BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ BÀI 5: Điều chế số ASK – FSK – PSK – QPSK QAM

BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ BÀI 5: Điều chế số ASK – FSK – PSK – QPSK QAM A. LÝ THUYẾT 1. Liệt kê ít nhất 5 hệ điều chế dùng cho truyền tín hiệu số dùng các sóng mang tương tự. Các loại điều chế hay được sử dụng cho truyền tín hiệu số dùng các sóng mang tương tự: • ASK: Khoá dịch chuyển biên độ • FSK: Khoá dịch chuyển tần số • PSK: Khoá dịch chuyển pha, với nhiều loại pha: 2 PSK (BPSK): 2 pha hay cơ số 2 4 PSK (QPSK): 4 pha hay vuông pha 8 PSK (16 PSK): 8 pha hay 16 pha Theo giá trị tuyệt đối hoặc vi sai • QAM: Điều chế biên độ trực giao. 2. Các phát biểu sau là cho một hệ truyền thông ASK. Các phát biểu nào là đúng: a) Sóng mang là một sóng hình sin, được truyền đi khi các bít dữ liệu là “1” và không truyền đi khi các bít dữ liệu là “0”. b) Sóng mang chứa trong tín hiệu nhịp, nó được trực tiếp truyền đi khi các bít dữ liệu là “1” và đảo lại khi các bít dữ liệu là “0”. c) Bộ điều chế có thể thực hiện với bộ điều chế cân bằng. d) Bộ điều chế có thể thực hiện với bộ điều chế biên độ. e) Trong máy thu, cần thiết phải phát sóng mang, nếu dùng bộ điều chế tách sóng hình bao. f) Trong máy thu, cần thiết phải phát lại sóng mang, nếu dùng bộ giải điều chế tích số. g) ASK hiện tại được dùng rất nhiều trong bộ truyền dữ liệu tốc độ cao. Các phát biểu đúng: a, d, f, g 3. Mô tả hệ truyền thông FSK. Với điều chế FSK, sóng mang hình sine nhận 2 giá trị tần số. Có nhiều cách để thực hiện bộ điều chế như trên hình A1.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI CÔNG NGHỆ

-🙞🙞🙞🙞🙞 -

BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN ĐỀ

BÀI 5: Điều chế số ASK – FSK – PSK – QPSK - QAM

Giảng viên:

Sinh viên:

MSVV:

A LÝ THUYẾT

1. Liệt kê ít nhất 5 hệ điều chế dùng cho truyền tín hiệu số dùng các sóng mang tương

tự

Các loại điều chế hay được sử dụng cho truyền tín hiệu số dùng các sóng mang tương tự:

• ASK: Khoá dịch chuyển biên độ

• FSK: Khoá dịch chuyển tần số

• PSK: Khoá dịch chuyển pha, với nhiều loại pha:

- 2 PSK (BPSK): 2 pha hay cơ số 2

- 4 PSK (QPSK): 4 pha hay vuông pha

- 8 PSK (16 PSK): 8 pha hay 16 pha

- Theo giá trị tuyệt đối hoặc vi sai

• QAM: Điều chế biên độ trực giao

2. Các phát biểu sau là cho một hệ truyền thông ASK Các phát biểu nào là đúng:

a) Sóng mang là một sóng hình sin, được truyền đi khi các bít dữ liệu là “1” và không truyền đi

khi các bít dữ liệu là “0”

b) Sóng mang chứa trong tín hiệu nhịp, nó được trực tiếp truyền đi khi các bít dữ liệu là “1” vàđảo lại khi các bít dữ liệu là “0”

c) Bộ điều chế có thể thực hiện với bộ điều chế cân bằng

d) Bộ điều chế có thể thực hiện với bộ điều chế biên độ

e) Trong máy thu, cần thiết phải phát sóng mang, nếu dùng bộ điều chế tách sóng hình bao

f) Trong máy thu, cần thiết phải phát lại sóng mang, nếu dùng bộ giải điều chế tích số

g) ASK hiện tại được dùng rất nhiều trong bộ truyền dữ liệu tốc độ cao

Các phát biểu đúng: a, d, f, g

3 Mô tả hệ truyền thông FSK

Với điều chế FSK, sóng mang hình sine nhận 2 giá trị tần số Có nhiều cách để thực hiện bộ điều chế như trên hình A1

Cách 1: Sử dụng VCO (Bộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp) Cách 2: Phát tần

số là hàm của tín hiệu dữ liệu

Cách 3: Sử dụng bộ chia tần điều khiển bằng tín hiệu dữ liệu

Để giải điều chế, có thể sử dụng PLL (vòng khoá pha) như trên hình A2 Tín hiệu FSK ở lối vàocủa vòng khoá pha bao gồm hai giá trị tần số Điện thế lệch một chiều ở lối ra của bộ so pha theodõi sự dịch chuyển tần số này bằng cách tạo ra hai mức điện áp (mức cao và thấp) đưa vào bộ

VCO để tạo 2 dao động gần với tần số dịch chuyển và hai mức điện áp này cũng chính là giá trị

dữ liệu cần giải điều chế Bộ giải điều chế FSK thường kèm theo một mạch lọc thông thấp, có tác dụng lấy đi những thành phần của sóng mang không cần thiết, và mạch tạo xung tạo lại đúngdạng tín hiệu dữ liệu

Hình A1 Điều chế FSK

Hình A2 Giải điều chế FSK

4. Khác nhau giữa tốc độ truyền (bit/s) và Baud? Giải thích tỉ số giữa bit/s và Baud trong

hệ QPSK

Bit/s đơn giản là tốc độ bit, biểu thị số bit truyền được trong 1 giây Baud là tốc độ truyền, biểu

thị số đơn vị tín hiệu mỗi giây, xác định số lần thay đổi trạng thái của tín hiệu, được tính bằng tốc độ bit / số bit trên mỗi đơn vị tín hiệu Trong hệ QPSK, sóng mang hình sine lấy 4 giá trị cách nhau 90o và được xác định bởi tổ hợp của 2 bit (dibit) Như vậy, mỗi đơn vị tín hiệu sẽ mang theo tổ hợp 2 bit Vì vậy, tốc độ Baud = tốc độ bit / 2

5. Dibit, Tribit và quadbit là gì?

Dibit, Tribit và Quadbit là các tổ hợp số bit trên mỗi đơn vị tín hiệu hay mỗi dạng sóng Ditbit, Tribit, Quadbit tương ứng với lần lượt là 2,3,4 bit trên mỗi dạng sóng

6. Giải thích tại sao trong máy thu PSK, cần khôi phục lại sóng mang Về mặt toán học,

tín hiệu sau khi qua điều chế PSK là tín hiệu dạng sine

Để giải điều chế, ta thực hiện nhân tín hiệu PSK với sóng mang được khôi phục từ tín hiệu PSK.Sóng mang này phải có cùng tần số và pha với tín hiệu phát Bằng cách này, kết quả của phép nhân sẽ là tín hiệu sine bậc 2 Sau khi thực hiện hạ bậc bằng cách dùng công thức lượng giác, ta thu được tín hiệu gồm 2 thành phần: thành phần một chiều và thành phần xoay chiều Thành phần xoay chiều được lọc bởi bộ lọc thông thấp và lối ra chỉ còn thành phần một chiều đặc trưngcho bit dữ liệu 0 hoặc 1

7. Mô tả hệ truyền thông BPSK

Đối với điều chế BPSK, sóng mang hình sine có 2 giá trị pha Điều chế sử dụng bộ điều chế cân

bằng Dạng sóng lối ra của bộ điều chế là hình sine cùng pha hay ngược pha so với tín hiệu lối vào Bộ giải điều chế được thực hiện bằng cách nhân tín hiệu PSK với sóng mang có cùng tần số

và pha với tín hiệu phát như trên hình A4 Phép nhân này được mô tả như trong câu hỏi 6

Hình A3 Điều chế Hình A4 Giải điều chế BPSK BPSK

8. Giải thích sự khác nhau giữa PSK vi sai và tuyệt đối; và trong trường hợp cụ thể giải thích lý do tại sao cần phải thực hiện loại thứ hai

Trong hệ truyền thông, thực hiện giải điều chế bằng cách so sánh pha tức thời của tín hiệu PSK

với pha chuẩn tuyệt đối được phát lại tại nơi thu Đây là điều chế PSK tuyệt đối Nếu sử dụng phương pháp này, pha của sóng mang phát lại có thể thay đổi Để khắc phục điều này, ta sử dụng PSK vi sai Thông tin lúc này được chứa trong hiệu số pha của 2 giá trị điều chế cạnh nhau

mà không phải trong pha tuyệt đối của sóng mang được điều chế

9. Giản đồ “chòm sao” của tín hiệu PSK là gì ?

Phương pháp 8-PSK tạo tín hiệu dạng sine với 8 giá trị pha lệch nhau 45o, xác định bởi tổ hợp tribit Giản đồ chòm sao như trên hình A5 cho ta thấy các tribit tương ứng với các pha tín hiệu lệch nhau 45o Đối với phương pháp 16-PSK cũng tương tự như vậy

Hình A5 Giản đồ chòm sao với các tín hiệu 8-PSK và 16-PSK

10. Liệt kê ít nhất 5 hệ truyền thông dùng PSK dưới dạng khác nhau

Điều chế BPSK là công nghệ được sử dụng rộng rãi cho các chuẩn không dây như CDMA,

WiMAX, WLAN, vệ tinh, DVB (Digital Video Broadcasting), modem cáp

Điều chế QPSK được sử dụng cho truyền thông vệ tinh video MPEG2, modem cáp, hệ thống điện thoại di động và các hình thức giao tiếp kỹ thuật số khác qua sóng mang

Điều chế 16 PSK được sử dụng nhiều trong truyền vô tuyến, truyền thanh số

11. Khác nhau giữa 8 – PSK và 8 – QAM là gì?

PSK và QAM đều là điều chế số, nhưng thông tin số trong điều chế QAM chứa trong cả pha và

biên độ của sóng mang phát đi, còn trong điều chế PSK, thông tin số chỉ chứa trong pha

12. Trình bày các vấn đề của việc khôi phục các xung nhịp

Khó khăn của việc khôi phục các xung nhịp là cần phải giữ cho pha của sóng mang phát lại

hoàn toàn không đổi Bằng cách sử dụng điều chế “PSK vi sai”, vấn đề này được giải quyết, vì thông tin được chứa trong hiệu số pha của 2

giá trị điều chế cạnh nhau mà không phải trong pha tuyệt đối của sóng mang được điều chế

B THỰC HÀNH

Phần 1: MÁY PHÁT DỮ LIỆU

-Nối điểm 2 và điểm 3

-Nối dao động ký với điểm 3 và kiểm tra sự có mặt của tín hiệu nhịp (là một sóng hình vuông1200Hz) Tín hiệu thu được như dưới đây:

-Chọn chế độ TRIBIT, ấn START và nối dao động ký với các điểm 3 và 6, ta thu được 1 xung CKI như hình dưới đây:

-Từ hình trên ta thấy rằng khi đặt ở chế độ TRIBIT thì cứ mỗi 3 xung nhịp thì cho ra một xungCKI

Chuyển dao động ký để đo CKQ và CKC, ta thu được dạng tín hiệu của xung CKQ và CKC nhưsau:

-Đặt một chuỗi dữ liệu đặc biệt (thí dụ các chuỗi của số 1 và 0) với các chuyển mạch từ 1 đến

24 và ấn START Nối dao động ký với điểm 3 và 5, ta thu được dạng sóng như hình dưới đây:

-Thay đổi các chuỗi dữ liệu và kiểm tra dạng sóng tương ứng

1.2 Bộ mã hóa vi sai 1 bit - Nối

điểm 2 - 3 và 5 - 10

-Lập chuỗi dữ liệu, chọn chế độ BIT và ấn START Nối dao động ký với các điểm 2 - 5 và 15,

ta thu được dạng sóng như sau:

1.3 Bộ mã hóa vi sai 2 bit - Nối

điểm 2 - 3 và 5 - 10

-Lập chuỗi dữ liệu, chọn chế độ DIBIT và ấn START Nối dao động ký với các điểm 2, 5, 6, 7,

11 và 12 và kiểm tra dạng sóng liên hệ với nhịp dữ liệu, xung nhịp CKI và CKQ, dữ liệu vàcác tín hiệu I và Q Lập chuỗi dữ liệu 1/0 và thu được các tín hiệu lần lượt như sau:

1.4 Bộ mã hóa vi sai 3 bit - Nối

điểm 2 - 3 và 5 - 10

-Lập chuỗi dữ liệu, chọn chế độ TRIBIT và ấn START Nối dao động ký với các điểm 2, 5, 6,

7, 8, 11, 12 và 13 Sau đó ta thu được dạng sóng liên hệ với nhịp dữ liệu, các xung nhịp CKI,CKQ và CKC, với dữ liệu và các tín hiệu I, Q và C lần lượt như sau:

1.5 Bộ mã hóa vi sai DIBIT - Nối

điểm 2 - 3 và 5 - 10

-Lập chuỗi dữ liệu, chọn chế độ DIBIT và ấn START Nối dao động ký với các điểm 5, 15, 16;

ta thu được dạng sóng liên hệ với nhịp dữ liệu; các tín hiệu D - I và D – Q dưới đây:

* Mô tả mã Manchester:

Bộ mã hoá hai pha được thực hiện bằng một mạch hoặc tuyệt đối EX - OR (IC9SN 7486), mạch này nhận xung nhịp âm (CK) và dữ liệu qua lối vào Lối ra là một chu kỳ nhịp thuận nếu bit dữ liệu là 1, là một chu kỳ nhịp ngược nếu bit dữ liệu là 0 Điều này tương ứng một cách chính xác với mã hoá hai pha 17 (Manchester) Mã sẽ chuyển từ âm sang dương tiêu biểu chi bit 0 và ngược lại chuyển từ dương sang âm tiêu biểu cho bit 1

Ưu điểm:

-Khả năng đông bộ xung với xung clock hiện thời

-Không bị hiện tượng “Signal Droop”, điều này làm nó phù hợp để truyền trên đường truyền

AC

-Không chứa thành phần DC

Nhược điểm:

-Băng thông lớn

-Không có khả năng phát hiện lỗi * Mô tả mã vi sai 1 bít:

Bộ mã hoá đảo ngược bít lối ra (n +1) nếu bít lối vào (n) là 1, giữ lối ra không thay đổi nếu bít lối vào là 0 Nó gồm 2 cổng EX - OR (IC8 – 9/ SN 7486) và trigơ loại D (IC2-SN 7474) Tín hiệu dữ liệu tác dụng vào một cổng của EX - OR và lối ra của nó sẽ đưa tới lối vào D của mạch trigơ (FF) Tín hiệu được mã hoá cho bởi lối ra Q của FF Nó cũng đi vào mạch EX -OR thứ hai,được mắc như OR; và như vậy nó không có ảnh hưởng trong áp dụng này (nó sẽ được dùng để phát dibit và tribit) Lối ra của EX - OR này nối với lối vào thứ hai của mạch EX - OR thứ nhất Phần 3: KHÔI PHỤC NHỊP CỦA DỮ LIỆU VÀ GIẢI MÃ DỮ LIỆU

1 Bộ giải mã tách pha Manchester

-Phát một tín hiệu mã hoá Manchester

-Nối bộ mã hoá với mạch khôi phục nhịp và với bộ giải mã (các điểm 14 -52) Đặt bộ phát lại ởchế độ Manchester

-Nối dao động ký với các điểm 52, 54, 55 và 57; kiểm tra các dạng sóng liên hệ với tín hiệu mãhoá, xung nhịp được máy phát lại bởi mạch PLL, nhịp của dữ liệu và tín hiệu dữ liệu Để làmcho mạch PLL có thể khoá, cần hiệu chỉnh điện trở biến đổi Trimmer RV13, được đặt ở phíasau máy

2 Bộ giải mã vi sai 1 bít

-Phát một tín hiệu với mã vi sai

-Nối bộ mã hoá với mạch khôi phục nhịp và với bộ giải mã (các điểm 15 -52) Đặt bộ phát lặp ởchế độ “BIT / DIBIT”

-Nối dao động ký với các điểm 52, 54 và 58 và kiểm tra các dạng sóng liên hệ với tín hiệu mãhoá, máy phát lại nhịp được khôi phục bởi mạch PLL (ứng với trường hợp này là đồng hồ dữliệu) và tín hiệu dữ liệu

3 Bộ giải mã DIBIT

-Phát một tín hiệu mã hóa dibit như mô tả ở phần 2.2 - 3

-Lập một chuỗi dữ liệu sao cho có thể phát ra các tín hiệu I hay Q (ít nhất phải có một trong 2)

có chứa một số sự thay đổi mức

-Nối bộ mã hóa với bộ giải mã (các điểm 11 - 63 và 12 – 64) Nối tín hiệu I hoặc Q (kiểm tra đó

là một dạng sóng thay đổi) với máy phát lại nhịp (điểm 52) Đặt máy phát lặp lại ở chế độbit/dibit

-Nối dao động ký với các điểm 53, 63, 64 và 65 và kiểm tra các dạng sóng liên hệ với tín hiệu I

và Q, máy phát lại nhịp được khôi phục bởi mạch PLL (ứng với trường hợp này cho nhịp của

dữ liệu) và tín hiệu Để làm cho mạch PLL có thể khóa chính xác, cuối cùng hiệu chỉnh điệntrở biến đổi Trimmer RV13 (được đặt ở phía trên bản mạch điện)

4 Bộ giải mã vi sai DIBIT

-Phát một tín hiệu mã hóa vi sai dibit như mô tả ở phần 2.2 - 5

-Lập một chuỗi dữ liệu sao cho có thể phát ra các tín hiệu DIF-I hay DIF-Q (ít nhất phải có 1trong 2) có chứa một số sự thay đổi mức

-Nối bộ mã hóa với bộ giải mã (các điểm 15 – 59, 16 – 60, 61 – 63 và 12 – 64) Nối tín hiệu

“DIF-I” hoặc “DIF-Q” (kiểm tra đó là một dạng sóng thay đổi ) với máy phát lại nhịp (điểm52) Đặt máy phát lặp lại ở chế độ bit/dibit

-Nối dao động ký với các điểm 53, 59, 60, 61, 62, 64 và 65 và kiểm tra các dạng sóng liên hệvới tín hiệu DIFF-I và DIFF-Q, I và Q với đồng hồ được khôi phục bởi mạch PLL (ứng vớitrường hợp này cho nhịp của dữ liệu) và với tín hiệu dữ liệu Để làm cho mạch PLL khóachính xác, cần hiệu chỉnh điện trở biến đổi Trimmer RV13, (được đặt ở mặt trên của mạchđiện)

Phần 4: CÁC MÁY PHÁT SÓNG MANG

-Nối dao động ký với điểm 1 và 17

-Điều chỉnh RV2 (pha) và RV3 (biên độ) để thu được qua điểm 17 một sóng hình sin 2400Hzvới biên độ đỉnh đỉnh 1-Vpp và có giá trị cực đại ứng với (mép cuối) mặt trước của sóng hìnhvuông được phát qua điểm 1 Tín hiệu thu được tại điểm 17 có dạng như hình dưới đây

3. Điều chỉnh điện trở biến đổi CARRIER NULL sao cho 1/2 sóng của tín hiệu hình sin làđối xứng với 0V (hình 5.2) Điều chỉnh pha của sóng mang PHASE sao cho điểm 0 của sónghình sin ứng với điểm đầu của khoảng cách bit

4. Thay đổi chuỗi dữ liệu, hoặc dùng tần số 1200Hz như sóng mang và kiểm tra dạng sóngmới

2 FSK

1. Nối các điểm 2 - 3, 4 - 21, 5 - 20, 17 - 24, 18 - 26 và 27 - đất Đưa vào chuỗi dữ liệu thayđổi 00/11lần lượt và ấn START

2. Nối dao động ký với các điểm 22 và 23 Điều chỉnh điện trở biến đổi CARRIER NULLcủa bộ điều chế và các biên độ của sóng mang để thu được tín hiệu dữ liệu và tín hiệu ASK cócùng biên độ

3. Nối dao động ký với điểm 5 và 28 để hiển thị tín hiệu dữ liệu và tín hiệu FSK hiện trênmàn hình

4. Thay đổi chuỗi dữ liệu và kiểm tra dạng sóng mới Ta thu được dạng sóng tại điểm 5 và

28 như hình dưới đây:

Phần 6: CÁC GIẢI ĐIỀU CHẾ VÀ HỆ TRUYỀN THÔNG

Kết