›
›

Bài giảng môn học Kỹ thuật phát thanh và truyền hình - Chương 1: Kỹ thuật phát thanh - Vũ Thị Thúy Hà

pdf 83 trang Gia Huy 21/05/2022 1130
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn học Kỹ thuật phát thanh và truyền hình - Chương 1: Kỹ thuật phát thanh - Vũ Thị Thúy Hà", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mon_hoc_ky_thuat_phat_thanh_va_truyen_hinh_chuong.pdf

Nội dung text: Bài giảng môn học Kỹ thuật phát thanh và truyền hình - Chương 1: Kỹ thuật phát thanh - Vũ Thị Thúy Hà

  1. HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Bài giảng mơn học Kỹ thuật phát thanh và truyền hình BM: TH & HT KHOA: VT1 Giảng viên: Vũ Thị Thúy Hà 1 1
  2. NỘI DUNG . THỜI LƯỢNG: 3TC (LT36/BT8/TỰ HỌC1) . NỘI DUNG: . Chương 1: Kỹ thuật phát thanh . Chương 2: Kỹ thuật truyền hình tương tự . Chương 3: Kỹ thuật truyền hình số . Chương 4: Kỹ thuật truyền hình tương tác 2 2
  3. Tài liệu tham khảo: Tài liệu tham khảo: [1] Leon W. Couch, Digital and Analog Communication Systems, Macmilan Inc., 6th Editions, 2001. [2] Simon Haykin, An Introduction to Analog and Digital Communications, John Wiley &Sons, Inc., 1989. [3] Wolfgang Hoeg, Thomas Lauterbach, Digital Audio Broadcasting: Principles and Applications, 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2003. [4] Walter Fischer, Digital Video and Audio Broadcasting Technology: A Practical Engineering Guide, Third Edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. [5] Bernard Grob and Charles E. Herndon, “Basic Television and Video Systems”, Sixth Edition, McGraw-Hill, 1999. [6] G. Drury, G. Markarian, K. Pickavance, “Coding and Modulation for Digital Television”, Kluwer Academic Publishers, 2002. [7] Marcelo S. Alencar, “Digital Television Systems”, Cambridge University Press, 2009. [8] Lars-Ingemar Lundstrưm, “Understanding Digital Television: An Introduction to DVB Systems with Satellite, Cable, Broadband and Terrestrial TV”, Elsevier Inc., 2006. Đánh giá mơn học: . ĐÁNH GIÁ: CC:10%-KT:20%-BT/BC:20%-THI:50% 33/2/2017
  4. 3/2/2017 CHƯƠNG 1: KỸ THUẬT PHÁT THANH Vũ Thị ThúyHà 4
  5. CHƯƠNG 1: KỸ THUẬT PHÁT THANH 3/2/2017 1. Kỹ thuật phát thanh tương tự VũTh Máy phát/thu thanh AM ị Máy phát/thu thanh FM Hà Thúy 2. Kỹ thuật phát thanh số Hệ thống phát thanh số Máy phát/thu thanh số Các chuẩn phát thanh số 5
  6. 1.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA PHÁT THANH 3/2/2017 Phát thanh với thế mạnh là âm thanh và tiếng động, âm nhạc được truyền đi và cĩ thể tạo dựng tất cả lên trước mắt con người về những gì đã và đang diễn ra; khợi gợi trí tưởng VũTh ị tượng vơ biên của con người về cuộc sống thực tại đang diễn Hà Thúy ra trong mối liên hệ với quá khứ và liên tưởng tới tương lai. Báo phát thanh ra đời đã cùng với báo in tạo nên sợi dây liên kết các nhĩm người trong xã hội, các cộng đồng quốc gia xích lại gần nhau hơn và do đĩ sức mạnh được nhân lên gấp bội. Báo phát thanh cĩ thế mạnh của sự nhanh nhạy, linh hoạt và phương thức thơng tin sinh động bằng lời nĩi, giúp cho thính giả tiếp cận nhanh nhất với những sự việc, sự kiện xảy ra hàng ngày, hàng giờ trong cuộc sống xung quanh. Phát thanh giúp cho cơng chúng dễ dàng tiếp nhận thơng tin dù họ đang ở đâu, 6 đang làm gì.
  7. ĐIỀU KIỆN TRUYỀN SĨNG PHÁT THANH Truyền sĩng LW: Sĩng dài LW được truyền chủ yếu theo mặt đất, khơng lan truyền xa được. 3/2/2017 Truyền sĩng MW: Ban ngày sĩng trung MW lan truyền chủ yếu bằng tia đất, ban đêm lan truyền bằng tia trời nên đi xa hơn (cĩ thể đến vài nghìn km). Ở vùng gần đài phát, sĩng thu được rất ổn định. Tuy nhiên sĩng trung MW cũng bị fading và bị nhiễu khí VũTh quyển. Phát thanh AM băng MW được Đài Tiếng nĩi Việt Nam, các đài phát thanh tỉnh, ị thành phố trực thuộc trung ương sử dụng để phát thanh trong nước, trong tỉnh hoặc Hà Thúy trong thành phố. Truyền sĩng SW: Sĩng ngắn SW cĩ thể truyền xa hàng chục nghìn km nhờ tia sĩng trời phản xạ bởi tầng điện ly và mặt đất. Sĩng ngắn luơn luơn bị fading nhưng ít bị nhiễu khí quyển Phát thanh AM băng SW được Đài Tiếng nĩi Việt Nam sử dụng để phát thanh đối ngoại. Truyền sĩng FM: Sĩng FM chủ yếu truyền theo tia trực tiếp từ anten phát đến anten thu, do đĩ khơng thể lan truyền xa. Trong thành phố sĩng FM chủ yếu truyền bằng tia phản xạ. Sĩng FM chủ yếu truyền theo tia trực tiếp từ anten phát đến anten thu, do đĩ khơng thể lan truyền xa. 7
  8. CÁC BĂNG TẦN TRUYỀN DẪN VƠ TUYẾN
  9. LAN TRUYỀN VƠ TUYẾN Tín hiệu lan truyền theo 3 đường  Sĩng mặt đất Dọc theo đường bao trái đất < 2MHz AM radio  Sĩng trời Radio nghiệp dư, dịch vụ tồn cầu BBC, VOA Tín hiệu phản xạ từ tầng điện ly  Đường thẳng Khoảng trên 30MHz Cĩ thể xa hơn đường thẳng quang học do cĩ phản xạ
  10. LAN TRUYỀN SĨNG MẶT ĐẤT Signal propagation Transmit Receive antenna Earth antenna Ground-wave propagation (below 2MHz) 10
  11. LAN TRUYỀN SĨNG TRỜI ionosphere Signal propagation Transmit Receive antenna Earth antenna Sky-wave propagation (2MHz to 30MHz)
  12. LAN TRUYỀN ĐƯỜNG THẲNG Signal propagation Transmit Receive antenna antenna Earth Line-of-sight (LOS) propagation (above 30MHz)
  13. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG PHÁT THANH TẠI VIỆT NAM VOV1 Thời sự Chính trị Tổng hợp: Tần số phát sĩng trung và 3/2/2017 sĩng ngắn từ (594, 630, 648, 655, 666, 675, 690,711) kHz và (5975, 9530, 7210)kHz. Và trên sĩng FM 100 MHz. VũTh VOV2 Hệ chương trình Văn hố - Đời sống- Khoa giáo phát liên tục 19 giờ/ngày trên các tần số (549, 558, 580, 702, 729, 738, 783, ị 1089, 9875, 5925, 6020) KHz và trên sĩng FM 102,7 MHz cho Hà Thúy khu vực đồng bằng Bắc bộ và phụ cận). VOV3 Hệ Âm nhạc - Thơng tin - Giải trí (VOV3) phát sĩng 24/24 giờ/ngày trên các tần số 102,7 MHz./. VOV giao thơng 91MHz VOV4 trên sĩng trung và sĩng ngắn trên các tần số 690 kHz, 747KHz, 819 KHz, 873 kHz, 1089kHz, 5035 kHz và 6165 kHz,6020 kHz, 7210 kHz.=> Ở Hà Nội Tần Số 98,9 MH VOV 5 – Hệ phát thanh đối ngoại Tần số: 105,5 Mhz và 105,7 Mhz 13 (1đài phát thanh Quốc gia+ 63 kênh phát thanh địa phương)
  14. QUY HOẠCH TẦN SỚ PHÁT SĨNG PHÁT THANH, TRUYỀN HÌNH ĐẾN NĂM 2020 3/2/2017 Quy hoạch băng tần cho hệ thống phát sĩng phát thanh, truyền hình mặt đất: + Băng MF (526,25 - 1606,5 KHz): phát thanh AM, phát thanh số; VũTh + Băng I VHF (54 - 68 MHz): phát thanh FM cơng suất nhỏ, phát ị thanh số; Hà Thúy + Băng II VHF (87 - 108 MHz): phát thanh FM, phát thanh số; + Băng III VHF (174 - 230 MHz): truyền hình tương tự, truyền hình số và phát thanh số; + Băng UHF (470 - 806 MHz): truyền hình mặt đất cơng nghệ tương tự và số. Theo lộ trình số hĩa thì một phần băng tần này sẽ được chuyển đổi sang cho các nghiệp vụ thơng tin vơ tuyến khác; + Băng tần L (1.452 - 1.492 MHz): Căn cứ vào điều kiện thực tế, băng tần này cĩ thể được nghiên cứu phân bổ cho phát thanh cơng nghệ số. 14
  15. 1.2.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THU PHÁT THANH TƯƠNG TỰ. 3/2/2017 1.Băng tần của hệ thống thu phát thanh AM. Băng sĩng dài LW :300-500 Khz. Vũ Th Băng sĩng trung MW : 550-1650 Khz. ị Thúy Băng sĩng ngắn SW : 1,8 Mhz- 18,5 Mhz.( Gồm 7 Hà băng con). 2.Băng tần của hệ thống thu phát thanh FM. 88Mhz-108Mhz. 15
  16. TRUYỀN SĨNG FM 3 / 2 / sĩng FM được ITU qui định trong khuyến cáo ITU-R , 2017 BS412 từ 87,5 đến 108MHz và chia làm nhiều kênh , VũTh mỗi kênh cách nhau 100 kHz . Hiện tại trên thế giới ị người ta sử dụng 3 loại khoảng cách kênh khác nhau, đĩ Hà Thúy là: 1. 100 kHz đối với châu Âu 2. 86 kHz đối với châu Phi 3. 200 kHz đối với Bắc Mỹ Việt Nam sử dụng khoảng cách kênh là 100 kHz. 16
  17. 3. CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG PHÁT THANH. 3/2/2017 1. Độ ổn định tần số. VũTh 2. Méo tần số: Là khả năng khuếch đại ở những tần ị số khác nhau sẽ khác nhau. Hà Thúy 3. Méo phi tuyến . 4. Độ sâu điều chế (m=Vm/Vc) 5. Mức tạp âm. 6. Cơng suất bức xạ và độ ổn định cơng suất. 7. Độ rộng băng tần: Là khoảng tần số mà máy thu cĩ thể điều chỉnh để thu được các sĩng phát thanh với các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu 8. Hiệu suất của máy phát . 17
  18. 4. Nguyên tắc chung của việc truyền thanh bằng sĩng vơ tuyến 1. Phải dùng các sĩng điện từ cao tần. 2. Phải biến điệu các sĩng mang. 3. Ở nơi thu, phải dùng mạch tách sĩng để tách sĩng âm tần ra khỏi sĩng cao tần để đưa ra loa. 4. Khi tín hiệu thu được cĩ cường độ nhỏ, ta phải khuyếch đại chúng bằng các mạch khuyếch đại.
  19. 5. Sơ đồ khối của một máy phát thanh giản 1 (1): Micrơ: Tạo ra dao động điện âm tần. (2): Mạch phát sĩng điện từ cao tần: 3 4 5 Phát dao động điện từ tần số cao(cỡ MHz). 2 (3): Mạch biến điệu: Trộn dao động điện từ cao tần với dao động điện từ âm tần (4): Mạch khuyếch đại: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần đã được biến điệu. (5): Anten phát: Tạo ra sĩng điện từ cao tần lan truyền trong khơng gian.
  20. Sơ đồ khối của một máy thu thanh đơn giản (1) Anten thu:Thu SĐT từ cao tần biến điệu. 5 (2) Mạch khuếch đại DĐĐT cao tần: 1 2 3 4 Khuyếch đại DĐĐT cao tần từ anten gởi tới. (3) Mạch tách sĩng:Tách DĐĐT âm tần ra khỏi DĐĐT cao tần. (4) Mạch khuyếch đại DĐĐT âm tần: Khuyếch đại dao động điện từ cao tần đã tách sĩng. (5) Loa: Biến dao động điện thành dao động âm.
  21. 1.3.HỆ THỐNG PHÁT THANH AM. 3/2/2017 1. Đặc điểm của hệ thống AM. Cơng xuất bức xạ lớn, VũTh Cĩ thể truyền đi xa theo đường sĩng đất hoặc ị sĩng trời. Hà Thúy Diện tích phủ sĩng rộng. Chất lượng vừa. 2. Ứng dụng của hệ thống. Dùng trong băng tần :Lw, Mw,Sw. Dùng làm hệ thống phát thanh quốc gia. Hệ thống phát thanh khu vực. 21 Hệ thống phát thanh quốc tế.
  22. Máy phát thanh AM 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 22
  23. 3/2/2017 Tín hiệu vào: Tín hiệu âm tần cĩ thể lấy từ Micro sau đĩ khuếch đại qua mạch khuếch đại âm tần, hoặc cĩ thể lấy VũTh từ các thiết bị khác như đài Cassette, Đầu đĩa CD ị Thúy Hà Hà Thúy Tín hiệu cao tần được tạo bởi mạch tạo dao động, tần số cao tần là tần số theo quy định của đài phát. Tín hiệu đầu ra là sĩng mang cĩ tần số bằng tần số cao tần, cĩ biên độ thay đổi theo tín hiệu âm tần. 23
  24. Tín hiệu cần truyền vm = Vm sin ωmt Sĩng mang (Carrier) vc = Vc sin ωc t 3/2/2017 Tín hiệu điều chế vAM = (Vc + Vm sin ωmt) sin ωct VũTh Tin tức. ị Thúy Hà Hà Thúy Sĩng mang. Sĩng AM Tín hiệu điều biên gồm cĩ 3 thành phần tần số + Tần số sĩng mang fc + Thành phần biên dưới cĩ tần số fc – fm + Thành phần biên trên cĩ tần sơ fc +fm 24 vAM = Vc sinωct + Vm/2 cos (ωc – ωm)t –Vm/2 cos (ωc +ωm)t
  25. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 25
  26. CƠNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG AM 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 26
  27. BÀI TẬP HỆ THỐNG AM 1. Hệ thống AM với các tham số của sĩng mang 25V/100Hz và tín 3/2/2017 hiệu mang tin tức cĩ tấn số 5kHz, độ sâu điều chế 95%. a. Vẽ phổ của sĩng đã được điều chế AM, chỉ tất cả các giá trị b. Xác định băng thơng yêu cầu VũTh c. Tính cơng suất biết trở kháng anten 75Ω ị Thúy Hà Hà Thúy 2. Một trạm phát AM cho phép truyền tín hiệu cĩ tần số 5Khz. Nếu trạm AM đang truyền trên tần sớ 980kHz, tính biên trên và biên dưới của kênh phát thanh và băng thơng yêu cầu. Nếu Phổ tần cấp phát âm thanh: 540-1600KHz, xác định số kênh phát thanh và biên trên biên dưới của mỡi kênh, vẽ hình minh họa 27
  28. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 28
  29. Solution: 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy Phổ tần cấp phát âm thanh: 540-1600KHz 29
  30. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 30 u ý: ư L
  31. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 31
  32. 1.4.HỆ THỐNG PHÁT THANH FM. 1.4.1.Tổng quan về hệ thống FM. Δf c 1.Tín hiệu FM ở dạng đơn giản nhất : vFM t =Vccos ωct + sin ωmt 3 f / m 2 / 2.Dạng sĩng FM. 2017 VũTh Sĩng mang ị Thúy Hà Hà Thúy Tin tức Sĩng FM w 3.Dạng phổ FM. v (t) V J ( )cos( )t V J ( )cos(  )t V J ( )cos(  )t s c 0  c c 1  c m c  1  c m Amp fc Amp fc fm Amp fc fm V J ( )cos( 2 )t V J ( )cos( 2 )t  32 c 2  c m c  2  c m Amp fc 2 fm Amp fc 2 fm
  33. ĐIỀU TẦN (FREQUENCY MODULATION) Tín hiệu sĩng mang vc t =Vccos ωct +φc Pha t c th i c a sĩng mang . ωct +φc ứ ờ ủ Cĩ hai cách thay đổi pha tức thời của sĩng mang. a) Thay đổi tần số , c – Frequency Modulation. b) Thay đổi pha, c – Phase Modulation 1
  34. FREQUENCY MODULATION Tín hiệu sĩng mang vc t =Vccos ωct FM cĩ thể viết: vs t =Vccos 2π fc +frequency deviation t ,Độ dịch tần phụ thuộc vào m(t). Vccos ωit =Vccos 2πfit =Vccos φi where i is the instantaneous angle =ω it = 2πfit and fi is the instantaneous frequency. 2
  35. FREQUENCY MODULATION dφi 1 dφi Since φi = 2πfit then = 2πf or f = dt i i 2π dt If fc is the unmodulated carrier and fm is the modulating frequency, then we may deduce that 1 dφ f = f + Δf cos ω t = i i c c m 2π dt fc is the peak deviation of the carrier. 1 dφ i dφi Hence, we have = fc + Δf ccos ωmt ,i.e. = 2πf + 2πΔf cos ω t 2π dt dt c c m 3
  36. FREQUENCY MODULATION ω + 2πΔf cos ω t dt Sau khi tích phân c c m 2πΔf csin ωmt φi = ωct + ωm Δf c φi = ωct + sin ωmt f m Tín hiệu FM vs t =Vccos φi Δf v t =V cos ω t + c sin ω t s c c f m m 4
  37. FREQUENCY MODULATION Δf Tỉ số c Được gọi là chỉ số điều chế  . fm Peak frequency deviation β = modulating frequency Note – FM, as implicit in the above equation for vs(t), is a non-linear process – i.e. the principle of superposition does not apply. The FM signal for a message m(t) as a band of signals is very complex. Hence, m(t) is usually considered as a 'single tone modulating signal' of the form m t =Vmcos ωmt 5
  38. FREQUENCY MODULATION Δf c The equation vs t =Vccos ωct + sin ωmt may be expressed as Bessel fm series (Bessel functions) vs t = Vc  J n β cos ωc + nωm t n= where Jn() are Bessel functions of the first kind. Expanding the equation for a few terms we have: v (t) V J ( )cos( )t V J ( )cos(  )t V J ( )cos(  )t s c 0  c c 1  c m c  1  c m Amp fc Amp fc fm Amp fc fm V J ( )cos( 2 )t V J ( )cos( 2 )t  c 2  c m c 2  c m Amp fc 2 fm Amp fc 2 fm 6
  39. FM SIGNAL SPECTRUM. The amplitudes drawn are completely arbitrary, since we have not found any value for Jn() – this sketch is only to illustrate the spectrum. 7
  40. 1.4.HỆ THỐNG PHÁT THANH FM 3/2/2017 Tín hiệu điều chế FM chứa các thành phần sau: VũTh Thành phần thứ nhất : Tần số sĩng mang f hiện tại và biên độ ị c Hà Thúy của nĩ được xác định bằng Vc J0 ( ) Thành phần thứ hai, cĩ tần số là tổng (fc + fm) và hiệu (fc - fm) gọi là hài bậc 1 của sĩng mang và biên độ Vc J1( ) Thành phần thứ ba cĩ biên độ Vc J 2 ( ) và tần số (fc + 2fm) và (fc – 2fm) gọi là hài bậc 2. vv 40
  41. 1.4.HỆ THỐNG PHÁT THANH FM 3 / 2 / Nhận xét: Biên đợ của các thành phần phở phụ thuộc vào chỉ sớ điều chế 2017 VũTh Peak frequency deviation 힓풇 β = β = ị modulating frequency Hà Thúy 98% băng tần được xác định bởi tất cả các cặp biên tần của bảng Bessel được gọi là băng tần thơng tin cho một chỉ số điều chế tương ứng. Trong thực tế người ta thường sử dụng một định luật để xác định băng tần của mạch gọi là định luật Carson. BW = 2(fm + f) = 2fm(1+ β ) 41
  42. BẢNG TRA BESSEL 3 / m j0 j1 j2 j3 j4 j5 j6 j7 j8 j9 j10 j11 j12 j13 j14 2 / 2017 0,00 1,00 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 0,25 0,98 0,12 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 0,5 0,94 0,24 0,03 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ VũTh 1,0 0,77 0,44 0,11 0,02 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1,5 0,51 0,56 0,23 0,06 0,01 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ị 2,0 0,22 0,58 0,35 0,13 0,03 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Hà Thúy 2,4 0 0,52 0,43 0,20 0,06 0,02 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2,5 -0,05 0,50 0,45 0,22 0,07 0,02 0,01 _ _ _ _ _ _ _ _ 3,0 -0,26 0,34 0,49 0,31 0,13 0,04 0,01 _ _ _ _ _ _ _ _ 4,0 -0,40 -0,07 0,36 0,43 0,28 0,13 0,05 0,02 _ _ _ _ _ _ _ 5,0 -0,18 -0,33 0,05 0,36 0,39 0,26 0,13 0,05 0,02 _ _ _ _ _ _ 6,0 0,15 -0,28 -0,24 0,11 0,36 0,36 0,25 0,13 0,06 0,02 _ _ _ _ _ 7,0 0,30 0,00 -0,30 -0,17 0,16 0,35 0,34 0,23 0,13 0,06 0,02 _ _ _ _ 8,0 0,17 0,23 -0,11 -0,29 -0,10 0,19 0,34 0,32 0,22 0,13 0,06 0,03 _ _ _ 9,0 -0,09 0,25 0,14 -0,18 -0,27 -0,06 0,20 0,33 0,31 0,21 0,12 0,06 0,03 0,01 _ 10,0 -0,25 0,05 0,25 0,06 -0,22 -0,23 -0,01 0,22 0,32 0,29 0,21 0,12 0,06 0,03 0,01 42
  43. (TT) 3/2/2017 4.Đặc điểm của hệ thống FM. Cơng suất vừa và nhỏ. VũTh Truyền thẳng, ị Diện tích phủ sĩng hẹp. Hà Thúy Chất lượng âm thanh tốt. 5. Ứng dụng của hệ thống FM. Dùng trong băng tần :88-108Mhz. Thiết lập mạng quốc gia. Thiết lập mạng địa phương cấp tỉnh, huyện. 43
  44. 1.4.HỆ THỐNG PHÁT THANH FM ( MÁY PHÁT) 3 / 2 / 1.4.2.Sơ đồ khối hệ thống FM. 2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 44
  45. 1.4.2.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG FM ( MÁY THU) 3 / 2 / 2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 45
  46. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 46
  47. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 47
  48. BÀI TẬP FM Một bộ VCO 1MHz với độ nhạy k0 = 3 kHz/V được điều chế với tín hiệu sin biên độ 2 V, tần số 4 kHz. Xác định 3 / 2 / các thơng số sau : 2017 1. Độ lệch tần số lớn nhất của sĩng mang. VũTh 2. Chỉ số điều chế. ị Thúy Hà Hà Thúy 3. Tính chỉ số điều chế nếu điện áp điều chế tăng gấp đơi. 4. Tính chỉ số điều chế với biểu diễn tin tức vm(t) = 2cos[2 (8kHz)t] . 1. Biểu diễn dạng tốn học của tín hiệu FM dưới dạng sĩng mang cosin và tín hiệu cosin điều chế trong phần 4 và biên độ sĩng mang là 10 v . 48
  49. 1. f = k0Vm= (3 kHz/V)(2 V) = 6kHz. 2. Độ lệch pha cực đại của điều chế tín hiệu hình sin là β= f/fm = 6 kHz/4 kHz = 1.5 rad . Đơn vị radian thường bị bỏ qua . Để nhấn mạnh, đơn vị radian 3/2/2017 nên để trong ngoặc đơn. 3. Với điều chế tuyến tính f tỷ lệ với Vm vì vậy trong câu 3 ta cĩ mf = 3.0 rad, gấp đơi chỉ số điều chế ở câu 2. VũTh Từ V = 4 V, ta cĩ m ị Thúy Hà Hà Thúy = fc/fm = (4 V x 3 kHz)/4 kHz = 3 (rad). 4. Tín hiệu điều chế là hình sin biên độ 2V, vì vậy độ lệch tần số sĩng mang tương tự như câu 1sẽ là f = 6kHz. Khi fm = 8 kHz, độ lệch pha cực đại của sĩng mang và chỉ số điều chế là mf = 0,75. 5. Tín hiệu điều chế là cosin (cũng như sĩng mang). Theo đĩ, sử dụng giá trị = 0,75 6 3 vfm =10cos(2 10 t + 0.75 sin2 8 x 10 t) 49
  50. Một tín hiệu FM được biểu diễn như sau vFM = 1000cos(2 107t + 0,5cos2 104t) được xác định bởi một antenna 50. Xác định các thơng số sau: 1. Cơng suất tổng. 3 / 2 2. / Chỉ số điều chế. 2017 3. Sự lệch tần số cực đại. 4. Độ nhạy điều chế nếu nếu trong phần 3 cĩ biên độ điện áp điều VũTh chế 200mV. ị 5. Vẽ phổ tín hiệu. Hà Thúy 6. Băng tần (99%) và băng tần gần đúng của mạch theo định luật Carson. 7. Cơng suất của biên tần nhỏ nhất (chỉ một biên tần) trong băng tần 99%. 8. Cơng suất thơng tin tổng. 50
  51. 2 2 1. PT = (vc) /2R = 1000 /100 = 10kW 2. Thành phần 0,5cos2 104t gây ra sự thay đổi pha cực đại và β =0,5. 4 3. = f/fm; do đĩ fc = 0,5x10 Hz = 5kHz . 3/2/2017 4. k0 = f/Vm =5 kHz/0,2V = 25 kHz/V. 5. Phổ được xác định bằng bảng bessel với m = 0,5 và A = 1000 V , fm = 10 kHz. Sĩng mang là AJ0(0,5) = 940 V tại 10 MHz. Biên tần đầu tiên là VũTh AJ1(0,5) = 240 V tại 9.990 MHz và 10.010 MHz , biên tần thứ hai là ị AJ2(0,5) = 30 V tại 9.98 MHz và 10.020 MHz. Hà Thúy 6. Từ phần 5, băng tần thơng tin 99% là 2x20kHz = 40 kHz, và từ định luật Carson, BW = 2(10kHz + 5kHz) = 30 kHz với mức độ méo thấp chấp nhận được. 2 7. Mỡi sideband là 30 V , vậy P1sb = (30 V ) /100 = 9 W 8. Cơng suất phần mang thơng tin của tín hiệu là PT – Pc, khi cơng suất sĩng 2 mang là Pc = (940V ) /100 = 8.836 kW. PT – Pc = 10 kW – 8,836 kW = 1,164 kW. Hiệu suất điều chế ( trong trường hợp này là 11,64%) là khá thấp. Mặt khác, cơng suất tổng được tính như sau: PT=Pc+P1+P2 = 8,836 2 +[(240 /100)+9] = 10.006 kW, với sai số 0,06% . 51
  52. 1.5 TỔNG QUAN VỀ PHÁT THANH S Ố. 3 / 2 / 2017 Hệ thống phát thanh số Vũ Th ị Máy phát/thu thanh số Thúy Hà Các chuẩn phát thanh số 52
  53. 1. HỆ THỐNG PHÁT THANH SỐ. 3/2/2017 . Những ưu, nhược điểm của phát thanh truyền thống. Đáp ứng được nhu cầu nghe đài của người dân. VũTh Cơng suất bức xạ lớn. ị Thúy Hà Hà Thúy Khơng đáp ứng được nhu cầu nghe đài theo yêu cầu. Khĩ trao đổi chương trình với các hệ thống truyền dẫn khác. Những ưu, nhược điểm của phát thanh số. Cơng nghệ mới,trao đổi với các hệ thống khác thuận lợi. Lưu trữ và truyền dẫn dễ dàng . Cơng suất bức xạ nhỏ ( bằng1/6 so với kỹ thuật analog.) Đáp ứng được nhu cầu nghe đài của người dân, nhu cầu 53 nghe theo yêu cầu.
  54. 2. MỘT SỐ HỆ THỐNG PHÁT THANH SỐ +EUREKA 147 Digital Audio Broadcasting (DAB)(Ch Âu) (Ngồi châu âu, một số nước khác như Canada, Singapore, Đài loan, Australia cũng đã đưa hệ thống phát thanh số theo tiêu chuẩn E-147 vào khai thác chính thức) + Digital Radio Mondiale (DRM). (Ch Âu): phát thanh số trên các băng tần nhỏ hơn 30 MHz + IBOC – US Digital Radio (IDAB,DRE).(Mỹ): phát thanh số trên các băng tần cho FM và AM truyền thống + ISDB – T (Japan). Đây là tiêu chuẩn dùng chung cho phát thanh và truyền hình, trong đĩ ISDB-T băng hẹp 9429 KHz hoặc 1,3 MHz cho phát thanh 54
  55. A. EUREKA 147 DIGITAL AUDIO BROADCASTING (DAB) Hệ thống làm việc ở dải tần số từ 30 MHz đến 3 GHz. Khối mã hĩa nguồn thực hiện xử lý tín hiệu âm thanh số theo chuẩn nén MPEG-1 Layer-2 và MPEG-2 Layer-2. Với tốc độ VũTh bit cĩ thể thay đổi dễ dàng từ 8 Kps đến 384 Kbps ị Thúy Hà Hà Thúy Truyền dữ liệu: Cĩ thể truyền các luồng data riêng biệt hoặc đĩng gĩi. Truyền các dữ liệu liên quan đến chương trình – PAD (Programme Associated Data) bằng cách gắn vào luồng dữ liệu âm thanh. Tốc độ thấp nhất là 667bps và cĩ thể thay đổi theo mã tín hiệu âm thanh được sử dụng. Truy cập dữ liệu cĩ điều kiện – CA (Conditional Access) phục vụ cho các mục đích thương mại. Truyền thơng tin dịch vụ SI (Service Information): Thơng tin giúp cho người sử dụng lựa chọn chương trình. 55
  56. EUREKA 147 DIGITAL AUDIO BROADCASTING (DAB) 3 / 2 / 2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 56
  57. EUREKA 147 DIGITAL AUDIO BROADCASTING (DAB) 3 / 2 / 2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 57
  58. SƠ ĐỒ KHỐI MÁY PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB DAB SENDER DAB Signal Service Information FIC Multiplex Information carriers Trans- mission Trans- Multi- ODFM plexer mitter f 1.5 MHz Audio Audio Channel ServicesEncoder Coder MSC Multi- Radio Frequency plexer Data Packet Channel FIC: Kênh thơng tin nhanh- Fast Information Services Mux Coder Channel MSC: kênh dịch vụ chính- Main Service Channel OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  59. SƠ ĐỒ KHỐI MÁY PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB DAB RECEIVER (partial) MSC ODFM Channel Audio Audio Tuner Demodulator Decoder Decoder Service FIC Independent Data Packet Service Demux Control Bus Controller User Interface
  60. PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB-OFDM 3 / 2 / 2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 60
  61. PHÁT THANH SỐ CHUẨN Ba điều kiện cho các máy phát thuộc mạng đơn tần DAB MẠNG ĐƠN TẦN SFN - Phát cùng một dịng truyền tải TS. - Phát cùng tần số. - Phát “cùng thời điểm”. 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 61
  62. PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB- MÃ HĨA NGUỒN 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 62
  63. PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB- MÃ KÊNH-DAB 3 / 2 / 2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 63
  64. MÃ KÊNH CỦA DAB - ENCODER FOR THE DAB MOTHER CODE 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy Mã mẹ trong hệ thơng DAB cĩ tỷ lệ mã ¼ được tạo ra bởi hàm tạo mã (133,171,145,133) octal 64
  65. MÃ CHẬP ĐỤC LỖ (PUNCTURED CONVOLUTIONAL CODES) A sequence of code bits is punctured by deleting some of the bits in the sequence according to a fixed rule In general, the the puncturing of a rate K/N convolutional code is defined using N puncturing tables, one for any code ( j) bit xi , j 1,, N, in a block x i Each table contains p bits, where p is the puncturing period. If a bit is 1, the corresponding code bit is part of the punctured code, if the bit is 0, the corresponding code bit is not part of the punctured code For a sequence of code bit blocks xi ,i 0,1,, the puncturing tables are applied periodically. N puncturing tables are combined in a N p puncturing matrix P - 65 -
  66. EXAMPLE : The encoder circuit of rate ½ convolutional code given by G(D) 1 D D 2 1 D 2 u (0,0,1,0,0) x NP (00,00,11,01,11) The sequence x NP is punctured using two different puncturing matrices: 1 1 1 0 1 1 1 0 P P1 , 2 1 0 0 1 1 1 0 1 The puncturing period p is 4. Using (1) P1 , 3 out of 4 code bits xi and 2 out of 4 code bits (2) xi of the mother code bits are used, the others are discarded R 1/ 2(4 4) /(3 2) 4/ 5 and u is encoded to x (00,0X ,1X , X1,11) (00,0,1,1,11) - 66 -
  67. Using P 2 , the rate of the punctured code is R 1/ 2(4 4) /(3 3) 2/3 and u is encoded to x (00,00,1X , X1,11) (00,00,1,1,11) Pucturing period p=4 1 2 3 4 (1) xi (1) (2) (1) (1) (2) (1) (2) x0 x0 x1 x2 x3 x4 x4 1 1 1 0 | | | | u0 u1 u2 u3 u4 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 (2) 1 1 0 1 xi P1 P 2 Puncturing tables Encoder of a rate ½ code punctured to a rate 4/5 (top puncturing tables) or a rate 2/3 code (bottom puncturing tables) - 67 -
  68. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 68
  69. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 69
  70. GHÉP KÊNH DAB 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 70
  71. CẤ U TRÚC KHUNG DAB 3 / 2 / 2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy Synchronisation Channel (SC) Fast Information Channel (FIC) Main Service Channel (MSC) TFPR (Time–Frequency–Phase Reference) 71
  72. FAST INFORMATION CHANNEL (FIC) 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 72
  73. CÁC THAM SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA KHUNG TRUYỀN DẪN DAB 3 / 2 / 2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 73
  74. CÁC THAM SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA KHUNG TRUYỀN DẪN DAB 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 74
  75. B. DRM (DIGITAL RADIO MONDIALE ) 3 / 2 / Đáp ứng những ràng buộc phát thanh trong các 2017 kênh ở dải tần dưới 30 MHz, tốc độ bit cho mã hố VũTh nguồn nằm trong khoảng từ 8 Kbit/s (Với các kênh cĩ ị độ rộng phổ tần thấp) tới 20 Kbit/s (Với kênh HF Hà Thúy tiêu chuẩn) và tối đa là tới 48 Kbit/s (Gộp kênh). Kỹ thuật mã hố âm thanh kiểu MPEG – 4 AAC (Advanced Audio Coding) cĩ các cơng cụ chống lỗi cao dùng chung cho cả phát thanh mono và Stereo (Ví dụ hoạt động với tốc độ 20 Kbit/s). Điều chế kiểu QAM. 75
  76. SƠ ĐỒ KHỐI MÁY PHÁT THANH CHUẨN DRM 3 / 2 / 2017 Phân tán Mã hố DL âm thanh Mã hố Ghép năng kênh Cài nguồn kênh lượng xen VũTh Ánh ị Thúy Hà Hà Thúy Tín hiệu Mã hố Xạ DRM Dữ Liệu Phát nguồn Pilot ĐIỀU CHẾ OFDM Trộn Tần Tiền Phân tán Mã hố Thơng tin truy mã năng kênh nhập kênh nhanh hố lượng Tiền Phân tán Mã hố Thơng tin mơ tả dich vụ Mã năng kênh hố lượng 76
  77. C. TIÊU CHUẨN PHÁT THANH SỐ IBOC 3 / 2 / . Đặc điểm của tiêu chuẩn IBOC-Đối với băng FM. 2017 + IBOC cho phép trên cùng một tần số phát đồng thời chương trình âm thanh số và tương tự . Vũ Th ị + Tốc độ mã âm thanh 96kbps hoặc 128 kbps. Thúy + Kỹ thuật điều chế OFDM. Hà + Tốc độ truyền dữ liệu > 64 Kbps trong đĩ: + Với dữ liệu liên quan đến chương trình (PAD) là 8 kbps : + Dữ liệu phụ: Bi giới hạn bởi quá trình mã hố Audio là từ 2 đến 32 kbps. + Dữ liệu chuẩn đưa vào là 64 Kbps (Dữ liệu được phân bổ). . Đặc điểm của tiêu chuẩn IBOC-Đối với băng AM : + Băng tần với dải thơng của RF 30KHz. 77 + Tốc độ mã Audio 48-32-16 Kbps.
  78. TIÊU CHÍ SO SÁNH GIỮA CÁC CHUẨN 3/2/2017 VũTh Đã được tiêu chuẩn hĩa; ị Thúy Hà Hà Thúy Chất lượng tín hiệu; Khả năng phục vụ; Hiệu quả kinh tế; Hiệu quả sử dụng phổ tần số; 78
  79. SO SÁNH GIỮA CÁC CHUẨN Vấn đề tiêu chuẩn hĩa: Cả 3 tiêu chuẩn đã được cơng nhận là chuẩn 3 / quốc tế. 2 / Chất lượng tín hiệu: Thu di động, đặc biệt ở tốc độ cao thì tiêu chuẩn 2017 DAB cĩ hiệu quả, đối với các dịch vụ sĩng ngắn, sĩng trung thì tiêu chuẩn DRM, HD-Radio sẽ phù hợp. VũTh Khả năng phục vụ: Tiêu chuẩn DAB hơn hẳn các tiêu chuẩn khác về số ị lượng chương trình phát trên một kênh, khả năng truyền dữ liệu và cung Hà Thúy cấp các dịch vụ gia tăng, trong khi đĩ tiêu chuẩn DRM, HD-Radio ưu việt hơn các tiêu chuẩn khác ở khả năng tận dụng cơ sở hạ tầng. Hiệu quả phổ tần số: Tiêu chuẩn DRM, HD-Radio cho phép tận dụng tồn bộ phổ tần số hiện đã giành cho phát thanh, Tiêu chuẩn E 147 yêu cầu phân bổ phổ tần mới cho dịch vụ phát thanh - băng III VHF và băng L. Khả năng phủ sĩng: Hệ thống DRM, HD-Radio phủ sĩng tốt cho những vùng rộng lớn, địa hình phức tạp, đối với các địa hình phức tạp, tiêu chuẩn DAB khơng thể phủ sĩng tốt, DAB phù hợp vùng đồng băng tập trung đơng dân cư. Hiệu quả kinh tế: Xét về ngắn hạn DRM, HD-Radio hiệu quả hơn do tận dụng được cơ sở hạ tầng, tuy nhiên xét về lâu dài DAB hiệu quả hơn. 79
  80. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 80
  81. BÀI T ẬP 3/2/2017 VũTh ị Thúy Hà Hà Thúy 81
  82. 3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 82
  83. BÀ I TẬP : 3/2/2017 Trình bày mã RCPC (rate compatible punctured convolutional codes) VũTh Cho bộ mã hĩa kênh của chuẩn DAB như hình vẽ. Xác định tỉ ị lệ mã hĩa, đa thức sinh (octal)? Xác định ma trận Puncturing Hà Thúy matrix để cĩ tỉ lệ mã là 2/3? 83