intTypePromotion=1

Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm: Viễn thông - ĐH. Tôn Đức Thắng

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:124

0
211
lượt xem
64
download

Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm: Viễn thông - ĐH. Tôn Đức Thắng

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

Khi hoàn thành bài thí nghiệm này, sinh viên có thể mô tả máy phát tín hiệu điều chế biên độ và giải thích tín hiệu tin tức ảnh hưởng đến hình dạng của tín hiện AM như thế nào, tính chỉ số điều chế và phần trăm điều chế từ các tham số AM, mô tả điều chế 100%, quá điều chế, và hiệu suất truyền. Sinh viên cũng có thể mô tả máy thu AM, giải thích ảnh hưởng của các tầng RF, IF đến việc phát hiện tín hiệu AM, hiểu được phương pháp giải điều chế AM bằng cách tách sóng đường bao.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm: Viễn thông - ĐH. Tôn Đức Thắng

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG Tp.Hồ Chí Minh, tháng 4 - 2010
  2. TRƯỜNG ĐH TÔN ĐỨC THẮNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc --------------------- ************** NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐIỀU I. TRƯỚC KHI ĐẾN PHÒNG THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI: 1. Nắm vững quy định an toàn của phòng thí nghiệm. 2. Nắm vững lý thuyết và đọc kỹ tài liệu hướng dẫn bài thực nghiệm. 3. Làm bài chuẩn bị trước mỗi buổi thí nghiệm. Sinh viên không làm bài chuẩn bị theo đúng yêu cầu sẽ không được vào làm thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó. 4. Đến phòng thí nghiệm đúng giờ quy định và giữ trật tự chung. Trễ 15 phút không được vào thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó. 5. Mang theo thẻ sinh viên và gắn bảng tên trên áo. 6. Tắt điện thoại di dộng trước khi vào phòng thí nghiệm. ĐIỀU II. VÀO PHÒNG THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI: 1. Cất cặp, túi xách vào nơi quy định, không mang đồ dùng cá nhân vào phòng thí nghiệm. 2. Không mang thức ăn, đồ uống vào phòng thí nghiệm. 3. Ngồi đúng chỗ quy định của nhóm mình, không đi lại lộn xộn. 4. Không hút thuốc lá, không khạc nhổ và vứt rác bừa bãi. 5. Không thảo luận lớn tiếng trong nhóm. 6. Không tự ý di chuyển các thiết bị thí nghiệm ĐIỀU III. KHI TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM SINH VIÊN PHẢI: 1. Nghiêm túc tuân theo sự hướng dẫn của cán bộ phụ trách. 2. Ký nhận thiết bị, dụng cụ và tài liệu kèm theo để làm bài thí nghiệm. 3. Đọc kỹ nội dung, yêu cầu của thí nghiệm trước khi thao tác. 4. Khi máy có sự cố phải báo ngay cho cán bộ phụ trách, không tự tiện sửa chữa. 5. Thận trọng, chu đáo trong mọi thao tác, có ý thức trách nhiệm giữ gìn tốt thiết bị. 6. Sinh viên làm hư hỏng máy móc, dụng cụ thí nghiệm thì phải bồi thường cho Nhà trường và sẽ bị trừ điểm thí nghiệm. 7. Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm phải tắt máy, cắt điện và lau sạch bàn máy, sắp xếp thiết bị trở về vị trí ban đầu và bàn giao cho cán bộ phụ trách. ĐIỀU IV. 1. Mỗi sinh viên phải làm báo cáo thí nghiệm bằng chính số liệu của mình thu thập được và nộp cho cán bộ hướng dẫn đúng hạn định, chưa nộp báo cáo bài trước thì không được làm bài kế tiếp. 2. Sinh viên vắng quá 01 buổi thí nghiệm hoặc vắng không xin phép sẽ bị cấm thi. 3. Sinh viên chưa hoàn thành môn thí nghiệm thì phải học lại theo quy định của phòng đào tạo. 4. Sinh viên hoàn thành toàn bộ các bài thí nghiệm theo quy định sẽ được thi để nhận điểm kết thúc môn học. ĐIỀU V. 1. Các sinh viên có trách nhiệm nghiêm chỉnh chấp hành bản nội quy này. 2. Sinh viên nào vi phạm, cán bộ phụ trách thí nghiệm được quyền cảnh báo, trừ điểm thi. Trường hợp vi phạm lặp lại hoặc phạm lỗi nghiệm trọng, sinh viên sẽ bị đình chỉ làm thí nghiệm và sẽ bị đưa ra hội đồng kỷ luật nhà trường. Tp.HCM, Ngày 20 tháng 09 năm 2009 KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ (Đã ký) PGS TS. PHẠM HỒNG LIÊN
  3. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 BÀI 1 ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ (AM) I. MỤC ĐÍCH Khi hoàn thành bài thí nghiệm này, sinh viên có thể mô tả máy phát tín hiệu điều chế biên độ và giải thích tín hiệu tin tức ảnh hưởng đến hình dạng của tín hiện AM như thế nào, tính chỉ số điều chế và phần trăm điều chế từ các tham số AM, mô tả điều chế 100%, quá điều chế, và hiệu suất truyền. Sinh viên cũng có thể mô tả máy thu AM, giải thích ảnh hưởng của các tầng RF, IF đến việc phát hiện tín hiệu AM, hiểu được phương pháp giải điều chế AM bằng cách tách sóng đường bao. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Giới thiệu Điều chế biên độ (AM) là quá trình kết hợp tín hiệu tin tức với tín hiệu sóng mang trong đó biên độ của tín hiệu sóng mang thay đổi theo tín hiệu tin tức. Như hình 1-1 trình bày, AM tạo ra một hình bao điều chế mà có dạng sóng tương tự như tín hiệu tin tức. Các sự thay đổi biên độ của tín hiệu tin tức gây ra các sự thay đổi biên độ trong tín hiệu sóng mang tần số cao. Hình 1.1. Khi tín hiệu tin tức (fm) là sóng sine, phổ tần số của tín hiệu sóng mang được điều chế (tín hiệu AM) gồm có ba thành phần tần số: sóng mang (fc), biên trên (USB = fc + fm), và biên dưới (ISB = fc - fm). Hình 1-2 minh họa các thành phần này. Ví dụ, nếu tín hiệu sóng mang (fc ) là 2000 kHz và tín iệu tin tức (fm ) là 4 kHz, tần số LSB sẽ là 1996 kHz (fc- fm = 2000 - 4), và tần số USB sẽ là 2004 kHz (fc + fm = 2000 + 4) . Hình 1.2. 1-1
  4. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 Hình 1.3 Chỉ số điều chế (m) là tỉ số của biên độ đỉnh tín hiệu tin tức trên biên độ đỉnh của tín hiệu sóng mang. Phương pháp tính để xác định chỉ số điều chế (m) từ tín hiệu AM dựa vào hình 1-3 và công thức dưới đây: A− B M= A+ B Phần trăm điều chế là chỉ số điều chế được biểu diễn theo phần trăm (m x 100). Hình 1.4 Dạng sóng AM trình bày trong hình 1-4 là điều chế 100% (chỉ số điều chế bằng 1); các điểm trũng tiếp xúc với đường chuẩn zero. Công suất và hiệu suất trong truyền AM liên quan trực tiếp đến chỉ số điều chế; điều chế 100% là nhằm đạt công suất biên lớn nhất. Hình 1.5. Khi quá điều chế xảy ra (lớn hơn 100%), cả hai biên của hình bao điều chế băng qua đường chuẩn zero, như hình 1-5. Trong truyền thông AM, quá điều chế gây ra các tần số biên giả gọi là biên splatter. Splatter này gây ra méo trong máy thu và nhiễu với các trạm radio khác. Khi chỉ số điều chế tăng, mức công suất của các biên (PSB) tăng khi công suất sóng mang (PC) giữ không đổi. Bởi vì thông tin có ích được chứa trong tín hiệu tần số radio (RF) nằm trong các biên, do đó có thể đạt cực đại công suất biên bằng cách tăng chỉ số điều chế mong muốn. Tuy nhiên, trong AM, chỉ số điều chế phải không được lớn hơn 1, nếu không méo và nhiễu sẽ xảy ra. Công suất tổng (PT) trong tín hiệu AM là tổng của công suất sóng mang (PC) và công suất biên dưới và biên trên (PSB). PT = PC + PSB 1-2
  5. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 Hiệu suất truyền (μ) là phân số của công suất tổng màđược chứa trong các biên. PSB μ= PT Hiệu suất truyền cũng liên quan đến chỉ số điều chế. μ = m2/ (2 + m2 ) 2. Máy phát AM Hình 1.6. Có nhiều cách để tạo ra một tín hiệu AM. Như hình 1-7, mạch tích hợp bộ điều chế cân bằng (IC), một phần tử phi tuyến, có thể có chức năng điều chế biên độ. Các tín hiệu tin tức và sóng mang là các tín hiệu vào mạch điều chế biên độ. Hình 1.7 Mạch điều chế biên độ trộn tín hiệu tin tức và sóng mang để dịch tần số của tín hiệu tin tức: nó dịch tín hiệu tin tức đến tần số của tín hiệu sóng mang. Hình bao của tín hiệu sóng mang là bản copy của tín hiệu tin tức và thay đổi tại các tần số giống với tần số tín hiệu tin tức. Bộ khuếch đại công suất RF là phần cuối cùng trước khi đến anten phát. Nó cung cấp sự khuếch đại công suất cần thiết cho anten để bức xạ các tín hiệu RF trên các khoảng cách dài. Hình 1-8 trình bày sơ đồ của mạch khuếch đại công suất trong khối mạch AM/SSB TRANSMITTER. Vùng này gồm có RF POWER AMPLIFIER (Q1) và ANTENNA MATCHING NETWORK có chức năng tạo trở kháng ngõ ra Q1 cần thiết để truyền công suất yêu cầu đến anten trở kháng thấp (được mô phỏng bởi R5). 1-3
  6. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 Hình 1.8. Điện dung C1 trong bộ chân đế cách ly điện áp cực nền DC bởi điện trở R1. Các điện trở R2 và R3 làm thành mạch chia áp để cung cấp điện áp DC không đổi ở cực nền khoảng 4.8V. Bộ khuếch đại công suất RF (Q1) là một bộ khuếch đại E chung. Q1 luôn được phân cực thuận bởi vì điện áp DC ở cực nền Q1 không đổi. Kết quả là Q1 hoạt động như một bộ khuếch đại lớp A. Hình 1.9. Trong bộ khuếch đại lớp A, dòng cực thu dẫn 3600 cho tín hiệu ngõ vào, và tín hiệu ngõ ra không bị méo. Trong bộ khuếch đại lớp B, dòng cực thu dẫn 1800 cho tín hiệu ngõ vào, và tín hiệu ngõ ra bị méo. Trong bộ khuếch đại lớp C, dòng cực thu dẫn ít hơn 1800 cho tín hiệu ngõ vào, và tín hiệu ngõ ra bị méo đáng kể (xem hình 1-9). Đối với trường hợp phát quảng bá, hiệu suất là quan trọng bậc nhất trong các bộ khuếch đại công suất bởi vì bất kỳ suy hao công suất đều dẫn đến ít công suất hơn cho quá trình bức xạ và tín hiệu không truyền được xa. Các bộ khuếch đại lớp C cung cấp hiệu suất tốt hơn lớp B, và các bộ khuếch đại lớp B cung cấp hiệu suất tốt hơn lớp A. 3. Máy thu AM Hình 1-10 trình bày sơ đồ khối đơn giản của máy thu AM quảng bá. Tầng RF và bộ dao động nội được điều chỉnh đồng thời, tầng RF sẽ khuếch đại tín hiệu AM. Bộ đổi tần chuyển tần số AM thành tần số IF (trung tần) 455 kHz, và tầng IF lọc và khuếch đại tín hiệu trung tần IF. Bộ tách sóng khôi phục lại tín hiệu tin tức từ tín hiệu IF, và cuối cùng tầng audio khuếch đại tín hiệu tin tức đến loa. 1-4
  7. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 Hình 1.10. Xem hình 1-11. Tín hiệu AM từ anten máy phát AM kết nối đến điện trở 1MΩ (R8) để giảm công suất của tín hiệu AM được nhận tại máy thu. Trở kháng ngõ vào bộ khuếch đại RF xấp xỉ 3 kΩ. R8 nối đến một biến áp tự ngẫu L4 có tỉ số vòng là 7.7. Với tỉ số này, trở kháng ngõ vào của bộ lọc RF sẽ xấp xỉ 50 Ω khi bộ lọc cộng hưởng ở tần số 1000 kHz. CHÚ Ý: Tại tần số cộng hưởng của RF FILTER, XL4 = XC7 và mạch có trở kháng là điện trở thuần. Hình 1.11. Như được trình bày trong hình 1-12, mạch RF FILTER gồm một điện cảm và một điện dung cố định mắc song song. Đó là mạch lọc thông dải LC song song. Tần số cộng hưởng(fr) xảy ra khi điện kháng và điện dung bằng nhau (XL = XC). Tại fr, trở kháng RF FILTER là điện trở thuần và tín hiệu ngõ ra là lớn nhất. Hình 1.12. Điều chỉnh RF FILTER cho tần số cộng hưởng là 1000 kHz: điều chỉnh cuộn điện cảm (L4) sao cho tín hiệu ngõ ra RF AMPLIFIER lớn nhất. RF AMPLIFIER khuếch đại tín hiệu AM 1000 kHz đến RF FILTER và tăng mức công suất của nó khoảng 72 dB (độ lợi khoảng 16,000,000). Sinh viên điều chỉnh L5 để cho mạch RLC cực thu được cộng hưởng ở 1000 kHz để cho độ lợi cực đại. Khi mạch RLC cực thu được cộng hưởng ở 1000 kHz, điện dung và điện kháng triệt tiêu, và mạch chỉ còn lại điện trở thuần. Các mức công suất vào và ra của RF STAGE và các thành phần khác của một máy thu AM thường ở decibel (dB) liên quan đến mức công suất tham chiếu. Thông thường sử dụng ở 1-5
  8. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 miliwatt (mW). Biểu thức dưới đây cho quan hệ giữa công suất tính bằng dBm với công suất (P) tính bằng mW. dBm = 10 x [log10 (P/1 mW)] Một dBm là một lượng công suất thật sự, khác với dB đại diện cho tỉ số công suất. Cách dùng của dBm thì thuận lợi khi xử lý với các mạch nhiều tầng. Hiệu số giữa mức dBm tại ngõ ra và ngõ vào một tầng chính là độ lợi công suất tính bằng dB của tầng đó (hình 1-13). Hình 1.13. Loại IC đã dùng cho bộ điều chế cân bằng cũng được dùng cho bộ đổi tần (xem hình 1-14). Bộ đổi tần có hai ngõ vào: M (tin tức) và C (sóng mang). Ngõ vào tín hiệu RF của bộ đổi tần (M) lấy từ ngõ ra bộ khuếch đại RF. Ngõ vào tín hiệu dao động nội của bộ đổi tần (C) là một tín hiệu 1455 kHz được tạo ra từ khối mạch VCO-HI. Hình 1.14. Bởi vì tín hiệu ngõ vào RF đến bộ đổi tần có ba thành phần tần số, tín hiệu ngõ ra bộ đổi tần cân bằng sẽ gồm các tần số tổng và hiệu của ba thành phần RF. Các tần số ngõ vào RF không có biên độ đáng kể trong ngõ ra. Bộ lọc IF là một bộ lọc sứ có băng thông 20 kHz, nó loại bỏ tất cả các tần số dưới 455 kHz và trên 465 kHz. Để cho bộ đổi tần tạo ra một tín hiệu với tần số hiệu là 455 kHz đến bộ lọc IF, tần số VCO-HI phải được chỉnh chính xác ở 1455 kHz. Bộ tách sóng đường bao (xem hình 1-15 và 1-16): trên nửa chu kỳ dương của tín hiệu ngõ ra, tụ điện nạp đến điện áp đỉnh ngõ vào. Vì thế, điện áp qua R12 và C10 sẽ bằng điện áp của tín hiệu ngõ vào (trừ sụt áp diode) bởi vì diode (CR1) được phân cực thuận. Khi tín hiệu ngõ ra nhỏ hơn giá trị này, diode (CR1) tắt và tụ điện (C10) bắt đầu xả từ từ qua điện trở (R12) với tốc độ được xác định bởi thời hằng RC. Hình 1.15. 1-6
  9. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 Hình 1.16. Trên nửa chu kỳ dương kế tiếp của tín hiệu ngõ vào, CR1 dẫn và C10 được nạp điện đến giá trị mới được xác định bởi tín hiệu ngõ vào. Quá trình lặp lại một cách tự động và liên tục. Có một giá trị tối ưu cho thời hằng xả của RC. Nếu thời hằng xả quá lớn hoặc quá nhỏ, ngõ ra của bộ tách sóng sẽ không cùng dạng với hình bao của tín hiệu AM ở ngõ vào. Ảnh hưởng của thời hằng quá lớn hoặc quá nhỏ được trình bày trong hình 1-17. Hình 1.17. Điều khó khăn chính của bộ tách sóng hình bao là phải có một điện áp xấp xỉ từ 0.4 V đến 0.6 V rơi trên diode khi diode dẫn. Vấn đề trở nên nghiêm trọng đối với các tín hiệu nhỏ hay các tín hiệu điều chế 100%. Ảnh hưởng của sụt áp phân cực thuận của diode được trình bày trong hình 1-18. Hình 1.18. III. YÊU CẦU THIẾT BỊ Bộ chân đế. Board mạch ANALOG COMMUNICATIONS Nguồn cung cấp 15 Vdc Dao động ký hai kênh Máy phát sóng sine/vuông IV. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 1-7
  10. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 1. Máy phát AM Trình tự tiến hành A - Các tín hiệu AM Trong phần TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH này, bạn sẽ quan sát tác động của tín hiệu tin tức trên tín hiệu AM. 1. Xác định vị trí các khối mạch AM/SSB TRANSMITTER và VCO-LO và kết nối mạch như trên hình 1-19. Gắn jumper ở vị trí1000 kHz trên khối mạch VCO-LO. Đặt các công tắc S1, S2, và S3 ở OFF. Hình 1.19. 2. Kết nối đầu dò dao động ký kênh 1 tới ngõ vào tín hiệu tin tức (M) của MODULATOR. Khi quan sát tín hiệu trên kênh 1, điều chỉnh máy phát tín hiệu để có một tín hiệu sóng sine 0.2 Vpk-pk, 2 kHz tại M. 3. Kết nối đầu dò kênh 2 đến ngõ vào tín hiệu sóng mang (C) của MODULATOR. Khi quan sát tín hiệu trên kênh 2, điều chỉnh VCO-LO cho một tín hiệu 0.2 Vpk-pk, 1000 kHz tại C. Điều chỉnh tần số sóng mang với núm NEGATIVE SUPPLY trên bộ chân đế, và điều chỉnh biên độ sóng mang với núm vặn trên khối mạch VCO-LO. 4. Kết nối đầu dò kênh 2 đến ngõ ra của MODULATOR. Đặt VERT MODE của dao động ký ở vị trí ALT, và trigger trên kênh 1 (tín hiệu tin tức). 5. Điều chỉnh núm điện thế MODULATOR để cho dạng sóng AM trên kênh 2 dao động ký là 2.0 V giữa các đỉnh trên và dưới, như hình 1-20. Hình 1.20. 6. Hình bao tín hiệu AM (kênh 2) có tần số và dạng giống như tín hiệu tin tức (kênh 1)? Có Không 7. Chỉnh tần số tín hiệu sóng mang (fc) bằng 1000 kHz và tần số tín hiệu tin tức (fm) bằng 2 kHz. Các tần số gì hiện diện trên phổ tần số của tín hiệu AM? ................................................................................................................................................... 1-8
  11. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 8. Thay đổi chức năng tín hiệu máy phát từ một sóng sine thành một sóng hình vuông. Hình bao của tín hiệu ngõ ra AM có thay đổi từ một sóng sine thành một sóng vuông? Có Không 9. Chỉnh lại chức năng máy phát tín hiệu cho một sóng sine. Khi quan sát tín hiệu ngõ ra AM trên kênh 2, thay đổi núm điều khiển AF FREQUENCY của máy phát tín hiệu để thay đổi tần số tín hiệu tin tức. Tần số của hình bao tín hiệu AM có thay đổi tương ứng với tần số của tín hiệu tin tức? Có Không 10. Chỉnh lại tần số tín hiệu tin tức đến 2 kHz. Khi quan sát tín hiệu ngõ ra AM, thay đổi núm điều khiển AF LEVEL của máy phát tín hiệu để thay đổi biên độ của tín hiệu tin tức. Biên độ của hình bao tín hiệu AM có thay đổi tương ứng với biên độ của tín hiệu tin tức? Có Không Trình tự tiến hành B - Chỉ số điều chế và phần trăm điều chế Trong phần TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH này, bạn sẽ thực hiện các phép đo dao động ký của tín hiệu AM và tính chỉ số điều chế (m) và phần trăm điều chế (%Mod.). Hình 1.21. 11. Kiểm tra các công tắc S1, S2, và S3: các công tắc này phải ở vị trí OFF. 12. Trên kênh 1 dao động ký, điều chỉnh điện áp đỉnh-đỉnh của tín hiệu tin tức đến 0.2Vpk-pk. Nếu cần, điều chỉnh núm điện thế MODULATOR sao cho dạng sóng AM trình bày trên kênh 2 là 2.0 V giữa các đỉnh trên và dưới (xem hình 1-20). 2.0 V là số đo A trong hình 1-21. Trên kênh 2 dao động ký, đo độ cao dọc (ở volt) giữa các điểm trũng trên và dưới (số đo B trong hình 1-21) của dạng sóng được điều chế: B = ____________ V. 13. Tính chỉ số điều chế: m = _________________________. 14. Tính phần trăm điều chế %Mod = _____________________. Hình 1.22. 1-9
  12. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 15. Khi quan sát tín hiệu AM trên kênh 2, tăng biên độ của tín hiệu tin tức cho đến khi dạng sóng đường bao của tín hiệu AM tiếp xúc đường chuẩn zero, như trong hình 1-22. Khoảng cách B trên dạng sóng tín hiệu AM bây giờ là 0.0 V. 16. Trên kênh 2 dao động ký, đo (theo đơn vị volt) khoảng cách dọc giữa các đỉnh trên và dưới của dạng sóng được điều chế (số đo A trong hình 1-22): A = _____________ V. 17. Tính chỉ số điều chế: m = _____________ . 18. Tính phần trăm điều chế: % Mod = _________. Trình tự tiến hành C - Điều chế 100%, quá điều chế, và hiệu suất truyền Trong phần TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH này, sinh viên quan sát trạng thái điều chế 100%, quan sát hiện tượng quá điều chế, và tính hiệu suất truyền (μ). 26. Các công tắc S1, S2, và S3 ở vị trí OFF. Chỉnh dao động ký ở mode NORMAL. Chỉnh lại dao động ký VOLTS/DIV và TIME/DIV để cho tín hiệu AM trên kênh 2 xuất hiện như trên hình 1-21. 27. Tăng biên độ tín hiệu tin tức trên kênh 1 bằng cách điều chỉnh núm AF LEVEL trên máy phát tín hiệu cho đến khi tín hiệu AM xuất hiện như hình 1-23. Tín hiệu AM chưa được điều chế hay quá điều chế? Chưa được điều chế Quá điều chế Hình 1.23. 28. Chỉ số điều chế của tín hiệu AM lớn hơn hay nhỏ hơn 1? Lớn hơn 1 Nhỏ hơn 1 29. Tín hiệu quá điều chế có được mong muốn trong truyền thông AM? Tại sao? ................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... 30. Giảm tín hiệu tin tức để cho tín hiệu AM trên kênh 2 được điều chế 100% (xem lại hình 1-22). 31. Tính hiệu suất truyền μ = m2/ (2 + m2) = ______________ . 32. Nếu công suất tổng tín hiệu (PT) là 50 kW, tính công suất biên (PSB) bằng cách dùng các giá trị tính được của μ PSB = μ x PT = _______________. 2. Máy thu AM Trình tự tiến hành A - Kết nối mạch máy phát AM Trong phần TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH này, bạn sẽ kết nối và chỉnh máy phát AM và dùng tín hiệu ngõ ra của máy phát như tín hiệu ngõ vào của máy thu. 1-10
  13. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 1. Kết nối mạch máy phát AM, như trình bày trong hình 1-24. Hình 1.24. 2. Trên khối mạch VCO-LO, nối jumper vào vị trí 1000 kHz. 3. Đặt các công tắt S1 và S2 ở vị trí OFF, S3 ở vị trí ON. Khi S3 ở ON, ANTENNA MATCHING IMPEDANCE sẽ tự động chỉnh đến 330Ω. 4. Kết nối đầu dò kênh 1 dao động ký đến ngõ vào tín hiệu sóng mang của MODULATOR (C). 5. Khi quan sát tín hiệu trên kênh 1, chỉnh biên độ tín hiệu sóng mang đến 0.1Vpk-pk bằng cách điều chỉnh núm trên khối mạch VCO-LO và điều chỉnh tần số tín hiệu sóng mang đến 1000 kHz bằng cách chỉnh núm NEGATIVE SUPPLY trên bộ chân đế. 6. Kết nối đầu dò kênh 2 dao động ký đến ngõ vào tín hiệu tin tức MODULATOR (M). 7. Khi quan sát tín hiệu trên kênh 2 dao động ký, chỉnh tín hiệu máy phát tín hiệu để có tín hiệu sóng sine 0.1Vpk-pk, 2 kHz tại ngõ vào tin tức của MODULATOR. Kết nối đầu dò kênh 1 dao động ký đến ngõ ra của anten (R5). Đặt sweep đến 0.1 ms/DIV, và trigger trên kênh 2. Điều chỉnh núm MODULATOR để dạng sóng AM được điều chế 100%, như trình bày trong hình 1-22. Trình tự tiến hành B - Bộ lọc RF Trong phần TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH này, bạn điều chỉnh bộ lọc RF cho tần số cộng hưởng là 1000 kHz, là tần số của tín hiệu được phát. 8. Dùng jumper kết nối TRANSMITTER đến điện trở 1MΩ (R8) tại ngõ vào khối mạch AM/SSB RECEIVER (hình 1-25). Kết nối đầu dò kênh 1 dao động ký đến ngõ vào R8. Tín hiệu AM có được phát đến ngõ vào R8? Có Không Hình 1.25. 16. Bỏ những kết nối không cần thiết trong các phần RF FILTER và RF AMPLIFIER của mạch máy thu ngoại trừ jumper kết nối mạch TRANSMITTER, hình 1-26 trình bày sơ đồ RF FILTER và RF AMPLIFIER. 1-11
  14. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 Hình 1.26. 17. Kết nối đầu dò kênh 1 dao động ký đến ngõ ra RF AMPLIFIER. Điều chỉnh L5 ở điểm giữa để cho một tín hiệu xuất hiện trên kênh 1. 18. Điều chỉnh điện cảm L4 cho tín hiệu đỉnh – đỉnh cực đại tại ngõ ra RF AMPLIFIER. Tần số cộng hưởng (fr) của RF FILTER là bao nhiêu? ____________ kHz. 19. Với tín hiệu sóng mang 1000 kHz và tín hiệu tin tức 2 kHz, LSB mà bộ lọc RF phải cho qua là tín hiệu gì? Tần số bao nhiêu? ................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... 20. Với tín hiệu sóng mang 1000 kHz và tín hiệu tin tức 2 kHz, băng thông (BW) tối thiểu của RF FILTER cần thiết để cho qua tín hiệu AM thu được? ................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... Trình tự tiến hành C - Bộ khuếch đại RF: độ lợi công suất cực đại Trong phần TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH này, sinh viên sẽ điều hưởng mạch RLC trong mạch khuếch đại cực thu RF sao cho độ lợi RF AMPLIFIER lớn nhất. Sau đó đo tín hiệu ngõ ra để tính công suất ngõ ra rms và độ lợi công suất của tầng RF. 21. Khi quan sát tín hiệu trên kênh 1, điều chỉnh điện cảm R5 trong mạch cực thu RF AMPLIFIER cho tín hiệu sóng mang đỉnh – đỉnh lớn nhất tại ngõ ra RF AMPLIFIER. 22. Trên kênh 1, đo điện áp đỉnh – đỉnh của tín hiệu sóng mang tại ngõ ra RF AMPLIFIER (VRF(0)). Ghi lại kết quả: ______________ V. 23. Chuyển đổi giá trị VRF(o)pk-pk đã tính ở bước 22 thành giá trị rms (VRF(o)rms = VRF(o)pk-pk x 0.3535). Dùng kết quả này thay vào biểu thức dưới đây để tính công suất rms của tín hiệu sóng mang tại ngõ ra RF AMPLIFIER. Trở kháng ngõ ra RF AMPLIFIER là 2 kΩ. Ghi kết quả theo đơn vị microwatt. PRF(o) = VRF (o)2 / 2 kΩ. ................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................... 24. Công suất ngõ vào và ngõ ra của tín hiệu sóng mang đến và đi khỏi tầng RF (RF FILTER và RF AMPLIFIER) được trình bày. Tính và ghi công suất ngõ vào theo dBm. dBmRF(i) = 10 x [log10 (PRF(i) / 1 mW)] = ______________ dBm. 25. Tính công suất ngõ ra theo dBm. dBmRF(o) = 10 x [log10 (PRF(o) / 1mW)] = ______________ dBm. 26. Từ công suất ngõ vào và ngõ ra theo dBm, tính độ lợi công suất của tầng RF theo dB. 1-12
  15. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 APRF = dBmRF(O) – dBmRF(i) = _____________ dB. 27. Kết nối đầu dò kênh 1 dao động ký đến điểm M tại khối MIXER. Chỉnh L5 về điểm giữa để một tín hiệu xuất hiện trên kênh 1. 28. Chỉnh điện cảm L4 cho tín hiệu AM peak-peak lớn nhất tại ngõ ra RF AMPLIFIER. 29. Chỉnh điện cảm thay đổi (L5) trong mạch cực thu RF AMPLIFIER sao cho tín hiệu AM có biên độ đỉnh -đỉnh lớn nhất tại ngõ ra RF AMPLIFIER. Tiến trình thực hành D - Bộ đổi tần Trong phần TIẾN TRÌNH THỰC HÀNH này, sinh viên sẽ khảo sát ảnh hưởng của bộ MIXER trên tín hiệu AM bằng cách quan sát các tín hiệu ngõ ra và ngõ vào của MIXER. 15. Kết nối ngõ ra của khối mạch VCO-HI 1455 kHz đến ngõ vào dao động nội (C) của MIXER như hình 1-27. Chỉnh núm điện thế VCO-HI xoay một vòng theo chiều kim đồng hồ. Kết nối ngõ ra MIXER đến ngõ vào IF FILTER bằng một jumper. Hình 1.27. 16. Kết nối đầu dò kênh 2 dao động ký đến ngõ ra của MIXER. Vặn núm điều chỉnh của MIXER cho tới khi tín hiệu ngõ ra xuất hiện như trong hình 1-28. Sự điều chỉnh này làm triệt đi tần số VCO-LO 1455 kHz trong tín hiệu ngõ ra. Hình 1.28. 17. Kết nối đầu dò kênh 2 dao động ký đến ngõ ra của IF FILTER. Khi quan sát ngõ ra IF FILTER, chỉnh tần số VCO-HI 1455 kHz bằng cách điều chỉnh núm POSITIVE SUPPLY trên bộ chân đế sao cho tín hiệu có điện áp đỉnh - đỉnh lớn nhất. Nếu việc điều chỉnh này không chính xác, tín hiệu AM sẽ không xuất hiện. Kết nối đầu dò kênh 2 dao động ký đến ngõ ra của MIXER, và kết nối đầu dò kênh 1 đến ngõ vào M của MIXER. 18. Chỉnh điện thế của MIXER cho tín hiệu ngõ ra có hình dạng rõ. So sánh tín hiệu ngõ ra trên kênh 2 với tín hiệu ngõ vào trên kênh 1 của MIXER. Có một hình bao điều chế khác giống như tín hiệu trình bày trong hình 1-29, trong tín hiệu AM tại ngõ ra MIXER không? Có Không 1-13
  16. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 Hình 1.29. 19. Chỉnh sweep dao động ký đến 1μs/DIV và trigger trên kênh 2. Tín hiệu ngõ ra của MIXER sẽ giống với tín hiệu phức tạp trình bày trên hình 1-30. Đo thờigian giữa các đỉnh của dạng sóng phức tạp, là số đo xấp xỉ của chu kỳ (T). Mỗi vạch chia ngang là 1 μs. T = _____________ μs Hình 1.30. 20. Từ chu kỳ (T), tính toán tần số của dạng sóng phức tạp (f =1/T) theo đơn vị kilohertz. f = __________ kHz 21. Để chứng tỏ các thành phần tần số trong khoảng tần số 2455 kHz có hiện diện, chỉnh sweep dao động ký đến 0.2 μ/DIV. Tín hiệu trên kênh 2 sẽ xuất hiện. Đo và ghi tần số (f). Mỗi vạch chia là 0.2 μs. f = ______________ kHz. Tiến trình thực hành G - Bộ lọc IF Trong phần TIẾN TRÌNH THỰC HÀNH này, sinh viên sẽ quan sát tần số của bộ dao động nội ảnh hưởng đến tín hiệu ngõ ra bằng cách so sánh các tín hiệu ngõ vào và ngõ ra của bộ lọc IF . 23. Kết nối đầu dò kênh một dao động ký đến ngõ ra IF FILTER. Kênh 2 sẽ kết nối đến ngõ vào IF FILTER. Chỉnh sweep dao động ký đến 0.2 ms/DIV. Trigger trên kênh 2. 24. So sánh ngõ ra IF FILTER trên kênh 1 với ngõ vào IF FILTER trên kênh 2. Có một hình bao điều chế khác xuất hiện trong tín hiệu tại ngõ ra IF FILTER không ? Có Không 25. Khi quan sát tín hiệu ngõ ra IF FILTER trên kênh 1, thay đổi một ít tần số của tín hiệu 1455kHz đến bộ MIXER bằng cách điều chỉnh vòng chỉnh tinh của núm POSITIVE SUPPLY trên bộ chân đế. 1-14
  17. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 1 26. Tại sao tín hiệu ngõ ra IF FILTER biến mất khi tần số của tín hiệu 1455 kHz đến MIXER bị tăng hoặc giảm một ít? .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... Tiến trình thực hành H - Bộ tách sóng hình bao Trong phần TIẾN TRÌNH THỰC HÀNH này, sinh viên sẽ quan sát tín hiệu ngõ ra ENVELOPE DETECTOR của máy thu và so sánh nó với tín hiệu tin tức được gởi đến máy phát để kiểm tra ngõ ra của máy thu có thật sự là tín hiệu tin tức hay không. 27. Kết nối đầu dò kênh 1 dao động ký đến ngõ vào tín hiệu tin tức MODULATOR trên khối mạch AM/SBB TRANSMITTER, và kết nối đầu dò kênh 2 đến ngõ ra ENVELOPE DETECTOR. 28. Tín hiệu tại ngõ ra ENVELOPE DETECTOR có tần số giống như tín hiệu tin tức không? Có Không 29. Tại máy phát tín hiệu, thay đổi tần số của tín hiệu tin tức 2 kHz. Tần số ngõ ra ENVELOPE DETECTOR có thay đổi theo tần số của tín hiệu tin tức? Có Không 30. Các đỉnh âm bị xén phẳng do méo của tín hiệu tin tức được gây ra do tín hiệu điều chế 100% đến ENVELOPE DETECTOR. Giảm chỉ số điều chế của tín hiệu AM phát bằng cách xoay từ từ núm điều chỉnh trên khối MODULATOR theo ngược chiều kim đồng hồ, đồng thời quan sát các đỉnh âm của tín hiệu tin tức được khôi phục trở lại bình thường. 31. Tại máy phát tín hiệu, thay đổi biên độ của tín hiệu tin tức 2 kHz. Biên độ ngõ ra ENVELOPE DETECTOR có thay đổi theo biên độ của tín hiệu tin tức? Có Không Bật công tắc CM 9 (chuyển sang vị trí ON) để thay đổi thời hằng xả RC của mạch ENVELOPE DETECTOR. Quan sát tín hiệu tin tức được khôi phục. Sự tăng hay giảm công tắt CM 9 có thay đổi thời hằng xả RC? (sinh viên có thể bật công tắc CM 9 đóng và mở để xem sự khác nhau.) VI. KẾT LUẬN ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 1-15
  18. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 2 BÀI 2 ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ GÓC (FM VÀ PM) I. MỤC ĐÍCH Hoàn thành bài thí nghiệm này, sinh viên có thể mô tả quá trình điều chế và giải điều chế góc bằng cách dùng các khối mạch VCO-LO, PHASE MODULATOR, và QUADRATURE DETECTOR trên board mạch ANALOG COMMUNICATIONS. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Điều chế Quá trình điều chế góc gồm hai dạng: điều chế tần số (FM) và điều chế pha (PM). FM và PM có liên hệ với nhau; khi cái này thay đổi thì cái kia cũng thay đổi theo. Như hình 2-1(a) minh họa, khi biên độ tín hiệu tin tức là zero, không có thay đổi ở tần số sóng mang FM; tín hiệu có tần số ở tại tần số trung tâm của nó, tức là tần số sóng mang chưa điều chế. Các thay đổi dương hay âm trong tần số sóng mang so với tần số trung tâm của nó được gọi là độ lệch tần số hay độ di tần. Sau đây là ba khái niệm điều chế tần số (FM) mà sinh viên cần nhớ: 1. Tần số tín hiệu sóng mang chỉ thay đổi tỷ lệ với biên độ tín hiệu tin tức. 2. Tần số của tín hiệu tin tức không ảnh hưởng đến độ lệch tần số của tín hiệu sóng mang nhưng ảnh hưởng đến tốc độ lệch. 3. Bất kỳ các thay đổi ở biên độ của sóng mang FM đều không chứa thông tin của tín hiệu tin tức; chỉ các độ lệch về tần số mới chứa thông tin. Như minh họa trong hình 2-1, độ lệch tần số sóng mang (cộng hoặc trừ) trong tín hiệu FM là lớn nhất khi biên độ của tín hiệu tin tức có giá trị đỉnh lớn nhất hay nhỏ nhất. Khi tín hiệu tin tức là zero, độ lệch tần số sóng mang là zero, bởi vì sóng mang ở tại tần số trung tâm của nó. Hình 2.1. Quan sát hình 2-2. Bởi vì các thay đổi biên độ FM không chứa bất kỳ thông tin của tín hiệu tin tức, biên độ của sóng mang FM có thể được giới hạn trong khoảng giá trị mong muốn. Kết quả là các gai biên độ nhiễu có thể được giảm bởi các mạch giới hạn. Các bộ khuếch đại lớp C hiệu suất cao, chỉ ảnh hưởng biên độ nhưng không ảnh hưởng tần số, có thể được dùng trong thiết bị FM. Truyền FM có khả năng loại nhiễu ngẫu nhiên tốt hơn truyền AM. Bởi vì sự loại nhiễu tốt hơn ở máy thu, FM có thể truyền trên khoảng cách lớn hơn AM với cùng một tần số và công suất máy phát 2-1
  19. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 2 Hình 2.2. Độ di tần của tín hiệu FM là độ lệch tối đa của tần số tín hiệu FM so với tần số sóng mang. Hình 2.3. Chỉ số điều chế FM (MI) là tỉ số của độ di tần ∆ trên tần số tín hiệu tin tức (fm) β = ∆ / fm Ví dụ, nếu tín hiệu tin tức 5 kHz (fm) gây ra độ lệch tần số sóng mang là ± 10 kHz (∆), MI sẽ là 2. β = 10/5 = 2 Phần trăm điều chế (% Mod) là tỷ số giữa độ di tần với tần số sóng mang. Tần số trung tâm của tín hiệu sóng mang là tần số sóng mang không được điều chế: tần số không có tín hiệu tin tức (biên độ là zero). Khi độ lệch sóng mang là ít hơn ± 75kHz qui định bởi FCC cho điều chế 100% (hình 2-4), phần trăm điều chế cũng giảm. Ví dụ, độ lệch của 56.25 kHz (3/4 của 75 kHz) là điều chế 75%. Độ lệch của ± 37.5 kHz (1/2 của 75 kHz) là điều chế 50%. Hình 2.4. 2-2
  20. Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Viễn Thông Bài 2 Giống như AM, các biên tín hiệu sóng mang FM chứa thông tin tín hiệu tin tức (hình 2-5). Phổ của tín hiệu FM gồm một vạch phổ ở tần số f c ứng với thành phần tần số sóng mang và các cặp vạch phổ bên ở các tần số f c ± f m , f c ± 2 f m , . . . độ lớn của các vạch phổ này được tính dựa vào hàm Bessel. Hình 2.5. Băng thông của tín hiệu FM là dải tần số mà trong đó tập trung 99% công suất tín hiệu FM. Băng thông này phụ thuộc vào hai thông số : biên độ và tần số tín hiệu tin tức. Carsson đã đưa ra công thức tính gần đúng băng thông tín hiệu FM, gọi là quy tắc Carsson, như sau: BW ≈ 2(∆ + f m ) (3) với f m là tần số tín hiệu tin tức. Bảng sau đây chỉ ra số lượng các vạch phổ (kể cả vạch phổ trung tâm) nằm trong băng thông tín hiệu FM ứng với giá trị cho trước của chỉ số điều chế: Chỉ số điều chế 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số vạch phổ 7 9 13 15 17 19 23 25 27 29 Bảng 2.1. Trong PM, tín hiệu sóng mang thay đổi pha của nó (và tần số) theo thay đổi trong biên độ và tần số tín hiệu tin tức (hình 2-6). Độ dịch pha tỷ lệ với biên độ tín hiệu tin tức. Khi pha của sóng mang thay đổi, cũng xảy ra sự lệch tần số. Độ lệch tần số (độ di tần) tỷ lệ với tốc độ và lượng dịch pha. Tốc độ dịch pha tỷ lệ với tần số của tín hiệu tin tức. Vì thế độ lệch tần số trong PM đối xứng trực tiếp với biên độ và tần số của tín hiệu tin tức. Hình 2.6. Đối với FM, sự thay đổi tần số tín hiệu tin tức không gây ra các độ lệch tần số trong tín hiệu sóng mang. Chỉ khi biên độ tín hiệu tin tức thay đổi mới gây ra sự lệch tần số sóng mang (xem hình 2-7). 2-3
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2