Tải bản đầy đủ

TRUYỀN TIN VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA TRONG VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN LỰC

I CHƢƠNG 1
I.1. Mục tiêu, nhiệm vụ.
- Mục tiêu trang bị cho sinh viên kiến thức; khái niệm chung về thông tin và
điều độ; các khái niệm cơ bản.
- Nghiên cứu tổng quan về truyền tin và điều khiển từ xa trong vận hành hệ
thống điện lực.
- Nhiệm vụ của sinh viên khi học xong phải nắm được các kiến thức cơ bản về :
+ Tín hiệu và hệ thống thông tin, biến đổi tín hiệu.
+ Các nguyên lý ghép kênh.
+ Bảo vệ và điều khiển từ xa dùng hệ thống thông tin sợi quang.
+ Bảo vệ và điều khiển từ xa sử dụng công nghệ truyền dẫn trên đường dây tải
điện PLC (Power Line Carrier).
+ Thông tin vô tuyến (vi ba).
I.2. Quy định hình thức học cho mỗi nội dung nhỏ
Nội dung

Hình thức học

I.1. Tổng quan về các tín hiệu và hệ thống thông tin.

Giảng


I.2. Tín hiệu và biến đổi tín hiệu.

Giảng, thảo luận.

I.3. Các nguyên lý ghép kênh

Giảng, thảo luận.

I..4. Bảo vệ và điều khiển từ xa dùng hệ thống thông tin sợi quang Giảng, thảo luận.
I.5. Bảo vệ và điều khiển từ xa sử dụng công nghệ truyền dẫn Giảng, thảo luận.
trên đường dây tải điện PLC (Power Line Carrier)
I.6.Thông tin vô tuyến (vi ba)

Giảng, thảo luận.

I.3. Các nội dung cụ thể
A. Nội dung lý thuyết

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

-8-


CHƢƠNG I
TRUYỀN TIN VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA TRONG VẬN HÀNH
HỆ THỐNG ĐIỆN LỰC
§ I. TỔNG QUAN VỀ CÁC TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
1. Các khái niệm cơ bản:
a. Nguồn tin nguyên thuỷ.
Là tập hợp tất cả những tin tức nguyên thuỷ chưa qua một phép biến đổi
nào. Ví vụ: tiếng nói, âm nhạc, hình ảnh vv... Như vậy tin tức được sinh ra từ các
nguồn tin nguyên thuỷ.
b. Tín hiệu thông tin.
Là dạng vật lí chứa đựng tin tức và truyền lan trong hệ thống thông tin từ nơi
gửi đến nơi nhận tin. Để đơn giản ta gọi tắt tín hiệu thông tin là tín hiệu.
Có thể phân loại tín hiệu như sau:
+ Tín hiệu xác định: là tín hiệu mà quá trình biến thiên của nó được biểu
diễn bằng một hàm thời gian đã hoàn toàn xác định. Biểu thức giải tích hay đồ thị
thời gian của tín hiệu xác định là hoàn toàn biết trước.


ví dụ: S (t )  A sin ( t   )
Là tín hiệu hình sin có biên độ A, tần số góc  và góc pha  là 1 tín hiệu xác
định.
+ Tín hiệu ngẫu nhiên: Là tín hiệu mà quá trình biến thiên của nó không thể
biết trước. Giá trị của tín hiệu ngẫu nhiên ở từng thời điểm là không biết trước.
Ngoài ra còn có thể phân loại các tín hiệu ra thành 2 nhóm là tín hiệu liên tục
và tín hiệu rời rạc:
Tín hiệu được gọi là liên tục nếu sự thay đổi của nó là liên tục.
Ngược lại là tín hiệu rời rạc.
Cụ thể hơn có thể phân ra 4 loại sau đây:
- Tín hiệu có biên độ và thời gian liên tục gọi là tín hiệu tương tự (analog).
- Tín hiệu có biên độ rời rạc, thời gian liên tục gọi là tín hiệu lượng tử.
- Tín hiệu có biên độ liên tục, nhưng thời gian rời rạc gọi là tín hiệu rời rạc.
- Tín hiệu có biên độ và thời gian đều rời rạc gọi là tín hiệu số (digital).
c. Hệ thống thông tin:
Là tổ hợp các thiết bị kỹ thuật, các kênh tin để truyền tin tức từ nguồn tin đến
nơi nhận tin.
Cấu trúc tổng quát nhất của một hệ thống thông tin như sau:

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

-9-


Nguồn tin

Kênh tin

Thu tin

Nhiễu
Hình 1.1

Trong đó:

Nguồn tin: là tập hợp các tin mà hệ thống thông tin phát ra.
Kênh tin: là nơi hình thành và truyền tín hiệu mang tin đồng thời ở đấy xảy
ra các tạp nhiễu phá hoại tin tức.
Thu tin: Là cơ cấu khôi phục tin tức ban đầu từ tín hiệu lấy ở đầu ra của
kênh tin.
d. Đơn vị thông tin: bit (binary digit).
Một bít là dung lượng của một nguồn tin có 2 trạng thái có thể (thông thường
quy ước là 0 hoặc 1). Trong thực tế thường dùng các bội số của bit như:
1Kbit = 210 bit = 1024 bit
1Mbit = 210 Kbit = 1024 Kbit
1byte = 8bit
1Kbyte = 210 byte = 1024 byte
1Mbyte = 210 Kbyte = 1024 Kbyte
1Gbyte = 210 Mbyte = 1024 Mbyte
2. Các đặc trƣng cơ bản của tín hiệu xác định
a. Độ dài và trị trung bình của tín hiệu.
Ký hiệu s(t) là biểu thức thời gian của tín hiệu xác định.
Độ dài của tín hiệu s(t) là thời gian tồn tại của tín hiệu đó kể từ lúc nó bắt
đầu xuất hiện cho đến khi chấm dứt. Thông số này quy định thời gian mà hệ thống
thông tin bị mắc bận trong việc truyền đi tin tức chứa trong tín hiệu.
Nếu độ dài của một tín hiệu xuất hiện vào thời điểm t0 là , thì trị trung bình
của nó theo thời gian bằng:
S (t ) 

1

t0  

 S (t )dt



(1.1)

t0

b. Năng lƣợng công suất và trị hiệu dụng của tín hiệu.
+ Năng lượng Es của tín hiệu S(t) là tích phân của bình phương tín hiệu trong
suốt thời gian tồn tại của nó.
Es 

1



t0  

S

2

(t )dt

(1.2)

t0

+ Công suất trung bình của tín hiệu.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 10 -


S 2 (t ) 

1



t0  

S

2

(t )dt

(1.3)

t0

Trong đó: S2(t) là công suất tức thời của tín hiệu.
Như vậy công suất trung bình của tín hiệu chính là trị trung bình của công
suất tức thời.
+ Trị hiệu dụng của tín hiệu.
S hd 

1



t0  

S

2

(t )dt

(1.4)

t0

c. Dải rộng của tín hiệu.
Là tỉ số các giá trị cực đại và cực tiểu của công suất tức thời của tín hiệu.
Thông số này được đo bằng đơn vị lôgarit (ben hay đêxiben). đặc trưng cho
khoảng cường độ mà tín hiệu sẽ tác động lên các thiết bị.
DdB  10 lg

S 2 (t ) max
S (t ) max
 20 lg
2
S (t ) min
S (t ) min

(1.5)

d. Tỉ số s/n (tín hiệu/nhiễu).
 

P
S
 s
N
PN

(1.6)

trong đó:
ps là công suất tín hiệu.
pn là công suất nhiễu.
Tỉ số s/n cũng còn có thể viết dưới dạng mức tín hiệu.
10 lg   10 lg

Ps
dB
PN

(1.7)

3. Nhiễu trong các hệ thống thông tin
Nhiễu là từ dùng để chỉ tất cả các loại tín hiệu không có ích tác động lên các
tín hiệu có ích, gây khó khăn cho việc thu và xử lý tín hiệu.
Nhiễu gây nên các sai số cũng như làm biến dạng tín hiệu.
Nếu ta truyền một tín hiệu s(t) đến đầu vào của kênh tin thì đầu ra sẽ thu
được:
x(t) = n(t).s(t) + c(t)
(1.8)
trong đó:
n(t) gọi là nhiễu nhân.
c(t) gọi là nhiễu cộng.
+ Nhiễu cộng c(t) không phụ thuộc vào tín hiệu mà bị gây ra bởi các trường
ngoài (điện trường, từ trường, trường điện từ, trường âm thanh).

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 11 -


+ Nhiễu nhân do sự thay đổi hệ số truyền của kênh tin; nhiễu nhân thường
lấy trong khi truyền các tín hiệu vô tuyến ở sóng ngắn.
Theo nguồn gốc thì nhiễu có thể phân ra thành hai nhóm: nhiễu khí quyển và
nhiễu công nghiệp.
- Nhiễu khí quyển: gây ra do các hoạt động của các hiện tượng trong khí
quyển như: giông, bão, sấm chớp…(thông thường là ở tần số thấp).
Nhiễu khí quyển không ảnh hưởng đến các dải sóng ngắn, là dải sóng được
dùng nhiều nhất trong thông tin vô tuyến điện.
Ngoài ra nhiễu khí quyển còn được sinh ra bởi bức xạ từ các nguồn ngoài trái
đất mà mạnh nhất là do bức xạ mặt trời.
Các bức xạ này làm ảnh hưởng đến lớp iôn hoá trong tầng cao của khí quyển,
làm thay đổi điều kiện truyền lan của các sóng ngắn, và do đó ảnh hưởng đến thông
tin ở dải sóng này.
- Nhiễu công nghiệp: do các thiết bị điện gây ra như: các động cơ điện có
thanh góp, các dụng cụ điện trong gia đình, các thiết bị trong y tế, các thiết bị công
nghiệp ở tần số cao (lò đúc, tôi cao tần và lò sấy cao tần…).
Các nhiễu phiền phức nhất do hệ thống đánh lửa trong các động cơ đốt trong
gây ra.
Bản chất của nhiễu công nghiệp là khi các thiết bị điện kể trên làm việc sẽ
sinh ra bức xạ điện từ mạnh. Các bức xạ điện từ này có thể là những kích thích đột
biến các dao động tắt dần do sự tạo thành tia lửa điện gây ra.
Để chống lại các nhiễu công nghiệp cần phải dùng các bộ phận khử các bức
xạ điện từ, dập tắt các tia lửa sinh ra trong các thiết bị mà trong đó chúng không giữ
nhiệm vụ chủ yếu.
Nhiễu khí quyển và nhiễu công nghiệp được gọi là nhiễu ngoài hay can
nhiễu. Ngoài ra còn có nhiễu trong là nhiễu ngay trong bản thân hệ thống thông tin
do bản thân các thiết bị sinh ra trong quá trình làm việc như: hiệu ứng nhiệt, sự
thăng giáng các đại lượng vật lý…nhiễu trong còn được gọi là tạp âm.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 12 -


Đ II. TN HIU V BIN I TN HIU
1. S nguyờn lý chung ca mt httt (h thng thụng tin) truyn tớn hiu
tng t:
- Mi HT cú nhim v truyn tin tc t ni phỏt n ni nhn tin. di õy l
s nguyờn lý chung ca mt httt truyn tớn hiu tng t:

Nguồn tin
Tin tức
ban đầu

Biến đổi
tin tức-tín hiệu

Tín hiệu
điện

Máy phát
- Điều chế
- Khuyếch đại
- (Anten phát)

`

Kênh truyền

Nhận tin

Tin tức

Biến đổi
tín hiệu - tin tức

Tín hiệu
điện tần
thấp

Máy thu
- (Anten thu)
- Khuyếch đại
- Điều chế

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý chung của 1 HTTT.

- Ngun tin: l ni cung cp cỏc tin tc ban u cha dng tớn hiu in, nh
ting núi trong in thoi; ting núi, õm nhc trong thụng tin phỏt thanh; ting núi,
õm nhc v hỡnh nh trong truyn hỡnh... u, i, p, q.
- Thit b bin i: cú th truyn tin tc ngi ta thng chuyn nú thnh
tớn hiu in phự hp cho cỏc h thng thụng tin. Vớ d micro trong thụng tin in
thoi v phỏt thanh, micro v camera i vi truyn hỡnh v. v...
- Mỏy phỏt: l khi bao gm cỏc chc nng: bin i cỏc tớn hiu in thnh
dng tin li cho vic truyn i xa, cú kh nng chng nhiu cao v khụng lm mộo
tớn hiu trong quỏ trỡnh x lý.
Cú th thc hin c cỏc mc tiờu c bn ny nh khõu iu ch tớn hiu.
Ngoi ra m bo cụng sut phỏt mỏy phỏt phi thc hin khuch i tớn hiu.
i vi cỏc h thng thụng tin vụ tuyn, mỏy phỏt phi thc hin khuch i tớn
hiu.
i vi cỏc h thng thụng tin vụ tuyn, mỏy phỏt phi cú anten phỏt bc x
tớn hiu in thnh súng in t lan truyn trong khụng gian.

Bộ môn: Hệ thống điện

- 13 -


- Tín hiệu: sau khi qua máy phát được truyền lên kênh truyền để đến máy thu.
Có hai loại kênh truyền cơ bản là dây dẫn (cáp điện, cáp quang) và vô tuyến (truyền
trong không gian).
Các kênh tin được dùng trong thông tin điện thoại, điện báo, truyền hình công
nghiệp, phát thanh, truyền hình, thông tin vệ tinh và đo lường, điều khiển từ xa...
- Tín hiệu sau khi qua kênh truyền sẽ đi đến máy thu.Các bộ phận cơ bản của
máy thu là anten thu (trong trường hợp kênh truyền vô tuyến), các bộ khuếch đại và
giải điều chế. Sau khi qua các thiết bị này tín hiệu sẽ được trả về dạng tín hiệu điện
tần số thấp ban đầu nhưng vẫn chưa thích hợp cho nơi nhận tin là con người.
Vì vậy tín hiệu điện cần phải qua bộ biến đổi tín hiệu – tin tức là các thiết bị
như ống nghe trên máy điện thoại, loa trong radio và màn hình với loa trên tivi, màn
hình máy vi tính, máy in v.v.., qua đó con người sẽ nhận được các tín hiệu vật lý
ban đầu.
2. Mục đích của điều chế tín hiệu:
Định nghĩa: điều chế tín hiệu là phép toán chuyển đổi từ một tín hiệu mang
tin tức sang một tín hiệu khác mà không làm thay đổi về tin tức mang theo.
Tín hiệu ở đầu ra bộ biến đổi tin tức - tín hiệu có tần số rất thấp do đó không
thể truyền đi xa vì hiệu suất truyền không cao. Người ta thực hiện điều chế tín hiệu
với các mục đích chính sau đây:
+ Chuyển phổ của tín hiệu lên phạm vi tần số cao, ở đó ta có thể có kích
thước hợp lý của anten phát. trong trường hợp kênh truyền là dây dẫn dải thông của
đa số các cáp cũng nằm trong miền tần số cao, các tín hiệu tần số thấp sẽ bị suy
giảm. Do có sự dịch chuyển phổ tín hiệu các hiệu ứng đó sẽ bị mất đi.
Trong lý thuyết trường điện từ người ta chứng minh được kích thước của
anten phát phải  1/10  (độ dài bước sóng phát xạ), phổ của tín hiệu tiếng nói
thường vào khoảng 200hz – 10 khz, như vậy kích thước của anten phải lớn cỡ hàng
chục km nếu phát tín hiệu ở tần số thấp.
+ Điều chế tín hiệu cho phép ta sử dụng hữu hiệu kênh truyền. Nếu không có
điều chế thì trên một kênh truyền chỉ truyền đi được một tín hiệu tại mỗi thời điểm.
nếu truyền đồng thời hai hay nhiều tín hiệu thì không thể tách riêng chúng ra được ở
đầu thu.
Điều chế tín hiệu là dịch chuyển phổ của tín hiệu từ tần số thấp lên miền tần
số cao khác nhau, ở đầu thu sẽ thu được riêng rẽ từ tín hiệu nhờ những mạch lọc
thông dải.
+ Điều chế tín hiệu tăng khả năng chống nhiễu cao cho HTTT, bởi vì các tín
hiệu điều chế có khả năng chống nhiễu, mức độ tuỳ thuộc vào các loại điều chế
khác nhau.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 14 -


3.Phân loại điều chế:
Điều chế tín hiệu được thực hiện ở bên phát với mục đích là chuyển phổ của
tín hiệu từ miền tần số thấp lên miền tần số cao. Việc dịch chuyển phổ của tín hiệu
lên tần số cao được thực hiện bằng cách làm thay đổi các thông số của sóng mang
có tần số cao. Trong thực tế người ta dùng hai loại sóng mang là các dao động hình
sin cao tần hoặc các dãy xung, do đó tương ứng ta sẽ có hai hệ thống điều chế là
điều chế liên tục và điều chế xung.
t/h điều chế
(t/h tin tức)

bộ điều chế

t/h bị điều chế

t/h sóng mang
Hình 2.2. Nguyên tắc chung điều chế tín hiệu

Trong hệ thống điều chế liên tục, tín hiệu điều chế (tín hiệu tin tức) sẽ tác
động làm thay đổi các thông số như biên độ, tần số hoặc góc pha của sóng mang là
các dao động điều hoà. sóng mang có thông số thay đổi theo tín hiệu tin tức được
gọi là tín hiệu bị điều chế.
Trong hệ thống điều chế xung, sóng mang là các dãy xung vuông góc tuần
hoàn, tin tức sẽ làm thay đổi các thông số của nó là biên độ, độ rộng và vị trí xung.
Sự khác nhau căn bản giữa tín hiệu điều chế liên tục và điều chế xung là ở
chỗ trong hệ thống điều chế liên tục tín hiệu mang tin tức được truyền đi liên tục
theo thời gian.
Còn trong hệ thống điều chế xung, tín hiệu mang tin tức chỉ được truyền
trong khoảng thời gian có xung.
4. Điều chế tín hiệu liên tục (tƣơng tự):
Gọi (t) là tín hiệu mang tin tức (tần số thấp) và hơn nữa (t) đã được chuẩn
hoá nghĩa là:
-1  (t)  1 hay t   1

(2.1)

(chẳng hạn bằng cách chia (t) cho max)
khi đó điều chế 1 sóng mang điều hoà hình sin dạng:
u(t) = u0 sin (0t + 0)

(2.2)

Có thể được thực hiện theo biên độ u0, tần số 0 và pha 0. Cũng có thể thực
hiện điều chế đồng thời, chẳng hạn như vừa theo tần số lẫn biên độ v.v
Các biểu thức đối với tín hiệu hình sin bị điều chế bởi tín hiệu mang tin tức
(t) tương ứng với điều biên AM (Amplitude Modulation), điều tần FM (Frequency
Modulation) và điều pha PM (Phase Modulation) sẽ có dạng sau đây:

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 15 -


u(t)am = u0[1+m(t)] sin (0t + 0)

(2.3)

t

u(t)fm = u0sin (0t +  t dt +0)

(2.4)

u(t)pm = u0sin (0t + .t  +0)

(2.5)

0

trong đó:
m: hệ số điều biên, m  1
u = mu0: số gia cực đại của biên độ điện áp.
: số gia cực đại của tần số.
: số gia cực đại của góc dịch pha.
Tín hiệu mang tin tức (t) nói chung có thể là một hàm bất kỳ, dưới đây ta sẽ
giới hạn bởi việc xét trường hợp hay gặp nhất là tín hiệu:
(t) = cos t

(2.6)

trong đó tần số  thấp hơn nhiều so với 0
a. Điều biên:
Từ biểu thức (2.3) ta thấy điều biên nghĩa là làm thay đổi biên độ u0 của sóng
mang u0sin (0t + 0) thành biên độ u0 + m.u0cos t (đường bao trên hình 2.3) dao
động theo sự thay đổi của tín hiệu mang tin tức (t) = cos t.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 16 -


từ (2.3) và (2.6) ta có:
u(t)am = u0[1+m(t)] sin (0t + 0)
= u0[sin (0t + 0) + m. sin (0t + 0). cos t
= u0{sin (0t + 0) + (m/2) u0sin[(0+ )t + 0] + (m/2) u0sin[(0- )t +0]}
U

U0

m/2U0

LSB

USB

0-

0+



H×nh 2.4 Phæ biªn ®é cña tÝn hiÖu ®iÒu biªn AM (3 v¹ch)

Như vậy ứng với tín hiệu mang tin tức (t) = cost thì từ biểu thức trên ta
rút ra được nhận xét là phổ của tín hiệu điều biên (hình 2.4) là phổ vạch gồm 3 vạch
tạo thành từ 3 tần số: vạch trung tâm ứng với tần số sóng mang 0 và 2 vạch nằm
đối xứng ở 2 bên vạch trung tâm ứng với các tần số 0+  và 0- . Các vạch này
còn gọi là các dải biên dưới (lsb - lower side band) và dải biên trên (usb - upper side
band). Dải thông của tín hiệu điều biên u(t)am:
bw = [(0+ ) - (0- )] / 2 = /

(2.8)

Cả 3 tần số 0, 0+  và 0-  đều nằm ở miền tần số cao (do 0>>). Như
vậy, ta đã dịch chuyển được tần số thấp  vào miền tần số cao.
Trong trường hợp tín hiệu (t) tuần hoàn và được biểu diễn dưới dạng tổng
của các thành phần điều hoà hình sin:
n

(t) =

C
k 1

k

sin kt   k 

(2.9)

thì:
n

u(t) = u0 [1+m  C k sin kt   k  ] sin (0t + 0)=
k 1

= u0 sin (0t + 0) -

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

m
2

n

C
k 1

k

cos0  kt   0   k 

- 17 -


+

m
2

n

C
k 1

k

cos0  kt   0   k 

(2.10)

u

u0

0



Hình 2.5. Phổ biên độ của tín hiệu điều biên AM (2n+1 vạch)

Phổ biên độ của tín hiệu điều biên u(t)am trong trường hợp này (hình 2.5) sẽ
gồm 2n+1 vạch ứng với các tần số 0, 0- , 0+ , 0- 2, 0+2 , ..., 0- n,
0+n . Dải thông của tín hiệu điều biên u(t)am:
bw= [(0- n) - (0+n )]/ (2) = n/

(2.11)

Khi truyền các tín hiệu điều biên cần phải chú ý để các anten và các mạch
thu phát phải cho qua được tất cả các dải biên.
Xét trường hợp đơn giản khi tín hiệu điều biên chỉ có 2 dải biên. công suất
của tín hiệu điều biên:
pam = pc + plsb +pusb

(2.12)

trong đó:
pc : công suất sóng mang (carrier),
plsb, pusb : công suất của các dải biên.
Công suất của mỗi tải biên:
plsb = pusb =

PC .m 2
4

(2.13)

từ (2.12) và (2.13) ta có biểu thức công suất của tín hiệu điều biên:
m2
pam = pc.( 1 
)
2

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

(2.14)

- 18 -


Ví dụ: giả sử hệ điều biên m=1 và pc = 100w; ta có:
plsb = pusb =

100
= 25w
4

pam = 100 + 25 + 25 = 150w
Như vậy, trong trường hợp này công suất của các dải biên (50w) chiếm 1/3
công suất của tín hiệu điều biên, còn lại 2/3 là công suất sóng mang. Tuy nhiên bản
thân sóng mang không chứa thông tin truyền đi mà chính các dải biên mới thực hiện
nhiệm vụ này.
Có nghĩa là 2/3 công suất của tín hiệu điều biên là “thừa”, chỉ có 1/3 công
suất của các dải biên mới có ích. Vì vậy điều biên am như trên là phương pháp điều
chế chưa hiệu quả.
Khi hệ số điều biên m càng bé thì công suất của các dải biên sẽ càng bé. Nếu
hệ số điều biên m càng lớn thì công suất của các dải biên cũng sẽ càng lớn, nghĩa là
tín hiệu sẽ càng mạnh khi được truyền đi.
Vì vậy nếu m càng lớn gần bằng 1 thì công suất của tín hiệu điều biên càng
mạnh. Tuy nhiên trong thực tế khó lòng thực hiện điều biên với m = 1 vì các tín
hiệu tiếng nói, hình ảnh (video). . . không có biên độ cố định mà biên độ và tần số
của chúng thay đổi trong một phạm vi rộng. Nếu công suất của các dải biên được
truyền đi bị yếu thì tín hiệu nhận được tương ứng cũng yếu và hệ thống thông tin sẽ
kém tin cậy.
Ta thấy chỉ có các dải biên mới chứa thông tin cần truyền (chứa tần số tin tức
 bên trong), trong khi sóng mang thì không, hơn nữa sóng mang lại chiếm công
suất quá lớn (2/3 tổng công suất trong trường hợp điều biên100% ứng với m =1). Vì
vậy để cải tiến điều biên AM, người ta chỉ tìm cách lọc, làm triệt tiêu thành phần
phổ ứng với sóng mang.
Nếu trong quá trình điều chế triệt tiêu sóng mang, chỉ còn để lại 2 dải biên, ta
có cách truyền thông dải biên kép DSB (Double Side Band).
U

U0

(m/2)U0

LSB
0-

USB
0 0+



H×nh 2.6. TruyÒn th«ng d¶i biªn kÐp DSB (Double Side Band)

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 19 -


Tuy nhiên trong thực tế DSB thường ít được dùng vì nó rất khó điều chế ở thiết bị
thu. Do thông tin truyền đi ở 2 dải biên thực chất gần giống nhau (1 dải có chứa tần số 0
- , 1 dải chứa tần số 0 + ) nên hoàn toàn có thể chỉ cần truyền đi 1 dải biên, còn dải
biên kia chặn lại. Khi đó ta có cách truyền thông đơn biên SSB (Single Side Band).
Tín hiệu SSB có thể hoặc là dải biên trên (USB) hoặc là dải biên dưới (LSB).
trong thực tế 1 máy phát SSB tạo ra cả 2 dải biên và có 1 bộ chuyển mạch cho phép chọn
dải biên trên hoặc dưới để truyền đi.
Khi tín hiệu tiếng nói (hoặc tín hiệu điều chế nói chung) bằng 0 (chẳng hạn
khi người nói dừng lại nghỉ một tí) thì tín hiệu SSB sẽ không được tạo ra.
Ngược lại trong am khi không có tín hiệu điều chế, sóng mang vẫn phải được
truyền đi. Do đó SSB hiệu quả hơn nhiều so với AM.
Truyền thông đơn biên có các ưu điểm chính sau:
+ Tín hiệu SSB chỉ chiếm có 1 nửa không gian phổ và cho phép truyền được
nhiều tín hiệu hơn trong cùng 1 dải tần số (so với AM và DSB), đồng thời khi đó
khả năng giao thoa giữa các tín hiệu cũng giảm xuống.
+ Công suất tín hiệu bây giờ chỉ hoàn toàn tập trung trong 1 dải biên, vì vậy
tín hiệu truyền đi sẽ mạnh hơn và có thể truyền đi xa hơn, tin cậy hơn. Hiệu suất
truyền cao hơn so với AM và DSB.
+ Dải thông của SSB nhỏ hơn so với AM và DSB (và tương ứng dải thông
của mạch thu cũng nhỏ hơn). Vì vậy tín hiệu SSB sẽ ít bị tác động của nhiễu hơn.
nhiễu là tín hiệu ngẫu nhiên được hình thành từ 1 số lượng bất định các tần số nào
đó. Do đó việc thu hẹp dải thông có tác dụng lọc bớt phần nào các tần số của nhiễu.
+ Tín hiệu SSB ít fadin hơn so với tín hiệu AM. Fadin ở đây nghĩa là tín hiệu
tăng hoặc giảm mạnh khi máy thu nhận nó.
Fadin xuất hiện trong AM vì sóng mang và các dải biên có thể lệch nhau về
thời gian và pha với nhau. Lý do là vì sóng mang và các dải biên do nằm ở các tần
số khác nhau nên chịu sự tác động của tầng iôn hoá trong khí quyển một cách khác
nhau.
Tầng iôn hoá này có tác dụng uốn cong các tín hiệu sóng mang và các dải
biên xuống mặt đất ở các góc khác nhau một ít, vì vậy các tín hiệu này có thể đi đến
thiết bị thu không đồng thời. Đối với tín hiệu SSB chỉ có một dải biên, loại fadin
này sẽ không xuất hiện.
Khi tín hiệu u(t)am đi đến thiết bị giải điều chế (bộ tách sóng) thì sẽ thực hiện
được quá trình khôi phục ngược lại tín hiệu (t), tức là dịch chuyển ngược lại phổ
vào miền tần số thấp.
Ta xét 1 bộ giải điều chế đơn giản loại tuyến tính 2 nửa chu kỳ, chỉ cho qua
thành phần dao động điều biên 1 cực (ví dụ toàn giá trị dương). Không mất tính

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 20 -


tổng quát ta giả sử 0 = 0, khi đó điện áp trên đầu ra của thiết bị giải điều chế tuyến
tính 2 nửa chu kỳ nói trên sẽ có dạng:
u(t) = U 0 1  m cos t  sin 0 t

(2.15)

khai triển sin 0 t vào chuỗi fuariê:

cos 2k 0 t 
2

sin 0 t = 1  2
2

k 1 4k  1 

(2.16)

khi đó:

2
u(t) = U 0




cos 2k0 t
cos 2k0 t. cos t 

1

m
cos

t

2

2
m




2
4k 2  1
k 1 4k  1
k 1





cos(2k0  )t
cos(2k0  )t 
2

U
1

m
cos

t

2

2
m
=


0 

2

4k  1
4k 2  1
k 1
k 1



u(t) tạo thành từ tín hiệu có thành phần không đổi

(2.17)

2
u0m.cost và các thành


phần còn lại có tần số cao 2k0 - , 2k0, 2k0 +  (k= 1,2, . . .).
Phổ của tín hiệu u(t) có dạng như ở hình 2.7. nếu ở đầu ra của bộ giải điều
chế ta đặt bộ lọc thông thấp chỉ cho qua tần số không quá  thì tất cả các thành
phần có tần số cao sẽ bị giữ lại sau khi qua bộ lọc thông thấp, chỉ có tần số của tín
hiệu mang tin tức ban đầu  là đi qua được để đến thiết bị thu.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 21 -


b. Điều tần và điều pha:

kh«ng mÊt tÝnh tæng qu¸t, ta gi¶ sö 0 = 0 , (t) = cos t.
Trong đó tần số tín hiệu điều chế  thấp hơn nhiều so với tần số sóng mang 0.
Khi đó từ (2.4) và (2.18) ta có biểu thức của tín hiệu điều tần:
t


u t FM  U 0 sin  0 t   cos tdt 
0



= U 0 sin0 t  m. sin t 

(2.19)

Trong đó:
: số gia cực đại của tần số
m=


: hệ số điều tần


u(t)FM= U0[cos(msint).sin0t+sin(m.sint).cos0t]

(2.20)

Nếu ta chọn hệ số điều tần m<<1 thì khi đó:
m.sint <<1  sin(m.sint)  msint
cos(m.sint) 1

(2.21)
(2.22)

Thay (2.21)và (2.22) vào (2.20) ta được:
u(t)FM= U0[sin0t+msint.cos0t]
= U0[sin0t+(m/2)sin(0+)t – (m/2)sin(0-t]

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

(2.23)

- 22 -


Như vậy phổ của tín hiệu điều tần trong trường hợp hệ số điều tần m bé
(m<<1) cũng gồm 3 thành phần tương tự như điều biên với các tần số 0, 0- ,
0+ , chỉ có khác là phổ pha ở tần số 0-  thì ngược lại 1 góc 1800 so với điều
biên (dấu trừ trước biểu thức (m/2)sin(0- )t).
Trong trường hợp chung khi hệ số điều tần m tăng lên, không thoả mãn điều
kiện m << 1 nữa thì phổ của tín hiệu điều tần sẽ mở rộng ra, chứ không còn có dạng
như trên nữa. Để phân tích phổ của tín hiệu điều tần cần phải khai triển các hàm
cos(m.sint) và sin(m.sint) vào chuỗi Furiê nhờ các hàm Bessel Jk(m) loại một
bậc k với k là số nguyên:
2i  k

m
 

2
Jk(m) =   1i  
i!i  k !
i  

(2.24)

Các hàm Bessel thường được lấy từ bảng số hoặc được tính nhờ một số các
phần mềm như MATLAB, MATHCAD.
Khi đó ta có:
u(t)FM= U0 sin(0t+m.sint)
= U0 {J0(m)sin0t +

 J m[sin
k

 kt   1 sin 0  kt ] }
k

0

(2.25)

Như vậy uFM(t) là tổng của các dao động gồm thành phần có cùng tần số
sóng mang 0; các thành phần dải biên với tần số 0+ k và 0- k và biên độ
được xác định thông qua các hàm Bessel.
Mặc dù quá trình điều tần tạo ra nhiều dải biên trên và dưới, trong thực tế chỉ
có những dải biên nào có biên độ lớn hơn 2 lần so với tín hiệu kia thì nó dường như
“nuốt kênh”, loại bỏ hoàn toàn tín hiệu yếu hơn và chiếm hết cả kênh.
Trong khi đó trong AM ta có thể sẽ thu được cả 2 tín hiệu cùng một lúc. Do
đó chất lượng thông tin FM sẽ cao hơn so với AM. Tuy nhiên khi 2 tín hiệu FM ở
cùng tần số mạnh gần như nhau thì có thể xuất hiện hiện tượng khi thì tín hiệu này
chiếm kênh, khi thì tín hiệu kia.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 23 -


Ngoài ra FM có nhược điểm là chiếm dụng dải tần số tương đối lớn (so với
AM) và các mạch điều chế, giải điều chế phức tạp hơn so với AM.
Biểu thức của tín hiệu điều pha PM (hình 2.9) có cấu trúc tương tự như điều
tần FM:
u(t)FM = u0 sin[0t+ .(t)] = u0 sin[0t+ .cost]

(2.27)

Điều tần và điều pha còn được gọi chung là điều chế góc.
5. Biến đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu rời rạc, điều chế mã xung PCM
(Pulse Code Modulation)
Việc truyền đi và nhớ các tín hiệu rời rạc tương ứng với việc truyền đi thông
qua các giá trị của mình vào những thời điểm rời rạc. Khả năng thay thế tín hiệu
liên tục bằng các giá trị rời rạc như thế gọi là sự rời rạc tín hiệu mà cơ sở của nó là
định lý Kachennhikov - Shannon hay còn gọi là định lý rời rạc tín hiệu hay định lý
lấy mẫu.
a. Định lý: Nếu phổ của tín hiệu (t) không chứa các tần số vượt quá Fm(Hz) thì nó
hoàn toàn được xác định bởi các giá trị của mình vào các thời điểm cách nhau một
khoảng t.
Trong đó:

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 24 -


t ≤

1
2 Fm

(2.28)

Tín hiệu có phổ giới hạn có thể biểu diễn dưới dạng chuỗi lượng giác:
(t) =



  kt 

k 

sin 2Fm t  kt 
2Fm t  kt 

(2.29)

Như vậy tín hiệu (t) hoàn toàn được xác định bởi các giá trị của mình
(kt) cách nhau các đoạn t trong đó t ≤

1
, t còn được gọi là khoảng cách
2 Fm

rời rạc tín hiệu.
(Lưu ý là:

sin 2Fm t  kt  1 khi t  kt
)

2Fm t  kt 
0 khi t  it i  k 

Theo định lý K-S thì để xác định một tín hiệu có phổ giới hạn trên khoảng
thời gian T ta chỉ cần n giá trị của tín hiệu này mà:
n=

T
T

 2 Fm .T
1
t
2 Fm

(2.30)

Cũng từ định lý K-S ta suy ra được rằng thay vì để truyền đi 1 tín hiệu liên
tục thì ta có thể truyền đi tín hiệu rời rạc trong dạng một dãy các xung mà biên độ
của nó bằng giá trị của tín hiệu liên tục được truyền đi tại các thời điểm rời rạc kt
và đoạn thời gian giữa chúng t ≤

1
, tần số lấy mẫu fmẫu  2Fm
2 Fm

+ Định lý K- S có ý nghĩa rất lớn đối với HTTT ngày nay bởi vì tín hiệu số là
loại tín hiệu dễ tạo mà khả năng chống nhiễu lại rất cao. Do đó, các hệ thống thông
tin số đang dần dần thay thế các hệ thống thông tin tương tự, nhất là trong lĩnh vực
điện thoại, truyền hình…
b. Điều chế mã xung PCM: (Pulse Code Modulation):
Định nghĩa: Điều chế mã xung PCM về cơ bản là sự chuyển đổi tương tự số thuộc một kiểu đặc biệt trong đó tin tức chứa trong các mẫu tức thời của một tín
hiệu tương tự được biểu diễn bằng các từ số trong một chuỗi bit nối tiếp. (Một từ số
bao gồm n chữ số nhị phân).
Trong thực tế mã nhị phân dễ tạo, dễ truyền, dễ xử lý… nên PCM được ứng
dụng rất rộng rãi. Ngoài ra PCM còn có tỷ số S/N rất cao.
Tín hiệu PCM được tạo ra bằng cách thực hiện ba quá trình cơ bản:
- Lấy mẫu (còn gọi là điều chế biên độ xung PAM (Pulse – Amplitude
Modulation).
- Lượng tử hoá.
- Mã hoá.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 25 -


Nếu sau đó tín hiệu PCM được truyền đi trong các hệ thống viễn thông làm
việc chủ yếu ở phổ tần số cao thì trước khi truyền đi xa nó phải được điều chế cao
tần còn khi truyền trực tiếp trong dây dẫn dải thông rộng thì không cần thiết phải
điều chế cao tần tín hiệu PCM.
Sau đây ta sẽ xét lần lượt từng quá trình nêu trên:
* Rời rạc hoá tín hiệu (hay lấy mẫu):
Là quá trình lấy mẫu định kỳ tín hiệu tương tự để thu được giá trị biên độ tức
thời cho từng lần lấy mẫu, sau đó chỉ có những thông tin của các mẫu này được
truyền đi. Như vậy các mẫu là rời rạc, nhưng tại đầu thu người ta sẽ khôi phục lại
được tín hiệu ban đầu nếu quá trình điều chế đảm bảo các điều kiện sau:
- Tín hiệu điều chế có phổ tần hữu hạn.
- Quá trình lấy mẫu thực hiện đúng theo định lý K- S, tức là tần số lấy mẫu:
fmẫu 2Fm

(2.31)

Việc rời rạc hoá tín hiệu có nhiều tác dụng:
- Nâng cao chất lượng làm việc, đảm bảo độ tin cậy, chống nhiễu tốt, cho
phép sử dụng kỹ thuật số.
- Sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin số để lưu trữ, điều chế và
truyền dữ liệu…
Nói cách khác quá trình rời rạc hoá tín hiệu có thể xem như là quá trình thay
thế tín hiệu liên tục bằng một dãy tín hiệu xung rời rạc. Dãy tín hiệu xung này phải
đặc trưng, mô tả được dạng tín hiệu liên tục, và nó được lấy tại các thời điểm mở
xung.
Dãy xung này có tần số cao càng tốt vì sẽ không làm biến dạng phổ tín hiệu
liên tục. Nhưng thực tế không thể tăng dần tần số đến vô hạn, vì sẽ làm mất đi độ
rỗng xung, tức không còn ý nghĩa rời rạc hoá tín hiệu.
Có nghĩa là về mặt lý tưởng thì xung lấy mẫu có độ rộng vô cùng nhỏ, nhưng
trong thực tế thì độ rộng xung có giới hạn và thường nhỏ hơn nhiều so với chu kỳ
của tín hiệu lấy mẫu.
Như vậy, sau khi lấy mẫu ta được tín hiệu là dãy xung có biên độ thay đổi
(còn gọi là tín hiệu điều biên xung PAM – Pulse Amplitude Modulation).
Ví dụ: tín hiệu điện thoại có giới hạn tần số trong khoảng 300 – 3400 Hz.
Vậy tần số lấy mẫu là f  2.3400 = 6800Hz. Tốc độ lấy mẫu được khuyến
nghị là 8000 xung/s, tức là tần số lấy mẫu lớn hơn 2lần tần số 3400Hz một ít.
Tương ứng ta có chu kỳ lấy mẫu là:
T = 1/1800 = 125.10-6 s= 125 s.
Còn độ rộng xung thường nhỏ hơn nhiều (có trường hợp lấy 0,9 – 1 s).
Việc rời rạc hoá tín hiệu có thể thực hiện nhờ các bộ nhân.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 26 -


Tín hiệu đến ngõ vào A, tần số lấy mẫu vào từ ngõ B, ngõ ra Y nhận được tín
hiệu điều biên xung PAM (hình 2.10).

* Lƣợng tử hoá và mã hoá tín hiệu:
Định nghĩa: Lượng tử hoá tín hiệu là sự thay thế các mẫu đã được lấy từ tín
hiệu tương tự bằng một tập hợp hữu hạn có mức biên độ đã được ấn định của bộ
lượng tử. Giá trị biên độ của các mẫu từ nhỏ nhất đến lớn nhất được chia thành các
khoảng gọi là bước lượng tử.
Thông qua lượng tử hoá, tín hiệu (t) sẽ được biểu diễn bằng một tập hợp
các số nguyên và việc truyền tin tức liên tục (t) bây giờ được thay bằng sự truyền
đi tập hợp các số nguyên đó.
Như vậy lượng tử hoá gần giống như sự quy tròn số, mức độ quy tròn càng
nhỏ thì độ chính xác càng cao. Độ chính xác của việc lượng tử hoá phụ thuộc vào
việc chọn khoảng chia  trên trục tung hay còn gọi là các bước lượng tử hoá.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 27 -


Nếu: k-1 + 1/2k ≤ (kt) < k+1 – 1/2k+1

(2.32)

thì lượng tử hoá tín hiệu sẽ xấp xỉ giá trị (kt) thành k.
Lượng tử hoá tín hiệu cho phép làm giảm đi ảnh hưởng của các nhiễu yếu

Ví dụ về lượng tử hoá được minh họa trên hình 2.12. Trên hình vẽ thể hiện 8 mức
lượng tử qua bộ 8 số nguyên từ 0 đến 7 trên trục tung. Đường cong (t) được rời rạc
hoá qua 8 mẫu (8 hình chữ nhật có gạch chéo) tính từ trái sang phải. Khi lượng tử
hoá, các mẫu 1 và 8 nhận giá trị là 1, các mẫu 2 và 7 nhận giá trị là 3, các mẫu 3 và
6 nhận giá trị là 4, các mẫu 4 và 5 nhận giá trị là 5.
Số mức lượng tử M tương ứng với số tổ hợp mã nhị phân trong thiết bị mã
hoá sau này, nên ta có biểu thức sau:
M = 2m
(2.33)
Với M: số mức lượng tử hoá;
m: số bít dùng trong tổ hợp mã nhị phân.
Nếu các bước lượng tử hoá đều là đều nhau trên suốt trục tung ta có lượng tử
hoá đều, nếu nó thay đổi ta có lượng tử hoá không đều.
Đặc điểm của lượng tử hoá đều:
+ Các bước lượng tử hoá đều bằng nhau.
+ Gây sai số trong giống nhau cho các tín hiệu có biên độ khác nhau.
+ Tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N) sẽ rất tốn kém đối với tín hiệu yếu.
Để đảm bảo tỷ số S/N đối với các mức tín hiệu yếu phải giảm bước lượng tử
xuống hay nghĩa là tăng số mức lượng tử. Điều đó sẽ đồng nghĩa với việc tăng số
bít của tổ hợp mã truyền đi; thiết bị mã hoá sẽ rất cồng kềnh, phức tạp và tốn kém.
Trong một số trường hợp ví dụ như tín hiệu thoại có xác suất tín hiệu yếu
khá lớn. Để giảm số bít trong tổ hợp mã (tương ứng giảm số mức lượng tử) mà vẫn

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 28 -


đảm bảo số S/N lượng tử hoá cần thiết, ta có thể dùng phương pháp lượng tử hoá
không đều hay còn gọi là lượng tử hoá phi tuyến.
Để thực hiện lượng tử hoá không đều người ta đặt một bộ khuyếch đại phi
tuyến (còn gọi là bộ nén) trước bộ lượng tử đều. Còn ở phía thu để khôi phục lại tín
hiệu người ta sử dụng dãn bằng cách dùng bộ khuyếch đại phi tuyến bù (còn gọi là
bộ dãn) có đặc tính đối xứng với phía phát.

Quá trình nén dãn các biên độ của tín hiệu được gọi là companding. Luật nén giãn
tín hiệu có tác dụng làm tăng giá trị tức thời của tín hiệu yếu và giảm giá trị tức thời
của tín hiệu mạnh.
Đặc tính nén dãn xây dựng trên yêu cầu bước lượng tử có giá trị min đối với
tín hiệu yếu và tăng dần theo mức biên độ tín hiệu sao cho tỉ số S/N luôn luôn cố
định và cao hơn so với lượng tử hoá đều trực tiếp.
Trong các bộ khuếch đại phi tuyến người ta hay dùng các luật nén 

(ở

Mỹ, Canada, Nhật) và luật nén A (ở Châu Âu) như sau:
*Luật nén  cho tín hiệu x1(t) đã được chuẩn hoá ( x1 t   1 ):
x2 

ln 1   x1 t  
ln 1   

(2.34)

Trong đó  là một hằng số dương, thông thường người ta dùng  = 255 hoặc
 = 100.
*Luật nén A cho tín hiệu x1(t) đã được chuẩn hoá ( x1 t   1 ):
 A x1 t 


x 2 t   1  ln A
1  ln A x1 t  
 1  ln A

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

khi 0  x1 t  

1
A

(2.35)

1
khi  x1 t   1
A

- 29 -


Trong đó A là một hằng số dương, người ta thường dùng A = 87,6
Các luật dãn tại các bộ khuyếch đại phi tuyến bù (bộ dãn) hoàn toàn đối
xứng lại với các luật nén (xem hình 2.13):
*Luật dãn :
x1 t  

1   e x t 
2



(2.36)

*Luật dãn A:
1
1  ln A




x
t
khi
0

x
t

2
2
 A
1  ln A
x1 t   
1
 exp[1  ln A x t   1] khi 1  x t   1
2
2
 A
1  ln A

(2.37)

Sau khi rời rạc hoá và lượng tử hoá, tín hiệu được đưa vào bộ mã hoá. Thiết
bị này biến đổi các giá trị ở đầu ra của bộ lượng tử thành các xung nhị phân hoặc từ
mã (gồm nhóm các xung nhị phân). Việc thay đổi một giá trị thập phân bằng một
dãy xung nhị phân gọi là mã hoá.
§ III. CÁC NGUYÊN LÝ GHÉP KÊNH
1. Giới thiệu chung
- Giá thành của đường truyền, kênh truyền thông tin trong nhiều trường hợp là rất
lớn và đôi khi còn đắt hơn cả thiết bị thu, phát.
Đối với các hệ thống thông tin hữu tuyến chẳng hạn như điện thoại thì khả năng
truyền nhiều tín hiệu qua một kênh là vô cùng quan trọng.
- Ghép kênh là quá trình cho phép truyền hai hay nhiều tín hiệu ở đầu phát trên
cùng một kênh tin sao cho ở đầu thu có thể tách riêng ra từng tín hiệu đó về dạng
ban đầu.
Có hai loại kênh thông dụng là:
+ Ghép kênh theo tần số (FDM – Frequency Divicion Multiplexing) thường dùng
để truyền tín hiệu liên tục.
+ Ghép kênh theo thời gian (TDM – Time Divicion Multiplexing) có thể dùng để
truyền các tín hiệu số cũng như tương tự.
2. Ghép kênh theo tần số (FDM).
Sơ đồ khối của FDM như sau:

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 30 -


x1(t)

M1

G1
x2(t)

F1

DM1

x1/(t)

F2/

DM2

x2/(t)

Fn/

DMn

xn/(t)

f1

M2

G2

F1/



F2

Kªnh
M1

TruyÒn

G f >> f1, f2,..fn

f2

1

xn(t)

-----------------------Mn
Fn

Gn

fn

H×nh 3.1. GhÐp kªnh theo tÇn sè (FDM)
Trong đó:
Các máy phát G1, G2,…, Gn (Generator) phát ra các sóng mang với các tần số
f1, f2,…, fn khác nhau và được điều chế bởi các tín hiệu x1(t), x2(t), x3(t),... xn(t) tại
các bộ điều chế.
Các tín hiệu điện x1(t), x2(t), x3(t),... xn(t) được đưa đến các bộ điều chế M1,
M2,…, Mn (Modunlator).
Các tần số của máy phát f1, f2,…, fn được chọn khác nhau để ghép kênh
(tương tự như việc phân chia tần số ở các đài phát rađiô, các khoảng sóng khác nhau
và không phủ nhau).
f1, f2,…, fn được chọn sao cho phổ của các tín hiệu của các kênh riêng rẽ là
không phủ nhau, nghĩa là dải biên của tín hiệu điều chế không lấn nhau (Hình 3.2).
U

f1

f2

fn

f

Hình 3.2. Các tần số trong FDM
Các bộ lọc thông dải F1, F2,…, Fn (Filter) có nhiệm vụ cho qua những tần số
có ích, tương ứng nằm lân cận các tần số f1, f2,…, fn của các sóng mang.

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 31 -


 là bộ trộn (bộ tổng) tuyến tính, chỉ cộng đại số các tín hiệu vào với nhau và
tín hiệu trộn có thể được điều chế thêm một lần nữa tại bộ điều chế M với tần số f
 f1, f2,.., fn.
Ở đầu thu các bộ lọc thông dải F1/, F2/,… Fn/ có nhiệm vụ chỉ cho qua các tần
số thuộc kênh của mình.
Ví dụ: bộ lọc F1/ cho qua tần số f1 và các tần số lân cận trong phạm vi phổ
của kênh 1.
Sau đó các bộ giải điều chế DM1, DM2,..., DMn (Đemodulator) sẽ giải điều
chế cho ra lại các tín hiệu x1/(t), x2/ (t)…, xn/(t) thực tế là gần lặp lại dạng của tín
hiệu ban đầu x1(t), x2(t), x3(t),... xn(t) theo một tỷ lệ nào đó. Để khuyếch đại tín hiệu
ta có thể đặt thêm vào hệ thống các bộ khuyếch đại.
Quá trình ghép kênh này có thể được lặp lại ở nhiều mức độ để một số lớn
các cuộc gọi có thể được truyền đi chỉ trên một kênh. Số cuộc gọi trên cùng một
kênh có thể lên đến 10800 cuộc khi đó dải thông yêu cầu đến vài MHz.
3. Ghép kênh theo thời gian (TDM).
Giả thiết trên một kênh truyền ta cần gửi đi n tín hiệu âm thanh, mỗi tín hiệu
trong chúng đều có tần số giới hạn fm = 10 kHz. Trong thực tế, với các hệ thống
điện thoại, để đảm bảo chất lượng tiếng thì tần số giới hạn được lấy thấp hơn nhiều.
Khi chấp nhận fm = 10 kHz, việc rời rạc hoá tín hiệu trên phải thoả mãn định lý K –
S với chu kỳ lấy mẫu là:
T 

1
1

50 s
2 fm
2 ,10 .10 3

Nếu dãy xung rời rạc là những xung hẹp có độ rộng cỡ 1 ns, thì khoảng cách
giữa 2 xung ứng với hai mẫu rời rạc liền nhau sẽ rất lớn. Đó là thời gian trống
không có tín hiệu. Tỷ số giữa thời gian của xung rời rạc với thời gian trống tương
đương với 1 giây so với 1 ngày đêm.
Như vậy có thể tận dụng thời gian trống này để truyền các mẫu của các tín
hiệu khác. Do đó trên cùng một kênh ta có thể truyền n tín hiệu.
Số kênh n có thể ghép được phụ thuộc vào tỷ số giữa chu kỳ và độ rộng xung
lấy mẫu, nhưng n thường nhỏ hơn tỷ số trên nếu yêu cầu chất lượng thu tín hiệu
cao.
Sơ đồ khối của TDM trong trường hợp n = 3 như sau (Hình 3.3).

Bé m«n: HÖ thèng ®iÖn

- 32 -


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×