BÀI 2. ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ CHO TÍN HIỆU SỐ ASK, FSK, QPSK,

QAM MODULATION-DEMODULATION

1. Điều chế ASK.

a. Lý thuyết điều chế ASK.

Điều chế khoá dịch biên độ ASK(Ampitude Shift Keying) : sóng điều biên được

tạo ra bằng cách thay đổi biên độ sóng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc.

Phương pháp này với các bit 0 và 1 làm thay đổi biên độ của tín hiệu sóngmang,

trong đó tốc độ truyền tín hiệu ASK bị giới hạn bởi các đặc tính vật lý của môi trường

truyền. Truyền dẫn ASK thường rất nhạy cảm với nhiễu .Nhiêũ này thường là các tín hiệu

điện áp xuất hiện trên đường dây từ các nguồn tín hiệu khác ảnh hưởng được lên biên độ

của tín hiệu ASK.

Băng thông dùng cho ASK:

BW = (1+d).Nbaud

Trong đó:

BW: băng thông

Nbaud : tốc độ baud

d: thừa số liên quan đến điều kiện đường dây (có giá trị bé nhất là 0)

Ta thấy băng thông tối thiểu cần cho quá trình truyền thì bằng tốc độ baud.

Giải điều chế là quá trình ngược lại với quá trình điều chế .Trong quá trình thu

được có một trong các tham số : biên độ, tần số,pha của tín hiệu sóng mang được biến đổi

theo tín hiệu điều chế và tùy theo phương thức điều chế mà ta có được các phương thức

giải điều chế thích hợp để lấy lại thông tin cần thiết.

Hình 1.1. Sơ đồ khối của điều chế ASK.

Hình 1.2. Sơ đồ khối của giải điều chế ASK.

b. Kết quả thí nghiệm

- Điều chế ASK trực tiếp

Hình 1.3. Điều chế ASK trực tiếp.

- Giải điều chế ASK trực tiếp.

Hình 1.4. Giải điều chế ASK trực tiếp.

- Điều chế ASK mã vi phân 1 bít.

Hình 1.5. Điều chế ASK vi phân 1 bít.

- Giải điều chế ASK mã vi phân 1 bít.

Hình 1.6. Giải điều chế ASK vi phân 1 bít.

Nhận xét: Kết quả đạt được gần giống với lý thuyết.

2. Điều chế BPSK.

a. Cơ sở lý thuyết.

Khóa dịch pha nhị phân-BPSK ở khóa dịch pha nhị phân thì hai pha đầu ra có thể

là với một tần số sóng mang đơn .Trong hai pha đó thì một trong hai pha tương ứng với

mức logic 1 và một pha tương ứng với mức logic 0.Nếu như trạng thái của tín hiệu nhị

phân đầu vào có sự thay đổi thì hai góc pha ở đầu ra cũng biến đổi lệch pha nhau

1800 .Cũng vì vậy mà tín hiệu BPSK còn được gọi là khóa đảo pha (PRK-phase reversal

keying ) hoặc điều chế nhị phân.

Nguyên tắc: các tín hiệu nhị phân tác dụng lên sóng mang làm thay đổi pha của

sóng mang . Cụ thể là :

Bít 1: pha của sóng mang là 0

Bít 0: pha của sóng mang là 1800

Các giá trị này có thể ngược lại nhưng nguyên tắc chung là khi có sự đảo bít thì

pha của sóng mang lệch đi 1800 .

Bảng chân lý của tín hiệu điều chế BPSK:

Nhị phân đầu vào Pha đầu ra

Logic 0 1800

Logic 1 00

Có thể thấy rõ ràng hơn trong cách biểu diễn trên đồ thị thời gian và trạng thái của

tín hiệu BPSK.

Hinh 2.1. Đồ thị thời gian và trạng thái.

b. Kết quả thí nghiệm.

- Điều chế BPSK trực tiếp.

Hinh 2.2. Điều chế BPSK trực tiếp.

- Giải điều chế BPSK trực tiếp.

Hinh 2.3. Giải điều chế BPSK trực tiếp.

- Điều chế D-BPSK

Hình 2.4. Điều chế D-BPSK.

Hình 2.5. Giải điều chế D-BPSK.

3. Điều chế FSK.

Điều chế FSK là phương pháp điều chế dùng 2 tần số khác nhau của sóng mang để

biểu diễn bít 1 và 0. Tần số cao ứng với bít 1 và tần số thấp ứng với bít 0.

Phương pháp điề chế.

Hình 3.1. Phương pháp điều chế FSK.

Phổ của điều chế FSK.

Hình 3.2. Dạng phổ tín hiệu FSK

4. Điều chế QAM.

Điều chế QAM (Quature Amplitude Modulation: điều chế biên độ vuông góc)

làphương pháp điều chế kết hợp giữa điều biên và điều pha. Ở phương pháp này, sóng

mang sau điều chế có biên độ và pha thay đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế.

Sau đây ta xét trường hợp cụ thể sau điều chế QAM 16 trạng thái (điều chế 16 QAM).

Để đáp ứng yêu cầu thông tin tốc độ cao, người ta phải tăng số trạng thái pha và biên độ

của sóng mang để có được số trạng thái pha nhiều và khoảng cách giữa các trạng thái pha

lớn.

Hình 4.1. Sơ đồ khối điều chế 16 QAM.

Mạch điều chế 16 QAM gồm có:

- Mạch biến đổi nối tiếp sang song song có nhiệm vụ chia luồng số đầu vào thành 4 luồng

có tốc độ bằng nhau và bằng 1/4 luồng số vào.

- Mạch dao động VCO: là bộ dao động tạo sóng mang có tần số điều khiển bằng điện áp.

- Mạch dịch pha 90: biến đổi sóng mang A.cos (ωt + φ ) thành sóng mang A.sin (ωt + φ ).

- Bộ biến đổi D/A có nhiệm vụ nhận hai luồng số có hai mức biên độ ở đầu vào để biến

đổi thành một tín hiệu có 4 mức biên độ (tín hiệu tương tự) ở ngõ ra.

- M1, M2: các bộ nhân có nhiệm vụ nhân các sóng mang với tín hiệu sau các bộ biến đổi

D/A.

- Bộ cộng có nhiệm vụ cộng các tín hiệu sau khi nhân ở M1 và M2 để tạo thành sóng

mang

16 QAM.

Biểu đồ pha của sóng mang sau điều chế 16 QAM:

Hình 4.2. Biể đồ pha của sóng mang 16 QAM.

Nguyên lý hoạt động:

Số liệu cần điều chế được đưa đến mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song, được

chia thành 4 luồng D1, D2, D3, D4 có tốc độ bằng nhau và bằng 1/4 luồng số vào. Các

luồng D1, D2 được đưa đến bộ biến đổi D/A 1 để chuyển thành tín hiệu tương tự 4 mức

A1. Các luồng D3, D4 được đưa đến bộ biến đổi D/A 2 để chuyển thành tín hiệu tương tự

4 mức A2. Sau đó tín hiệu tương tự A1 được nhân với sóng mang A.cos(ωt + φ ) do bộ

dao động VCO tạo ra tại M1, ở đầu ra của M1 ta thu được tín hiệu.

S1 = A1.Acos . (ωt + φ ). Tín hiệu tương tự A2 được nhân với sóng mang

A.sin(ωt + φ ) do bộ dao động VCO tạo ra và đã qua dịch pha 90o tại M2, ở đầu ra của

M2 ta thu được tín hiệu: S2 = A2×Asin(ωt + φ ). Các tín hiệu S1 và S2 được cộng với

nhau để tạo thành tín hiệu 16 QAM. Hình 4.3 mô tả dạng sóng của điều chế 16 QAM.

Hình 4.3. Dạng sóng mạch điều chế 16 QAM