ 15V và tần số fo=10Mhz, RL=1kΩ • a. Viết phương trình biểu diễn tín hiệu đã điều biên • b. Tính công suất tức thời 24 BÀI TẬP • Cho tín hiệu điều biên với hệ số điều chế m=0,5; tần số điều chế f=10kHz; sóng mang có biên độ 15V và tần số fo=10Mhz, RL=1kΩ • a. Viết phương trình biểu diễn tín hiệu đã điều biên • b. Tính công suất tức thời 25 BÀI TẬP • Cho tín hiệu điều biên với hệ số điều chế m=2, tần số điều chế là 10Khz. Tín hiệu tải tin có biên độ V0=5mV và tần số w0=1Mhz. Hãy Viết phương trình tín hiệu điều chế và tín hiệu đã điều chế. 26