xây dựng bài thí nghiệm thu phát am trên matlab simulink

Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang i Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN  Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang ii Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn LỜI CAM ĐOAN Xây dựng bài thí nghiệm thu phát AM trên Matlab Simulink nhằm mục đích giúp các bạn sinh viên khóa sau có thể thực tập Truyền dữ liệu bằng mô phỏng trên Matlab và các bạn sinh viên có thể chuẩn bị mô hình trước ở nhà và có thể kiểm chứng lại những gì đã học trên lớp. Vì vậy em chọn đề tài này để làm tiểu luận tốt nghiệp cho mình. Trong quá trình thực hiện đề tài, có thể còn nhiều thiếu sót do kiến thức hạn chế nhưng những nội dung trình bày trong quyển báo cáo này là những hiểu biết và thành quả của em đạt được dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Nhựt Khải Hoàn. Em xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyển báo cáo tiểu luận tốt nghiệp này không phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình đã có trước nào. Nếu không đúng sự thật, em xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường. Cần Thơ, ngày … tháng 05 năm 2013 Sinh viên thực hiện Trần Minh Phúc Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang iii Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến gia đình tôi đã nuôi dưỡng tôi, cho tôi ăn học đến ngày hôm nay. Tiếp đến xin cảm ơn thầy Trần Nhựt Khải Hoàn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành tiểu luận tốt nghiệp. Chúc thầy luôn dồi dào sức khỏe và công tác tốt. Cuối cùng tôi xin cảm ơn những thầy cô trong khoa Công Nghệ đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm sống vô cùng quý báo. Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang iv Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn MỤC LỤC TÓM TẮT x ABSTRACT x CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1 1.3 PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI 1 1.4PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 1 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 2.1 GIỚI THIỆU VỀ MATLAB 3 2.2MATLAB SIMULINK 3 2.3CÁC THƯ VIỆN TRONG MATLAB SIMULINK VÀ ỨNG DỤNG 6 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ 10 3.1MÔ HÌNH PHÁT AM 10 3.1.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH 10 3.1.2 CÁC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT 12 3.2 MÔ HÌNH TÁCH SÓNG AM 18 3.2.1 TÁCH SÓNG AM ĐỒNG BỘ 19 3.2.2TÁCH SÓNG AM BAO HÌNH 26 3.3 THU PHÁT AM VỚI TIN TỨC LÀ FILE ÂM THANH 38 3.3.1XÂY DỰNG MÔ HÌNH 38 3.3.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ NHẬN XÉT 39 PHỤC LỤC PHÁT AM 49 PHỤ LỤC TÁCH SÓNG AM ĐỒNG BỘ 50 PHỤ LỤC TÁCH SÓNG AM BAO HÌNH 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang v Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT AM Amplitue Modulation DSBTCAM Double Side Band Transmitted Carrier Amplitue Modulation DSBSCAM Double Side Band Suppressed Carried Amplitude Modulation SSB Single Sideband VSB Vestigial Sideband LPF Low Pass Filter BPF Band Pass Filter MATLAB Matrix Laboratory Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang vi Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cách thứ nhất để khởi động Simulink 3 Hình 2.2 Cách thứ hai để khởi động Simulink 4 Hình 2.3 Cửa sổ làm việc của Simulink 4 Hình 2.4 Cách thứ nhất để tạo mô hình mới trong Simulink 5 Hình 2.5 Cửa sổ xây dựng mô hình trong Simulink 5 Hình 2.6 Tạo khối trong mô hình mới 6 Hình 2.7 Lưu mô hình trong Simulink 6 Hình 2.8 Các khối tổng quát trong thư viện Simulink 7 Hình 2.9 Các khối tổng quát trong thư viện Signal Processing Blockset 8 8 8 8 Hình 2.10 Các khối tổng quát trong thư viện Simscape 9 Hình 3.1 Sơ đồ khối phát tín hiệu AM 10 Hình 3.4 Dạng sóng của tín hiệu tin tức cộng với hằng số, sóng mang và sóng AM với A = a 12 Hình 3.5 Dạng sóng của tín hiệu tin tức cộng với hằng số, sóng mang và sóng AM với A > a 13 Hình 3.6 Dạng sóng của tín hiệu tin tức cộng với hằng số, sóng mang và sóng AM với A < a 14 15 Hình 3.7 Dạng sóng của tín hiệu tin tức cộng với hằng số, sóng mang và sóng AM với A = 0 15 Hình 3.8 Phổ tần của tín hiệu tin tức cộng với hằng số A 16 Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang vii Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn 17 Hình 3.9 Phổ tần của sóng mang 17 Hình 3.10 Phổ tần của tín hiệu AM 18 Hình 3.11 Sơ đồ khối tách sóng AM 19 Hình 3.12 Mô hình mạch tách sóng AM đồng bộ trong Matlab Simulink 20 Hình 3.13 Mô hình tách sóng AM đồng bộ và khảo sát tín hiệu AM lúc điều chế và giải điều chế 21 Hình 3.14 Dạng sóng của tín hiệu tin tức, sóng AM, sóng trung tần, sóng sau khi qua LPF và tin tức thu được 21 22 Hình 3.15 Phổ tần của sóng trung tần 22 Hình 3.16 Phổ tần của tín hiệu AM thu được sau khi nhân với sóng mang giải điều chế fc2 tại tần số 0kHz 23 Hình 3.17 Phổ tần của tín hiệu AM thu được sau khi nhân với sóng mang giải điều chế fc2 tại tần số 910kHz 24 Hình 3.18 Phổ tần thu được của tín hiệu tin tức cộng với hằng số A 25 Hình 3.19 Sơ đồ khối mạch tách sóng bao hình 26 Hình 3.20 Mô hình mạch tách sóng bao hình 27 Hình 3.21 Dạng sóng của tin tức phát, AM và tin tức thu với Gain = 1 28 Hình 3.22 Dạng sóng của tín hiệu phát, AM và thu 29 Hình 3.23 Phổ tần của tín hiệu tin tức 30 Hình 3.24 Phổ tần của tín hiệu tin tức sau khi cộng với hằng số 31 Hình 3.25 Phổ tần tín hiệu sóng mang 32 Hình 3.26 Phổ tần tín hiệu tại điểm (4) 33 Hình 3.27 Phổ tần phóng to tại tần số 455kHz 34 Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang viii Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn Hình 3.28 Phổ tần phóng to tại tần số 2355kHz 35 Hình 3.29 Phổ tần tín hiệu tại điểm (5) 36 Hình 3.30 Phổ tần tín hiệu tại diểm (5) phóng to tại tần số +455kHz 37 Hình 3.31 Phổ tần của tín hiệu tin tức thu được 38 Hình 3.32 Sơ đồ khối điều chế AM 38 Hình 3.33 Mô hình thu phát AM 39 Hình 3.34 Dạng sóng của tín hiệu phát, sóng AM, tín hiệu trước LPF và tín hiệu thu được 40 Hình 3.35 Phổ tần của tín hiệu tin tức 41 Hình 3.36 Phổ tần của tín hiệu sóng mang 42 Hình 3.37 Phổ tần sóng AM 43 Hình 3.38 Phổ tần sóng AM phóng to tại tần số +100kHz 44 Hình 3.39 Phổ tần của sóng giải điều chế trước LPF 45 Hình 3.40 Phổ tần phóng to của hình 3.34 tại tần số 0kHz 46 Hình 3.41 Phổ tần của tín hiệu tin tức thu được 47 Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang ix Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn TÓM TẮT Đề tài tiểu luận “Xây dựng bài thí nghiệm thu phát AM trên Matlab Simulink” với nội dụng xây dựng mô hình điều chế và giải điều chế biên độ trên Matlab Simulink, nhằm giúp các bạn sinh viên có thể hiểu rõ hơn về những lý thuyết, kiểm chứng các kết quả đã học được trên lớp về điều chế và giải điều chế biên độ và ứng dụng trong bài thí nghiệm thực tập Truyền dữ liệu. Bằng cách xây dựng mô hình điều chế DSBTCAM cơ bản, tách sóng DSBTCAM đồng bộ và bao hình, đề tài hướng các bạn sinh viên đến việc tự thiết lập các thông số cho các khối trong mô hình, xây dưng thêm các khối cần thiết để quan sát, phân tích tín hiệu. Kết quả của đề tài là đã xây dựng thành công mô hình phát AM, tách sóng AM đồng bộ và bao hình trên Matlab Simulink, từ đó quan sát, phân tích được dạng sóng, phổ tần, tính chất, đặc điểm của điều chế và giải điều chế AM cơ bản và đã hoàn thành bài hướng dẫn thực tập thu phát AM. Từ khoá: DSBTCAM, Matlab Simulink, AM ABSTRACT Essay “Make AM transceiver experiment subject with Matlab Simulink”, the content of model are make amplitude modulation and demodulation with Matlab Simulink, to help students can to better understand the theories, verify the results have learned in the classroom about the amplitude modulation and demodulation and applications in experiment subject practice data transmission. By make a model modulation basic DSBTCAM, coherent demodulation and envelope detector, esay lead students about set up the parameters for the blocks in the model, construction of additional blocks necessary to observe, signal analysis. Result of this esay are made model AM transceiver with Matlab Simulink successfully. Therefrom to observe, analyze waveform, spectrum, the nature and characteristics of the basic AM modulation and demodulation and completed the tutorial practice transceiver AM. Key word: DSBTCAM, Matlab Simulink, AM Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang x [...]... tế thiếu thiết bị thực tập kỹ thu t điều chế và giải điều nhằm tìm ra giải pháp giải quyết khó khăn trước mắt đó nên tôi quyết định chọn đề tài xây dựng bài thí nghiệm thu phát AM trên Matlab Simulink làm đề tài tiểu luận cho mình để có thể giúp thực tập kỹ thu t điều chế bằng mô phỏng trên máy tính 1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Điều chế và giải điều chế AM trên Matlab Simulink đề tài dạng phổ thông... chế AM, nắm bắt được các đặc trưng cơ bản của chúng Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang 1 Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn - Bước 2: tìm hiểu về các sơ đồ khối thu phát AM cơ bản, sau đó tìm hiểu về các khối trong các thư viện của Simulink nhằm tìm ra khối có chức năng phù hợp với sơ đồ khối đã tìm hiểu - Bước 3: Bắt đầu xây dựng mô hình thu phát AM trên Matlab Simulink. .. đồ thông tin, thực hiện thu t toán, tạo các giao diện người dùng và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác Với thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mô phỏng tính toán, thực nghiệm nhiều mô hình trong thực tế và kỹ thu t Trong kỹ thu t viễn thông, Matlab được sử dụng để mô phỏng các kiểu điều chế tín hiệu số và tương tự 2.2 MATLAB SIMULINK Simulink là một môi trường... dựa trên sơ đồ khối sau Hình 3.1 Sơ đồ khối phát tín hiệu AM Tín hiệu AM được điều chế bằng cách lấy tín hiệu tin tức có tần số f m trộn với sóng mang có tần số fc, với fc >> fm Sau đó tín hiệu AM được khuếch đại lên nhiều lần và độ lợi có thể điều chỉnh được Biên độ, tần số của tín hiệu tin tức và sóng mang có thể điều chỉnh được thông qua các Tuning Xây dựng mô hình tạo tín hiệu AM trên Matlab Simulink. .. phụ thu c vào dòng điện chạy qua nó 4 Khối PS Gain Khối PS Gain nằm trong khối tổng quát Foundation Library trong mục Physical Signals Dùng để khuếch đại tín hiệu vật lý Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang 9 Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ 3.1 MÔ HÌNH PHÁT AM 3.1.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH Mô hình phát AM trên Matlab Simulink được xây. .. Chương 2: Các cơ sở lý thuyết cần thiết để thực hiện đề tài - Chương 3: Xây dựng mô hình thu phát AM và các kết quả mô phỏng Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang 2 Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ MATLAB MATLAB là một môi trường tính toán số và lập trình, được thiết kế bởi công ty MathWorks MATLAB cho phép tính toán... phát DSBTCAM cơ bản, tách sóng đồng bộ, tách sóng bao hình và mô hình điều chế và giải điều chế tín hiệu từ một tập tin âm thanh Bên cạnh đó, tôi còn viết bài hướng dẫn sinh viên thực tập điều chế và giải điều chế AM trên Matlab Simulink 1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Để thực hiện đề tài này tôi chia các công việc cần làm thành các bước như sau: - Bước 1: tìm hiểu về lý thuyết của các kỹ thu t điều... Hoàn Hình 2.4 Cách thứ nhất để tạo mô hình mới trong Simulink - Cách thứ hai: gõ CTRL – N - Cách thứ ba: từ Menu File, chọn New  Model Sau khi thực hiện một trong ba cách trên, cửa sổ xây mô hình sẽ xuất hiện như sau Hình 2.5 Cửa sổ xây dựng mô hình trong Simulink Để tạo các khối trong cửa sổ xây dựng mô hình, ta chọn các khối cần dùng trong thư viện Simulink sau đó nhấp chuột vào và kéo ra cửa sổ mô... thanh Khi đó, dạng sóng AM sẽ thay đổi theo hình dạng sóng của tín hiệu tin tức 3.2 MÔ HÌNH TÁCH SÓNG AM Tách sóng AM theo sơ đồ khối sau Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang 18 Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn Hình 3.11 Sơ đồ khối tách sóng AM Thu tín hiệu AM và sau đó chuyển về tần số trung tần 455kHz, qua mạch tách sóng để được tín hiệu cần thu Bộ tạo dao động nội... hiệu AM thu được với sóng mang có dạng cos2 π fct cùng pha và tần số với sóng mang điều chế Tín hiệu sau khi nhân sẽ qua bộ lọc LPF để thu được tín hiệu tin tức Sinh viên thực hiện: Trần Minh Phúc Trang 19 Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Trần Nhựt Khải Hoàn Message S(t) IF Fillter Carrier Sc(t) Local Oscillator Hình 3.12 Mô hình mạch tách sóng AM đồng bộ trong Matlab Simulink Tách sóng AM . Hoàn LỜI CAM ĐOAN Xây dựng bài thí nghiệm thu phát AM trên Matlab Simulink nhằm mục đích giúp các bạn sinh viên khóa sau có thể thực tập Truyền dữ liệu bằng mô phỏng trên Matlab. dẫn thực tập thu phát AM. Từ khoá: DSBTCAM, Matlab Simulink, AM ABSTRACT Essay “Make AM transceiver experiment subject with Matlab Simulink , the content of model are make amplitude modulation. QUẢ 3.1 MÔ HÌNH PHÁT AM 3.1.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH Mô hình phát AM trên Matlab Simulink được xây dựng dựa trên sơ đồ khối sau Hình 3.1 Sơ đồ khối phát tín hiệu AM Tín hiệu AM được điều chế bằng