Đồ Án Truyền dẫn vô tuyến: Đề Tài: điều chế tín hiệu vô tuyến

LỜI NÓI ĐẦU
Vào đầu thế kỷ 20 Marconi thành công trong việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây Dương, Kenelly và Heaviside phát hiện một yếu tố là tầng điện ly hiện diện ở tầng phía trên của khí quyển có thể dùng làm vật phản xạ sóng điện từ. Những yếu tố đó đã mở ra một kỷ nguyên thông tin vô tyuến cao tần đại quy mô.
Chiến tranh thế giới lần thứ hai là một bước ngoặt trong thông tin vô tuyến. Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) đã được nghiên cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự phát triển các linh kiện điện tử dùng cho VHF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành rađa.Với sự gia tăng không ngừng của lưu lượng truyền thông, tần số của thông tin vô tuyến đã vươn tới các băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF). Vào những năm 1960, phương pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đã được thực hiện và phương pháp chuyển tiếp bằng tán xạ qua tầng đối lưu của khí quyển đã xuất hiện. Do những đặc tính ưu việt của mình như dung lượng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao, thông tin vô tuyến được sử dụng rất rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tượng, liên lạc sóng ngắn¬, thông tin vệ tinh - vũ trụ v.v . Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là điều không tránh khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến sử dụng chung phần không gian làm môi trường truyền dẫn.
Chính vì thế điều chế tín hiệu là một phần không thể thiếu được trong truyền dẫn của thông tin vô tuyến. Điều chế giúp chúng ta có thể truyền đi thông tin hoặc tín hiệu mong muốn và nhận được những tín hiệu mà mình muốn có.
Đồ án được chia làm ba phần :
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA ĐIỀU CHẾ
CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ LOẠI TÍN HIỆU VÀ VÍ DỤ MINH HỌA
Trong khi tìm hiểu em còn nhiều thiếu sót mong thầy giáo Nguyễn Vũ Anh Quang và các bạn góp ý để bài làm hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
MỤC LỤC 2
DANH MỤC HÌNH 4
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN 6
1.1. Sơ đồ và chức năng cơ bản 6
1.2. Các môi trường truyền dẫn 7
1.2.1. Môi trường truyền dẫn bằng cáp kim loại 7
1.2.2. Môi trường truyền dẫn cáp quang 8
1.2.3. Môi trường truyền dẫn vô tuyến 8
CHƯƠNG II: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA ĐIỀU CHẾ 10
2.1. Tín hiệu điều chế 10
2.2. Tín hiệu sóng mang 10
2.3. Điều chế 10
2.3.1. Điều chế 10
2.3.2. Điều kiện điều chế 10
2.3.3. Sự cần thiết của điều chế 10
2.4. Phân loại điều chế 11
2.4.1. Phân loại theo tín hiệu đưa vào điều chế 11
2.4.2. Phân loại theo sự thay đổi của các tham số của sóng mang 11
2.4.2.1. Điều chế biên độ 11
2.4.2.2. Điều chế tần số 11
2.4.2.3. Điều chế pha 11
2.4.2.4. Điều chế QAM (Quature Amplitude Modulation) 12
CHƯƠNG III : ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ LOẠI TÍN HIỆU VÀ VÍ DỤ MINH HỌA 13
3.1. Điều chế biên độ 13
3.1.1. Điều chế biên độ tương tự (AM) 13
3.1.2. Điều chế biên độ số (ASK) 17
3.1.3. Mô phỏng tín hiệu AM bằng phần mềm Matlap 18
3.2. Điều chế tần số và điều chế pha 21
3.2.1. Điều chế tần số và pha (FM, PM) 21
3.2.2. Điều chế FSK 27
3.2.3. Điều chế PSK 28
3.2.3.1. Điều chế pha 2 trạng thái (2 PSK) 28
3.2.3.2. Điều chế pha 4 trạng thái (QPSK) 29
3.2.3.3. Mô phỏng Matlap với tín hiệu điều tần và điều pha 31
3.3. Điều chế QAM 32
3.3.1. Định nghĩa 32
3.3.2. Điều chế QAM 16 trạng thái (điều chế 16 QAM) 32
3.4. Điều chế nhị phân 34
3.4.1. Điều chế nhị phân 34
3.4.2. Điều chế khóa dịch biên độ nhị phân (BASK) 34
3.4.3. Điều chế khóa dịch pha nhị phân (BPSK) 36
3.4.4. Điều chế khóa dịch tần nhị phân (BFSK) 37
TỔNG KẾT 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Các phần tử của hệ thống thông tin 6
Hình 3.1 : Điều chế tín hiệu AM mức thấp 13
Hình 3.2 : Điều chế tín hiệu AM mức cao 13
Hình 3.3: Dạng tín hiệu V, V0 và VAM 14
Hình 3.5 : Điều chế AM đơn âm 15
Hình 3.4: Phổ của tín hiệu AM 15
Hình 3.6: Điều chế AM bằng một diot 16
Hình 3.7 : 17
Hình 3.8: Điều chế ASK 17
Hình 3.9: Tín hiệu điều chế ASK 18
Hình 3.10: Mô phỏng tín hiệu bằng phần mềm 21
Hình 3.11: Giá trị hệ số Bessel đối với J0, J1, J2 phụ thuộc mf 23
Hình 3.12: Phổ của hàm Bessel 23
Hình 3.13: Điều chế PM 24
Hình 3.14: Điều chế pha theo Amstrong 25
Hình 3.15: Đồ thị vecto của tín hiệu điều pha Amstrong 25
Hình 3.16: Mạch điều chế tương tự FM 26
Hình 3.17: Dạng sóng của mạch điều chế tần số. 27
Hình 3.18: Sơ đồ khối mạch điều chế 2FSK 27
Hình 3.19: Tín hiệu điều chế và sóng mang sau điều chế của FSK 28
Hình 3.20: 28
Hình 3.21: Sơ đồ khối của điều chế pha 4 trạng thái 29
Hình 3.22: Dạng sóng (a) và biểu đồ pha của điều chế QPSK (b) 30
Hình 3.23: Sơ đồ khối điều chế 16 QAM 32
Hình 3.24: Biểu đồ pha của sóng mang 16 QAM 33
Hình 3.25: Dạng sóng mạch điều chế 16 QAM 34
Hình 3.26: Điều chế on-off: dạng sóng, bộ điều chế, phổ 35
Hình 3.27: 36
Hình 3.28: Điều chế PRK: dạng sóng, bộ điều chế, phổ 37
Hình 3.29: Bộ thu tương quan PRK 37
Hình 3.30: Điều chế BFSK: dạng sóng, bộ điều chế, phổ 38
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Nghĩa của các từ Chức năng
BER Bít Error Rate Số bít bị lỗi
FSK Frequency Shift Keying
Điều chế tần số số
AM Amplitude Modulation Điều chế biên độ tương tự
ASK Amplitude Shift Keying
Điều chế biên độ số
QAM Quature Amplitude Modulation Điều biên cầu phương
PSK Phase Shift Keying Điều chế pha số
BASK Binary Amplitude Shift Keying Điều chế khóa dịch biên độ nhị phân
OOK On –off keying Điều chế khoa on-off
STR Symbol Timing Recovery Bộ khôi phục đồng bộ
BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế khóa dịch pha nhị phân
BFSK Binary Frequency Shift Keying Điều chế khóa dịch tần nhị phân
QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế khóa pha cầu phương
FM Frequency Modulation Điều chế tần số tương tự
DFM Differential Frequency Modulation Phổ của tín hiệu điều tần số