intTypePromotion=1

Giáo trình Điều chế biên độ xung (Pulse amplitude modualation) - Điều chế tương tự cho tín hiệu số

Chia sẻ: Truong Van Suu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:64

0
70
lượt xem
4
download

Giáo trình Điều chế biên độ xung (Pulse amplitude modualation) - Điều chế tương tự cho tín hiệu số

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của giáo trình gồm: hệ thực hành về điện tử thông tin; điều chế tương tự cho tín hiệu số hệ thực hành về điện tử thông tin; điều chế tương tự cho tín hiệu số ASK, FSK, PSK, QPSK, Qam modulation-demolation; các phương pháp điều chế tương tự cho tín hiệu số; mã truyền và tái lập tín hiệu nhịp; máy phát nhịp tài liệu; các sơ đồ tạo mã tài liệu; bộ hình thành sóng mang, Qam modulation-demolation; các phương pháp điều chế tương tự cho tín hiệu số; mã truyền và tái lập tín hiệu nhịp; máy phát nhịp tài liệu; các sơ đồ tạo mã tài liệu; bộ hình thành sóng mang...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điều chế biên độ xung (Pulse amplitude modualation) - Điều chế tương tự cho tín hiệu số

  1. MỤC LỤC 1. GIỚI THIỆU CHUNG.................................................................................................2 2. ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ CHO TÍN HIỆU SỐ ASK, FSK, PSK, QPSK, QAM MODULATION-DEMOLATION..................................................................................... 5 2.1. Thiết bị sử dụng..................................................................................................5 2.2. Lý thuyết............................................................................................................. 5 2.2.1 Các phương pháp điều chế tương tự cho tín hiệu số .................................. 5 2.2.1.1. Phương pháp điều chế - Giải điều chế biên độ ASK (Amplitude Shift Keying)................................................................................................................5 2.2.1.2. Phương pháp điều chế - Giải điều chế biên độ FSK (Frequency Shift Keying)................................................................................................................6 2.2.1.3. Phương pháp điều chế - Giải điều chế pha PSK (Phase Shift Keying) 8 2.2.1.4. Phương pháp điều chế - Giải điều chế hỗn hợp pha và biên độ QAM (Quadrature Amplitude Modulation)................................................................. 12 2.2.1.5. Phương pháp điều chế - Giải điều chế pha vi phân DPSK (Differential Phase Shift Keying)..........................................................................................14 2.2.1.6. Mã truyền và tái lập tín hiệu nhịp........................................................ 16 2.2.2 Sơ đồ thí nghiệm........................................................................................17 2.2.2.1. Bộ điều chế ASK, FSK, PSK, QPSK, QAM.........................................17 2.2.2.2. Bộ Giải điều chế ASK, FSK, PSK, QPSK........................................... 24 2.3. Cấp nguồn và nối dây.......................................................................................28 2.4. Các bài thực hành............................................................................................ 29 2.4.1 Khảo sát các phần chức năng....................................................................29 2.4.1.1. Máy phát nhịp tài liệu (Data Sequence Generator) .............................29 2.4.1.2. Các sơ đồ tạo mã tài liệu.................................................................... 29 2.4.1.3. Bộ hình thành sóng mang (carrier generator).....................................32 2.4.1.4. Bộ tái lập tín hiệu nhịp và giải mã tài liệu (DECODER & CLOCK RECOVERY).................................................................................................... 33 2.4.2 Điều chế & giải điều chế tương tự cho tín hiệu số .................................... 35 2.4.2.1. Điều chế & giải điều chế ASK............................................................. 35 2.4.2.2. Điều chế & giải điều chế FSK..............................................................41 2.4.2.3. Điều chế và giải điều chế BPSK......................................................... 45 2.4.2.4. Điều chế & giải điều chế QPSK (hình 2-34)........................................49 2.4.2.5. Điều chế và giải điều chế D-QPSK (Hình 2-35)..................................50 2.4.2.6. Điều chế QAM (hình 2-36).................................................................. 54 PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 1
  2. HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN 1. GIỚI THIỆU CHUNG Hệ  thống thiết bị  thực hành điện tử  viễn thông chuyên đề  bao gồm các khối thí  nghiệm, thiết kế theo khối chuẩn (Module), và thiết bị chính TCPS­900. Các khối thí nghiệm chức năng cho phép tiến hành các bài thực hành về điện tử thông  tin chuyên đề về cơ sở kỹ thuật truyền thông tin (xem mục lục đã liệt kê ở trên). Các khối thí nghiệm sử dụng chốt 2 ly để kết nối nguồn và tín hiệu. Trên bảng mặt  khối có biểu thị  trực quan sơ  đồ  nguyên lý và các chốt thử  (Test Point) để  kiểm tra tín  hiệu. Thiết bị chính TCPS­900 (Hình 1) dùng cho 1 bàn thí nghiệm, bao gồm: Khung gá có kích thước 1.200 x 750 mm chứa 2 tầng với rãnh trượt để  gắn các  module 297 mm x aM (M = 100mm, a = 1; 2; 3; 4) Nguồn chuẩn TCPS­900, cung cấp thế chuẩn: ­ Nguồn 1 chiều (DC) +12V/2A, ­12V/0.75A, +5V/2A, ­5V/0.75A. Sử dụng để  nuôi các Module thí nghiệm. ­ Nguồn AC 220V với công tắc tự  động, dùng để  cấp điện cho các thiết bị  khác  như dao động ký, máy phát,... Phân loại tổng quát các phương pháp điều chế  ­ giải điều chế  phục vụ  cho việc   truyền thông tin được giới thiệu trong Bảng 1. Truyền các tín hiệu tương tự (lời nói, nhạc,...) theo phương pháp điều biên, điều tần  và điều pha được thực hiện trong phần thực tập điện tử thông tin cơ sở. Các phương pháp cơ  bản điều chế  tín hiệu tương tự  hoặc số còn lại trong Bảng 1  được thực hiện trong phần thực hành điện tử thông tin chuyên đề. PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 2
  3. Bảng 1 PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 3
  4. Hình 1. Thiết bị chính TCPS­900 PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 4
  5. 2. ĐIỀU   CHẾ   TƯƠNG   TỰ   CHO   TÍN   HIỆU   SỐ   ASK,   FSK,   PSK,   QPSK,   QAM   MODULATION­DEMOLATION. 2.1. Thiết bị sử dụng 1. Khung chính cho thực tập điện tử viễn thông cơ bản TCPS­900. 2. Các khối thí nghiệm TC­946M, TC­946D cho bài thực tập về điều chế tương tự  cho tín hiệu số (Hình 2­17 & 2­23). 3. Dao động ký 2 tia. 4. Phụ tùng: dây có chốt cắm hai đầu. 2.2. Lý thuyết 2.2.1 Các phương pháp điều chế tương tự cho tín hiệu số 2.2.1.1. Phương pháp điều chế ­ Giải điều chế biên độ ASK (Amplitude Shift Keying) Phương pháp điều chế  ASK (Hình 2­1) cho phép tạo tín hiệu ASK dạng sin với hai  biên độ. Biên độ tín hiệu ASK tuỳ thuộc giá trị bit tài liệu: ­ Khi Data bit = 1 sẽ điều khiển khoá K đóng (Hình 2­1a), sóng ASK nhận được ở  lối ra chính là sóng mang truyền qua, có biên độ bằng biên độ sóng mang (Hình 2­ 1b). ­ Khi Data bit = 0 sẽ  điều khiển khoá K ngắt, sóng mang không truyền qua khoá.  Tín hiệu ASK có biên độ = 0. Hình 2­1. Phương pháp điều chế ASK Giải điều chế ASK điều chế thực hiện theo các sơ đồ trên Hình 2­2. Ở  sơ  đồ  kiểu 2­2a, bộ  thu nhận có tái lập sóng mang (Carrier Regenerator) và nhân  sóng này với tín hiệu thu. Bộ lọc thông thấp và sơ  đồ ngưỡng cho phép tái lập tài liệu số  được truyền. Sơ  đồ  2­2b đơn giản hơn, thường được sử  dụng trong thực tế. Tín hiệu được tách   sóng trực tiếp, sau đó lọc thông thấp và hình thành. Phương pháp ASK có sơ đồ rất đơn giản, được sử dụng chủ yếu trong kỹ thuật điện  báo. Hệ thống có các đặc trưng sau: PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 5
  6. ­ Phổ cực tiểu của tín hiệu điều chế (FW) cao hơn tốc độ truyền bit (Fb). ­ Hiệu suất truyền nhỏ hơn 1 (xác định bằng (Fb/ FW)
  7. Hình 2­3. Phương pháp điều chế FSK Ở  sơ  đồ  điều chế  FSK  kiểu 2­3b, sử  dụng máy phát điều khiển bằng thế  VCO  (Voltage Control Oscillator).  Ứng dụng trạng thái “0” hoặc “1” của tài liệu, VCO sẽ phát  hai tần số F1 và F2 tương ứng. Trên hình 2­3c là sơ đồ điều chế sử dụng các bộ chia với các hệ số chia khác nhau: N   và: M. Data bit sử dụng để điều khiển chọn hệ số chia. Ví dụ, khi Data bit = 1, bộ chia có  hệ số chia N, tạo chuỗi xung ra có tần số  F1 = f Clock /N. còn khi Data bit = 0, bộ chia có  hệ số chia M, tạo chuỗi xung ra có tần số F2 = f Clock /M. Giải điều chế  FSK  có thể  thực hiện trên cơ  sở  Hình 2­4. Tín hiệu  FSK  chứa hai  thành phần tần số được giải điều chế bằng sơ đồ vòng giữ pha (PLL). Hình 2­4. Phương pháp giải điều chế FSK Phương pháp FSK có sơ đồ phức tạp hơn ASK, được sử dụng chủ yếu trong modem  truyền số  liệu (kiểu CCITT V21, CCITT V23, BELL 103, BELL 113, BELL 202 ) và  trong kỹ thuật radio số. ­ Sai số ít hơn phương pháp ASK. ­ Phổ cực tiểu của tín hiệu điều chế (FW) cao hơn tốc độ truyền bit (Fb). ­ Hiệu suất truyền nhỏ hơn 1 (xác định bằng (Fb/ FW)
  8. 2.2.1.3. Phương pháp điều chế ­ Giải điều chế pha PSK (Phase Shift Keying) a. Điều chế ­ Giải điều chế pha kiểu 2­PSK (BPSK) Phương pháp điều chế  2­PSK  hay  BPSK  (Binary PSK) hay điều chế  ngược pha  PRK (Phase Reversal Keying) được giới thiệu trên Hình 2­5. Sơ đồ  tạo tín hiệu BPSK  dạng sin với hai giá trị pha tuỳ thuộc giá trị bit tài liệu: ­ Khi Data bit = 1, điều khiển sơ đồ cho sóng BPSK cùng pha với sóng mang. ­ Khi  Data bit = 0, điều khiển sơ  đồ  cho sóng  BPSK  ngược pha (1800) với sóng  mang. Sơ đồ điều chế thường được thực hiện trên bộ nhân sóng mang với Data bit. Giản đồ  tín hiệu và giản đồ poha BPSK cho trên Hình 2­5. Hình 2­5. Phương pháp điều chế PSK Giải điều chế  BPSK có thể  thực hiện trên sơ  đồ  Hình 2­6. Sơ  đồ  gồm bộ  tái lập  sóng mang và bộ nhân. Hình 2­6. Phương pháp giải điều chế PSK. Bộ tái lập sóng mang bao gồm: ­ Sơ đồ lấy bình phương ( )2 để chuyển các tín hiệu khác pha về cùng 1 pha. ­ Vòng giữa pha PLL phát lại nhịp với tần số gấp đôi tần số mang ­ Bộ dịch pha   để hiệu chỉnh pha. ­ Bộ chia hai để đưa tần số tín hiệu tái lập về bằng tần số sóng mang. Bộ nhân tín hiệu thực hiện nhân sóng điều chế BPSK với sóng mang tái lập. PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 8
  9. Giả sử tần số sóng mang là fC,   = 2 fC, ta có hai trường hợp: C ­ Khi  tín  hiệu  BPSK  là  +sin( Ct)  ứng với  Data bit = 1, sóng mang   tái  lập là  sin( Ct), sơ  đồ  nhân sẽ  cho tín hiệu  sin( Ct) sin( Ct) = sin2( Ct) = ½(1­cos(2  Ct) = ½ ­ ½cos(2 Ct). Trong biểu thức trên thành phần thứ hai là xoay chiều, có tần số gấp đôi tần số sóng  mang. Khi sử dụng bộ lọc thông thấp với tần số cắt bằng tần số sóng mang, có thể  khử  bỏ thành phần xoay chiều và thế dương của thành phần 1 chiều thứ nhất được giữ lại sẽ  biểu diễn trạng thái “1” của Data bit. ­ Khi tín hiệu BPSK là ­sin( C t) ứng với Data bit =1, sơ đồ nhân sẽ cho tín hiệu : ­sin( t) sin( C t) = ­sin2( C t) = ­½(1­cos(2  C Ct) = ­½ + ½cos(2 Ct). Trong biểu thức trên thành phần thứ hai là xoay chiều, có tần số gấp đôi tần số sóng  mang. Khi sử dụng bộ lọc thông thấp với tần số cắt bằng tần số sóng mang, có thể  khử  bỏ thành phần xoay chiều và thế âm của thành phần 1 chiều thứ nhất được giữ lại sẽ biểu  diễn trạng thái “0” của Data bit. Sơ  đồ  điều chế  PSK  có độ  phức tạp trung bình, được sử  dụng chủ  yếu trong kỹ  thuật radio số. Hệ thống có các đặc trưng sau: ­ Sai số ít hơn phương pháp FSK. ­ Phổ cực tiểu của tín hiệu điều chế (FW) bằng tốc độ truyền bit (Fb). ­ Hiệu suất truyền = 1 (xác định bằng (Fb/ FW) = 1). ­ “Tốc độ Baud” được định nghĩa như tốc độ điều chế bằng tốc độ truyền Fb. b. Điều chế ­ Giải điều chế pha kiểu 4­PSK (QPSK) Phương pháp điều chế  4­PSK  hay  QPSK  (Quadrature PSK) được giới thiệu trên  Hình 2­7. Sơ đồ tạo tín hiệu QPSK dạng sin với bốn giá trị pha, xác định bởi tổ hợp (cặp)   2 bit liền nhau của tài liệu nhị phân. Tổ hợp 2 bit liền nhau này được gọi là Dibit có độ dài  2 khoảng bit. Tài liệu nhị  phân trước khi đưa vào sơ  đồ  điều chế  được tạo mã Dibit nhờ  trigger   đếm đôi đơn giản. Mã Dibit được biểu thị bằng tín hiệu I và Q: ­ Tín hiệu tài liệu I (cùng pha – In Phase) gồm các mức thế   ứng với giá trị  bit đầu   của cặp bit khảo sát. ­ Tín hiệu tài liệu Q (bậc 2 – Quadrature) gồm các mức thế ứng với giá trị bit thứ hai   của cặp bit khảo sát. PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 9
  10. Hình 2­7. Phương pháp điều chế QPSK Các tín hiệu  I  và  Q  được nhân với các sóng mang lệch pha nhau 900  (gọi là   0  =  sin( Ct) và  90 = cos( Ct) ). Kết quả  là khi lấy tổng tín hiệu  ở  cả  hai nhánh của sơ đồ  Hình 2­7, sẽ nhận được các tín hiệu  0 + 90; ­ 0 + 90;  0 ­ 90; ­ 0 ­ 90. Bộ  điều chế  QPSK như  vậy được xây dựng trên hai bộ  BPSK, tạo ra hai tín hiệu  BPSKI và BPSKQ cho bộ lấy tổng để hình thành tín hiệu 4 pha. Giản đồ pha và dạng sóng  QPSK cho trên Hình 2­7. Trên đồ thị cho thấy với 4 giá trị của  Dibit (I­Q), tín hiệu QPSK  có 4 pha khác nhau. Giải điều chế  QPSK có thể  thực hiện trên sơ  đồ  Hình 2­8. Sơ  đồ  gồm bộ  tái lập  sóng mang và các bộ  nhân để  tái lập Dibit. Mã Dibit sau đó được giải mã để  chuyển về  trạng thái tài liệu thông thường. Hình 2­8. Phương pháp giải điều chế QPSK Bộ tái lập sóng mang (hình 2­9) bao gồm: PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 10
  11. Hình 2­9. Sơ đồ tái lập sóng mang cho giải điều chế QPSK ­ Hai sơ đồ lấy bình phương ( )2 để chuyển các tín hiệu khác pha về cùng 1 pha. ­ Vòng giữ pha PLL phát lại nhịp với tần số gấp bốn tần số mang. ­ Bộ dịch pha   để hiệu chỉnh pha. ­ Bộ chia hai chung để đưa tần số tín hiệu tái lập còn gấp đôi tần số sóng mang. ­ Hai bộ  chia hai với nhịp điều khiển đếm lệch pha 900 (lấy từ  Q đến  Q   của bộ  chia 2 chung) để tạo các sóng mang tái lập lệch pha nhau 900. Hai bộ nhân tín hiệu thực hiện nhân sóng điều chế  QPSK với các sóng mang tái lập  lệch pha. Tín hiệu giải điều chế được lọc thông thấp để tái lập tín hiệu Dibit. Qua sơ đồ  trigger, chuyển mã Dibit về mã tài liệu nhị phân thông thường. Sơ  đồ  điều chế  QPSK  có độ  phức tạp cao, được sử  dụng chủ  yếu trong modem  truyền số liệu (kiểu CCITT V22, CCITT V26, BELL 201) và trong kỹ thuật radio số. Hệ thống có các đặc trưng sau: ­ Sai số ít hơn phương pháp FSK. ­ Phổ cực tiểu của tín hiệu điều chế (FW) bằng nửa tốc độ truyền bit (=Fb/2). ­ Hiệu suất truyền = 2 (xác định bằng (Fb/ FW) = 2). ­ “Tốc độ  Baud” được định nghĩa như  tốc độ  điều chế  bằng nửa tốc độ  truyền  (=Fb/2). c. Điều chế ­ Giải điều chế pha kiểu 8­PSK Phương pháp điều chế 8­PSK tạo tín hiệu dạng sin với tám giá trị pha lệch nhau 450,  xác định bởi tổ hợp 3 bit liền nhau của tài liệu nhị phân. Tổ hợp 3 bit liền nhau này được   gọi là Tribit. Tài liệu nhị  phân trước khi đưa vào sơ  đồ  điều chế  được tạo mã Tribit nhờ  các   trigger đếm đôi đơn giản. Mã Tribit được biểu thị bằng tín hiệu I, Q và C. Trên sơ  đồ  Hình 2­10 là giản đồ  “chòm sao” tài liệu được mã  ở  dạng tribit tương  ứng với các pha tín hiệu lệch so với nhau 450. Sơ  đồ  điều chế  8­PSK  có độ  phức tạp cao, được sử  dụng chủ  yếu trong modem   truyền số liệu (kiểu CCITT V27, BELL 208) và trong kỹ thuật radio số. Hệ thống có các đặc trưng sau: ­ Sai số ít hơn phương pháp QPSK. ­ Phổ cực tiểu của tín hiệu điều chế (FW) bằng 1/3 tốc độ truyền bit (=Fb/3). PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 11
  12. ­ Hiệu suất truyền = 3 (xác định bằng (Fb/ FW) = 3). ­ “Tốc độ  Baud” được định nghĩa như  tốc độ  điều chế  bằng 1/3 tốc độ  truyền   (=Fb/3). Hình 2­10. Giản đồ “chòm sao cho điều chế 8­PSK và 16­PSK d. Điều chế ­ Giải điều chế pha kiểu 16­PSK Phương pháp điều chế  16­PSK tạo tín hiệu dạng sin với tám giá trị  pha lệch nhau  22.50, xác định bởi tổ hợp 4 bit liền nhau của tài liệu nhị phân. Tổ hợp 4 bit liền nhau này   được gọi là Quadbit. Tài liệu nhị  phân trước khi đưa vào sơ  đồ  điều chế  được tạo mã Quadbit nhờ  các  trigger đếm đôi đơn giản.  Trên sơ đồ Hình 2­10 là giản đồ “chòm sao” tài liệu được mã ở dạng Quadbit tương  ứng với các pha tín hiệu lệch so với nhau 22.50. Sơ đồ  điều chế  16­PSK có độ phức tạp cao, được sử dụng chủ  yếu kỹ thuật radio   số. Hệ thống có các đặc trưng sau: ­ Sai số ít hơn phương pháp 8­PSK. ­ Phổ cực tiểu của tín hiệu điều chế (FW) bằng 1/4 tốc độ truyền bit (=Fb/4). ­ Hiệu suất truyền = 4 (xác định bằng (Fb/ FW) = 4). ­ “Tốc độ  Baud”  được định nghĩa như  tốc độ  điều chế  bằng 1/4 tốc độ  truyền   (=Fb/4). 2.2.1.4. Phương pháp điều chế ­ Giải điều chế hỗn hợp pha và biên độ QAM (Quadrature   Amplitude Modulation) Trong phương pháp điều chế QAM, thông tin số được điều chế chứa trong cả pha và   biên độ tín hiệu truyền. Các giá trị  tín hiệu điều chế  có dạng sin với pha và biên độ  được   xác định bởi tổ hợp các bit liên nhau của tài liệu nhị phân. PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 12
  13. Hệ thống 8­QAM điều chế tín hiệu trên cơ  sở tổ hợp Tribit của tài liệu. Một nhóm   trong chúng thay đổi biên độ và 2 nhóm còn lại thay đổi về phía pha. Tín hiệu điều chế sẽ  nhận 4 pha và 2 biên độ khác nhau (xem Bảng 2­1). Trên sơ đồ hình 2­11 là giản đồ “chòm sao” tài liệu được mã ở dạng Tribit cho điều  chế 8­QAM. Hệ thống 16­QAM điều chế tín hiệu trên cơ sở tổ hợp Quadbit của tài liệu. Tín hiệu  điều chế sẽ nhận 16 trạng thái khác nhau về pha và biên độ (xem Bảng 2­2). Bảng 2­1 STT LỐI VÀO NHỊ PHÂN LỐI RA 8­QAM 1 0 0 0 0.716V ­1350 2 0 0 1 1.848V ­1350 3 0 1 0 0.765V ­450 4 0 1 1 1.848V ­450 5 1 0 0 0.765V +1350 6 1 0 1 1.848V +1350 7 1 1 0 0.765V +450 8 1 1 1 1.848V +450 Hình 2­11. Giản đồ “chòm sao” cho điều chế 8­QAM và 16­QAM Bảng 2.2 STT LỐI VÀO NHỊ PHÂN LỐI RA 16­QAM 1 0 0 0 0 0.311V ­1350 2 0 0 0 1 0.850V ­1750 3 0 0 1 0 0.311V ­450 4 0 0 1 1 0.850V ­150 5 0 1 0 0 0.850V ­1050 PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 13
  14. 6 0 1 0 1 1.161V ­1350 7 0 1 1 0 0.850V ­750 8 0 1 1 1 1.161V ­450 9 1 0 0 0 0.311V 1350 10 1 0 0 1 0.850V 1750 11 1 0 1 0 0.850V 450 12 1 0 1 1 0.850V 150 13 1 1 0 0 0.850V 1050 14 1 1 0 1 1.161V 1350 15 1 1 1 0 0.850V 750 16 1 1 1 1 1.161V 450 Trên sơ đồ  Hình 2­11 là giản đồ  “chòm sao” tài liệu được mã  ở  dạng Quadbit cho  điều chế 16­QAM. Sơ  đồ  điều chế  QAM  có độ  phức tạp cao, được sử  dụng chủ  yếu trong modem   truyền số  liệu (kiểu  CCITT V22bis, CCITT V29, CCITT V32, CCITT V33, BELL  209) và trong kỹ thuật radio số. Hệ thống có các đặc trưng sau: ­ Sai số ít hơn phương pháp PSK. ­ Phổ cực tiểu của tín hiệu điều chế (FW) bằng 1/n tốc độ truyền bit (=Fb/n), với n  là số bit khảo sát điều chế, ví dụ, n­3 cho 8­QAM, n=4 cho 16­QAM. ­ Hiệu suất truyền = n (xác định bằng (Fb/ FW) = n). ­ “Tốc độ  Baud”  được định nghĩa như  tốc độ  điều chế  bằng  1/n  tốc độ  truyền  (=Fb/n). 2.2.1.5. Phương pháp điều chế ­ Giải điều chế pha vi phân DPSK (Differential Phase Shift   Keying) Trong hệ thống điều chế PSK, việc giải điều chế được thực hiện khi so pha tức thời   của PSK với tín hiệu mang tái lập ở bộ thu. Hệ thống  PSK với thông tin chứa trong giá trị  pha tuyệt đối còn được gọi là PSK tuyệt đối. Khó khăn của hệ thống này là cần giữ  pha  của sóng mang tái lập không đổi. Hệ  thống  DPSK  được xây dựng cho phép giải quyết khó khăn nêu trên. Thông tin  trong hệ  DSPK  không chứa trong các giá trị  tuyệt đối của pha sóng mang điều chế  mà   chứa trong sự lệch pha của hai khoảng điều chế liên tiếp. a. BPSK vi phân Phương pháp điều chế  BPSK vi phân được mô tả  trên Hình 2­12 và 2­13. Trong đó  tài liệu đầu tiên được chuyển thành mã vi phân, sau đó sử dụng bộ BPSK để điều chế pha. PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 14
  15. Sơ đồ EX­OR (hoặc ­ loại trừ) đã được làm chậm đi 1 khoảng bit. Lối ra  EX­OR sẽ  đảo bit ra thứ (n+1) nếu bit thứ (n) là “1” và giữ lối ra không đổi nếu bit (n) = “0”. Kết quả là ở lối ra bộ tạo mã vi phân có sự thay đổi pha 1800 ứng với mỗi bit tài liệu  = “1”. Hình 2­12. Giản đồ mã vi phân. Bộ giải điều chế  BPSK vi phân có hai phần: giải điều chế  BPSK thông thường để  nhận lại mã vi phân. Sau đó bộ  giải mã vi phân chứa sơ  đồ  EX­OR  và bộ  làm chậm 1  khoảng bit sẽ tái lập lại tài liệu. Hình 2­13. Phương pháp điều chế và giải điều chế BPSK vi phân b. QPSK vi phân. Phương pháp điều chế  QPSK vi phân được mô tả trên Hình 2­14. Trong đó tài liệu  đầu tiên được chuyển thành mã vi phân dạng Dibit cho tín hiệu   D­I  và  D­Q, sau đó sử  dụng bộ vi phân Dibit để điều chế pha vi phân là các sóng sin lệnh pha nhau  00, 900, 1800  và 2700. Sơ đồ  EX­OR (hoặc ­ loại trừ) được sử  dụng làm bộ  so sánh tài liệu  NRZ lối vào  với tài liệu lối ra bộ so sánh (EX­OR) đã được làm chậm đi một khoảng bit. Lối ra  EX­ OR sẽ đảo bit ra thứ (n+1) nếu bít thứ (n) là “1” và giữ lối ra không đổi nếu bit (n)= “0”. PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 15
  16. Hình 2­14. Phương pháp điều chế và giải điều chế QPSK vi phân Kết quả  là  ở  lối ra bộ  tạo mã vi phân có sự  thay đổi pha  1800  ứng với mỗi bit tài  liệu = “1”. Bảng 2­3 mô tả sự tương ứng giữa tài liệu Dibit và sự dịch pha tín hiệu ra. Bảng 2­3 DIBIT DỊCH PHA 0 0 00 0 1 900 1 1 1800 1 0 2700 2.2.1.6. Mã truyền và tái lập tín hiệu nhịp a. Mã NRZ. Mã  NRZ  (Non Return­to­Zero) là dạng mã nhị  phân thể  hiện bằng bít   “0”  và bit  “1”, là xung chữ nhật, có mức “­a” hoặc “+a” được giữ trong độ dài khoảng bit. Mã NRZ  thường   được   chia   thành   2   loại  NRZ­L  (Non   Return   to   Zero­level)   và  NRZ­I  (Non  Return to Zero­inverted). Trong thí nghiệm, sử dụng trường hợp đặc biệt của mã NRZ­L (Hình 5­5a): ­ NRZ ­ Data  có phân cực ngược với tài liệu xác lập bằng các công tắc   Dip­ Switch. Đó chính là dạng mã NRZ­L. ­ Mức tín hiệu “+a” và “­a” tương ứng với mức “1” và “0” tín hiệu TTL. Cách tạo mã trên sẽ  làm đơn giản thí nghiệm khảo sát các phương pháp truyền số  liệu. Ở phía thu nhận, các mức “0” và “1” được đọc lại tương ứng với tín hiệu đồng bộ.  Tín hiệu đồng bộ có thể gửi theo đường truyền riêng. Tuy nhiên, thường tín hiệu đồng bộ  được tách từ chuỗi tín hiệu tài liệu nhờ sơ đồ có vòng giữ pha (PLL). PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 16
  17. Hình 2­15. Giản đồ mã NRZ và mã Manchester b. Tái lập tín hiệu nhịp Sơ đồ tái lập xung nhịp được mô tả trên Hình 2­16. Sơ  đồ  EX­OR được sử  dụng để  so sánh giữa tín hiệu tài liệu với tín hiệu tài liệu   được làm trễ (thường là khoảng ½ độ dài khoảng bit). Lối ra  EX­OR có tín hiệu với thành  phần phổ  tần số  gấp đôi tín hiệu tài liệu. Sơ  đồ  vòng giữ  pha  PLL sẽ  nhận phát lại tín  hiệu này với tần số nhịp tái lập bằng đúng tín hiệu nhịp sóng mang. Tín hiệu nhịp tái lập  được sử dụng để tạo nhịp cho các sơ đồ giải điều chế. Hình 2­16. Sơ đồ tái lập tín hiệu nhịp c. Mã Manchester Khi chuỗi tín hiệu tài liệu có bit 0 hoặc 1 kéo dài liên tục, tần số tín hiệu vào  PLL có  thể  vượt ra ngoài khoảng đồng bộ, vì vậy chuỗi xung nhịp lối ra được tái lập có thể  sẽ  không   còn   chính   xác.   Để   tránh   sai   lệch   này   có   thể   biểu   diễn   tài   liệu   dưới   dạng   mã   Manchester, trong đó bit 1 kéo dài được biểu diễn bằng chu kỳ xung nhịp trực tiếp, còn bit  0 kéo dài ­ biểu diễn bằng chu kỳ xung ngược. Trên Hình 2­15 mô tả  giản đồ  hình thành  xung Manchester từ xung NRZ. 2.2.2  Sơ đồ thí nghiệm 2.2.2.1. Bộ điều chế ASK, FSK, PSK, QPSK, QAM Sơ  đồ  khối thí nghiệm  TC­946M  để  điều chế  ASK, FSK, PSK, QPSK, QAM  được trình bày trên  Hình 2­17. Sơ   đồ  nguyên lý cho trong phần phụ  lục ( Hình PL2­ 1 PL2­4). PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 17
  18. Hình 2­17. Khối điều chế tương tự cho tín hiệu số TC­946D. a. Máy phát nhịp tài liệu (Data Sequence Generator) Máy phát xung đồng hồ (Clock Generator): ­ Máy phát xung đồng hồ tạo tín hiệu nhịp chuẩn cho các bộ hình thành tài liệu thí  nghiệm. Máy phát tạo trên U1 (NE555), phát xung vuông tần số  2400Hz. Biến  trở P1 (Frequency Adjust) cho phép hiệu chỉnh chính xác tần số nhịp (Hình PL2­ 1). ­ Bộ chia 2 trên trigger d U2A (74LS74) tạo xung nhịp chuẩn 1200Hz. ­ Trigger R­S trên cổng U4A,D (74LS00) và nút nhấn START tạo tín hiệu xoá và  khởi động đồng bộ cho việc hình thành tài liệu. Sơ đồ tạo tín hiệu mẫ thời gian CKI, CKQ, CKC (Timing Circuit): ­ Sơ đồ tạo các xung mẫu thời gian được xây dựng trên bộ ghi dịch U3(74LS96) và  chuyển mạch MODE (S2A) chọn kiểu làm việc (hình PL2­1). Ở chế độ Dibit và  Tribit, lối ra song song bộ  ghi dịch (QB hoặc  QC) được đưa trở  về  lối vào nối  tiếp (Serial). Nhờ vậy, bộ ghi dịch U3 có thể phát chuỗi xung lặp lại. PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 18
  19. ­ Khi nhấn nút START, bộ ghi dịch được xoá và xác lập trạng thái ban đầu từ các  lối vào song song (A = “1”, B, C = “0”) theo nhịp  CK . ­ Khi chuyển mạch S2A ở vị trí Dibit, lối ra song song QC được đưa về lối vào nối  tiếp (SER). ­ Tín hiệu lối vào   CK   sẽ  dịch trạng thái ghi trong  U3  và chạy theo vòng, hình  thành tín hiệu CKI và CKQ (giản đồ  Dibit trên Hình 2­18). Các tín hiệu này lệch  nhau một chu kỳ  xung nhịp, được sử  dụng cho thí nghiệm điều chế   QPSK  và  DQPSK. ­ Khi chuyển mạch S2A  ở  vị  trí Tribit, lối ra song song QB được đưa về  lối vào  nối tiếp (SER). ­ Tín hiệu lối vào   CK   sẽ  dịch trạng thái ghi trong  U3  và chạy theo vòng, hình  thành tín hiệu CKI, CKQ và CKC (giản đồ Tribit trên Hình 2­18). Các tín hiệu này  lệch nhau một chu kỳ xung nhịp, được sử dụng cho thí nghiệm điều chế QAM. Hình 2­18. Giản đồ thời gian tín hiệu mẫu CKI, CKQ và CKC Sơ đồ tạo chuỗi xung tài liệu (Data Sequence): ­ Sơ   đồ   tạo   chuỗi   xung   tài   liệu   được   xây   dựng   trên   các   bộ   ghi   dịch   U5 U7  (74LS165) và chuyển mạch SW1 SW24 đặc số liệu (Hình PL2­1). ­ Bộ ghi dịch tạo chuỗi xung 24 bit gồm 3 tầng được nối theo vòng: lối ra nối tiếp   tầng trước nối với lối vào nối tiếp tầng sau. Vì vậy khi dịch số liệu, chuỗi tài liệu  24 được lặp lại. ­ Lối vào song song của 3 bộ ghi dịch nối với 24 công tắc. Với việc đặt các công   tắc này (ON = 1, OFF=0), nhờ  tín hiệu START và CK có thể  nạp số  liệu ban  đầu lựa chọn từ  công tắc vào bộ  ghi để  dịch thành chuỗi tài liệu  DATA tương  ứng. ­ Trên  Hình 2­18  là ví dụ  một chuỗi xung tài liệu  NRZ  tương  ứng với cấu hình  công tắc lựa chọn. PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 19
  20. b. Các sơ đồ tạo mã tài liệu. Bộ tạo mã Manchester (Biphase Coder): Bộ tạo mã Manchester từ tài liệu DATA được xây dựng trên vi mạch U8D,C (Hình  PL2­2), thực hiện so sánh mã tài liệu DATA với  CK  bằng sơ đồ EX­OR. Tín hiệu ra sẽ  là xung nhịp CK trực tiếp nếu Data bit = 1 và là  CK  nếu Data bit = 0 (Hình 2­19). Hình 2­19. Hình thành mã Manchester. Bộ tạo mã vi phân 1­bit: ­ Mã vi phân bit được tạo khi chuyển mạch S2B và S2D/MODE (Hình PL2­2) ở  vị  trí Bit (1). Mã tài liệu DATA qua chuyển mạch này vào sơ  đồ  EX­OR/U8A  để  so sánh với tín hiệu lối ra bộ  so sánh (EX­OR) đã được làm chậm đi một  khoản bit (xem sơ  đồ  khối Hình 2­13). Bộ  làm trễ  một khoảng bit là trigger D/  U2B làm việc theo nhịp CK. Tín hiệu trễ truyền không đảo qua U9C đưa trở về  lối vào bộ so sánh U8A. ­ Kết quả là bộ tạo mã vi phân sẽ đảo ngược bit ra thứ (n+1) nếu bit vào thứ n = 1  và giữ lối ra không đổi nếu bit (n) = 0. ­ Giản đồ tín hiệu mã vi phân 1­ bit cho trên Hình 2­20. Hình 2­20. Hình thành mã vi phân 1­bit Bộ tạo mã Dibit: ­ Để  tạo mã Dibit, cần đặt chuyển mạch S2/MODE  ở  vị  trí Dibit (2). Sơ đồ  tạo  mã Dibit có lỗi ra  I  và  Q, xây dựng trên các vi mạch  U10A,B  và  U11A  (Hình  PL2­2). PULSE AMPLITUDE MODULATION (PAM) 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2