Ορθογωνική διαμόρφωση πλάτους. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

Σχετικά έγγραφα
Συστήματα Επικοινωνιών Ι

Διαμόρφωση απλής πλευρικής ζώνης (single-sideband SSB)

Γραμμική διαμόρφωση φέροντος κύματος

Γιατί Διαμόρφωση; Μια κεραία για να είναι αποτελεσματική πρέπει να είναι περί το 1/10 του μήκους κύματος

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Διαμόρφωση Πλάτους - 2

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Διαμόρφωση Πλάτους - 1

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Διαμόρφωση Πλάτους - 1

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Διαμόρφωση Πλάτους - 2

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Ορθογωνική ιαµόρφωση Πλάτους (QAM)

x(t) = m(t) cos(2πf c t)

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Συστήματα Επικοινωνιών

Αποδιαμόρφωση σημάτων CW με θόρυβο

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Διαμόρφωση Πλάτους

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΠΛΑΤΟΥΣ

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

Μοντέλο συστήματος αποδιαμόρφωσης παρουσία θορύβου

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

8. ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ: ΓΕΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ Ορισμoί Εμπλεκόμενα σήματα

ΑΣΠΑΙΤΕ / Τμήμα Εκπαιδευτικών Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Εκπαιδευτικών Ηλεκτρονικών Μηχανικών

Διαμόρφωση Συχνότητας. Frequency Modulation (FM)

ΔΙΑΒΙΒΑΣΗ ΑΝΑΛΟΓΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΜΕ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΦΕΡΟΝΤΟΣ

Διαμόρφωση FM στενής ζώνης. Διαμορφωτής PM

Επικοινωνίες I FM ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ. Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών

Το σήμα εξόδου ενός διαμορφωτή συμβατικού ΑΜ είναι:

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

Δέκτες ΑΜ ΘΟΡΥΒΟΣ ΣΕ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ CW

Ασκήσεις στα Συστήµατα Ηλεκτρονικών Επικοινωνιών Κεφάλαιο 3 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ στις ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ και ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Συστήματα Επικοινωνιών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Στοιχεία ενός Συστήµατος Ηλεκτρικής Επικοινωνίας

3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΥΤΟΕΞΕΤΑΣΗΣ. 1) Nα αναφερθούν κάποια είδη πληροφοριών που χρησιμοποιούνται για επικοινωνία.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών

Άσκηση Να υπολογιστεί ο δείκτης διαμόρφωσης των συστημάτων ΑΜ και FM. Αναλογικές Τηλεπικοινωνίες Γ. Κ. Καραγιαννίδης Αν. Καθηγητής 14/1/2014

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΘΟΡΥΒΟΥ ΣΤΑ ANΑΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΒΙΒΑΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ. Προσθετικός Λευκός Gaussian Θόρυβος (Additive White Gaussian Noise-AWGN

4. Ποιο από τα παρακάτω δεν ισχύει για την ευαισθησία ενός δέκτη ΑΜ; Α. Ευαισθησία ενός δέκτη καθορίζεται από την στάθμη θορύβου στην είσοδό του.

Τηλεπικοινωνικακά Συστήματα Ι - Ενδεικτικές Ερωτήσεις Ασκήσεις 1)

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Επικοινωνιών

Τα ηλεκτρονικά σήματα πληροφορίας διακρίνονται ανάλογα με τη μορφή τους σε δύο κατηγορίες : Αναλογικά σήματα Ψηφιακά σήματα

Κύριες λειτουργίες ραδιοφωνικών δεκτών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Σελίδα 1 από 13

Αναλογικές Τηλεπικοινωνίες

Πρακτικές μέθοδοι αποδιαμόρφωσης FM. Ανίχνευση μηδενισμών Διευκρίνιση ολίσθησης φάσης Μετατροπή FM σε ΑΜ Ανάδραση συχνότητας

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Διαμόρφωση Παλμών κατά Πλάτος

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Κεφάλαιο 3 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ στις ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ. ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ και ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ

Κύριες λειτουργίες ραδιοφωνικών δεκτών

11.1. Αναπαράσταση του ψηφιακού σήματος πληροφορίας m(t)

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Μαθηµατική Παρουσίαση των FM και PM Σηµάτων

Αποδιαμόρφωση γωνίας με θόρυβο

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

FM & PM στενής ζώνης. Narrowband FM & PM

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

To σήμα πληροφορίας m(t) πρέπει να είναι μονοπολικό (uni-polar) ΝRZ σήμα της μορφής: 0 ---> 0 Volts (11.1) 1 ---> +U Volts

FM & PM στενής ζώνης. Narrowband FM & PM

1) Να σχεδιαστεί και να σχολιαστεί το γενικό ενός πομπού ΑΜ.

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Επικοινωνίες I Υπερετερόδυνοι Δέκτες

7 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΥΤΟΕΞΕΤΑΣΗΣ. 1) Ποιος είναι ο ρόλος του δέκτη στις επικοινωνίες.

Διαμόρφωση Συχνότητας. Frequency Modulation (FM)

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

Δέκτες ΑΜ. Υπερετερόδυνος (superheterodyne) δέκτης

ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΠΛΑΤΟΥΣ. ιαµόρφωση Πλάτους. Περιεχόµενα:

f o = 1/(2π LC) (1) και υφίσταται απόσβεση, λόγω των ωμικών απωλειών του κυκλώματος (ωμική αντίσταση της επαγωγής).

ΘΕΜΑ 1 ο. α. τα μήκη κύματος από 100m έως 50m ονομάζονται κύματα νύχτας και τα μήκη κύματος από 50m έως 10m ονομάζονται κύματα ημέρας.

ΤΕΙ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Τ.Ε.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

- Ραδιόφωνο. - Κινητή τηλεφωνία - Ψηφιακή τηλεόραση (π.χ. NOVA)

Διαμόρφωση Συχνότητας. Frequency Modulation (FM)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΑΠΟ ΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΠΛΑΤΟΥΣ (ΑΜ)

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Επικοινωνίες I SSB Παραγωγή - Αποδιαμόρφωση FM Διαμόρφωση

Κύριες λειτουργίες ραδιοφωνικών δεκτών

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

Διαμόρφωση Παλμών. Pulse Modulation

Στο Κεφάλαιο 9 παρουσιάζεται μια εισαγωγή στις ψηφιακές ζωνοπερατές επικοινωνίες.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Διάλεξη 7. Μετασχηματισμός Hilbert. Κεφ. 11 (εκτός 11.0 και ) Για κάθε συνάρτηση ισχύει. Αν η συνάρτηση είναι αιτιατή (causal)

Επικοινωνίες I FM ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ. Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Συστήματα Επικοινωνιών ΙI

ΜΕΛΕΤΗ, ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΕΩΝ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ SIMULINK ΤΟΥ MATLAB

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο : Εξομοίωση Ψηφιακή Υλοποίηση Αναλογικών Διαμορφώσεων

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Εργαστηριακή Άσκηση 5 Διαμόρφωση SSB και VSB

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Διαμόρφωση Γωνίας (Angle Modulation) - 3

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: Ραδιοφωνικός Δέκτης AM

Transcript:

Ορθογωνική διαμόρφωση πλάτους Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

Ορθογωνική διαμόρφωση πλάτους (QAM) Στη διαμόρφωση QAM δύο σήματα διαμορφώνονται από δύο φέροντα που διαφέρουν σε φάση κατά 90 ο Το φέρον os( π ft) αποκαλείται συμφασικό (inphase) ή I-hannel Το φέρον sin( π ft) αποκαλείται ορθογωνικό (quadrature) ή Q-hannel

Ορθογωνική διαμόρφωση πλάτους (QAM) m 1 ( t) + s(t) ~ A os( π ft) -90 0 m ( t) st () = Am()os( t π ft) + Am()sin( t π ft) 1

Ορθογωνική διαμόρφωση πλάτους (QAM) Μετάδοση δύο σημάτων DSBSC στο ίδιο εύρος ζώνης AM: σπατάλη ισχύος, σπατάλη εύρους ζώνης DSB: βελτίωση της επίδοσης μόνο ως προς την ισχύ, όχιωςπροςτοεύροςζώνης QAM: βελτίωση της επίδοσης της DSB ως προς το εύρος ζώνης με την ίδια κατανάλωση ισχύος

Φάσμα QAM A A 1 S( f ) = M1( f ) ( f + f) + ( f f) + M ( f ) ( f f) ( f + f) j [ δ δ ] [ δ δ ] A A = + + + + j [ M ( f f ) M ( f f )] [ M ( f f ) M ( f f )] 1 1 Για βαθυπερατά σήματα m 1 και m εύρους ζώνης W A [ M 1( f + f ) + jm ( f + f ) ], f + f W A S( f) = [ M1( f f) jm( f f) ], f f W 0, αλλού

Αποδιαμορφωτής QAM x os( π ft) -W W A m () 1 t s(t) ~ -90 0 s() t = Am ()os( t π f t) 1 + A m ()sin( t π f t) sin( π f t) x -W W A m () t

I-hannel Εάν υπάρχει διαφορά φάσης στο τοπικό φέρον, τότε η συμφασική έξοδος είναι yt () = st ()os( π ft+ φ) LPF = Am( t)os( π f t)os( π f t+ φ) 1 + Am ( t)sin( π f t)os( π f t+ φ) LPF A = m 1( t )[ osφ+ os(4 π f t + φ) ] A + m () t [ sinφ+ sin(4 π f t + φ) ] A A = m1( t)os φ m( t)sinφ LPF

Q-hannel Εάν υπάρχει διαφορά φάσης στο τοπικό φέρον, τότε η ορθογωνική έξοδος είναι v () t = s()sin( t π f t+ φ) LPF = Am( t)os( π f t)sin( π f t+ φ) 1 + Am ( t)sin( π f t)sin( π f t+ φ) LPF A = m 1( t )[ sinφ+ sin(4 π f t + φ) ] A + m ()os t [ φ+ os(4 π f t + φ) ] A A = m1( t)sin φ+ m( t)osφ LPF

Ιδιότητες QAM Η διαμόρφωση QAM μπορεί παραστατικά να θεωρηθεί σαν το μοίρασμα μιας διαδρομής αυτοκινήτου από τον οδηγό και ένα συνεπιβάτη Κάθε σήμα έχει το δικό του φέρον Η αποδιαμόρφωση είναι σχετικά απλή

Ιδιότητες QAM Προτέρημα: Διπλασιασμός της επίδοσης ως προς το εύρος ζώνης Μειονέκτημα: Ισχυρή απαίτηση για συγχρονισμό ΟδέκτηςQAM πρέπει να είναι ομόδυνος, διαφορετικά εμφανίζεται διαφωνία (ross-talk), δηλαδή, ανάμειξη των δύο σημάτων

Εφαρμογές QAM Η πιο διαδεδομένη εφαρμογή της QAM είναι στην έγχρωμη τηλεόραση (NTSC και PAL) Τα σήματα χρωμικότητας μεταδίδονται διαμορφωμένα κατά QAM παράλληλα με το σήμα φωτεινότητας

Ανασκόπηση

Ανασκόπηση

Διαμόρφωση μονής πλευρικής ζώνης Single Sideband Modulation (SSB)

Τι χρειάζεται η διαμόρφωση μονής πλευρικής ζώνης (SSB); Η σπατάλη φάσματος στην AM και DSB είναι σημαντική Το διαμορφωμένο κύμα καταλαμβάνει το διπλάσιο εύρος ζώνης από το προς διαμόρφωση σήμα Όμως, όλη η πληροφορία περιέχεται στη μία από τις πλευρικές Ηάλληείναιπεριττή! Υπάρχει περιθώριο βελτίωσης (διπλασιασμού) της φασματικής επίδοσης

Πλευρικές ζώνες To διαμορφωμένο σήμα AM έχει φάσμα: -f -W -f +W f -W f +W Στις δυο πλευρές εκατέρωθεν της συχνότητας ±f περιέχεται η ίδια πληροφορία f

Διαμόρφωση SSB Μεταδίδουμε μόνο την άνω ή κάτω πλευρική ζώνη Άνω πλευρική -f -W -f f f +W f Κάτω πλευρική -f -f +W f -W f f

Φάσμα σήματος SSB Έστω σήμα DSBSC A A rt () = mta () os π ft = mte () + mte () Στο πεδίο συχνότητας A A R( f ) = M( f f) + M( f + f) jπ f t jπ f t A A M( f + f) M(0) A M ( f f ) 0 f -f -W -f -f +W f -W f f +W

Φάσμα σήματος SSB - USB είσοδος R( f ) A A M ( f + f) M (0) 0 A M ( f f ) f f -f -W -f +W f -W f +W f 1 [1 sgn( f + f )] 1 1 [1 + sgn( f f )] φίλτρο 0 f -f f έξοδος A 1 M ( f + f ) [1 sgn( f + f )] -f -W -f S( f ) 0 A 1 M ( f f ) [1 + sgn( f f )] f f f +W

Φάσμα σήματος SSB - LSB είσοδος R( f ) A A M( f + f) M (0) 0 A M ( f f ) f f -f -W -f +W f -W f +W f φίλτρο 1 [1 + sgn( f + f )] -f 1 0 1 [1 sgn( f f )] f f έξοδος A 1 M ( f + f ) [1 + sgn( f + f )] -f -f +W S( f ) 0 A 1 M ( f f ) [1 sgn( f f )] f f -W f

Φάσμα σήματος SSB Σήμα SSB άνω πλευρικής ζώνης (USB) A M( f + f) + M( f f) S( f) = A sgn( f + f) M ( f + f) sgn( f f) M ( f f) Σήμα SSB κάτω πλευρικής ζώνης (LSB) A M( f + f) + M( f f) S( f) = A sgn( f + f) M ( f + f) sgn( f f) M ( f f) +

Σήμα SSB στο πεδίο του χρόνου A M( f + f) + M( f f) S( f ) = A sgn( f + f) M( f + f) sgn( f f) M( f f) A jπ ft A jπ ft () st = mte () + mte () A F 1 j f f M f f + { sgn( + ) ( + )} j A F 1 j f f M f f { sgn( ) ( )} j jπ ft jπ ft jπ ft e + e () () e st = Amt Amt () A A st () = mt ()os( π ft) mt ()sin( π ft ) e j jπ f t

Σήμα SSB στο πεδίο του χρόνου Σήμα SSB άνω πλευρικής ζώνης (USB) A A st () = mt ()os( π f ) t m()sin( t π ft) Σήμα SSB κάτω πλευρικής ζώνης (LSB) A A st () = mt ()os( π ft) + mt ()sin( π ft ) Εμφανίζονται δύο συνιστώσες: η συμφασική και η ορθογώνια mt () mt ()

Θεώρηση στο πεδίο συχνότητας Το φάσμα των συνιστωσών + mt () M ( f) + M ( f) + mt ( ) jm ( f) + jm ( f) δ( f f) + δ( f + f) os( π ft ) δ( f f) δ( f + f) sin( π ft ) j

Θεώρηση στο πεδίο συχνότητας Χρησιμοποιώντας την ιδιότητα πολλαπλασιασμού mt ()os( π ft ) 1 mt ()sin( π ft ) 1 + + ( M ( f f) + M ( f f) + M ( f + f) + M ( f + f) ) + + ( M ( f f) + M ( f f) + M ( f + f) M ( f + f) )

Θεώρηση στο πεδίο συχνότητας Με αφαίρεση (πρόσθεση) + USB s () t M ( f f ) + M ( f + f ) + LSB s () t M ( f f ) + M ( f + f )

Θεώρηση ζωνοπερατού σήματος Κάθε ζωνοπερατό σήμα μπορεί να παρασταθεί ως st () = s ()os( t π ft) s()sin( t π ft) s Όπου τα s (t) και s s (t) είναι βαθυπερατά σήματα S S s S( f f) + S( f + f) W f W ( f) = 0 αλλού j[ S( f f ) ( )] S f + f W f W ( f) = 0 αλλού

Θεώρηση ζωνοπερατού σήματος S( f ) A M (0) f -f -W -f 0 f f +W A M (0) S( f + f ) f -f -W -f S( f f ) 0 W A M (0) f -W 0 f f +W S ( ) f 1 j S ( ) s f f f

Θεώρηση ζωνοπερατού σήματος Επομένως 1 S( f ) = AM ( f) A s() t = m() t j S ( ) sgn( ) s f = A f M( f) A s () s t = m() t

Παραγωγή σημάτων SSB Διευκρίνιση συχνότητας Παραγωγή με βάση το φασματικό περιεχόμενο Αποκοπή των ανεπιθύμητων πλευρικών με φίλτρο Διευκρίνιση φάσης Παραγωγή με βάση την αναπαράσταση στο πεδίο του χρόνου Μέθοδος Weaver Παραγωγή με βάση την αναπαράσταση ζωνοπερατού σήματος

Διευκρίνιση συχνότητας Απλή ως σύλληψη Δύσκολη στην εφαρμογή Φίλτρο με πολύ απότομη αποκοπή στο f Το σήμα δεν πρέπει να έχει συνιστώσα DC Εάν το σήμα δεν περιέχει χαμηλές συχνότητες (π.χ. φωνή) Είναι εφικτή σε δύο στάδια M ( f ) f -f -W B f+w

Φίλτρα SSB

Διβάθμια παραγωγή SSB m(t) x Ζωνοπερατό Φίλτρο 1 x Ζωνοπερατό st () Φίλτρο A os( π ft) 1 1 A os( π ft) Τοδεύτεροφίλτροείναιλιγότεροκρίσιμο, γιατί;

Διβάθμια παραγωγή SSB m(t) 300 Hz 3400 Hz f 1 =100kHz 96,6 khz 99,7kHz 100,3 khz 103,4 khz f =10 MHz 9,8966 MHz 9,8997 MHz 10,1003 MHz 10,1034 MHz

Διευκρίνιση φάσης Διαμορφωτής Hartley Κύκλωμα σταθερής διαφοράς φάσης

Διαμορφωτής Hartley m (t) x + -90 0 ευρείας ζώνης ~ A mt ()os( π ft) + A os( π ft) ± s(t) () mt -90 0 x A mt ()sin( π ft )

Σταθερή διαφορά φάσης β-α=π/ α ~ A os( π ft) + + ± s(t) m(t) -90 0 A sin( π ft) β

M ( f ) Μέθοδος Weaver 0 f a f b f0 x Βαθυπερατό φίλτρο m (t) + s() t x os( π f t) 0 os( π f t) f 0 = f a + f b x 0 Βαθυπερατό φίλτρο fb fa fu = sin( π f t) sin( π f t) x

Ομόδυνη φώραση SSB s(t) x v(t) v ( t 0 ) ~ A os( π ft) 1 vt ( ) = AA os( )[ ( )os( ) π ft mt π ft mt ( )sin( π ft )] = 1 1 = AAmt () [ ()os(4 ) + AA mt π ft mt ()sin(4 π ft )] 4 4 1 v0() t = A Am () t V ( f ) 4 -f -W -f 0 f f +W f

Ομόδυνη φώραση SSB με σφάλμα συχνότητας s(t) x v(t) v ( t 0 ) ~ A os[ π( f + Δf) t] 1 vt ( ) = A os[ ( ) ] [ ( )os( ) π f +Δ f ta mt π ft mt ( )sin( π ft )] = 1 = AA [ mt ()os( πδ ft) + mt ()os[ π( f +Δf)] t 4 mt ()sin[ π( f +Δ f)] t ± mt ()sin( πδft) ] 1 v 0() t = AA mt ()os( πδ ft) ± mt ()sin( πδft) 4

Ομόδυνη φώραση SSB με σφάλμα συχνότητας M ( f ) S( f ) 0 f a f b 0 f f +f a f +f b V ( f ) V 0 ( f ) f a Δf f + Δf f a Δf

Ομόδυνη φώραση SSB με σφάλμα συχνότητας M ( f ) Σήμα προς διαμόρφωση -f b -f a 0 f a f b V ( f ) 0 LSB Δf>0, USB Δf<0 -f b -Δf -f a -Δf 1 1 v 0() t = AAmt ()os( πδ ft) + AAmt ()sin( πδft) 4 4 0 f a +Δf V ( f ) 0 f b +Δf USB Δf>0, LSB Δf<0 -f a +Δf -f b +Δf 1 1 v 0() t = A Am ()os( t πδft) A Am()sin( t πδft) 4 4 0 f a -Δf f b -Δf

Φαινόμενο Donald Duk Η παραμόρφωση που δημιουργεί η ολίσθηση της συχνότητας του τοπικού ταλαντωτή καθιστά την SSB ακατάλληλη για μετάδοση μουσικής Σε περίπτωση μετάδοσης φωνής, ολίσθηση μικρότερη των ±10 Hz, γίνεται ανεκτή Εάν είναι μεγαλύτερη, ηφωνήακούγεται όπως του Donald Duk

Ομόδυνη φώραση SSB με σφάλμα φάσης s(t) x v(t) v ( t 0 ) ~ A os( π f t+ φ) 1 vt ( ) = A os( ) ( )os( ) π ft + φ A mt π ft mt ( )sin( π ft ) = 1 = AA [ mt ()os( φ) + mt ()os(4 π ft + φ) 4 mt ()sin(4 π ft + φ) ± mt ()sinφ ] 1 v 0() t = AA mt ()os( φ) ± mt ()sinφ 4

Ομόδυνη φώραση SSB με σφάλμα φάσης 1 V 0( f) = A A M( f)os( φ) ± M( f)sinφ 4 M ( f) = jsgn( f) M( f) V 0 1 AAM ( f)exp( jφ ) f > 0 ( ) 4 f = 1 AAM ( f)exp( + jφ ) f < 0 4

Παραμόρφωση καθυστέρησης Η ολίσθηση φάσης του φέροντος στην SSB, δημιουργεί μια παραμόρφωση καθυστέρησης (delay distortion) o Στην ακραία περίπτωση φ =±90 το αποδιαμορφωμένο σήμα είναι ο μετασχηματισμός Hilbert mt () του σήματος Όμως το ανθρώπινο αυτί μπορεί να ανεχθεί μεγάλες παραμορφώσεις καθυστερήσεις Η ολίσθηση φάσης δεν είναι πολύ κρίσιμη για σήματα φωνής

Παρατηρήσεις Η δημιουργία φίλτρων με απότομο πέρασμα από τη ζώνη διέλευσης στη ζώνη φραγής είναι δύσκολη Η διαμόρφωση SSB είναι κατάλληλη όταν το φασματικό περιεχόμενο του σήματος είναι αμελητέο σε μια ζώνη γύρω από το μηδέν, όπως π.χ. συμβαίνει στη φωνή Όμως αυτό δεν συμβαίνει στο τηλεοπτικό ή μουσικό σήμα Οι παραμορφώσεις φάσης στην αποδιαμόρφωση είναι ανεκτές για την περίπτωση φωνής, αλλά απαράδεκτες για βίντεο ή μουσική

Εφαρμογές SSB Η διαμόρφωση SSB είναι το de fato στάνταρ για μετάδοση αναλογικού σήματος φωνής σε μεγάλες αποστάσεις Η SSB χρησιμοποιείται για μετάδοση φωνής π.χ. στα βραχέα κύματα ή σε φερέσυχνα στην τηλεφωνία

Ραδιοφωνικός δέκτης (Ι)

Ραδιοφωνικός δέκτης (ΙΙ)

Διαμόρφωση υπολειπόμενης πλευρικής ζώνης Vestigial Sideband Modulation (VSB)

VSB Συμβιβασμός μεταξύ SSB, DSB Μετάδοση ολόκληρης της άνω (κάτω) πλευρικής και μέρους της κάτω (άνω) πλευρικής Γιατί; Μείωση των απαιτήσεων για ζωνοπερατό φίλτρο Μείωση των απαιτήσεων σε εύρος ζώνης Επιτρέπονται σήματα με συνιστώσα d

VSB Το φίλτρο αποκοπής δεν είναι πολύ απότομο Έχει όμως κάποιες επιθυμητές ιδιότητες ώστε να διευκολύνεται η αποδιαμόρφωση Κατάλληλη για σήμα βίντεο (τηλεόραση) που έχει χαμηλές συχνότητες και μεγάλο εύρος ζώνης

VSB Εάν το προς διαμόρφωση σήμα έχει φάσμα -W W το διαμορφωμένο VSB σήμα (κάτω πλευρικής) έχει ως εξής: f W f

Παραγωγή σήματος VSB m(t) x s 1 ( t) s(t) ~ A os πf t Φίλτρο VSB s () t = Am()os( t π f t) 1 A S( f) = [ M( f f) + M( f + f)] H( f)

Παραγωγή σήματος VSB Το εύρος ζώνης του σήματος VSB είναι κάπου μεταξύ W και W Εξαρτάται από την υλοποίηση του φίλτρου VSB Η ισχύς του σήματος είναι κατά τι μεγαλύτερη από αυτήν του σήματος SSB Λόγω της μετάδοσης της υπολειπόμενης πλευρικής συνιστώσας

Αποδιαμόρφωση σήματος VSB s() t x vt () v () t 0 ~ A osπ f t Βαθυπερατό φίλτρο A V( f) = [ S( f f) + S( f + f)] = AA = M ( f )[ H ( f f ) + H ( f + f )] + 4 AA + [ M ( f f ) H ( f f ) + M ( f + f ) H ( f + f )] 4 AA V0 ( f) = M( f)[ H( f f) + H( f + f)] 4

Αποδιαμόρφωση σήματος VSB H( f f ) + H( f + f ) = 1 Εάν λαμβάνομε το επιθυμητό σήμα τότε AA AA V ( f) = M( f) v () t = m() t 0 0 4 4

Συνθήκη για το φίλτρο VSB Η γενική συνθήκη για αποδιαμόρφωση VSB είναι H( f f ) + H( f + f ) = σταθερά για f < W + + = < jπ fτ0 H( f f ) H( f f ) e για f W ώστε η έξοδος του αποδιαμορφωτή να είναι μια καθυστερημένη εκδοχή του σήματος

Φίλτρο VSB H ( f ) 1 1/ f f f v f f + f v

Φίλτρο VSB

Σήμα VSB στο πεδίο του χρόνου Το διαμορφωμένο σήμα VSB είναι st () = ht () Amt ()os( π ft) = όπου = A h( τ) m( t τ)os[ π f ( t τ)] dτ = A os( π f t) h( τ) m( t τ)os( π f τ) dτ + + A sin( π f t) h( τ) m( t τ)sin( π f τ) dτ A A = m()os( t π ft) ms()sin( t π ft) m () t = h( τ ) m( t τ)os( π fτ) dτ m ( t) = h( τ ) m( t τ)sin( π fτ) dτ s

Σήμα VSB στο πεδίο του χρόνου Όμως m () t = h( τ) m( t τ)os( π fτ) dτ 1 M( f ) = M( f ) [ H( f f) + H( f + f)] M( f ) = H( f f) + H( f + f) = 1 M( f ) m () t = m() t

Σήμα VSB στο πεδίο του χρόνου Παρόμοια m () t = h( τ) m( t τ)sin( π fτ) dτ s 1 Ms( f ) = M( f) [ H( f f) H( f + f)] j Ms( f ) M( f ) όπου = jh [ ( f f) H( f+ f)] = H( f) s 1 1 j H ( ) s f -1 f

Θεώρηση ζωνοπερατού σήματος Το σήμα VSB ως ζωνοπερατό σήμα γράφεται s() t = s ()os( t π f t) s ()sin( t π f t) s Όπου τα s (t) και s s (t) είναι βαθυπερατά σήματα S S s ( f) ( f) S( f f) + S( f + f) W f W = 0 αλλού = [ ( ) ( )] j S f f S f + f W f W 0 αλλού

Θεώρηση ζωνοπερατού σήματος Επομένως Επίσης Δηλαδή, τελικά 1 S( f) = AM ( f) [ H( f f) + H( f + f) ] 1 S( f) = AM ( f) j Ss( f) = AM ( f) [ H( f f) H( f + f) ] 1 Ss( f) = AH s( f) M( f) 1 1 s () t = A (), () () m t s t = Am t s s

Παραγωγή VSB με διευκρίνιση φάσης m (t) x + H s (f) ~ A mt ()os( π ft) A os( π ft) + ± s(t) m () s t -90 0 x A m ()sin( t π f t) s

Χρήση VSB στην τηλεόραση Το φίλτρο VSB βρίσκεται στον δέκτη 1 Φέρον εικόνας H ( f ) Φέρον χρωματικότητας Φέρον ήχου 1/ f f v f f + f v

Αποδιαμόρφωση VSB με φέρον Στην εμπορική τηλεόραση εκπέμπεται και το φέρον, τότε ka ka s( t) = A 1 + m( t) os( π ft) ms( t)sin( π ft) Που έχει περιβάλλουσα ka ka at () = A 1 + mt () + ms() t = ka kams() t ka A 1 + mt ( ) 1+ A 1 mt ( ) + kmt a ( ) +

Ομόδυνος φωρατής VSB s() t x vt () Βαθυπερατό φίλτρο v () t 0 ~ os( π f t) L { } vt () = st () os( π ft) = [ Amt ()os( π ft)] ht () os( π ft) A 1 V( f) = [ M( f + f) + M( f f) ] H( f) [ δ( f + f) + δ( f f) ] A A = [ M( f) + M ( f + f) ] H ( f + f) + [ M ( f f) + M ( f )] H ( f f) 4 4 A A V0( f) = M( f) [ H( f + f) + H( f f) ] v0( t) = mt (). 4 4

Ανασκόπηση γραμμικών συστημάτων διαμόρφωσης

Σε όλες τις περιπτώσεις που είδαμε st As t π ft s t π ft () = ()os( ) ()sin( ) s ΑΜ DSB SSB VSB s () t = 1 + k m(), t s () t = 0 a s s () t = m(), t s () t = 0 1 1 s () (), () t = m t ss t = ± m() t 1 1 s() t = m(), t ss() t = ± ms() t s

Μετατροπή συχνότητας

Μετατροπή συχνότητας Ολίσθηση του φάσματος ενός σήματος σε διαφορετική περιοχή συχνοτήτων, γνωστή και ως Μείξη, ετεροδύνωση Παραδείγματα ΗδιαμόρφωσηAM είναι μετατροπή συχνότητας ενός βαθυπερατού σήματος σε ζωνοπερατό Η ομόδυνη αποδιαμόρφωση είναι μετατροπή συχνότητας ζωνοπερατού σήματος σε βαθυπερατό

Η γενική περίπτωση μετατροπής συχνότητας Ζωνοπερατό σήμα με φέρον f 1 μεταφέρεται σε άλλο φέρον f Το είδος της διαμόρφωσης δεν αλλάζει!

Παραγωγή s() t x vt () Ζωνοπερατό φίλτρο v () t 0 ~ os( π f t) st () = Amt ()os( π ft) v() t = Am()os( t π f t)os( π f t) = L L A A mt ()os[ π( f fl))] t + mt ()os[ π( f + fl))] t A A vo() t = mt ()os[ π( f fl))] t = mt ()os( π flt) f = f f o L

Μετατροπή συχνότητας προς τα κάτω Sf ( ) f -f -W -f -f +W 0 f -W f f +W V( f) f -f -f L -f +f L Down onversion 0 f -f L f +f L V ( ) o f f -f +f L 0 f -f L

Μετατροπή συχνότητας προς τα άνω Sf ( ) f -f -W -f -f +W 0 f -W f f +W V( f) f -f -f L -f +f L 0 f -f L f +f L V ( ) o f Up onversion -f -f L 0 f +f L f

Εφαρμογές Οι πομποί συνήθως έχουν μετατροπές προς τα άνω Αυξάνει η συχνότητα πριν την τελική ενίσχυση Οι δέκτες έχουν συνήθως μετατροπές προς τα κάτω Κατεβαίνει η συχνότητα πριν την αποδιαμόρφωση

Πολυπλεξία κατά συχνότητα Πολλά ανεξάρτητα σήματα συνδυάζονται σε έναπροςμετάδοσησήμαπάνωαπόκοινό δίαυλο Π.χ. η QAM είναι μια μέθοδος πολυπλεξίας, αλλά μεδύομόνοανεξάρτητασήματα Στη γενική περίπτωση έχουμε πολλά σήματα, όπως, π.χ. στην τηλεφωνική μετάδοση φωνής με φερέσυχνο Οι ραδιοφωνικές εκπομπές επίσης θα μπορούσαν να εκληφθούν ως μια μορφή πολυπλεξίας

Φερέσυχνο