Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

การสื่อสารอนาล็อก

2,463 views

Published on

  • Hello! I have searched hard to find a reliable and best research paper writing service and finally i got a good option for my needs as ⇒ www.HelpWriting.net ⇐
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
  • Be the first to like this

การสื่อสารอนาล็อก

  1. 1. บทที่ … การผสมสัญ ญาณ (Modulation)ระบบสื่อสารแบบแอนาล็อก (Analog Communication) 3105 - 2016 ครูวิศาสตร์ ปุญญา สาขาวิชาอิเล็กทรอนิกส์ สาขางานอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรม วิทยาลัยการอาชีพขอนแก่น
  2. 2. Modulation Why Modulate? • ช่องสัญญาณเพิมขึ้น ่ • ได้ขนาดของช่องสัญญาณทีกว้างขึ้น ่ • ลดขนาดของสายอากาศ How Modulate ? • Amplitude frequency phasev( t ) = Ac cosθ c = Ac cos[ ωct + φ c ]
  3. 3. การมอดูเลตเชิงเส้น : DSB-LC xc( t ) = x( t )cos ωc t X ( ω + ω c ) X ( ω − ωc ) การมอดูเลตเชิงเส้น Xc( ω ) = 2 + 2 Anten Multipli na er× x(t) X(ω) x(t) cosω Am ct t -W 0 ω W X (ω)xc(t)= Ac ccosωct ω t −ωc 0 ωc F{x(t)cosωcx(t)cos Lower Upperωct t} Am/ Sideba Sideba t −ωc 2 0 nd ωc nd ω 2W 2Wรูปที่ 3.1 รูปสัญญาณทางเวลาและทางความถีของ ่ สัญญาณทีมอดูเลต ่
  4. 4. การมอดูเลตเชิงเส้น (Linear modulations)1. Double Sideband Large Carrier,DSB-LC หรือ สัญญาณ AM จะส่งทังสอง sideband รวมทั้งพาหะ ้2. Double Sideband Suppressed Carrier,DSB-SC ส่งทั้งสอง sideband เหมือน AM แต่ไม่ส่งพาหะ3. Single Sideband,SSB จะส่ง sideband เดียวแต่ได้ สัญญาณครบถ้วน4. Vestigial Sideband,VSB เป็นการส่ง sideband หนึงรวมกับบางส่วนของอีก sideband ไปด้วย ่
  5. 5. การมอดูเลตเชิงเส้น : DSB-LC  การมอดูเ ลตแบบ AM ( DSB-LC) x AM ( t ) = x( t )cos ωct + A cos ωc t X(ω) xm Am ω (t) t -W 0 W F{xm(t)cosxm(t)cos t ωct}/2 A m ωωct −ωc 0 ωcxc(t)=Acco Xc(ω) ωsωct t −ωc 0 ωcxm(t)cosωct+Acc F{xm(t)cosωct+Ac Envelopeosωct t cosωct /2 A }m ω −ωc 0 ωc Carrier รูป ที่ 3.2 สัญ ญาณ DSB-LC (AM) ทางเวลาและความถี่
  6. 6. การมอดูเลตเชิงเส้น : DSB-LC การมอดูเลตแบบ AM ( DSB-LC) • Modulation Index xAM ( t ) = Acos ωct + mA cos ωmt cos ωct = A( 1 + m cos ωm t )cos ωc t m = peak DSB - SC peak carrier • % Mod. ( max.magnitude ) − ( min.magnitude ) % mod .= ( max.magnitude ) + ( min.magnitude ) = ( 1 + m ) A − ( 1 − m ) A x 100 (1 + m)A + (1 − m)A = m × 100 %
  7. 7. การมอดูเลตเชิงเส้น : DSB-LCการมอดูเ ลตแบบ AM ( DSB-LC) cosωmt xAM(t) : t m<1 t Acosωc xAM(t) : t t m=1 t xAM(t) : Amcosωmt Acosωct m>1 t tรูป ที่ 3.4 สัญ ญาณ AM ที่ม อดูเ ลตด้ว ยดัช นีม อดูเ ลตต่า ง กัน
  8. 8. การมอดูเลตเชิงเส้น : DSB-LC กำาลังของพาหะและกำาลังของ sideband ใน AM x ( t ) = x ( t )cos ω c t + A cos ω ct 2 AM 2 2 2 2 = x 2( t ) + A2 2 2 x 2( t ) = P + P 2 P = A + 2 t c s 2Pt =กำาลังทังหมด ้ Pc =กำาลังพาหะ Ps =กำาลังของ sideband
  9. 9. การมอดูเลตเชิงเส้น : DSB-SC การมอดูเลตแบบ DSB-SC ( t ) = x( t )cos ω c t x DSB Anten Multipli na er× x(t) X(ω) x(t) cosω Am ct t -W 0 ω W X (ω)xc(t)= Ac ccosωct ω t −ωc 0 ωc F{x(t)cosωcx(t)cos Lower Upper t} Am/ωct Sideba Sideba t −ωc 2 0 nd ωc nd ω 2W 2W
  10. 10. การมอดูเลตเชิงเส้น : SSB การมอดูเ ลตแบบ SSB กรณีส ัญ ญาณหลายความถี่ สัญ ญาณความถี่เ ดีย ว Upper Sideband ω ω −ωc 0 ωc −ωc 0 ωc Lower Lower Sideband Sideband ω ω −ωc 0 ωc −ωc −ωc + 0 ωc - ωc ωm ωm ω ω −ωm 0 −ωm 0 ωรูป ที่ สเปกตรัม ของสัญ ญาณ รูป ที่ 3.5 m ωm SSB
  11. 11. การมอดูเลตเชิงเส้น : SSB x(t) sideband x(ω) X filter,H( ω) x (t) SSB x (t) DSB 0 ω cosωc t ω x ( ) DSB −ω 0 ωc ω c H(ω) −ω 0 ωc ω c xSSB (ω) −ω 0 ωc ω cรูปที่ 3.6 SSB modulator ใช้การกรองส่วน upper sideband
  12. 12. การมอดูเลตเชิงเส้น : VSB การมอดูเ ลตแบบ VSB Hv (ω ) u(ω - ωc ) 0 ω ωcรูป ที่ 3.7 ทรานสเฟอร์ฟ ัง ก์ช ัน ของวงจรกรองสำา หรับ VSB Picture Idealized carrier receiver characteristic Audio Remainder (FM) lower sideband Video Color burst Frequency 0.75 MHz 1.25 MHz 3.58 MHz 4 MHz 4 MHz 4.5 MHz 6MHz รูป ที่ 3.8 สเปกตรัม ของสัญ ญาณโทรทัศ น์
  13. 13. การมอดูเลตเชิงเส้น การสร้างสัญญาณมอดูเลตเชิงขนาด 1. มอดูเลตแบบผลคูณ (Product modulation) 2. มอดูเลตโดยใช้คุณสมบัติความไม่เป็นเชิงเส้นของ อุปกรณ์ 3. มอดูเลเตอร์แบบสวิตชิง (Switching modulator,chopper modulator)
  14. 14. การมอดูเลตเชิงเส้น : การสร้างสัญญาณมอดูเลตเชิง ขนาด1. มอดูเลตแบบผลคูณ (Product modulation) + X Σ x (t) AM + x(t) cos ωct รูปที่ 3.9 บล๊อกไดอะแกรมการสร้างสัญญาณ DSB-LC
  15. 15. การมอดูเลตเชิงเส้น : การสร้างสัญญาณมอดูเลตเชิง ขนาด2. มอดูเลตโดยใช้คุณสมบัติความไม่เป็นเชิง เส้นของอุปกรณ์ a xo( t ) = a1 x ( t ) + a2 x 2 + a2cos2ωc t + a1 [ 1 + 2 a 2 x ( t ) ] cos ω ct 1 + x(t) ∼ Bandpass + R filter x (t) 0 kcos ωt ∼ c @c ω รูปที่ 3.10 วงจรกรองสำาหรับสัญญาณ AM
  16. 16. การมอดูเลตเชิงเส้น : การสร้างสัญญาณมอดูเลตเชิง ขนาด 2. มอดูเลตโดยใช้คุณสมบัติความไม่เป็นเชิงเส้นของ อุปกรณ์์Accosωct Amplitude Ac [1+x(t)] cos ωt+x(t) c x(t) Modulator 2x(t) Accosωct Adder -x(t) Amplitude-Accosωct Modulator - Ac[1+x(t)]cosωct-x(t) รูปที่ 3.11 การสร้างสัญญาณ DSB-SC จาก AM
  17. 17. การมอดูเลตเชิงเส้น : การสร้างสัญญาณมอดูเลตเชิง ขนาด2. มอดูเลตโดยใช้คุณสมบัติความไม่เป็นเชิงเส้นของ อุปกรณ์รูปที่ 3.12 วงจรบาลานซ์มอดูเลตเตอร์ทใช้อุปกรณ์ไม่ ี่ เป็นเชิงเส้น
  18. 18. การมอดูเลตเชิงเส้น : การสร้างสัญญาณมอดูเลตเชิง ขนาด3. มอดูเลเตอร์แบบสวิตชิง (Switching modulator,chopper modulator) Bandpass x(t) ei (t) eo (t) ωc filter@ ωc cosωct ~ x(t) ei (t) eo (t) t t 0 t 0 0 Bandpass x(t) ei (t) eo(t) filter@ ωc ~ cosωctรูปที่ 3.13 วงจรมอดูเลเตอร์สัญญาณ DSB แบบ chopper
  19. 19. การมอดูเลตเชิงเส้น : การสร้างสัญญาณมอดูเลตเชิง ขนาด3. มอดูเลเตอร์แบบสวิตชิง (Switching modulator,chopper modulator) x(t) + ωc ~ R Bandpass filter v (t) kcosωct + ω o ~ @c รูปที่ 3.14 วงจรมอดูเลตเตอร์สัญญาณ AM แบบ chopper
  20. 20. การมอดูเลตเชิงเส้น : การสร้างสัญญาณมอดูเลตเชิง ขนาดSingle Side Band • โดยวิธี Filter • วิธีเลื่อนเฟส Balance Modulator x(t) X x(t)cosω t c cosωct + -90 o o Σ xSSB +(t) _ -90 + _ ^ sin ωct ^ x(t) x(t)sinωct X รูปที่ 3.15 การสร้างสัBalanceSSB โดยวิธีเลื่อนเฟส ญญาณ Modulator
  21. 21. การมอดูเลตเชิงเส้น : การดีมอดูเลตสัญญาณเชิงขนาด เอ็นเวลโลปดีเทคชัน xi (t) C R t xi (t) xo(t)xo(t) xo(t) xo(t) t t t Correct RC RC too large RC too small รูปที่ 3.16 เอ็นเวลโลปดีเทคเตอร์
  22. 22. การมอดูเลตเชิงเส้น : การดีมอดูเลตสัญญาณเชิงขนาด ซิงโครนัสดีเทคชัน x DSB ( t )cos ωct = x( t )cos 2ωct = x( t ) + x( t ) cos 2ωct 2 2 F { x DSB ( t )cos ωct } = X ( ω ) + X ( ω + 2ω c ) + X ( ω − 2ω c ) 2 4 4 ซิงโครนัสดีเทคชัน (synchronous detection)โคฮีเรนต์ดีเทคชัน (coherent detection)
  23. 23. การมอดูเลตเชิงเส้น : การดีมอดูเลตสัญญาณเชิงขนาดซิงโครนัสดีเทคชัน (synchronous detection) รูปที่ 3.17 Synchronous detection
  24. 24. การมอดูเลตเชิงเส้น : การดีมอดูเลตสัญญาณเชิงขนาด • heterodyning  IF (intermediate frequency) Speaker Audio RF amplifier RF amplifier RF amplifier Demodulator amplifier Station (¡) Selector Volume Speaker Audio RF amplifier X IF amplifier Demodulator amplifier Local Oscillator Volume Station Selector (¢)รูปที่ 3.18 เครื่องรับวิทยุ (ก) แบบ TRF (ข) แบบ Superheterodyne
  25. 25. Frequency-Division Multiplexing:FDM X1 (ω ) X2 (ω ) X3(ω ) ω -ωm ω ω -ωm 0 ωm 0 ωm -ωm 0 ωm Antenna x1 (t) X x2(t) ω1 X + + Σ transmitter + ω2 x3 (t) X ω3 ω 0 ω1 ω2 ω3 2m ω 2m ω 2m ω Antenna Demodulator Antenna BPF @1 x1(t) ω x1 or (t) Tunable x2 or BPF x2 (t) @2 ω BPF Demodulator (t) BPF x3 (t) Receiver x3(t) @3 ω Receiver
  26. 26. การมอดูเลตเชิงมุม (Angle modulations)1. Phase modulation (PM) เปลี่ยนแปลงมุมเฟสตามสัญญาณที่ต้องการ มอดูเลต θ ( t ) ∝ x( t ) θ ( t ) = ω c t + k p x( t ) + θ0 [ x PM ( t ) = A cos ω c t + k p x( t ) + θ0 ]2. Fequency modulation (FM) เปลี่ยนแปลงความถ์ี์่เชิงมุมตาม เชิ สัญญาณที่ต้องการมอดูเลต ω i ( t ) ∝ x( t ) ω i ( t ) = ω c + k f x( t ) θ ( t ) = ω c t + ∫ k f x( t )dt + θ 0 [ x FM ( t ) = A cos ω c t + ∫ k f x( t )dt + θ 0 ]
  27. 27. การมอดูเลตแบบ FM (Frequency Modulation) ให้สญญาณที่ต้องการมอดูเลตเป็นm ( t ) = Am cos ω m t ั x [ x FM ( t ) = A cos ω c t + ∫ k f Amcos ωmt dt ] = A cos ω c t + ωm sin ω m t  ∆ω     x FM ( t ) = A cos[ ω c t + β sin ω m t ] x FM ( t ) = A cos ω ct cos( β sin ω mt ) − A sin ω ct sin( β sin ω mt ) Kf Modulation sensitivity ∆ ω = kAm Frequency deviation β = ∆ω เรียกว่า modulation index ωm
  28. 28. Frequency Modulation : Narrow-band Frequency Modulation (NBFM) Narrow-band Frequency Modulation (NBFM) ในกรณีท ี่  <0.2 cos( β sin ωmt ) ≈1 sin( β sin ωmt ) ≈ β sin ω mt xFM ( t ) = A cos ω ct − Aβ sin ω ct sin ω mt xFM ( t ) = A cos ω c t − 1 βA cos( ω c − ω m )t + 1 βA cos( ω c + ω m )t 2 2 รูป ที่ 3.21 (ก ) เปรีย บเทีย บสเปกตรัม AM และ NBFM
  29. 29. Frequency Modulation : Narrow-band Frequency Modulation (NBFM) ωm A A(1-m)=min A(1+m)=max -ωm (¢) βA βA 2 2 β ωm -ωm A (¤)รูป ที่ 3.21 (ต่อ ) (ข ) เฟสเซอร์ไ ดอะแกรมของ AM (ค ) เฟสเซอร์ไ ดอะแกรมของ NBFM Bandwidth B = 2 fm
  30. 30. Frequency Modulation : Narrow-band Frequency Modulation (NBFM) Wide-band Frequency Modulation (WBFM) ในกรณีท ี่  >0.2 sin ω t ) = J ( β ) + 2 J ( β ) cos 2ω t + 2 J ( β ) cos 4ω t +....... cos( β m 0 2 m 4 m sin( β sin ωm t ) = 2 J 1 ( β ) sin ω m t + 2 J 3 ( β ) sin 3ω m t + 2 J 5 ( β ) sin 5ω m t + ....... 0.8 J0 0.6 0.8 J1 0.4 J2J 3 0.6 Arrows show initial values for J ( )=0.0 nβ J0 J1 J 0.4 J4 J J6 J J 0.2 2 J3 J0 J1 J2 J 3 0.2 5 7 8 0 0 J 0.2J4J5 J6J7J8 -0.23 0.4 -0.4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 β -0.6 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20β รูป ที่ 3.22 เบสเซลฟัง ก์ช ัน ที่ค ่า  และ n ต่า งๆ
  31. 31. Frequency Modulation : Narrow-band Frequency Modulation (NBFM) สมการ wide band FM
  32. 32. Frequency Modulation : Narrow-band Frequency Modulation (NBFM) β Spectrum 0.4 fc 1.5 fc 4.0 fc 7.0 fc 9.0 fc รูป ที่ 3.23 เส้น สเปกตรัม สัญ ญาณ FM ที่  ค่า ต่า งๆ
  33. 33. Frequency Modulation : Narrow-band Frequency Modulation (NBFM) WBFM bandwidth • แบนด์วิดท์ของคาร์สน (carson bandwidth) ั B = 2( β + 1 ) f m = 2( ∆f + f m )
  34. 34. การสร้างสัญญาณ Frequency Modulation การสร้างสัญญาณ FM • การสร้างโดยตรง  Varactor tuner circuit  VCO (Voltage control oscillator) • การสร้างโดยทางอ้อม
  35. 35. การสร้างสัญญาณ Frequency Modulation การสร้า งโดยตรง • Varactor tunner circuit 1 fc = 2 π LC E1 L C0 Varactor diode C1 E2 รูป ที่ 3.26 วงจรสร้า งความถี่พC2 x(t) าหะโดยใช้ varactor 0
  36. 36. การสร้างสัญญาณ Frequency Modulation การสร้า งโดยตรง  VCO (Voltage control oscillator) Vcc R2 R1 1.5k 0.001µF x(t) C2 V 56 84 c SE/NE 566 R3 10k 7 13 C1 รูป ที่ 3.27 วงจรมอดูเ ลตที่ใ ช้ VCO (IC 566)
  37. 37. การสร้างสัญญาณ Frequency ModulationAudio การสร้า งโดยทางอ้อ ม x(t) Integrator x(t)dt Preemphasis baseband 90 o Product 400kHz Phase shift modulator Crystal- controlled oscillator + 400 kHz +24.4 kHz _ Multiplier 1.0208MHz Down 12.8 MHz Multiplier x96 781.25Hz converter 781.25Hz x32 98 MHz 75 kHz Power Crystal- controlled amplifier oscillator To aerial รูป ที่ 3.28 Armstrong Modulator สำา หรับ ความถี่ VHF
  38. 38. การดีเทคสัญญาณ FM (FM detectors) การดีเทคโดยการเปลี่ยนเป็นสัญญาณ AM • 1. Differenciating circuit • 2. Tune circuit • 3. Raito detector • 4. Quadrature detector Zero crossing detection การดีเทคโดย เฟสล๊อคลูป (Phase lock loop)
  39. 39. การดีเทคสัญญาณ FM (FM detectors)) การดีเทคโดยการเปลี่ยนเป็นสัญญาณ AM • หลักการของ discriminator vo slope k δω −∆ω ∆ω รูปที่ 3.29 Discriminator Action
  40. 40. การดีเทคสัญญาณ FM (FM detectors) Zero crossing detection (Quadrature detector) รูป ที่ 3.30 รูป คลื่น แสดงการเปรีย บเทีย บเฟส ค่า เฉลี่ย ของผลคูณ สัญ ญาณจะแปรตามการเปลี่ย นแปลงเฟส
  41. 41. การดีเทคสัญญาณ FM (FM detectors) การดีเทคโดย เฟสล๊อคลูป (Phase lock loop) Mixer x in products~ d.c.α cos θ xmout at ωt X 2ω+d.c. ~ A VCO o/p vcon a cos θ VCO at ωt+θ รูปที่ 3.31 วงจร Phase -locked loop
  42. 42. Digital Modulation Carrier Modulation Schemes • ASK , FSK , PSK • QAM, etc.(MSK, DQPSK ) Consideration to • Maximum data rate • Minimum probability of symbol error • Minimum transmitted power • Minimum channel bandwidth • Maximum resistance to interfering signal • Minimum circuit complexity
  43. 43. Digital Modulation :ASK Amplitude Shift Keying :ASK 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 (A) 1 0 11 01 00 1 0 (B) A) binary ASK B) 4-Array ASK
  44. 44. Digital Modulation : FSK Frequency Shift Keying :FSK 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 (A ) 1 0 11 01 00 1 0 (B ) A) binary FSK B) 4-Array FSK
  45. 45. Digital Modulation : PSK Phase Shift Keying :PSK 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 (A ) 1 0 11 01 00 1 0 (B )A) binary PSK B) 4-Array PSK (quad phase shift keying)
  46. 46. Digital Modulation : QAM Quadrature Amplitude Modulation :QAM 00 01 11 10 φ1 φ2 0000 0001 0011 φ2 0010 00 1000 1001 1011 1010 10 φ1 1100 1101 1111 1110 11 0100 0101 0111 0110 10
  47. 47. Multiplexing : Frequency Division Multiplex;FDM Time Division Multiplex;TDM
  48. 48. Multiplexing :FDM Frequency Division Multiplex;FDM Signal MOD1 @ f 1 DEMOD1 @ f 1 Signal1 12 Signal MOD2 @ f 2 f DEMOD2 @ f 2 Signal f1 f2 f3 f4 2 Signal MOD3 @ f 3 DEMOD3 @ f 3 Signal3 3 Si gnal MOD4 @ f 4 DEMOD4 @ f 4 Signal4 4 ตัว อย่า งการมัล ติเ พล็ก ซ์เ ชิง ความถี่
  49. 49. Multiplexing :FDM ลำาดับชั้นการมัลติเพล็กซ์ ใน FDM Supergroup 312 Ch1 552 Ch2 312 Ch3 552 312 Mastergro Ch12 Group 552 Supergroup up Group Supergrou Ch1 Ch1 p 60 2 108 31 55 81 2044 2 2 2 60 108 60 108 60 108
  50. 50. Multiplexing :TDM  Time Division Multiplex;TDMSignal Signal1 1 4 3214321 4321 4321Signal Signal2 2Signal Signal3 3Signal Signal4 4 ตัว อย่า งการมัล ติเ พล็ก ซ์เ ชิง เวลา สัญ ญาณอนาลอก
  51. 51. Multiplexing :TDM  Time Division Multiplex;TDM Bit clock Signal A Signal B Signal C Signal DMultiplexed Signal A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D การมัล ติเ พล็ก ซ์เ ชิง เวลาของสัญ ญาณดิจ ิต อล
  52. 52. Multiplexing Standard T-Carrier Channel 1 Channel 2 Channel 24 1bit 1bit 1bit fram signa e 7 bit data signal 7 bit data signal 7 bit data l sync 1 frame 193 bit เฟรมของ T1 carrier T1 T2 T3 T4 outpu outpu outpu 24 t 1 t 1 t 1 output voice 2 . 1 st 2 nd 2 3 rd 2 4 thChanne . 3 3 3 274.176 Mb/s l . Level Level . Level . Level (4032 VF) . 4 multiplexer . multiplexer 64 multiplexer . multiplexer 7 6kb/seach T1 line T2 line T3 line 1.544 Mb/s (24 Voice) 6.312 Mb/s (96 44.736 Mb/s Voice) (672Voice) ลำา ดับ ชั้น ของการมัล ติเ พล็ก ซ์ ของ T1 carrier
  53. 53. Multiplexing Standard CCITT Level 1 Level 2 Level 3 output output output Level 4 output 30 1 1 1 voice 1 st 2 2 nd 2 3 rd 2 4 th 139.264 Mb/s (1920 Voice . Level 3 Level 3 Level 3 channel)Channe . Level . multiplexer 4 multiplexer 4 multiplexer 4 l . multiplexer64 kb/s each 2.048 Mb/s (30 Voice) 8.448 Mb/s (120Voice) 34.368 Mb/s (480 Voice) ลำา ดับ ชั้น ของการมัล ติเ พล็ก ซ์ ตามมาตรฐาน CCITT
  54. 54. Multiple Access Frequency Division Multiple Access ;FDMA Time Division Multiple Access ;TDMA Code Division Multiple Access ;CDMA
  55. 55. Multiple Access Frequency Division Multiple Access;FDMA • each station(user) use different frequency • at all time (same time)
  56. 56. Multiple Access Time Division Multiple Access;TDMA • each station(user) use different time slot • same frequency
  57. 57. Multiple Access Code Division Multiple Access;CDMA • each station(user) use different code • Same frequency • Same time

×