Báo cáo Thu truyền hình trực tiếp từ vệ tinh

ứu và thí nghiệm 11 300Ghz-3000Ghz Sóng decimilimet Chưa được phân định c.Các tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh: -Băng C:nằm ở khoảng giữa cửa sổ tần số,băng tần này chỉ suy hao ít do mưa và trước đây đã được sử dụng cho các hệ thống viba dưới mặt đất.Do có sự phát triển của thiết bị ở một số nước tiên tiến,nó được sử dụng chung hệ thống Intelsat và các hệ thống khác bao gồm các hệ thống vệ tinh khu vực và nhiều vệ tinh nội địa. Đối với băng C, đường lên là 6Ghz và đường xuống là 4Ghz. -Băng Ku: được sử dụng rông rãi tiếp sau băng C cho hệ thống viễn thông công cộng,dùng nhiều cho thông tin nội địa và thông tin giữa các công ty.Băng Ku có tần số đường lên cao, đường lên 14Ghz và đường xuống 11Ghz nên cho phép các trạm mặt đất sử dụng những anten có kích thước nhỏ.Nhưng cũng vì tần số cao nên tín hiệu ở băng Ku bị hấp thụ lớn do mưa. -Băng Ka:lần đầu tiên sử dụng cho thông tin thương mại qua vệ tinh Sakura của Nhật, cho phép sử dụng các trạm mặt đất nhỏ và hoàn toàn koong gây nhiễu cho các hệ thống viba trên mặt đất.Tuy nhiên băng Ka có nhược điểm là giá thành tương đối cao,bị suy hao nhiều do mưa nên không phù hợp cho thông tin chất lượng cao. Bảng 1.2:Các tần số sử dụng cho thông tin vệ tinh Băng Tần số(GHz) Bước sóng(cm) C 3.400÷7.075 8.82÷4.41 Ku 10.90÷18.10 2.75÷1.66 Ka 17.70÷36.00 1.95÷0.83 1.2.3:Anten trong thông tin vệ tinh a.Yêu cầu cuả anten: -Độ tăng ích và hiệu suất của anten phải cao. -Tính định hướng cao. -Phân cực sóng phải tốt. -Nhiệt tạp âm của anten phải nhỏ. PN=K.T.B.W Trong đó: PN:công suất tạp âm K:hằng số Bolzman(K=1,38.10-23) B: độ rộng kênh T: nhiệt công tác (0K) Nhiệt tạp âm tính bằng công thức: T = b.Các loại anten dùng trên vệ tinh: Anten trên vệ tinh thực hiện chức năng kép: thu đường lên và phát đường xuống.Chúng có nhiều loại từ các anten dipole có đặc tính vô hướng đến các anten tính hướng cao phục vụ cho viễn thông, chuyển tiếp truyền hình và phát quảng bá. Các chức năng chính của anten trên vệ tinh: -Lựa chọn sóng vô tuyến được phát đi trong băng tần đã cho với phân cực đã cho từ các trạm mặt đất nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh. -Phát sóng vô tuyến ở băng tần và phân cực đã cho lên khu vực đã quy định trên mặt đất. -Thu can nhiễu càng nhỏ càng tốt. -Phát công suất nhỏ nhất ra ngoài vùng quy định. *Anten loa : có ưu điểm độ tin cậy và đơn giản nhưng tính định hướng kém nên được sử dụng để phủ sóng với búp sóng toàn cầu. Hệ số định hướng tính theo công thức: D= Trong đó: S: diện tích của miệng loa. v:hiệu suất sử dụng bề mặt (0.6÷0.8) λ :bước sóng tín hiệu *Anten phản xạ : là loại anten thường được sử dụng nhất để tạo ra búp sóng dạng vết và dạng hình thù riêng rẽ.Anten này bao gồm: một mặt phản xạ parabol và một hoặc nhiều nguồn phát xạ đặt tại tiêu điểm của mặt phản xạ. Để điều chỉnh được hướng chùm sóng của anten trên quỹ đạo bằng các lệnh điều khiển từ xa.Việc thay đổi búp sóng được thực hiện bằng cách thay đổi pha của các phần tử bức xạ.Việc lắp đặt bộ phát xạ được đặt theo kiểu đồng trục hay lệch trục. Để tạo ra búp sóng dạng tròn hay elip được thực hiện bằng cách thay đổi hình dạng mặt phản xạ cho phù hợp với vùng phủ sóng.Còn để tạo ra búp sóng dạng hình thù riêng rẽ hay phức tạp thì có thể được thực hiện bằng cách đặt một dãy các phần tử bức xạ tại tiêu điểm của mặt phản xạ được tiếp điện của cùng một tín hiệu nhưng biên độ và pha lệch nhau nhờ các mạch tạo búp sóng. *Anten dãy : sử dụng một bộ rất nhiều các phần tử bức xạ để tạo nên một góc mở bức xạ.Biểu đồ bức xạ của anten này được tạo ra bằng cách kết hợp biên độ và pha của sóng được bức xạ bởi dãy các phần tử bức xạ.Các phần tử bức xạ được đặt cách nhau 0.6λ,biểu đồ bức xạ được điều chỉnh bằng cách thay đổi pha và biên độ của tín hiệu tiếp điện bằng một độ dịch pha,chia công suất có thể điều khiển được. c. Các loại anten của trạm mặt đất: Yêu cầu đầu tiên đối với anten trạm mặt đất là có độ tăng ích lớn và búp sóng nhọn hướng về vệ tinh.Trong nhiều trường hợp anten thu và phát của trạm mặt đất thường được sử dụng chung và tín hiệu của hai đường thu và phát được tách biệt nhau qua một bộ chia(hoặc gọi là bộ phân luồng). Có hai loại anten sử dụng phổ biến nhất của các trạm mặt đất, đó là anten parabol và anten casegrain. *Anten parabol: Cấu trúc của anten parabol gồm hai bộ phận chủ yếu là: gương phản xạ và phần tử tích cực gọi là bộ chiếu xạ. Thực chất bộ chiếu xạ là một anten sơ cấp nó bức xạ sóng điện từ hướng về gương phản xạ.Gương phản xạ là một bộ phận thụ động, nó chỉ có nhiệm vụ phản xạ năng lượng sóng tập trung vào búp sóng hẹp theo hướng ngược lại.Anten này có đặc điểm: -Đơn giản, rẻ tiền, hiệu suất thấp. -Búp sóng chính lớn và chỉ thích hợp với anten có kích thước nhỏ. Anten parabol thường dùng vào các trạm mặt đất có quy mô trung bình hoặc các trạm mặt đất chỉ có thu. *Anten casegrain: Thường được dùng rộng rãi cho các trạm mặt đất trung bình và lớn. Nó có những đặc điểm sau: -Đắt tiền(vì sử dụng 2 mặt gương phản xạ) -Có hiệu suất cao -Búp sóng chính nhỏ -Tạp âm nhiệt nhỏ d.Hệ bám vệ tinh của anten: Trong thông tin vệ tinh phải luôn luôn có hệ thống bám vệ tinh vì vệ tinh kể cả vệ tinh địa tĩnh cũng luôn luôn bị thay đổi vị trí.Khi quỹ đạo vệ tinh thay đổi thì tâm búp sóng chính của anten trên mặt đất sẽ bị lệch. Với độ lệch tia sóng chính như vậy sẽ ảnh hưởng lớn đến cường độ trường thu được và chất lượng thu tín hiệu từ vệ tinh.Nếu không có biện pháp điều chỉnh góc lệch này nhỏ dần.Yêu cầu đặt ra là các anten trên mặt đất phải bám theo vệ tinh nhằm giảm thiểu sự suy hao mức tín hiệu do độ tăng ích anten giảm. Các phương pháp điều chỉnh bám vệ tinh của anten: -Hệ xung đơn: Hệ thống này luôn luôn xác định tâm búp sóng của anten có hướng vào vệ tinh hay không để điều chỉnh bám vệ tinh. -Hệ thống bám theo từng nấc(thường dùng cho vệ tinh địa tĩnh): Sau khi nhận được tín hiệu chuẩn được phát từ vệ tinh gọi là tín hiệu beacon(hay được gọi là tín hiệu pilot),anten tại trạm thu mặt đất nhận được lệnh thực hiện chuyển động theo một góc ngẩng hoặc góc phương vị nào đó so với vị trí ban đầu.Với từng vệ tinh thu phát tại băng tần nhất định(băng C,băng Ku…) ta có một tần số beacon nhất định.Bằng việc so sánh mức tín hiệu nhận được và sau khi chuyển động, chiều chuyển động tiếp theo có thể được quyết định. Nếu như mức tín hiệu được tăng lên,anten tiếp tục được chuyển đông theo cùng chiều và nếu như mức tín hiệu bị giảm xuống, chiều chuyển động của anten sẽ theo hướng ngược lại.Qúa trình này sẽ được tiếp diễn và luân chuyển giữa hai trục vuông góc của anten. -Hệ thống bám vệ tinh theo chương trình: Là phương pháp dựa trên dự đoán trước về quỹ đạo của vệ tinh để điều khiển anten bám vệ tinh.Trong trường hợp này các giá trị của góc phương vị và góc ngẩng của anten được tính toán trước với các thông số cho theo chương trình lập sẵn.Anten được điều chỉnh theo các giá trị tính toán góc phương vị và góc ngẩng ứng với mỗi thời điểm.Các thông số được lưu trữ trước trong bộ nhớ trong đó có tính đến chuyển động biểu kiến của vệ tinh.Sai số định vị trong trường hợp này phụ thuộc vào độ chính xác tham số cho.Hệ bám vệ tinh theo chương trình lập sẵn được sử dụng cho các vệ tinh quỹ đạo với anten trạm mặt đất có tỉ số λ/D lớn(tức là búp sóng chính của anten có độ rông khá lớn) và các hệ thống không yêu cầu độ định vị chính xác cao thì hệ thống này chỉ điều chỉnh sơ bộ anten hướng vào vùng không gian vệ tinh xuất hiện để có thể thu được tín hiệu dẫn đường phát từ vệ tinh. 1.2.4:Sự truyền lan sóng vô tuyến và ảnh hưởng môi trường truyền sóng a.Môi trường truyền sóng vệ tinh: Môi trường truyền sóng vệ tinh là bao la và được chia ra làm ba tầng: Hình 1.2.4.1:Các môi trường truyền sóng vệ tinh *Tầng đối lưu: Lớp không khí trên mặt đất ở dưới cùng của tầng khí quyển, có độ cao so với mặt đất từ 10÷15km được gọi là tầng đối lưu.Tầng đối lưu chứa nhiều không khí hay gặp mưa.Nó chứa nhiều chất khí chia thành những lớp có chiết suất khác nhau.Các thành phần khí trong tầng đối lưu(chủ yếu là oxy) biến đổi nhiều theo chiều cao.Trong đó có hơi nước là phụ thuộc nhiều vào các điều kiện khí tượng thủy văn và giảm mạnh theo chiều cao. *Tầng điện ly: Là tầng ion, xuất hiện trong quá trình ion hóa chất khí của ánh sáng mặt trời.Chia ra các lớp DEF(F1F2) rất bất định luôn luôn thay đổi hoạt động không có quy luật. *Tầng không gian tự do: Là phần không gian tự do ngoài vũ trụ (xem như chân không), nó chiếm một khoảng khá rộng. b. Các tác động trên đường truyền: *Suy hao khi truyền lan trong không gian tự do: Không gian tự do là môi trường rất rộng,sóng truyền trong không gian tự do là rất dài.Mặc dù không gian tự do xem như chân không, không có yếu tố ảnh hưởng đến việc truyền sóng.Nhưng sóng truyền trong không gian bị khuếch tán nên bị suy hao. Để đánh giá độ suy hao của sóng truyền người ta xét tỉ số công suất máy phát trên công suất máy thu ở khoảng cách r nào đó. = γ = {}2 Trong đó: R:khoảng cách từ máy phát đến máy thu λ :bước sóng công tác Vậy suy hao của sóng trong không gian tự do tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa hai máy thu phát và tỉ lệ nghịch với độ dài bước sóng.Tuy nhiên trong thực tế thường dùng là các anten định hướng có hệ số tăng ích là Ga nên độ suy hao nhỏ hơn nhiều so với công thức tính toán(với một lượng gần bằng Ga).Đường truyền sóng vệ tinh có khoảng cách tự do rất rộng nên độ suy hao của sóng khá lớn. Ví dụ:khi hệ thống thông tin vệ tinh sử dụng anten định hướng với tần số sử dụng ở băng C với fpm=6Ghz thì độ suy hao trong không gian tự do gần bằng 200dB.Do đó thông tin vệ tinh cần có công suất phát rất lớn, độ tăng ích Ga phải lớn,tính định hướng cao,máy thu có độ nhạy rất cao.Tạp âm nhiệt máy thu rất nhỏ,máy thu làm việc ở nhiệt độ phải thấp(-1500C÷ -1600C). *Tạp âm do tầng khí quyển gây ra: -Hấp thụ sóng do nước:do tác động trường của sóng truyền lan,các hạt nước có tính bán dẫn điện sẽ có dòng điện dịch.Mật độ của dòng điện dịch có một giá trị tương đối nào đó.Mật độ dòng điện dịch cũng tỉ lệ với tần số do đó nó chỉ có giá trị đáng xem xét ở dải sóng siêu cao tần(sóng cm và sóng dm).Chính sự tổn hao năng lượng trong các hạt nước đó gây ra sự hấp thụ năng lượng sóng truyền lan.Trong dải sóng siêu cao tần thì sự hấp thụ năng lượng sóng trong các hạt nước là do tổn hao nhiệt và quá trình khuếch tán. -Suy hao do pha đinh:là sự thay đổi cường độ tín hiệu sóng mang cao tần tại điểm thu theo thời gian.Nguyên nhân là do có nhiều sóng qua nhiều đường đến điểm thu theo nhiều hướng khác nhau.Với thông tin vệ tinh có hai loại: +Pha đinh do tầng khí quyển:nguyên nhân do sự khúc xạ sóng điện từ bởi các lớp có chiết suất khác nhau do hiện tượng hội tụ và phân kỳ của sóng điện từ trong tầng khí quyển.Chu kỳ pha đinh thay đổi vài chục giây một lần và được chia làm hai loại: Pha đinh dài(pha đinh sâu):thời gian diễn ra dài. Pha đinh ngắn(pha đinh nông):thời gian diễn ra ngắn. Phụ thuộc vào góc ngẩng của anten và đường kính của anten (góc ngẩng pha đinh càng nhỏ thì suy hao ít và đường kính anten lớn thì suy hao nhỏ) +Pha đinh do tầng ion gây ra:nguyên nhân do tính không đồng nhất của tầng ion gây ra. Đặc biệt là ở lớp F ở độ cao 200km÷400km, thời gian pha đinh thay đổi ngắn (đột ngột 1s÷5s). Nguyên nhân là do tầng ion hóa thay đổi không ngừng, liên tục và không theo quy luật.Pha đinh phụ thuộc góc ngẩng anten, đường kính anten ngoài ra còn phụ thuộc vào địa lý ngày giờ,tháng năm và chu kỳ hoạt động của mặt trời(sóng ngắn bị ảnh hưởng bởi tầng ion là lớn nhất) Các biện pháp để giảm pha đinh: .Dùng thu phân tập theo không gian : là kỹ thuật thu hoặc phát một tín hiệu trên hai anten(hoặc nhiều hơn hai anten) với cùng một tần số vô tuyến f .Dùng thu phân tập theo tần số : là kỹ thuật thu hoặc phát một tín hiệu trên hai kênh(hoặc nhiều hơn hai kênh) tần số sóng vô tuyến. .Kết hợp cả thu phân tập theo không gian và phân tập theo tần số. .Thu phân tập theo không gian và phân tập theo tần số nhưng dùng bốn máy thu. -Suy hao do mưa:sóng điện từ khi qua vùng mưa sẽ làm thay đổi phân cực.Suy hao phụ thuộc vào các yếu tố sau: +Qúa trình truyền sóng trong vùng mưa dài hay ngắn. +Chiều cao của vùng bị mưa +Phụ thuộc vào góc ngẩng anten +Phụ thuộc vào vĩ tuyến của trạm mặt đất +Phụ thuộc tần số công tác của vệ tinh và ảnh hưởng nhiều ở băng C Hình 1.2.4.2: Kết quả thực nghiệm về suy hao do hơi nước-khí hậu theo tần số sóng vô tuyến của Ancatel *Tạp âm do vũ trụ gây ra: Thông tin vệ tinh chịu ảnh hưởng của nhiều hành tinh và các hành tinh này đều gây ra tạp âm và gây ra sự suy hao sóng điện từ. -Tạp âm do trái đất:mặt đất phản xạ sóng điện từ đưa vào búp sóng phụ của anten gây ra nhiễu cho các trạm mặt đất.Trái đất làm tăng tạp âm nhiệt từ 3-250C dẫn đến công suất tạp âm tăng. -Tạp âm do mặt trời:vệ tinh bay xung quanh trái đất nên có những vị trí tương đối khác nhau so với mặt trời, nên khi vệ tinh nằm giữa trái đất và mặt trời thì vệ tinh mất thông tin hoàn toàn. Để khắc phục vấn đề này intelsat sẽ nghiên cứu đo đạc để dự đoán trước trong trường hợp đó không liên lạc. -Tạp âm do dải ngân hà:dải ngân hà cũng bức xạ sóng điện và tác động đến vệ tinh một lượng nhiêu khá lớn. *Tạp âm do hiệu ứng Faraday: Hiệu ứng faraday là hiện tượng làm cho các mặt sóng phân cực của sóng thẳng quay đi một góc,khi sóng đi qua tầng ion hoặc nó làm thay đổi vận tốc và pha của sóng phân cực tròn.Nói cách khác nó làm thay đổi phân cực thẳng hoặc tròn khi sóng đi qua tầng ion. *Tạp âm do hiệu ứng Doppler: Hiệu ứng Doppler là hiện tượng tần số thu bị lệch so với tần số phát khi máy thu, máy phát đặt ở hai vật chuyển động có chuyển động tương đối khác 0. ΔfDoppler = Trong đó: v : vận tốc chuyển động tương đối giữa vệ tinh và trái đất. fphát: tần số máy phát c:tốc độ ánh sáng Với vệ tinh địa tĩnh có v=0 nên ΔfDoppler = 0 Với vệ tinh khác có v ≠ 0 nên ΔfDoppler ≠ 0 *Tạp âm do điều biên ký sinh: Hiện tượng điều biên ký sinh là hiện tượng khi có nhiều thành phần tần số đưa vào một phần tử phi tuyến. Đầu ra ta nhận được các tần số đó,các hài và tổng hiệu của chúng với nhau do hiện tượng điều biên ký sinh mà nó gây nhiễu. Các biện pháp giảm hiện tượng này: -Tránh hài bậc cao bằng cách dùng bộ lọc thông thấp. -Hạn chế các hài cần hạn chế băng thông và dùng bộ lọc có hệ số chữ nhật bằng 1(sườn càng đứng càng tốt) -Tuyến tính hoá phần tử phi tuyến bằng cách dùng hai phần tử phi tuyến ngược nhau. 1.3:Kỹ thuật điều chế và đa truy nhập trong thông tin vệ tinh 1.3.1: Hệ thống điều chế tương tự: a. Điều chế: Điều chế là quá trình ghi tin tức vào một dao động cao tần nhờ biến đổi một trong các thông số nào đó(biên độ,tần số,góc pha…) của dao động cao tần.Hay nói cách khác điều chế là giải pháp kỹ thuật để làm thay đổi các tham số của sóng mang theo tín hiệu điều chế. -Điều chế tương tự có ba phương pháp chính: điều biên(AM), điều tần(FM) và điều pha(PM).Trong thông tin vệ tinh thương sử dụng phương pháp điều tần b.Mục đích của điều chế: Mục đích của điều chế là chuyển tín hiệu ở miền tần số thấp lên miền tần số cao để truyền đi xa. 1.3.2: Điều biên(AM) a. Phổ của tín hiệu điều biên: Điều biên là quá trình làm cho biên độ tải tin biến đổi theo tin tức. Để đơn giản,giả thiết tin tức Us và tải Ut đều là dao động điều hoà và tần số tin tức biến thiên từ ω0min đến ω0max ta có: Từ công thức trên ta có: Hình 1.3.2.1: Đồ thị phổ của tín hiệu điều biên c. Ưu điểm: Thiết kế bộ điều chế đơn giản.Nếu chỉ truyền một băng biên thì sẽ rất tiết kiệm băng tần của máy phát,tăng dung lượng kênh thông tin. d.Nhược điểm: Trong thực tế dạng điều chế này ít được sử dụng cho truyền tín hiệu vệ tinh vì: -Về mặt năng lượng việc điều biên có hệ số hiệu quả rất thấp.Hệ số điều chế của máy phát nhỏ hơn hoặc bằng một.Năng lượng chứa ở các băng biên luôn tỷ lệ với bình phương hệ số điều chế và nhỏ hơn 25% công suất sóng mang.Mặt khác do biên độ sóng mang luôn thay đổi nên máy phát không thể làm việc ở các chế độ tối ưu được. -Dùng điều chế biên độ dễ bị ảnh hưởng nhiễu do quá trình tăng giảm biên độ tín hiệu một cách ngẫu nhiên và ảnh hưởng nhiễu từ các tuyến thông tin lân cận. -Độ chống nhiễu của máy thu điều biên kém hơn nhiều so với máy thu điều tần.Với tín hiệu điều biên,tỷ số S/N ở trước và sau bộ tách sóng sẽ không tăng lên.Do đó yêu cầu tỷ số S/N ở đầu vào máy thu tín hiệu điều biên phải lớn,công suất của máy phát điều biên cũng phải tăng hơn so với các trương hợp khác. -Tần số liên lạc của hệ thống thông tin vệ tinh là rất lớn trong khi đó băng tần của tín hiệu điều biên là rất lớn.Vì vậy sẽ rất khó khăn trong việc đăm bảo độ ổn định tần số cần thiết của máy phát. =>Trong thực tế, người ta chỉ sử dụng phương pháp điều chế biên độ với việc truyền một băng biên cho tuyến liên lạc từ mặt đất lên vệ tinh.Trong một số trương hợp đặc biệt nhằm mục đich tiết kiệm băng tần và dựa trên khả năng tạo công suất máy phát cỡ lớn trên mặt đất. 1.3.3: Điều tần(FM): a. Định nghĩa: Điều tần là quá trình ghi tin tức vào một dao động cao tần nhờ biến đổi tần số của dao động cao tần. b.Sơ đồ điều tần: Hình 1.3.3.1:Sơ đồ điều tần Khi điều tần thì tần số dao động cao tần thay đổi theo quy luật tin tức có ích.Mà bộ tạo dao động tần số cao có quy luật tần số f=.Do đó muốn điều tần cần phải thay đổi L hoặc C.Thực tế không có khả năng làm thay đổi trực tiếp L hoặc C của bộ dao động theo quy luật tin tức. Để khắc phục ta mắc song song một phần tử kháng với khung cộng hưởng LC có trong bộ tạo dao động.Phần tử kháng là một phần tử mà đầu ra của nó tương đương với tụ C* hoặc L* thay đổi được dưới tác động tin tức đầu vào. Khi tín hiệu tin tức(Us(t)) thay đổi thì C* thay đổi theo và khi đó thì tần số của mạch dao động thay đổi ta có điều tần. c.So sánh tạp âm trong điều tần và điều biên: -Khi không nhiễu có nhiễu tác động vào: -Khi có nhiễu tác động vào: -Sau giải điều chế: -Sau khi lọc fC: *Nhận xét: -Khi điều tần thì ảnh hưởng của tạp âm vào phần tín hiệu cao tần so với điều chế AM là như nhau.Nhưng sau giải điều chế và sau bộ lọc tần số cao thì điều tần tạp âm được phân bố lại theo hình tam giác(khi tần số càng cao thì tần số càng lớn).Do đó tỉ số ()FM giảm dần thì tần số tăng hay nói cách khác: ()tần số thấp FM> ()tần số cao FM Vì vậy thu tín hiệu ở tần số cao kém hơn thu tín hiệu ở tần số thấp mặc dù năng lượng tạp âm tác động là như nhau. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến tín hiệu thông tin có băng tần rộng.Do phổ của tín hiệu điều tần rộng hơn phổ của tín hiệu điều biên nên một kênh truyền có tạp âm như nhau thì mật độ tạp âm (N0)trong điều tần nhỏ hơn N0 của điều biên khi thực hiện điều tần thì chất lượng thông tin tốt hơn điều biên. d. Ưu điểm: Phương pháp này được sử dụng rông rãi trong thông tin vệ tinh vì nó có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp khác. -Tính chống nhiễu cao đặc biệt là nhiễu biên độ và nhiễu nền. -Tận dụng dược công suất máy phát vì điện áp của sóng mang có biên độ là hằng số. -Tăng được tỉ số S/N sau bộ tách sóng mang FM khi cùng tỉ số công suất sóng mang trên tạp âm đầu vào so với AM. = m.f : chỉ số điều tần - Độ rộng phổ FM lớn do đó yêu cầu độ ổn định sóng mang không cần lớn, dễ thực hiện hơn so với trường hợp điều chế biên độ. e.Nhược điểm: Tỉ số S/N không đồng đều trên băng tần công tác và giảm dần về phần tần số cao mà trong truyền hình thì phần chi tiết nhỏ của hình ảnh chính là phần tần số cao nên bị nhiễu lớn.Còn trong truyền dẫn kênh thoại các kênh thoại có chất lượng thông tin khác nhau, có thể kênh ở tần số cao sẽ bị mất tín hiệu. *Một số vấn đề cần giải quyết khi điều chế FM: -Dùng bộ “Tiền nhấn” ở bên phát và “Giải nhấn” ở bên thu. Đặc biệt khi điều chế tín hiệu có băng thông rộng. +Tiền nhấn: Tiền nhấn là mạch điện làm tăng biên độ phần tần số cao và được đặt trước bộ điều chế FM.Bộ tiền nhấn nằm ở phần phát tín hiệu. Tác dụng của bộ tiền nhấn:Tăng biên độ ở phần tần số cao để tỉ số ()tần số cao=()tần số thấp. +Giải nhấn: Giải nhấn là một mạch điện làm giảm biên độ ở phần tần số cao xuống và đặt ở sau bộ tách sóng FM. Nhiệm vụ của bộ giải nhấn:sau khi thực hiện giải điều chế FM và qua bộ lọc tạp âm ta nhận được tín hiệu Us(t) khác so với tín hiệu gốc.Khi qua bộ giải nhấn tín hiệu ở phần tần số cao sẽ bị nén xuống để trở lại tín hiệu gốc Us(t) ban đầu. -Dùng bộ “Hạn biên” đặt sau bộ “Tiền nhấn” và trước bộ FM để giữ cho độ di tần lớn nhất bằng hằng số : Do độ di tần phụ thuộc vào biên độ tín hiệu điều chế.Khi thực hiện điều tần chọn Δfdtmax thì nó quyết định giá trị điện áp điều chế đưa vào. Để giữ cho độ di tần lớn nhất không đổi người ta dung bộ hạn biên trước bộ điều chế FM. Để giữ sao cho tín hiệu điều chế là một giá trị lớn nhất ứng với độ dịch tần lớn nhất. 1.3.4:Điều chế số a. Định nghĩa và phân loại: Điều chế số là phương thức điều chế đối với tín hiệu số mà trong đó một hay nhiều thông số của sóng mang thay đổi theo sóng điều chế.Hay nói cách khác đó là quá trình gắn tin tức(sóng điều chế) vào một dao động cao tần(sóng mang) nhờ biến đổi một hay nhiều hơn một thông số nào đó của dao động cao tần theo tin tức. Thông qua điều chế số,tin tức ở vùng thấp sẽ được chuyển lên vùng cao để truyền đi xa. Hình 1.3.4.1: Sơ đồ bộ điều chế số Trong sơ đồ bộ tạo tín hiệu tạo ra các tín hiệu với M trạng thái.Trong đó M=2m, từ m bit liên tiếp nhau đưa vào đầu vào. Bộ mã hóa thiết lập một trạng thái tương đồng giữa M trạng thái của các tín hiệu đó với M trạng thái của sóng mang được truyền.Trong thực tế thường gặp hai dạng mã hóa sau đây: +Mã hóa trực tiếp,tức một trạng thái của tín hiệu xác định một trạng thái của sóng mang. +Mã hóa chuyển tiếp, tức một trạng thái của tín hiệu xác định một sự chuyển tiếp giữa hai trạng thái liên tiếp nhau của sóng mang. Gỉa sử có một sóng mang hình sin như sau: f0(t)=Acos(w0t+φ) Trong đó: A:biên độ của sóng mang ω0=2πf0: tần số góc của sóng mang f0:tần số của sóng mang φ(t):pha của sóng mang Tuỳ theo tham số được sử dụng để mang tin, có thể là biên độ A,tần số f0,pha φ(t) hay tổ hợp giữa chúng mà ta có những kiểu điều chế khác nhau: +Điều chế khoá dịch biên độ ASK(Amplitude shift keying): sóng điều biên được tạo ra bằng cách thay đổi biên độ của sóng mang tuỳ thuộc băng gốc.Sóng điều biên được tạo ra bằng cách nhân sóng cao tần hình sin với băng gốc. +Điều chế khoá dịch tần số FSK(Frequency shift keying): sóng điều biên được tạo ra bằng cách thay đổi tần số sóng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc. +Điều chế khoá dịch pha PSK(Phase shift keying):sóng điều biên được tạo ra bằng cách thay đổi pha sóng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc. +Điều chế biên độ và pha kết hợp hay điều chế cầu phương QAM. Trong hệ thống thông tin vệ tinh thì sử dụng phổ biến nhất là kỹ thuật điều chế khoá dịch pha PSK bởi vì nó có nhiều ưu điểm là đường bao sóng mang là hằng số.So với kỹ thuật điều chế khoá dịch tần FSK thì PSK có hiệu suất phổ tốt hơn (tức tính số bit/s được truyền trong một đơn vị độ rộng dải tần vô tuyến).Các bộ điều chế PSK thường gặp là: +Loại điều chế hai trạng thái(M=2):Khoá dịch pha nhị phân BPSK +Loại điều chế bốn trạng thái(M=4):Khoá dịch pha cầu phương QPSK +Loại điều chế tám trạng thái(M=8): 8-PSK +Loại điều chế mười sáu trạng thái(M=16): 16-PSK +Loại điều chế ba hai trạng thái(M=32): 32-PSK Tín hiệu điều pha PSK có dạng: P(t)= cos{ω0t+φ+ [s(t).Δɸ]/2} Trong đó: Δɸ=2π/n là sự sai pha giữa các pha lân cận của tín hiệu b. Điều chế pha hai trạng thái BPSK: Từ công thức PSK, nếu n=2, Δɸ=π thì ta có kiểu điều chế 2-PSK hay còn gọi là PSK nhị phân BPSK.Tín hiệu 2-PSK có dạng: P(t)= cos{ω0t+φ+s(t).π/2} Hình 1.3.4.2: Tín hiệu 2PSK Tín hiệu băng gốc s(t) là xung NRZ lưỡng cực và sơ đồ điều chế này sử dụng một trong hai pha lệch nhau 1800 và được gọi là PSK nhị phân(BPSK). +Với các bit 1: P1(t)= cos{ω0t+φ+π/2} +Với các bit 0: P-1(t)=cos{ω0t+φ-π/2} Như vậy, biên độ của tín hiệu BPSK không đổi trong quá trình truyền dẫn nhưng bị chuyển đổi trạng thái. Hình 1.3.4.3:Biểu đồ vector BPSK, φ=π/2 Tín hiệu 2-PSK được tổng hợp với sóng mang chuẩn thông qua bộ lọc thông thấp để loại bỏ thành phần hài bậc cao cho ta thu được tín hiệu ban đầu. Hình 1.3.4.4:Sơ đồ nguyên lý giải điều chế tín hiệu 2-PSK Pha của tín hiệu sóng mang chuẩn bằng với pha của tín hiệu thu nhận được nên nếu tín hiệu thu là: P(t)=2cos(ω0t±π/2)=.s(t).sinω0t với s(t) = ±1 Thì tín hiệu chuẩn là sinω0t và tín hiệu giải điều chế ± s(t). c. Điều chế pha 4 trạng thái 4-PSK: Từ công thức PSK,với n=4 , Δɸ=π/2 thì ta có kiểu điều chế 4-PSK hay PSK cầu phương(QPSK).Khoá dịch pha cầu phương QPSK là một dạng điều chế góc,số và có biên độ không đổi.Tín hiệu 4-PSK có dạng: P(t)= cos{ω0t +φ+s(t).π/4} Do đầu vào số đến bộ điều chế QPSK là tín hiệu nhị phân cho nên đểcó bốn trạng thái ở đầu vào thì cần có 2 bit.Như vậy ở điều chế QPSK, dữ liệu nhị phân đầu vào là các nhóm hai bit được hỗn hợp (còn gọi là bit kép).Mỗi bit kép đó sẽ tương ứng với một trong bốn trạng thái pha ở đầu ra.Trong trường hợp này, tốc độ chuyển đổi ở đầu ra sẽ bằng một nửa tốc độ bit ở đầu vào. Hình 1.3.4.5: Sơ đồ nguyên lý điều