Embed Size (px)
Citation preview
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
หลักการระบบสื่อสาร (6/12)
คณะวิศวกรรมศาสตร ม.กรุงเทพ
ม.ค.–พ.ค. 2563
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 1 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
3 ระบบสื่อสารแอนะล็อก
พิจารณาระบบ AM (amplitude modulation) และ FM (frequency modulation)
คุณสมบัติ AM FMการเปลี่ยนคลื่นพาหเพื่อสงขอมูล แอมพลิจูด ความถี่ยานความถี่ 530–1600 kHz 88–108 MHzแบนดวิดทของชองสัญญาณ 10 kHz 200 kHzคุณภาพเสียง ⇓ ⇑ความซับซอนของฮารดแวรตัวรับ ⇓ ⇑
ตัวอยาง: วิทยุ AM และวิทยุ FM
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 2 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
3.1 ระบบ AMระบบที่ทำ upconversion โดยนำขอมูล sb(t) มาคูณกับคลื่นพาห cos(2πfct)เรียกวาระบบ DSB-AM (double-sided band AM)
sDSB-AM(t) = sb(t) cos(2πfct)สเปกตรัมของสัญญาณที่สงนั้นมีสวนที่ไมจำเปน เพราะซ้ำซอนกับอีกฝงหนึ่งจากคุณสมบัติการแปลงฟูเรียร สำหรับสัญญาณจริง sb(t) จะได Sb(−f) = S∗b(f)
0 22
1
1/2
0 10 1281012 8
(kHz)
(kHz)
ตองสงไมจาเปน
คาในฝงลบอิงจากฝงบวก
ตองสงไมจาเปน
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 3 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
ถากรองสเปกตรัมสวนที่ไมจำเปนออก จะไดสัญญาณ SSB-AM (SSB ยอมาจากsingle-sided band) แตจะขอไมกลาวถึงเพราะไมเปนที่นิยมในระบบใหม ๆสัญญาณของระบบ AM (ที่ไมใช DSB-AM)
sAM(t) = [sb(t) + Ab] cos(2πfct)เปรียบเทียบกับสัญญาณ DSB-AM
sAM(t) = [sb(t) + Ab]︸ ︷︷ ︸Ab สูงพอทำให ≥ 0
cos(2πfct)
= sb(t) cos(2πfct) + Ab cos(2πfct)= sDSB-AM(t) + Ab cos(2πfct)︸ ︷︷ ︸
สวนเพิ่มเติมจาก DSB-AM
เมื่อเทียบกับระบบ DSB-AM ระบบ AM1 ใชพลังงานมากกวา เพราะสงคลื่นพาห (สวนเพิ่มเติม) ไปพรอมกับขอมูล2 มีฮารดแวรของตัวรับที่ถูกกวา (อธิบายในภายหลัง)
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 4 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
สเปกตรัมของสัญญาณ AM (เปรียบเทียบกับ DSB-AM)
0 22
1
(kHz)
1/2
0 10 1281012 8 (kHz)
1/2
0 10 1281012 8 (kHz)
แบนดวิดท (คิดเฉพาะฝงบวก) ของสัญญาณ sb(t) คือ 2 kHzแบนดวิดทของ sDSB-AM(t) และของ sAM(t) คือ 4 kHz (เปน 2 เทา)
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 5 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
ตัวอยาง (สัญญาณ AM):แกนเวลาAb = 0.6fc = 4 kHz
0 2 4 6 80
0.5
1
1.5
0 2 4 6 8-1.5
-1-0.5
00.5
11.5
0 2 4 6 8-1.5
-1-0.5
00.5
11.5 envelope
(ms)
0 2 4 6 8-1
0
1
ขอบบนเรียกenvelopeมีรูปรางตามsb(t)
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 6 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
ตัวอยาง (ตอจากหนากอน):สเปกตรัม
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8
(kHz)
(kHz)
0.6
0.250.1
0.250.1
0.30.1250.05
0.1250.05
0.30.1250.05
0.1250.05
■
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 7 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
ตัวรับในระบบ AM
ตัวรับอาศัยการ ตรวจจับ envelope (envelope detection) ซึ่งมี 2 ขั้นตอน1 ผานสัญญาณเขาสูไดโอด2 ผานผลลัพธจากขอ 1 เขาวงจร RC ซึ่งเปนวงจรที่มีตัวตานทาน (resistor) R
และตัวเก็บประจุ (capacitor) C
ตัวสง ตัวรับ ตัวกรองl������
ไดโอด วงจรR�
ตัวรับรูคาจึงลบทิ้งได
สังเกตวาตัวรับไมตองใชตัวสรางคลื่นพาห (อุปกรณ oscillator) เพื่อนำมาคูณกับสัญญาณขอมูล ทำใหฮารดแวรถูกเมื่อเทียบกับกรณีที่ใช oscillator
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 8 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
สัญญาณจากการทำ envelope detectionสัญญาณจากขั้นตอนทั้ง 2 ของการทำ envelope detection
0 2 4 6 8-1.5
-1-0.5
00.5
11.5
0 2 4 6 8-1.5
-1-0.5
00.5
11.5
0 2 4 6 8-1.5
-1-0.5
00.5
11.5
envelopeที่รับได
สัญญาณออก
จากไดโอด
สัญญาณออกจาก
ตัวกรอง
low
pass
(ms)
envelope
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 9 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
อีกตัวอยางของการทำ envelope detection ที่เหมือนระบบจริงมากขึ้นในระบบจริง ความถี่คลื่นพาหจะสูงกวาความถี่ของ envelope มาก
0 2 4 6 8-1.5
-1-0.5
00.5
11.5
0 2 4 6 8-1.5
-1-0.5
00.5
11.5
0 2 4 6 8-1.5
-1-0.5
00.5
11.5
(ms)
envelopeที่รับได
สัญญาณออก
จากไดโอด
สัญญาณออกจาก
ตัวกรอง
low
passenvelope
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 10 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
3.2 ระบบ FMสัญญาณ FM
sFM(t) = cos(2πfct+ 2πfd
∫ t
0sb(τ)dτ
)fd: คาคงที่การเบี่ยงเบนความถี่ (frequency deviation constant)แนวคิดของสูตรสัญญาณ FM
1 ความถี่ของ cos(2πfct) ซึ่งเทากับ fcคำนวณไดจากการ ดิฟเฟอเรนชิเอตคาเฟส แลวนำผลไปหารดวย 2π
12π × d
dt (2πfct) =12π × 2πfc = fc
2 ในทำนองเดียวกัน ความถี่ของ sFM(t) คือ12π × d
dt
(2πfct+ 2πfd
∫ t
0sb(τ)dτ
)=
12π × (2πfc + 2πfdsb(t)) = fc + fdsb(t)
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 11 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
ตัวอยางสัญญาณ FM ( fc = 5 kHz และ fd = 2 kHz)
-2 -1 0 1 2
-1
0
1
-2 -1 0 1 2
-1
0
1
-2 -1 0 1 2
-1
0
1
(ms)
(ms)
(ms)
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 12 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
อีกตัวอยางของสัญญาณ FM ( fc = 5 kHz และ fd = 2 kHz)
-2 -1 0 1 2
-1
0
1
-2 -1 0 1 2
-1
0
1
-2 -1 0 1 2
-1
0
1
(ms)
(ms)
(ms)
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 13 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
สเปกตรัมของสัญญาณ FM ( fc = 5 kHz และ fd = 2 kHz)รูปสเปกตรัมไมไดสอดคลองกับสเปกตรัมของ sb(t) (ไมเหมือนในกรณีของ AM)
-4 -2 0 2 4
-1
0
1
-4 -2 0 2 4
-1
0
1
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
(kHz)
(ms)
(ms)
5 kHz
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 14 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
กฎของคารลสัน
แบนดวิดทของสัญญาณ FM ประมาณไดดวย กฎของคารลสัน (Carlson’s rule)ดังแสดงในตาราง
สัญญาณ แบนดวิดทของสัญญาณsb(t) สมมุติใหเปน BsAM(t) 2BsFM(t) ≈ 2(D+ 1)B
D: อัตราสวนการเบี่ยงเบนความถี่
D =
fd ×maxt |sb(t)|B
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 15 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
ตัวอยาง (แบนดวิดทของสัญญาณ FM):ให fd = 50 Hz และsb(t) = 2 cos(100πt) + cos(200πt)คำนวณแบนดวิดทโดยใชสูตรของคารลสันไดดังตอไปนี้
050
1
10050
0.5
100
10.5
maxt
|sb(t)| = maxt
|2 cos(100πt) + cos(200πt)| = 3
D =50× 3100 = 1.5
แบนดวิดท ≈ 2(1.5+ 1)× 100 = 500 Hz ■
ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 16 / 17
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
...
.
ตัวรับในระบบ FMโครงสรางของตัวรับในระบบ FM (วิธีหนึ่ง)
differentiator envelopedetector
วงจรดิฟเฟอเรนชิเอตสัญญาณ
วงจรตรวจจับenvelope
ตัวรับรูคา และจึงหักลางออกได
แนวคิด: จาก sFM(t) = cos(2πfct+ 2πfd
∫ t
0sb(τ)dτ
)สัญญาณออกจากวงจรดิฟเฟอเรนชิเอตคือ (ใชกฎลูกโซในการวิเคราะห)ddt sFM(t) = − sin
(2πfct+ 2πfd
∫ t
0sb(τ)dτ
)︸ ︷︷ ︸ความถี่สูงมากเมื่อเทียบกับ fc + fd sb(t)
× ( fc + fd sb(t))︸ ︷︷ ︸envelope ของผลลัพธ
สัญญาณขาออกจากวงจรตรวจจับ envelope จึงเปน ≈ fc + fd sb(t)ภูมิพัฒ แสงอุดมเลิศ (ม.กรุงเทพ) หลักการระบบสื่อสาร ม.ค.–พ.ค. 2563 17 / 17
![Page Beauty and the Boss - jamsai...7 บทน ำ [Boss] เหต เก ดเพรำะแอพฯ หำค ใต ถ นอาคารเร ยนคณะว ศวกรรมศาสตร](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/5f4d189080b6e022bc7a121d/page-beauty-and-the-boss-jamsai-7-aaa-a-boss-aaa-aa-aaaaaaaaaa.jpg)
