Bài giảng Kỹ thuật phát thanh và truyền hình - Chương 1: Kỹ thuật phát thanh - Vũ Thị Thúy Hà

ành phần sau:
 VũTh 
 Thành phần thứ nhất : Tần số sóng mang f hiện tại và biên độ ị
 c Hà Thúy
 của nó được xác định bằng Vc J0 ( )
 Thành phần thứ hai, có tần số là tổng (fc + fm) và hiệu (fc - fm) 
 gọi là hài bậc 1 của sóng mang và biên độ Vc J1( )
 Thành phần thứ ba có biên độ Vc J 2 ( ) và tần số (fc + 2fm) và 
 (fc – 2fm) gọi là hài bậc 2.
 ..vv
 40
 1.4.HỆ THỐNG PHÁT THANH FM
 3
 /
 2
 /
 Nhận xét: Biên độ của các thành phần phổ phụ thuộc vào chỉ số điều chế 2017
 VũTh 
 Peak frequency deviation 힓풇
 β = β
 = ị
 modulating frequency Hà Thúy
98% băng tần được xác định bởi tất cả các cặp biên tần của bảng Bessel được gọi là 
băng tần thông tin cho một chỉ số điều chế tương ứng. Trong thực tế người ta thường 
sử dụng một định luật để xác định băng tần của mạch gọi là định luật Carson.
 BW = 2(fm + f)
 = 2fm(1+ β )
 41
BẢNG TRA BESSEL
 3
 /
 m j0 j1 j2 j3 j4 j5 j6 j7 j8 j9 j10 j11 j12 j13 j14 2
 /
 2017
 0,00 1,00 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
 0,25 0,98 0,12 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
 0,5 0,94 0,24 0,03 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ VũTh 
 1,0 0,77 0,44 0,11 0,02 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
 1,5 0,51 0,56 0,23 0,06 0,01 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
 ị
 2,0 0,22 0,58 0,35 0,13 0,03 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Hà Thúy
 2,4 0 0,52 0,43 0,20 0,06 0,02 _ _ _ _ _ _ _ _ _
 2,5 -0,05 0,50 0,45 0,22 0,07 0,02 0,01 _ _ _ _ _ _ _ _
 3,0 -0,26 0,34 0,49 0,31 0,13 0,04 0,01 _ _ _ _ _ _ _ _
 4,0 -0,40 -0,07 0,36 0,43 0,28 0,13 0,05 0,02 _ _ _ _ _ _ _
 5,0 -0,18 -0,33 0,05 0,36 0,39 0,26 0,13 0,05 0,02 _ _ _ _ _ _
 6,0 0,15 -0,28 -0,24 0,11 0,36 0,36 0,25 0,13 0,06 0,02 _ _ _ _ _
 7,0 0,30 0,00 -0,30 -0,17 0,16 0,35 0,34 0,23 0,13 0,06 0,02 _ _ _ _
 8,0 0,17 0,23 -0,11 -0,29 -0,10 0,19 0,34 0,32 0,22 0,13 0,06 0,03 _ _ _
 9,0 -0,09 0,25 0,14 -0,18 -0,27 -0,06 0,20 0,33 0,31 0,21 0,12 0,06 0,03 0,01 _
 10,0 -0,25 0,05 0,25 0,06 -0,22 -0,23 -0,01 0,22 0,32 0,29 0,21 0,12 0,06 0,03 0,01
 42
(TT)
 3/2/2017
 4.Đặc điểm của hệ thống FM.
 Công suất vừa và nhỏ.
 VũTh 
 Truyền thẳng,
 ị
 Diện tích phủ sóng hẹp. Hà Thúy
 Chất lượng âm thanh tốt.
 5. Ứng dụng của hệ thống FM.
 Dùng trong băng tần :88-108Mhz.
 Thiết lập mạng quốc gia.
 Thiết lập mạng địa phương cấp tỉnh, huyện.
 43
1.4.HỆ THỐNG PHÁT THANH FM ( MÁY
PHÁT)
 3
 /
 2
 /
 1.4.2.Sơ đồ khối hệ thống FM. 2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 44
1.4.2.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG FM ( MÁY THU)
 3
 /
 2
 /
 2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 45
3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 
 46
3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 
 47
BÀI TẬP FM
 Một bộ VCO 1MHz với độ nhạy k0 = 3 kHz/V được điều
 chế với tín hiệu sin biên độ 2 V, tần số 4 kHz. Xác định 3
 /
 2
 /
 các thông số sau : 2017
 1. Độ lệch tần số lớn nhất của sóng mang. VũTh 
 2. Chỉ số điều chế. ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 3. Tính chỉ số điều chế nếu điện áp điều chế tăng gấp đôi.
 4. Tính chỉ số điều chế với biểu diễn tin tức 
 vm(t) = 2cos[2 (8kHz)t] .
 1. Biểu diễn dạng toán học của tín hiệu FM dưới dạng 
 sóng mang cosin và tín hiệu cosin điều chế trong phần
 4 và biên độ sóng mang là 10 v .
 48
1. f = k0Vm= (3 kHz/V)(2 V) = 6kHz.
2. Độ lệch pha cực đại của điều chế tín hiệu hình sin là
 β= f/fm = 6 kHz/4 kHz = 1.5 rad . 
 Đơn vị radian thường bị bỏ qua . Để nhấn mạnh, đơn vị radian 3/2/2017
 nên để trong ngoặc đơn.
3. Với điều chế tuyến tính f tỷ lệ với Vm vì vậy trong câu 3 ta có
 mf = 3.0 rad, gấp đôi chỉ số điều chế ở câu 2. VũTh 
 Từ V = 4 V, ta có
 m ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 = fc/fm = (4 V x 3 kHz)/4 kHz = 3 (rad).
4. Tín hiệu điều chế là hình sin biên độ 2V, vì vậy độ lệch tần số 
 sóng mang tương tự như câu 1sẽ là 
 f = 6kHz. 
 Khi fm = 8 kHz, độ lệch pha cực đại của sóng mang và chỉ số 
 điều chế là mf = 0,75.
5. Tín hiệu điều chế là cosin (cũng như sóng mang). 
 Theo đó, sử dụng giá trị = 0,75
 6 3
 vfm =10cos(2 10 t + 0.75 sin2 8 x 10 t)
 49
 Một tín hiệu FM được biểu diễn như sau vFM = 
 1000cos(2 107t + 0,5cos2 104t) được xác định bởi một
 antenna 50. Xác định các thông số sau:
 1. Công suất tổng.
 3
 /
 2
 2. /
 Chỉ số điều chế. 2017
 3. Sự lệch tần số cực đại.
 4. Độ nhạy điều chế nếu nếu trong phần 3 có biên độ điện áp điều VũTh 
 chế 200mV.
 ị
 5. Vẽ phổ tín hiệu. Hà Thúy
 6. Băng tần (99%) và băng tần gần đúng của mạch theo định luật
 Carson.
 7. Công suất của biên tần nhỏ nhất (chỉ một biên tần) trong băng
 tần 99%. 
 8. Công suất thông tin tổng.
 50
 2 2
1. PT = (vc) /2R = 1000 /100 = 10kW
2. Thành phần 0,5cos2 104t gây ra sự thay đổi pha cực đại và β =0,5.
 4
3. = f/fm; do đó fc = 0,5x10 Hz = 5kHz .
 3/2/2017
4. k0 = f/Vm =5 kHz/0,2V = 25 kHz/V.
5. Phổ được xác định bằng bảng bessel với m = 0,5 và A = 1000 V , fm = 10 
 kHz. Sóng mang là AJ0(0,5) = 940 V tại 10 MHz. Biên tần đầu tiên là VũTh 
 AJ1(0,5) = 240 V tại 9.990 MHz và 10.010 MHz , biên tần thứ hai là 
 ị
 AJ2(0,5) = 30 V tại 9.98 MHz và 10.020 MHz. Hà Thúy
6. Từ phần 5, băng tần thông tin 99% là 2x20kHz = 40 kHz, và từ định luật 
 Carson, BW = 2(10kHz + 5kHz) = 30 kHz với mức độ méo thấp chấp 
 nhận được.
 2
7. Mỗi sideband là 30 V , vậy P1sb = (30 V ) /100 = 9 W
8. Công suất phần mang thông tin của tín hiệu là PT – Pc, khi công suất sóng 
 2
 mang là Pc = (940V ) /100 = 8.836 kW. PT – Pc = 10 kW – 8,836 kW = 
 1,164 kW. Hiệu suất điều chế ( trong trường hợp này là 11,64%) là khá 
 thấp. Mặt khác, công suất tổng được tính như sau: PT=Pc+P1+P2 = 8,836 
 2
 +[(240 /100)+9] = 10.006 kW, với sai số 0,06% . 51
1.5 TỔNG QUAN VỀ PHÁT THANH S Ố.
 3
 /
 2
 /
 2017
 Hệ thống phát thanh số Vũ
 Th
 ị
 Máy phát/thu thanh số Thúy
 Hà
 Các chuẩn phát thanh số
 52
1. HỆ THỐNG PHÁT THANH SỐ.
 3/2/2017
. Những ưu, nhược điểm của phát thanh truyền thống.
 Đáp ứng được nhu cầu nghe đài của người dân. VũTh 
 Công suất bức xạ lớn. ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 Không đáp ứng được nhu cầu nghe đài theo yêu cầu.
 Khó trao đổi chương trình với các hệ thống truyền dẫn
 khác.
Những ưu, nhược điểm của phát thanh số.
 Công nghệ mới,trao đổi với các hệ thống khác thuận lợi.
 Lưu trữ và truyền dẫn dễ dàng .
 Công suất bức xạ nhỏ ( bằng1/6 so với kỹ thuật analog.)
 Đáp ứng được nhu cầu nghe đài của người dân, nhu cầu 53
 nghe theo yêu cầu.
2. MỘT SỐ HỆ THỐNG PHÁT THANH
SỐ
+EUREKA 147 Digital Audio Broadcasting (DAB)(Ch Âu)
 (Ngoài châu âu, một số nước khác như Canada,
 Singapore, Đài loan, Australia cũng đã đưa hệ thống
 phát thanh số theo tiêu chuẩn E-147 vào khai thác chính
 thức)
+ Digital Radio Mondiale (DRM). (Ch Âu): phát thanh số
 trên các băng tần nhỏ hơn 30 MHz
+ IBOC – US Digital Radio (IDAB,DRE).(Mỹ): phát thanh
 số trên các băng tần cho FM và AM truyền thống
+ ISDB – T (Japan). Đây là tiêu chuẩn dùng chung cho
 phát thanh và truyền hình, trong đó ISDB-T băng hẹp
 9429 KHz hoặc 1,3 MHz cho phát thanh 54
A. EUREKA 147 DIGITAL AUDIO BROADCASTING (DAB)
 Hệ thống làm việc ở dải tần số từ 30 MHz đến 3 GHz.
 Khối mã hóa nguồn thực hiện xử lý tín hiệu âm thanh số theo
 chuẩn nén MPEG-1 Layer-2 và MPEG-2 Layer-2. Với tốc độ VũTh 
 bit có thể thay đổi dễ dàng từ 8 Kps đến 384 Kbps ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 Truyền dữ liệu: Có thể truyền các luồng data riêng biệt hoặc
 đóng gói.
 Truyền các dữ liệu liên quan đến chương trình – PAD
 (Programme Associated Data) bằng cách gắn vào luồng dữ
 liệu âm thanh. Tốc độ thấp nhất là 667bps và có thể thay đổi
 theo mã tín hiệu âm thanh được sử dụng.
 Truy cập dữ liệu có điều kiện – CA (Conditional Access) phục
 vụ cho các mục đích thương mại.
 Truyền thông tin dịch vụ SI (Service Information): Thông tin
 giúp cho người sử dụng lựa chọn chương trình. 55
EUREKA 147 DIGITAL AUDIO BROADCASTING
(DAB)
 3
 /
 2
 /
 2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 56
EUREKA 147 DIGITAL AUDIO BROADCASTING
(DAB)
 3
 /
 2
 /
 2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 57
SƠ ĐỒ KHỐI MÁY PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB 
DAB SENDER
 DAB Signal
 Service 
 Information FIC
 Multiplex
 Information carriers
 Trans-
 mission
 Trans-
 Multi- ODFM
 plexer mitter f
 1.5 MHz
 Audio Audio Channel
 ServicesEncoder Coder
 MSC
 Multi- Radio Frequency
 plexer
 Data Packet Channel
 FIC: Kênh thông tin nhanh- Fast Information 
 Services Mux Coder Channel
 MSC: kênh dịch vụ chính- Main Service Channel
 OFDM: Orthogonal Frequency Division 
 Multiplexing
SƠ ĐỒ KHỐI MÁY PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB 
DAB RECEIVER
 (partial)
 MSC
 ODFM Channel Audio Audio
 Tuner
 Demodulator Decoder Decoder Service
 FIC
 Independent
 Data
 Packet Service
 Demux
 Control Bus Controller
 User Interface
PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB-OFDM
 3
 /
 2
 /
 2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 60
PHÁT THANH SỐ CHUẨN Ba điều kiện cho các máy phát thuộc 
 mạng đơn tần
DAB MẠNG ĐƠN TẦN SFN
 - Phát cùng một dòng truyền tải TS.
 - Phát cùng tần số.
 - Phát “cùng thời điểm”. 3/2/2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 61
PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB- MÃ HÓA
NGUỒN
 3/2/2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 62
PHÁT THANH SỐ CHUẨN DAB- MÃ KÊNH-DAB
 3
 /
 2
 /
 2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 63
MÃ KÊNH CỦA DAB - ENCODER FOR THE DAB 
MOTHER CODE
 3/2/2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 Mã mẹ trong hệ thông DAB có tỷ lệ mã ¼ được tạo ra bởi hàm tạo mã 
 (133,171,145,133) octal 
 64
MÃ CHẬP ĐỤC LỖ (PUNCTURED CONVOLUTIONAL CODES)
 A sequence of code bits is punctured by deleting some of the
 bits in the sequence according to a fixed rule
 In general, the the puncturing of a rate K/N convolutional
 code is defined using N puncturing tables, one for any code
 ( j)
 bit xi , j 1,, N, in a block x i
 Each table contains p bits, where p is the puncturing period. If
 a bit is 1, the corresponding code bit is part of the punctured
 code, if the bit is 0, the corresponding code bit is not part of the
 punctured code
 For a sequence of code bit blocks xi ,i 0,1,, the puncturing
 tables are applied periodically. N puncturing tables are combined
 in a N p puncturing matrix P
 - 65 -
 EXAMPLE :
The encoder circuit of rate ½ convolutional code given by
G(D) 1 D D 2 1 D 2 
 u (0,0,1,0,0) x NP (00,00,11,01,11)
The sequence x NP is punctured using two different puncturing
matrices:
 1 1 1 0 1 1 1 0 
 P 
 P1 , 2 
 1 0 0 1 1 1 0 1 
The puncturing period p is 4. Using (1)
 P1 , 3 out of 4 code bits xi
and 2 out of 4 code bits (2)
 xi of the mother code bits are used, the
others are discarded
 R 1/ 2(4 4) /(3 2) 4/ 5
 and u is encoded to x (00,0X ,1X , X1,11) (00,0,1,1,11)
 - 66 -
 Using P 2 , the rate of the punctured code is
 R 1/ 2(4 4) /(3 3) 2/3 and u is encoded to
 x (00,00,1X , X1,11) (00,00,1,1,11)
 Pucturing period p=4
 1 2 3 4 (1)
 xi
(1) (2) (1) (1) (2) (1) (2)
x0 x0 x1 x2 x3 x4 x4 1 1 1 0
 | | | | u0 u1 u2 u3 u4
0 0 0 1 1 0 1
 1 1 1 0 0 0 1 0 0
 1 0 0 1
 (2)
 1 1 0 1 xi
 P1
 P 2
 Puncturing tables
 Encoder of a rate ½ code punctured to a rate 4/5 (top puncturing
 tables) or a rate 2/3 code (bottom puncturing tables)
 - 67 -
3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 
 68
3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 
 69
GHÉP KÊNH DAB
 3/2/2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 70
CẤ U TRÚC KHUNG DAB
 3
 /
 2
 /
 2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 Synchronisation Channel (SC)
 Fast Information Channel (FIC)
 Main Service Channel (MSC)
 TFPR (Time–Frequency–Phase Reference)
 71
FAST INFORMATION CHANNEL (FIC)
 3/2/2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 72
CÁC THAM SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA KHUNG TRUYỀN
DẪN DAB
 3
 /
 2
 /
 2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 73
CÁC THAM SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA KHUNG TRUYỀN
DẪN DAB
 3/2/2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 74
B. DRM (DIGITAL RADIO
MONDIALE )
 3
 /
 2
 /
 Đáp ứng những ràng buộc phát thanh trong các 2017
 kênh ở dải tần dưới 30 MHz, tốc độ bit cho mã hoá
 VũTh 
 nguồn nằm trong khoảng từ 8 Kbit/s (Với các kênh có
 ị
 độ rộng phổ tần thấp) tới 20 Kbit/s (Với kênh HF Hà Thúy
 tiêu chuẩn) và tối đa là tới 48 Kbit/s (Gộp kênh).
 Kỹ thuật mã hoá âm thanh kiểu MPEG – 4 AAC
 (Advanced Audio Coding) có các công cụ chống lỗi cao
 dùng chung cho cả phát thanh mono và Stereo (Ví dụ
 hoạt động với tốc độ 20 Kbit/s).
 Điều chế kiểu QAM.
 75
 SƠ ĐỒ KHỐI MÁY PHÁT THANH CHUẨN DRM
 3
 /
 2
 /
 2017
 Phân tán Mã hoá 
DL âm thanh Mã hoá Ghép năng kênh Cài 
 nguồn kênh lượng xen
 VũTh 
 Ánh ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 Tín hiệu
 Mã hoá Xạ DRM
 Dữ Liệu Phát 
 nguồn
 Pilot
 ĐIỀU 
 CHẾ
 OFDM Trộn 
 Tần
 Tiền Phân tán Mã hoá 
 Thông tin truy mã năng kênh
 nhập kênh nhanh hoá lượng
 Tiền Phân tán Mã hoá 
 Thông tin mô tả dich 
 vụ Mã năng kênh
 hoá lượng
 76
C. TIÊU CHUẨN PHÁT THANH SỐ IBOC
 3
 /
 2
 /
 . Đặc điểm của tiêu chuẩn IBOC-Đối với băng FM. 2017
 + IBOC cho phép trên cùng một tần số phát đồng thời chương
 trình âm thanh số và tương tự . Vũ
 Th
 ị
 + Tốc độ mã âm thanh 96kbps hoặc 128 kbps. Thúy
 + Kỹ thuật điều chế OFDM. Hà
 + Tốc độ truyền dữ liệu > 64 Kbps trong đó:
 + Với dữ liệu liên quan đến chương trình (PAD) là 8 kbps :
 + Dữ liệu phụ: Bi giới hạn bởi quá trình mã hoá Audio là từ 2
 đến 32 kbps.
 + Dữ liệu chuẩn đưa vào là 64 Kbps (Dữ liệu được phân bổ).
 . Đặc điểm của tiêu chuẩn IBOC-Đối với băng AM :
 + Băng tần với dải thông của RF 30KHz.
 77
 + Tốc độ mã Audio 48-32-16 Kbps.
TIÊU CHÍ SO SÁNH GIỮA CÁC CHUẨN
 3/2/2017
 VũTh 
 Đã được tiêu chuẩn hóa; ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 Chất lượng tín hiệu; 
 Khả năng phục vụ; 
 Hiệu quả kinh tế; 
 Hiệu quả sử dụng phổ tần số;
 78
SO SÁNH GIỮA CÁC CHUẨN
 Vấn đề tiêu chuẩn hóa: Cả 3 tiêu chuẩn đã được công nhận là chuẩn
 3
 /
 quốc tế. 2
 /
 Chất lượng tín hiệu: Thu di động, đặc biệt ở tốc độ cao thì tiêu chuẩn 2017
 DAB có hiệu quả, đối với các dịch vụ sóng ngắn, sóng trung thì tiêu
 chuẩn DRM, HD-Radio sẽ phù hợp. VũTh 
 Khả năng phục vụ: Tiêu chuẩn DAB hơn hẳn các tiêu chuẩn khác về số
 ị
 lượng chương trình phát trên một kênh, khả năng truyền dữ liệu và cung Hà Thúy
 cấp các dịch vụ gia tăng, trong khi đó tiêu chuẩn DRM, HD-Radio ưu
 việt hơn các tiêu chuẩn khác ở khả năng tận dụng cơ sở hạ tầng.
 Hiệu quả phổ tần số: Tiêu chuẩn DRM, HD-Radio cho phép tận dụng
 toàn bộ phổ tần số hiện đã giành cho phát thanh, Tiêu chuẩn E 147 yêu
 cầu phân bổ phổ tần mới cho dịch vụ phát thanh - băng III VHF và băng
 L.
 Khả năng phủ sóng: Hệ thống DRM, HD-Radio phủ sóng tốt cho
 những vùng rộng lớn, địa hình phức tạp, đối với các địa hình phức tạp,
 tiêu chuẩn DAB không thể phủ sóng tốt, DAB phù hợp vùng đồng băng
 tập trung đông dân cư.
 Hiệu quả kinh tế: Xét về ngắn hạn DRM, HD-Radio hiệu quả hơn do tận
 dụng được cơ sở hạ tầng, tuy nhiên xét về lâu dài DAB hiệu quả hơn. 79
3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 
 80
BÀI T ẬP
 3/2/2017
 VũTh 
 ị
 Thúy Hà Hà Thúy
 81
3/2/2017 Vũ Thị Thúy Hà 
 82
 BÀ I TẬP : 
 3/2/2017
 Trình bày mã RCPC (rate compatible punctured convolutional
 codes)
 VũTh 
 Cho bộ mã hóa kênh của chuẩn DAB như hình vẽ. Xác định tỉ
 ị
 lệ mã hóa, đa thức sinh (octal)? Xác định ma trận Puncturing Hà Thúy
 matrix để có tỉ lệ mã là 2/3?
 83