THỰC TẬP VIỄN THÔNG

Bài 1: PAM, PAM-TDM, PCM, PTMTùy theo thông số nào của xung thay đổi theo tín hiệu hạ tần mà ta có:Điều chế biên độ xung PAM: Pulse Amplitude Modulation, điều chế tần số xung PFM: Pulse

Lời mở đầu

Trong xu thế phát triển hội nhập, công nghệ thông tin và viễn thông đã đạt được những tiến bộ đáng kể và gắn liền với đời sống xã hội Trước nhu cầu ngày càngcao này đòi hỏi sinh viên phải được trang bị một kiến thức logic và mới mẻ, lý thuyết phải gắn liền với thực hành Bài báo cáo thực tập viễn thông giúp sinh viên có những kiến thức và kỹ năng về viễn thông

Nội dung bài báo cáo gồm 6 bài:

Bài 1: PAM, PAM-TDM, PCM, PTM

Bài 2: PWM – PPM

Bài 3: PFM – DM

Bài 4: Line Codes – Decode, ASK System

Bài 5: Clock Signal Generator – Optical Fiber Transmission

Bài 6: Fiber Optic Communications

Sau khi hoàn thành bài báo cáo này, sinh viên sẽ nắm chắc kiến thức về lý thuyết chuyên ngành viễn thông, thành thạo các kỹ năng đo, kiểm, phân tích trêncác thiết bị viễn thông

Bài 1: PAM, PAM-TDM, PCM, PTM

Tùy theo thông số nào của xung thay đổi theo tín hiệu hạ tần mà ta có:Điều chế biên độ xung (PAM: Pulse Amplitude Modulation), điều chế tần

số xung (PFM: Pulse Frequency Modulation), điều chế vị trí xung (PPM:Pulse Position Modulation), điều chế độ rộng xung (PWM: Pulse WidthModulation)

II Lý thuyết

1 PAM

Khi một chuỗi xung hẹp với tần số lặp lại cao p(t) được điều chế biên độbởi tín hiệu sin tần số thấp m(t), ta có sự điều chế biên độ xung Tín hiệu saukhi điều chế là tích của hai tín hiệu m(t).p(t) có dạng sóng là các xung với biên

độ thay đổi theo dạng sóng hạ tần m(t)

Pulse Amplitude Modulation

2 PAM – TDM (Pulse Amplitude Modulation – Time Division

Multiplexing):

Khoảng cách giữa hai xung PAM cạnh nhau rất lớn Người ta lợi dụngkhoảng cách lớn này để ghép vào và truyền đi các xung PAM khác của các tínhiệu từ các kênh khác Phương pháp này gọi là ghép kênh phân chia theo thờigian (TDM)

Thực hiện ghép kênh phân chia theo thời gian cho hai tín hiệu PAM làp1(t).m1(t) và p2(t).m2(t) Khoảng cách giữa hai xung PAM cạnh nhau trongdòng tín hiệu ghép kênh không còn là T nữa mà là T/2

Ghép kênh theo thời gian cho hai tín hiệu PAM

3 PCM:

PCM là một kĩ thuật hiệu quả chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số, trong đócác xung PAM rời rạc được chuyển đổi thành một từ mã số, đó là một dòngbit nối tiếp

Tín hiệu PCM xuất phát từ tất cả các nguồn tín hiệu tương tự (audio, video,

…) có thể kết hợp với tín hiệu số liệu (có thể từ máy tính) và truyền chungqua hệ thống truyền tin số tốc độ cao (high-speed digital communicationsystem)

Ba bước cơ bản để thực hiện PCM gồm lấy mẫu (sampling), lượng tử hóa(quantizing) và mã hóa (encoding)

4 PTM:

Điều chế thời gian xung bao gồm 4 phương pháp: 3 phương pháp đầu tậptrung trong một nhóm gọi là điều chế độ rộng xung (PWM – Hình d,e,f),phương pháp thứ tư là điều chế vị trí xung (PPM)

Ba phương pháp điều chế độ rộng xung khác nhau ở điểm cạnh lên, cạnhxuống hay điểm giữa xung được giữ cố định trong khi độ rộng xung thay đổitheo tín hiệu điều chế

Phương pháp thứ tư, PPM là thay đổi vị trí xung theo tín hiệu điều chế trong khi

bề rộng xung không đổi

III Chuẩn bị cho bài thực tập:

- Sinh viên có kiến thức về xử lý truyền thông tương tự số

- Mạch truyền thông số (Digital Communication)

- Nguồn tạo sóng

- Máy hiện sóng (Oscilloscope)

- Dây nối

Mạch truyền thông số (Digital Communication)

IV Phần thực tập:

1 PAM (Pulse Amplitude Modulation):

a Cấp sóng sin có biên độ đỉnh-đỉnh 5Vp-p, tần số 2KHz vào M2

b Trên khối PAM, nối M2 với ngõ vào SAMPLER

c CH2 là kênh 2 của máy hiện sóng (Oscilloscope) CH2: 2V/DIV, ALT

hoặc DUAL Nối CH2 đến ngõ vào SP Quan sát, nhận xét và vẽ tín hiệu tạiCH2 (chu kì, tần số)

- Tín hiệu tại ngõ ra CH2

d CH1 là kênh 1 của máy hiện sóng (Oscilloscope) Đặt CH1: 2V/DIV,

0.1ms/DIV Nối CH1 đến ngõ vào SAMPLER của M2 Quan sát và vẽ lại tínhiệu tại M2, đo tín hiệu tại M2 (biên độ, tần số)

- Tín hiệu ngõ ra tại M2

Tín hiệu tại M2 có tần số: 10 kHz và biên độ Vpp: 6V

e Tần số SP bằng 8 KHz và tăng lên 16 KHz khi kích hoạt Circuit

Modification 4 (CM 4) Quan sát, vẽ lại dạng tín hiệu khi SP ở 8KHz và 16KHz

- Tín hiệu ngõ ra khi SP ở 8 KHz

- Tín hiệu ngõ ra khi SP ở 16 KHz

f Tần số SP giảm từ 16 KHz xuống 4 KHz khi kích hoạt CM 3 Quan sát và

vẽ lại dạng tín hiệu khi SP ở 16 KHz và 4 KHz

g Nối ngõ ra SAMPLER với ngõ vào FILTER

h Nối CH1 đến M2, CH2 đến ngõ ra Filter Quan sát, nhận xét và vẽ lại

dạng tín hiệu (biên độ, tần số)

- Tín hiệu ngõ ra của CH2 tại Filter

Tín hiệu vào bộ lọc nhằm bỏ hiện tượng Aliasing.

i Khi kích hoạt CM3, tần số SP giảm từ 8 KHz xuống 4KHz Quan sát,

nhận xét và vẽ lại dạng tín hiệu tại SP và Filter

- Tín hiệu ngõ ra tại SP và Filter

- Nhận xét: Tín hiệu tương tự vào bộ lấy mẫu Kết quả của quá trình này

cho ta tín hiệu PAM có dạng xung tương tự như tín hiệu ban đầu

2 PTM ( Pulse Time Modulation ):

a Sử dụng khối PTM và khối PAM

b Cấp sóng sin tần số 1KHz, biên độ 5Vp-p vào M1, lúc này tốc độ lấy

mẫu Nyquist là bao nhiêu ?

-c Nối M1 với ngõ vào SAMPLE HOLD, nối ngõ ra COMPARATOR

(PWM) với ngõ vào của LIMITER, nối ngõ ra PREFILTER với ngõ vàoFILTER

d Đặt CH2: 2V/DIV, đặt Oscilloscope ở mode ALT hoặc DUAL Nối

CH2 đến SAMPLE HOLD Quan sát và vẽ lại dạng tín hiệu

- Tín hiệu ngõ ra của PTM.

e Đặt CH2 10µs/DIV, tính chu kì của tín hiệu SAMPLE HOLD Từ đó

suy ra tần số tín hiệu

- Tín hiệu ngõ ra của SAMPLE HOLD

Chu kì của tín hiệu SAMPLE HOLD: 20µs

Tần số tín hiệu: 50Khz

f Đặt CH1 và CH2: 2V/DIV, độ rộng xung 0.1ms/DIV Nối CH1 đến ngõ

vào M1 của SAMPLE HOLD Nối CH2 đến ngõ ra COMPARATOR(PWM) Chỉnh các nút vặn sao cho tín hiệu tại CH1 và CH2 hiện rõ Quansát và vẽ các tín hiệu đó Loại tín hiệu trên CH2 là PWM hay PPM ?

Tín hiệu ngõ ra trên CH2 là PWM

g CH1 nối đến ngõ ra của Pulse Length trên khối PPM Quan sát, vẽ lại

dạng tín hiệu Đây là dạng tín hiệu PWM hay PPM ?

Tín hiệu ngõ ra trên CH1 là PPM

h CH2 nối đến SAMPLE HOLD So sánh tín hiệu PPM với tín hiệu

SAMPLE HOLD

- Tín hiệu ngõ ra của PPM và SAMPLE HOLD

i Khi chỉnh biên độ sóng vào lớn nhất, vị trí xung của PPM như thế nào

so với xung tại SAMPLE HOLD ?

- Tín hiệu lối ra khi biên độ sóng lớn nhất

j CH1, CH2: 0.1ms/DIV Nối CH1 đến ngõ vào SAMPLE HOLD, nối

CH2 đến ngõ ra SAMPLE HOLD Quan sát, vẽ tín hiệu tại CH1, CH2 Sosánh tín hiệu đầu vào SAMPLE HOLD với tín hiệu đầu vào M1

- Tín hiệu ngõ ra tại CH1 và CH2

k CH1 nối đến ngõ ra SAMPLE HOLD, CH2 nối đến ngõ ra RAMP

GEN Quan sát và nhận xét dạng sóng CH1 nối đến ngõ ra ADDER Quansát và vẽ lại dạng sóng tại ngõ ra SAMPLE HOLD, RAMP GEN, ADDER

- Tín hiệu ngõ ra tại RAMP GEN

- Tín hiệu ngõ ra tại SAMPLE HOLD.

- Tín hiệu ngõ ra tại ADDER

l Nối CH1 đến M1, nối CH2 đến ngõ ra của FILTER trên khối PAM.

Quan sát, vẽ và nhận xét tín hiệu (CH2: độ rộng xung 0.2ms/DIV) Tín hiệutrên CH2 có giống với tín hiệu CH1 không ? So sánh biên độ, tần số, pha

- Tín hiệu ngõ ra tại CH1 và CH2

Tín hiệu ra không rõ Không thể phân biệt được

m Nối CH1 đến ngõ ra của PREFILTER của khối PTM (CH1 có độ rộng

xung 0.1ms/DIV) Nối CH2 đến M1 So sánh tín hiệu ra PREFILTER(CH1) với tín hiệu tại M1

- Tín hiệu ngõ ra của PREFILTER

Tín hiệu tại M1 khác với tín hiệu ra tại PREFILTER

n Hủy kết nối giữa COMPARATOR và LIMITER Nối giữa PULSE

LENGTH và LIMITER Nối CH1 với ngõ vào M1 của SAMPLE/HOLD.Nối CH2 với ngõ ra PULSE LENGTH của PPM Quan sát, vẽ lại dạng tínhiệu của các ngõ ra, tín hiệu tại CH2 là PWM hay PPM

- Tín hiệu ngõ ra tại PULSE LENGTH

Tín hiệu tại CH2 là PPM

o Chỉnh CH2: 200mV/DIV và 0.2ms/DIV Nối CH2 đến ngõ ra của

FILTER của PAM Quan sát, vẽ và nhận xét tín hiệu tại ngõ ra (tín hiệu ratrên CH1 có giống tín hiệu ra trên CH2 không ?

- Tín hiệu ngõ ra của FILTR của PAM

Tín hiệu của CH1 và CH2 khác nhau về độ rộng của xung.

p Hủy kết nối giữa PREFILTER và FILTER Nối giữa ngõ ra của

LIMITER với ngõ vào của FILTER Nối CH1 với ngõ ra củaSAMPLE/HOLD (CH1: 2V/DIV; CH2: 100mV/DIV, 0.2ms/DIV) Quansát, nhận xét và vẽ lại dạng tín hiệu ra tại CH1 và CH2

- Tín hiệu ngõ ra tại CH1 và CH2

- Nhận xét: Các phương pháp điều chế độ rộng xung khác nhau ở

điểm cạnh trên, cạnh xuống hay điểm giữa xung được giữ cố định trong khi độ rộng xung thay đổi theo tín hiệu điều chế

Bài 2: PWM - PPM

I Mục đích:

Tìm hiểu về điều chế độ rộng xung và điều chế vị trí xung

II Lý thuyết

1 PWM (Pulse Width Modulation: điều chế độ rộng xung): độ rộng xung

thay đổi theo x(t) trong khi vị trí xung và biên độ xung không thay đổi

2 PPM (Pulse Position Modulation: điều chế vị trí xung): vị trí xung thay

đổi theo x(t) trong khi biên độ xung và độ rộng xung không đổi

III Chuẩn bị cho bài thực tập:

- Sinh viên có kiến thức về xử lý truyền thông tương tự số

- Mạch truyền thông số (Digital Communication)

- Nguồn tạo sóng

- Máy hiện sóng (Oscilloscope)

b Nối ngõ ra L2 của khối điều chế PWM với ngõ vào C1 của khối nhiễu

c Nối ngõ ra C2 của khối nhiễu với ngõ vào L3 của khối giải điều chế

PWM

d Nối ngõ ra L4 của khối giải điều chế PWM với ngõ vào G1 của bộ lọc

e Nối ngõ ra G2 của bộ lọc với ngõ vào H1 của bộ khuếch đại

f Nối loa với H2 và đất

g Chỉnh R để tín hiệu ra được rõ nhất

h Quan sát, nhận xét và vẽ lại tín hiệu tại ngõ vào L5 và ngõ ra tại L2, C2,

L4, G2 khi có nhiễu và không có nhiễu

Khi có nhiễu :

- Tín hiệu ngõ vào L5

- Tín hiệu ngõ ra tại L2.

- Tín hiệu ngõ ra tại C2

- Tín hiệu ngõ ra tại L4.

- Tín hiệu ngõ ra tại G2.

Khi không có nhiễu

- Tín hiệu ngõ ra tại L2

- Tín hiệu ngõ ra tại C2.

- Tín hiệu ngõ ra tại C4

- Tín hiệu ngõ ra tại G2

Nhận xét: Kết quả thực tập cho thấy sóng đầu vào là sóng sin, kết quả tín

hiệu đầu ra là một dải sóng gần giống với sóng vuông có độ rộng xunglớn Tín hiệu đầu ra tại G2 khi không có nhiễu thì cho tín hiệu sóng đầy đủ

rõ ràng hơn khi có nhiễu

2 PPM với nhiễu:

a Cung cấp sóng sin có tần số từ 100Hz – 5KHz, biên độ đỉnh-đỉnh là 2Vp-pvào L5 và đất

b Ngõ ra L8 của bộ điều chế PPM nối với ngõ vào C1 của khối nhiễu

c Ngõ ra C2 của khối nhiễu nối với ngõ vào L9 của khối giải điều chế PPM.

d Ngõ ra L10 của khối giải điều chế PPM nối với ngõ vào của khối giải điều

chế PWM

e Ngõ ra L4 của khối giải điều chế PWM nối với ngõ vào G1 của bộ lọc

f Ngõ ra G2 của bộ lọc nối với ngõ vào H1 của khối khuếch đại

g Loa nối với H2 và đất

h Quan sát, nhận xét và vẽ lại dạng tín hiệu tại ngõ vào L5, ngõ ra L8 , C2,

L10, G2 khi có nhiễu và không có nhiễu

Khi có nhiễu.

- Tín hiệu ngõ ra tại L5

- Tín Tín hiệu ngõ ra tại L8

- Tín hiệu ngõ ra tại C2.

- Tín hiệu ngõ ra tại L10

- Tín hiệu ngõ ra tại G2.

Khi không có nhiễu.

- Tín hiệu ngõ ra tại L5

- Tín Tín hiệu ngõ ra tại L8

- Tín hiệu ngõ ra tại C2.

- Tín hiệu ngõ ra tại L10

- Tín hiệu ngõ ra tại G2

- Nhận xét: Khi tín hiệu sóng vào tại L5 là sóng sin, nhưng tín hiệu

ra tại G2 khi có nhiễu và không có nhiễu hoàn toàn khác nhau So sánh kếtquả thực tập với lí thuyết cũng khác nhau Trong khi PPM lại có khả năngchống nhiễu Vì vậy rất có thể nhóm em đã làm sai

Bài 3: PFM - DM

I Mục đích:

Tìm hiểu điều chế tần số xung

II Lý thuyết:

1 PFM (Pulse Frequency Modulation: điều chế tần số xung): tần số thay

đổi theo thời gian t

2 DM (Delta Modulation)

DM mang thông tin về sự lệch của tín hiệu vào

Điều chế Delta giảm độ phức tạp của các kĩ thuật PCM

Tín hiệu vào tương tự xấp xỉ bằng một hàm bậc thang

Mức lượng tử là khoảng cách lên hoặc xuống giữa mỗi mẫu

Đặc tính quan trọng của hàm bậc thang là mã hóa theo dạng nhị phân Đường bậc thang và dạng sóng của tín hiệu tương tự gốc bám sát nhau

Mạch truyền thông số (Digital Telecommunication DL 3155M61)

III Chuẩn bị cho bài thực tập:

- Sinh viên có kiến thức về xử lý truyền thông tương tự số

- Mạch truyền thông số (Digital telecommunication DL 3155M61)

b Ngõ ra D1 nối với khối nhiễu C1

c Ngõ ra C2 nối với ngõ vào D3 của khối giải điều chế PFM

d Nối ngõ ra D4 của khối giải điều chế PFM với ngõ vào G1 của bộ lọc

e Nối ngõ ra G2 của bộ lọc với ngõ vào H1 của khối khuếch đại

f Quan sát, nhận xét và vẽ lại dạng tín hiệu vào tại D2

g So sánh tín hiệu D2 với tín hiệu tại D1, C2, D4, G2 khi không có nhiễu và

có nhiễu (thay đổi giá trị của R1) Quan sát, nhận xét và vẽ lại dạng tínhiệu tại các khối

* Khi có nhiễu:

-Tín hiệu vào D2 và ra D1

-Tín hiệu vào D2 và ra C2

-Tín hiệu vào D2 và ra D4

-Tín hiệu vào D2 và ra G2

* Khi không có nhiễu:

-Tín hiệu vào D2 và ra D1

-Tín hiệu vào D2 và ra D4

-Tín hiệu vào D2 và ra G2

- Nhận xét: Tín hiệu sóng ra tại G2 có dạng hình sin, nhưng có nhiễu

thì tín hiệu ra ngược pha với tín hiệu vào Đối với trường hợp không cónhiễu cho ra sóng sin cũng pha với tín hiệu vào, đồng thời cho thấy có tínhiệu tốt hơn

2 DM với nhiễu:

Cung cấp sóng sin có tần số từ 100Hz – 5Khz, biên độ đỉnh-đỉnh là 2Vp-p vàoE1 và đất

a Nối ngõ ra E3 của khối điều chế DM với ngõ vào C1 của khối nhiễu

b Nối ngõ ra C2 của khối nhiễu với với ngõ vào E5 của khối giải điều chế

DM

c Nối ngõ ra E6 của khối giải điều chế DM với ngõ vào G1 của bộ lọc

d Nối ngõ ra G2 của bộ lọc với ngõ vào H1 của khối khuếch đại

e Quan sát và vẽ lại: tín hiệu ngõ vào E1, các tín hiệu ngõ ra tại E3, C2, E6,

G2

* Khi có nhiễu:

Tín hiệu ngõ vào E1, ngõ ra E3

Tín hiệu ngõ vào E1, ngõ ra C2

Tín hiệu ngõ vào E1, ngõ ra E6

Tín hiệu ngõ vào E1, ngõ ra G2

* Khi không có nhiễu:

Tín hiệu ngõ vào E1, ngõ ra E3

Tín hiệu ngõ vào E1, ngõ ra E6

Tín hiệu ngõ vào E1, ngõ ra G2

f So sánh tín hiệu ngõ vào E1 với các tín hiệu ngõ ra E3, C2, E6, G2 Nhận

xét

- Nhận xét: Trường hợp có nhiễu với tín hiệu vào E1 là sóng sin Tới

tín hiệu ra tại E3 thì chỉ còn giống nhau dạng xung.qua tới C2 thì biếndạng hoàn toàn Tín hiệu ra tại E6 và G2 là một dải sóng thẳng

Trường hợp không có nhiễu cũng là tín hiệu vào E1 là sóng sin Nhưngtín hiệu tại E3 là hai sóng sin song song nhau có biên độ giảm xuống Cho

ra tín hiệu tại G3 có dạng uốn cong hơn đường thẳng

Bài 4: Line Codes – Decode, ASK System

I Mục đích:

Tìm hiểu phương pháp mã hóa và giải mã đường truyền

Phương pháp dùng ASK với mã hóa NRZ

II Lý thuyết:

Việc tạo mã để có tín hiệu trên các hệ thống số có thể thực hiện một cách đơngiản là gán một giá trị điện thế cho một trạng thái logic và một giá trị khác chomức logic còn lại Các loại mã khác nhau sẽ cho mục đích sử dụng khác nhautùy vào các tính chất:

- Mức điện áp dương tiêu biểu cho bit 0 (hoặc có thể ngược lại)

- Mức điện áp âm tiêu biểu cho bit 1 (hoặc có thể ngược lại)

Với cách mã hoá này việc đồng bộ bit sẽ khó khăn khi nhiều bit 0 hoặc bit 1truyền liên tiếp

Mã RZ dùng 3 mức dương, âm và zero

- Bit 1 được mã hoá thành xung điện áp dương

- Bit 0 được mã hoá thành xung điện áp âm

Mã RZ có thời gian tồn tại của xung điện áp nhỏ hơn (và thông thường bằng

½) độ rộng của một bit tín hiệu

3 Mã Biphase: Ở mã Biphase, tín hiệu chuyển mức tại điểm giữa của mỗi bit nhưng không trở về zero như RZ

Có hai loại mã Biphase là Manchester và Manchester vi sai

4 Mã Manchester:

- Chuyển mức từ âm sang dương tiêu biểu cho bit 0

- Chuyển mức từ dương sang âm tiêu biểu cho bit 1