Giao tiếp tương tự - Điều chế VSBSC
Trong các chương trước, chúng ta đã thảo luận về điều chế và giải điều chế SSBSC. Tín hiệu điều chế SSBSC chỉ có một tần số dải biên. Về mặt lý thuyết, chúng ta có thể có được một thành phần tần số dải biên hoàn toàn bằng cách sử dụng một bộ lọc thông dải lý tưởng. Tuy nhiên, thực tế chúng ta có thể không nhận được toàn bộ thành phần tần số dải biên. Do đó, một số thông tin bị mất.
Để tránh tổn thất này, một kỹ thuật được lựa chọn, đó là sự thỏa hiệp giữa DSBSC và SSBSC. Kỹ thuật này được gọi làVestigial Side Band Suppressed Carrier (VSBSC)kỹ thuật. Từ “di tích” có nghĩa là “một bộ phận” mà từ đó, cái tên này có nguồn gốc.
VSBSC Modulationlà quá trình, trong đó một phần của tín hiệu được gọi là dấu tích được điều chế cùng với một dải biên. Phổ tần số của sóng VSBSC được biểu diễn trong hình sau.
Cùng với dải biên trên, một phần của dải biên dưới cũng được truyền trong kỹ thuật này. Tương tự, chúng ta có thể truyền dải bên dưới cùng với một phần của dải bên trên. Một dải bảo vệ có chiều rộng rất nhỏ được đặt ở hai bên của VSB để tránh nhiễu. Điều chế VSB chủ yếu được sử dụng trong truyền dẫn truyền hình.
Băng thông của điều chế VSBSC
Chúng ta biết rằng băng thông của sóng điều chế SSBSC là $ f_m $. Vì sóng điều chế VSBSC chứa các thành phần tần số của một dải bên cùng với vết tích của dải bên khác, băng thông của nó sẽ là tổng băng thông của sóng điều chế SSBSC và tần số vết tích $ f_v $.
i.e., Bandwidth of VSBSC Modulated Wave = $f_m + f_v$
Ưu điểm
Sau đây là những ưu điểm của điều chế VSBSC.
Hiệu quả cao.
Giảm băng thông khi so sánh với sóng AM và DSBSC.
Thiết kế bộ lọc dễ dàng, vì không cần độ chính xác cao.
Có thể truyền các thành phần tần số thấp mà không gặp bất kỳ khó khăn nào.
Sở hữu đặc tính pha tốt.
Nhược điểm
Sau đây là những nhược điểm của điều chế VSBSC.
Băng thông nhiều hơn khi so sánh với sóng SSBSC.
Giải điều chế rất phức tạp.
Các ứng dụng
Ứng dụng tiêu chuẩn và nổi bật nhất của VSBSC là để truyền tín hiệu truyền hình. Ngoài ra, đây là kỹ thuật thuận tiện và hiệu quả nhất khi xem xét việc sử dụng băng thông.
Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về bộ điều chế tạo ra sóng VSBSC và bộ giải điều chế tạo ra sóng VSBSC từng cái một.
Thế hệ VSBSC
Việc tạo ra sóng VSBSC tương tự như tạo ra sóng SSBSC. Bộ điều chế VSBSC được hiển thị trong hình sau.
Trong phương pháp này, đầu tiên chúng ta sẽ tạo ra sóng DSBSC với sự trợ giúp của bộ điều chế sản phẩm. Sau đó, áp dụng sóng DSBSC này làm đầu vào của bộ lọc định hình dải biên. Bộ lọc này tạo ra một đầu ra là sóng VSBSC.
Tín hiệu điều chế $ m \ left (t \ right) $ và tín hiệu sóng mang $ A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) $ được áp dụng làm đầu vào cho bộ điều chế sản phẩm. Do đó, bộ điều biến sản phẩm tạo ra một đầu ra, là sản phẩm của hai đầu vào này.
Do đó, đầu ra của bộ điều chế sản phẩm là
$$ p \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) m \ left (t \ right) $$
Áp dụng biến đổi Fourier trên cả hai mặt
$$ P \ left (f \ right) = \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left (f-f_c \ right) + M \ left (f + f_c \ right) \ right] $$
Phương trình trên biểu diễn phương trình của phổ tần số DSBSC.
Đặt hàm truyền của bộ lọc định hình dải biên là $ H \ left (f \ right) $. Bộ lọc này có đầu vào $ p \ left (t \ right) $ và đầu ra là sóng được điều chế VSBSC $ s \ left (t \ right) $. Các biến đổi Fourier của $ p \ left (t \ right) $ và $ s \ left (t \ right) $ lần lượt là $ P \ left (t \ right) $ và $ S \ left (t \ right) $.
Về mặt toán học, chúng ta có thể viết $ S \ left (f \ right) $ là
$$ S \ left (t \ right) = P \ left (f \ right) H \ left (f \ right) $$
Thay giá trị $ P \ left (f \ right) $ vào phương trình trên.
$$ S \ left (f \ right) = \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left (f-f_c \ right) + M \ left (f + f_c \ right) \ right] H \ left ( f \ right) $$
Phương trình trên biểu diễn phương trình của phổ tần số VSBSC.
Giải điều chế VSBSC
Giải điều chế sóng VSBSC tương tự như giải điều chế sóng SSBSC. Ở đây, tín hiệu sóng mang tương tự (được sử dụng để tạo sóng VSBSC) được sử dụng để phát hiện tín hiệu bản tin. Do đó, quá trình phát hiện này được gọi làcoherent hoặc là synchronous detection. Bộ giải điều chế VSBSC được hiển thị trong hình sau.
Trong quá trình này, tín hiệu bản tin có thể được trích xuất từ sóng VSBSC bằng cách nhân nó với sóng mang có cùng tần số và cùng pha của sóng mang được sử dụng trong điều chế VSBSC. Tín hiệu kết quả sau đó được chuyển qua Bộ lọc thông thấp. Đầu ra của bộ lọc này là tín hiệu bản tin mong muốn.
Đặt sóng VSBSC là $ s \ left (t \ right) $ và tín hiệu sóng mang là $ A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) $.
Từ hình vẽ, chúng ta có thể viết đầu ra của bộ điều chế sản phẩm là
$$ v \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) s \ left (t \ right) $$
Áp dụng biến đổi Fourier trên cả hai mặt
$$ V \ left (f \ right) = \ frac {A_c} {2} \ left [S \ left (f-f_c \ right) + S \ left (f + f_c \ right) \ right] $$
Chúng tôi biết rằng $ S \ left (f \ right) = \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left (f-f_c \ right) + M \ left (f + f_c \ right) \ right] H \ left (f \ right) $
Từ phương trình trên, chúng ta hãy tìm $ S \ left (f-f_c \ right) $ và $ S \ left (f + f_c \ right) $.
$$ S \ left (f-f_c \ right) = \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left (f-f_c-f_c \ right) + M \ left (f-f_c + f_c \ right) \ phải] H \ left (f-f_c \ right) $$
$ \ Rightarrow S \ left (f-f_c \ right) = \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left (f-2f_c \ right) + M \ left (f \ right) \ right] H \ left (f-f_c \ right) $
$$ S \ left (f + f_c \ right) = \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left (f + f_c-f_c \ right) + M \ left (f + f_c + f_c \ right) \ phải] H \ left (f + f_c \ right) $$
$ \ Rightarrow S \ left (f + f_c \ right) = \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left (f \ right) + M \ left (f + 2f_c \ right) \ right] H \ left (f + f_c \ right) $
Thay thế, các giá trị $ S \ left (f-f_c \ right) $ và $ S \ left (f + f_c \ right) $ trong $ V \ left (f \ right) $.
$ V (f) = \ frac {A_c} {2} [\ frac {A_c} {2} [M (f-2f_c) + M (f)] H (f-f_c) + $
$ \ frac {A_c} {2} [M (f) + M (f + 2f_c)] H (f + f_c)] $
$ \ Rightarrow V \ left (f \ right) = \ frac {{A_ {c}} ^ {2}} {4} M \ left (f \ right) \ left [H \ left (f-f_c \ right) + H \ left (f + f_c \ right) \ right] $
$ + \ frac {{A_ {c}} ^ {2}} {4} \ left [M \ left (f-2f_c \ right) H \ left (f-f_c \ right) + M \ left (f + 2f_c \ right) H \ left (f + f_c \ right) \ right] $
Trong phương trình trên, số hạng đầu tiên biểu thị phiên bản tỷ lệ của phổ tần số tín hiệu bản tin mong muốn. Nó có thể được trích xuất bằng cách đưa tín hiệu trên qua bộ lọc thông thấp.
$$ V_0 \ left (f \ right) = \ frac {{A_ {c}} ^ {2}} {4} M \ left (f \ right) \ left [H \ left (f-f_c \ right) + H \ left (f + f_c \ right) \ right] $$