Chương I: Giới Thiệu về MatLab -_ Chương II: Mô Phỏng - Các Chương Trình ** Phần IV: Phần Kết Luận C. Phần Phụ Lục Luận Văn Tốt Nghiệp _ 5 PHẦN II:PHẦN LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ CHƯƠNGI. TÍN HIỆU VÀ THÔNG TIN 1/ GIỚI THIỆU & Tín hiệu là từ dung đế chỉ một vật thể, một dấu hiệu, một phân tử của ngôn ngữ bay một biểu tượng đã được thừa nhận để thể hiện một tin tức. Nói cách khác, tín hiệu la sự biểu hiện vật lý mà nó mang từ nguồn tin đến nơi nhận tin.
Ở đáy chỉ quan tám đến tín hiệu điện là dòng điện hay điện áp. ® Mô hình toán học của tín hiệu là các hàm thực hay phức của một hay nhiều. Tín hiệu đầu tiên là hàm của thời gian t, nó biểu thị một đại lượng điện như tín hiệu âm thanh hay tín hiệu hình. Tín hiệu thứ hai là hàm hai biến-tọa độ không gian (x,y) đó là tín hiệu ảnh tĩnh.
Tín hiệu sau cùng là tín hiệu truyền hình. ® Tín hiệu mang tín tức là một tín hiệu ngẫu nhiên vì không được biết trước và không biết là mang tin tức gì, nên thông tin cũng có tính ngẫu nhiên. I/ PHÂNLOẠI TÍN HIỆU IL1/ Tín hiệu vật lý và mô hình lý thuyết ® Một tín hiệu là biểu hiện của một quá trình vật lý, do đó nó phải là một tín hiệu vật lý. Tín hiệu như vậy phải thỏa mãn các điều kiện sau: - _ Có năng lượng hữu hạn.
- _ Có biên độ hữu hạn. - _ Biên độ là hàm liên tì - _ Có phổ hữu hạn và tiến tới zero khi tần số tiến tới vô cùng. ® Việc phân loại tín hiệu dựa trên các cơ sở sau: MÔ DHÔNG CUÁ TDÌNH DIỄU CHẾ TÍN HIỆU DŨNG MÁY TÍNH Luận Văn Tốt Nghiệp - _ Phân loại theo quá trình biến thiên của tín hiệu, các tính chất của nó có thể đoán trước được hay không? - Phan loai theo năng lượng: có thể phân biệt thành tín hiệu năng lượng hữu hạn và công suất trung bình hữu hạn. -_ Phân loại dựa vào hình thái của tín hiệu, từ đó có thể phân loại theo tính chất liên tục hay rời rạc của tín hiệu.
-_ Phân loại tín hiệu dựa vào phổ của nó. -_ Phân loại dựa theo thứ nguyên, là tín hiệu một biến hay nhiều biến.2/ Tín hiệu xác định và tín hiệu ngẫu nhiên ¢@ Cơ sở phân loại đâu tiền là dựa trên quá trình biến đổi của tín hiệu là một hàm của thời gián, có thể xác định được hay không? @ Theo cách này thì người ta phán thành tín hiệu xác định và tín hiệu ngẫu nhiên. Tín hiệu xác định là tín hiệu mà quá trình biến thiên của nó được biểu diễn bằng một hàm thdi gian đã hoàn toàn xác định. Còn tín hiệu ngẫu nhiên thì sự biến thiền của nó không thể biết trước, muốn biểu diễn nó phải tiến hành quan sát, thống kê.
Tín hiệu năng lượng và tín hiệu công suất Cơ sở phân loại thứ hai là dựa vào năng lượng của tín hiệu. $ Tín hiệu năng lượng hữu hạn gồm những tín hiệu quá độ xác định và ngẫu nhiên. Còn tín hiệu công suất bao gồm hầu như tất cả: tín hiệu tuần hoàn, và tín hiệu ngẫu nhiên xác lập. ® Một vài tín hiệu có thể không thuộc vào hai loại kể trên, ví dụ tín hiệu x(t)=exp(at) với a>0 và te (-œ, œ), hay tín hiệu xung Dirac S(t) và day xung tuần hoàn của nó.
II4/ Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc ® Một tín hiệu có thể biểu diễn dưới các dạng khác nhau tùy theo biên độ của nó có giá trị liên tục hay rời rạc theo biến thời gian liên tục hay rời rạc. Có thể phân biệt thành bốn loại sau: - Tín hiệu có biên độ và thời gian liên tục được gọi là tín hiệu tương tự (analog). -_ Tín hiệu có biên độ rời rạc và thời gian liên tục được gọi là tín hiệu lượng MÔ DHÔNC QUÁ TDÌNH DIỄU CHẾ TiN MEU DUNG MAY TINE Eun Văn Tốt Ng! p. Z - Tín hiệu có biên độ liên tục và thời gian rời rạc được gọi là tín hiệu rời rac.
- _ Tín hiệu có biên độ và thời gian rời rạc gọi là tín hiệu số (digital). Biên độ, Liên tục Roi rac x¢t) xe) 82 = = t Hs t _| ° 9 ? & Tín hiệu tướng tự Tín hiệu lượng tử. Zz xidl9=x() # £& me Tín hiệu rời rac Tín hiệu số Hình 2.4: Biểu diễn của các loại tín hiệu phân loại theo thời gian. ® Các hệ thống xử lý tín hiệu được phân loại dựa vào đặc trưng của tín hiệu mà nó xử lý.
Từ cách phân loại tín hiệu trên đây ta sẽ có các hệ thống xử lý tín hiệu tương ứng như sau: - _ Hệ thống tương tự: như các mạch khuếch đại, mạch lọc cổ điển, mạch nhân tan số, mạch điều chế tín hiệu. - _ Hệ thống rời rạc: các mạch tạo xung, các mạch điều chế xung. -_ Hệ thống số: mạch lọc số, mạch biến đổi Fourier và các quá trình đặc biệt khác. ® Ngoài ra, cũng có các hệ thống hỗn hợp như hệ thống biến đổi tương tự số.
Có thể thấy rằng, trong các hệ thống rời rạc, tín hiệu được xử lý là trường hợp trung gian giữa tín hiệu tương tự và tín hiệu số./ Các loại tín hiệu khác $ Việc phân tích phổ của tín hiệu dẫn đến việc phân loại tín hiệu dựa vào sự phân bố năng lượng hay công suất của tín hiệu trong miễn tân số. Luận Văn Tốt Ns + Bề rộng phổ của tín hiệu, theo định nghĩa là dải tần số (đương hoặc âm) tập trung công suất của tín hiệu. Nó thường được ký hiệu bằng chữ BW và được xác định theo công thức sau: BW = f; - f¡.5-1) Trong đó: 0 <fi < f;, f; được gọi là tần số giới hạn trên của tín hiệu. f¡ được gọi là tần số giới hạn dưới của tín hiệu.5: Phổ của các loại tín hiệu./ Tín hiệu tân số thấp; b./ Tin hiéu tan s6 cao./ Tín hiệu dai hep; đ./ Tín hiệu đải rộng.
® Dựa vào bể rộng phổ có thể phân loại tính hiệu như sau : - _ Tín hiệu tần số thấp. - Tin hiéu tin số cao. - Tin hiéu dai hep. - Tin hiéu dai réng.
CẢ TDÌNH DIÊU CHẾ TÍN HIỆU DŨNG MÁY TÍM Luan Van Tot Ns 9 ®$ Tín hiệu có thời gian hữu hạn: là tin hiệu có biên độ tiến tới zero ở ngoài khoảng T: x(9=0 khi |t|>T (2.5-2) ® Tín hiệu có biên độ hữu hạn là tất cả các tín hiệu vật lý thực hiện được với chúng, biên độ không vượt quá một giới hạn nào đó được tính toán tương ứng với thiết bị xử lý. Có thể viết: lx(0|<k với -o<t<œ. Tu nban thấy, trong thực tế tất cả các tín hiệu đều là tín hiệu nhân quả, có nghia là nó bất đầu từ t=0. HI/ NHIẾU TRONG HỆ THONG THONG TIN ® Thuật ngữ nhiễu để cập đến những tín hiệu điện không mong muốn mà vẫn luôn luôn hiện diện trong các hệ thống điện.
Sự hiện diện của tín hiệu nhiễu chồng lấn lén tín hiệu có xu hướng làm suy giẩm tín hiệu; nó làm máy khó nhận dạng được đúng kí hiệu, và do đó hạn chế tốc độ truyền thông tin. Nhiễu tác động lên tín hiệu trong suốt quá trình truyền thông tỉn, chúng có nguồn gốc, hình dạng, phương thức tác động lên tín hiệu rất khác nhau. Do đó, có thể có nhiều cách phân loại nhiễu: - Dya vào qui luật biến thiên theo thời gian, có thể phân loại thành nhiễu liên tục và nhiễu xung. -_ Dựa vào bể rộng khổ ta có nhiễu trắng (gồm toàn bộ tần số) và nhiễu màu (một khoảng tần số hay một tân số).
- _ Dựa vào qui luật phân bố có thể phân loại thành nhiễu Gaussian và nhiễu Poisson. - _ Nếu dựa vào phương thức tác động ta có nhiễu cộng và nhiễu nhân. ® Cách phân loại tổng quát hơn là dựa vào nguồn gốc sinh ra nhiễu, người ta phân biệt thành nhiễu công nghiệp và nhiễu tự nhiên. Nhiễu công nghiệp là tất cả các tín hiệu do các thiết bị điện, điện tử phát ra trong quá trình làm việc.
Bản chất của nhiễu công nghiệp là sự bức xạ điện từ từ các thiết bị điện. Để chống các loại nhiễu này, cần phải dùng các bộ phận khử các bức xạ điện từ. Nhiễu tự nhiên bao gồm nhiễu mạch điện và thiết bị, nhiễu khí quyển và vũ trụ. HONG QUA TRINH DIEU CHE TIN HIBU DUNG MAY Tit Luận Văn Tốt Nghiệp + Thiết kế mạch điện tốt có thể loại bổ được nhiều loại nhiễu và các ảnh hưởng không mong muốn của chúng bằng cách lọc, chắn, lựa chọn phương pháp điều chế và đặt vị trí máy thu tốt nhất.
Ví dụ: Các thiết bị thu các bức xạ vũ trụ luôn được đặt được ở những nơi hoang vắng xa xôi, xa các nguồn nhiễu tự nhiên. @ Tuy nhiên, có một loại nhiễu tự nhiên không thể loại bổ được, gọi là nhiễu nhiệt hay nhiễu Johnson. Nhiễu nhiệt sinh ra bởi các chuyển động nhiệt của các clectron trong các thành phân dẫn điện như điện trổ, dây dẫn. Các electron tham gia qué trinh dẫn điện gây ra nhiễu nhiệt.
®& Vì nhiều nhiệt luôn tồn tại trong tất cả các hệ thống truyền thông và là nguồn nhiễu đáng kế trong hâu hết các hệ thống, các đặc tính của nhiễu nhiét-cong, dng, Gaussian — thường được dùng nhiều nhất để mô hình hóa các nhiễu trong các hệ thống truyền thông. Vì nhiễu Gaussian trung bình không hoàn toàn được đặc trưng bởi phương sai của nó, mô hình này đặc biệt đơn giản khi sử dụng trong việc dò, tách tín hiệu và trong việc thiết kế các máy thu chất lượng cao. CHẾ TÍN HIỆU DUNG MAY TÍNH Luận Văn Tốt Nghiệp CHUONG I. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN 1⁄ GIỚITHIỆU @ Trong cuộc sống của chúng ta, luôn có nhu cầu về việc nghe radio, xem truyền hình và nói chuyện qua điện thoại.
Và để nâng cao việc xem truyền hình, ta có thể trang bị thêm cáp truyền hình hoặc có một anten thu tín hiệu vệ tình dat trong nhà của chúng ta. Hơn nữa, ta có thể có một radio để bàn hoặc điện thoại dị động gấn trên xe, ta có thể nối máy tính cá nhân với những máy tính khác băng đường dây điện thoại thông qua modem. Trong, công Việc của ta, ta có thể dựa vào mạng thông tin, mà nó nối với những máy tính khác khấp nơi trén thế giới, để cung cấp cho ta các danh mục hàng hóa, tài chính và những kế hoạch khác để quản lý việc kinh doanh của ta.