Xử lý dữ liệu băng gố ho máy thu phát hf trên nền tảng dspfpga

Trang 1 --- Lê Sỹ CườngXỬ LÝ DỮ LIỆU BĂNG GỐC CHO MÁY THU PHÁT HFTRÊN NỀN TẢNG DSP/FPGA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Trang 2 --- Lê Sỹ CườngXỬ LÝ DỮ LIỆU BĂNG GỐC CHO MÁY THU PHÁT HFTRÊN N

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn T hông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Hoàng Phương Chi

Hà Nội – Năm 2018

1

L ỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên c u cứ ủa cá nhân tôi được th c ự

hiện dướ ự hưới s ng d n cẫ ủa TS Hoàng Phương Chi và PGS.TS Đỗ Trọng Tu n Vấ ới

mục đích họ ậc t p, nghiên cứu để nâng cao ki n thế ức và trình độ chuyên môn nên tôi đã làm luận văn này một cách nghiêm túc và hoàn toàn trung th c ự

Để hoàn thành n i dung luộ ận văn, ngoài các tài li u tham khệ ảo đã liệt kê, tôi cam đoan không sao chép toàn văn các công trình h ặo c đ tồán t nghi p c a ngư i khác ố ệ ủ ờ

Những s ố liệu s d ng trong luử ụ ận văn được ch rõ ngu n trích d n trong danh mỉ ồ ẫ ục tài li u tham kh o K t qu nghiên cệ ả ế ả ứu này chưa được công b trong b t c công trình ố ấ ứnghiên c u nào t ứ ừ trước đến nay

20

Hà Nội, tháng 04 năm 2018

Học viên

Lê S ỹ Cường

2

L I C Ờ ẢM ƠNLuận văn thạc sỹ k thu t vỹ ậ ớ ềi đ tài “Xử lý d liữ ệu băng gốc cho máy thu phát

HF trên n n tề ảng DSP/FPGA” là k t qu c a quá trình c g ng không ng ng cế ả ủ ố ắ ừ ủa bản thân được s ự giúp đỡ, động viên khích l c a quý th y cô, b n bè ệ ủ ầ ạ và người thân Qua trang vi t này, tác gi xin g i l i cế ả ử ờ ảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong th i gian ờ

học tập, nghiên c u khoa hứ ọc vừa qua

Tôi xin t lòng kính tr ng và biỏ ọ ết ơn sâu sắc đố ới TS Hoàng Phươngi v Chi và PGS.TS Đỗ Trọng Tuấn đã trực ti p tế ận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài li u thông ệtin khoa học cần thi t cho luế ận văn

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đạ ọi h c Bách Khoa Hà N i, viộ ện Điện

T - ử Viễn Thông và viện Đào Tạo Sau Đại Học đã tạ điềo u ki n cho tôi hoàn thành tệ ốt công việc nghiên c u khoa hứ ọc của mình

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghi p và ệ đơn vị công tác đã tạo điều

kiện giúp đỡ tôi trong quá trình h c t p, ọ ậ thực hi n luệ ận văn

M Ở ĐẦU 14CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUY T VÀ T NG QUAN KI N TRÚC MÁY THU PHÁT Ế Ổ Ế

HF 171.1 Lý thuyết về sóng vô tuyến 171.1.1 Khái ni m 17ệ1.1.2 Các băng tần vô tuy n 18ế1.1.3 Sóng t n s cao HF 18ầ ố1.1.4 Đặc tính lan truy n 19ề1.2 Lý thuyết về tín hi u thoệ ại băng gốc 211.2.1 Đặc tính của âm thanh tương tự 211.2.2 H ệ thống s x lý âm thanh 23ố ử1.2.3 Mô hình hóa tín hi u âm thanh 24ệ1.2.4 Ki n trúc h ế ệ thống s x lý âm thanh 26ố ử1.2.5 T n s l y m u 30ầ ố ấ ẫ1.2.6 Mô hình x lý âm thanh 31ử1.3 Điều ch tín hi u 33ế ệ1.3.1 Khái ni m 33ệ1.3.2 Mục đích 33

4

1.3.3 Điều kiện điều ch 33ế1.3.4 Phân lo i 34ạ1.3.5 Điều ch SSB 35ế1.4 C u trúc máy thu phát HF 36ấ1.4.1 Máy thu phát HF tương tự 361.4.2 Máy thu phát HF s 37ố1.5 Kh o sát m t vài máy thu phát HF hi n nay 39ả ộ ệ1.5.1 Máy ICOM-751A 391.5.2 Máy HF ICOM-7300 401.6 Kết luận chương 42CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU, X LÝ TÍN HIỬ ỆU BĂNG GỐC TRÊN N N T NG Ề ẢDSP/FPGA 432.1 Gi i thi u Kit FPGA DE10 43ớ ệ2.1.1 T ng quan 43ổ2.1.2 Sơ đồ kh i 44ố2.1.3 Kết nối giữa HPS và FPGA 482.1.4 B CODEC WM8731 49ộ2.2 Gi i thi u ph n m m Quartus II 16.1 57ớ ệ ầ ề2.2.1 T ng quan 57ổ2.2.2 Các tính năng chính 572.2.3 Giới thiệu ngôn ng ữ VHDL 582.3 Gi i thi u v -Framework 61ớ ệ ề Qt2.4 Thiết kế sơ đồ ệ thố h ng 642.4.1 Sơ đồ kh i chố ức năng 642.4.2 Sơ đồ kh i chi ti t 65ố ế2.4.3 Điều khi n CODEC WM8731 66ể

5

2.5 Khối điều khi n và hi n th b khuể ể ị ộ ếch đại HLA-150 Plus 73

2.5.1 Phân tích yêu c u 73ầ 2.5.2 Gi i pháp và thi t k 75ả ế ế 2.5.3 Thực hiện 79

2.6 Giao di n trên FPGA/HPS 81ệ 2.6.1 Chức năng điều khi n CODEC WM8731 81ể 2.6.2 Chức năng điều khi n b khuể ộ ếch đại HLA 150 Plus 83

2.7 Kết luận chương 86

CHƯƠNG 3 KẾT QU TH C NGHIẢ Ự ỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 87

3.1 H ệ thống hoàn thi n 87ệ 3.2 Mô hình đánh giá 89

3.2.1 K t qu kiế ả ểm thử dùng Oscillo 90

3.2.2 K t qu kiế ả ểm thử dùng phần mềm 93

3.3 Kết luận 96 TÀI LIỆU THAM KH O 97Ả

6

DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC Ụ Ệ CHỮ VIẾ T T T Ắ

ADC Analog Digital Converter Mạch Chuy n ể Đổi Tương Tự -

S ố

AM Amplitude Modulation Điều Ch ế Biên Độ

AM-SC Amplitude Modulation with

Suppressed Carrier

Điều Ch ế Biên Độ ớ v i Sóng Mang Bị Nén

AGV Automatic Gain Control Điều Khi n Khuể ếch Đại T ự

Động

ALC Automatic Level Control Điều Khi n M c T ể ứ ự Động

ALO Analog Local Oscilloscope B ộ Dao Động Nội Tương TựAPI Application Programing Interface Giao Diện L p Trình ng D ng ậ Ứ ụ

ARM Advanced Reduced Instructions Set

DAC Digital Analog Converter M ch Chuyạ ển Đổi S - ố Tương

T ự

DC Direct Current Dòng Điện M t Chi u ộ ề

DSP Digital Signal Processor B X Lý Tín Hi u S ộ ử ệ ố

EHF Extremely High Frequency T n S C c Cao ầ ố ự

ELF Extremely Low Frequency T n S C c Th p ầ ố ự ấ

7

FIR Finite Impulse Response Đáp Ứng Xung H u H n ữ ạ

FM Frequence Modulation Điều Ch T n S ế ầ ố

FPGA Field Programmable Gate Arrays M ng C ng Lả ổ ập Trình Được

GPP General Purpose Processor B X ộ ử Lý Đa Năng

GPIO General Purpose Input/Output C ng Vào/Ra Vổ ạn Năng

HPS Hardware Processing System H ệ Thống X ử Lý Phần C ng ứI2C Inter Integrated Circuit- Giao Tiếp I2C

IEEE Institute of Electrical and

Electronics Engineers

Viện K Ngh Điỹ ệ ện và Điện T ử

IF Intermediate Frequency T n S Trung Gian ầ ố

MF Medium Frequency T n S Trung Bình ầ ố

MSB Most Significant Bit Bit Có Tr ng S Cao Nh t ọ ố ấ

LED Light Emitting Diode Điốt Phát Quang

PA Power Amplifier B ộ Khuếch Đại Công Su t ấ

PAM Pulse Amplitude Modulation Điều Ch ế Biên Độ Xung

PCM Pulse Code Modulation Điều Ch Xung Mã ế

PDM Pulse Density Modulation Điều Ch M t Đ Xung ế ậ ộ

8

PPM Pulse Position Modulation Điều Ch nh V Trí Xung ỉ ị

PSK Phase Shift Keying Điều Ch ếDi Pha

RAM Random Access Memory B ộ Nhớ Truy Xuất Ngẫu Nhiên

RF Radio Frequency T n S Máy Vô Tuyầ ố ến Điện SHF Super High Frequency T n S Siêu Cao ầ ố

SMA SubMiniature version A Đầu Nối RF Đồng Tr c Bán ụ

Chính Xác SoC System on Chip H ệ Thống Trên M t Vi Mộ ạch

SOPC System On a Programmable Chip H ệ Thống Trên M t Vi M ch Có ộ ạ

Khả Năng Lập Trình SPI Serial Peripheral Interface Giao Diện Ngo i Vi N i tiếp ạ ố

SSB SC- Single SideBand - Suppressed

Carrier

Đơn Biên Không Sóng Mang

UHF Ultra High Frequency T n S C c Cao ầ ố ự

ULF Ultra Low Frequency T n S C c Th p ầ ố ự ấ

USB Universal Serial Bus Chuẩn K t N i Tuầế ố n T Đa ự

D ng ụVLF Very Low Frequency T n S R t Th p ầ ố ấ ấ

VHDL Very High Speed Integrated Circuit

Hardware Description Language

Ngôn Ngữ ậ L p Trình Mô T ảPhần C ng ứ

VHF Very High Frequency T n S R t Cao ầ ố ấ

VHSIC Very High Speed Itergrated Circuit M ch Tích H p Tạ ợ ốc Độ Rất CaoVGA Video Graphics Array Mảng Đồ ọ H a Video

VSB Vestigial SideBand Dải Biên Còn ạ L i

9 WAV Waveform Audio File T p Âm Thanh D ng Sóng ệ ạ

WBFM WideBand Frequence Modulation Điều Ch T n S D i R ng ế ầ ố ả ộ

10

DANH M C CÁC HÌNH V Ụ Ẽ, ĐỒ THỊHình 1.1 Biểu di n sóng vô tuy n trên mi n th i gian và tầễ ế ề ờ n s 17ốHình 1.2 Các phương thức lan truyền sóng HF 19Hình 1.3 Hình dạng tín hi u âm thanh 21ệHình 1.4 Tín hiệu âm thanh với các trường h p có nhi u [4] 24ợ ễHình 1.5 Dạng sóng âm nguyên m u 26ẫHình 1.6 Dạng sóng c a tín hiệu điện 27ủHình 1.7 Ngõ ra của bộ chuyển đổi ADC 27Hình 1.8 Thực hiện việc lấy m u 28ẫHình 1.9 Kết quả ủ c a quá trình l y m u giá tr 29ấ ẫ ịHình 1.10 Dạng sóng được tái tạo 29Hình 1.11 Biểu di n tín hi u trên mi n th i gian và mi n t n s 31ễ ệ ề ờ ề ầ ốHình 1.12 Cấu hình h th ng x lý tín hiệ ố ử ệu tương tự ằng phương pháp số b 32Hình 1.13 Các phương pháp điều ch tín hi u 34ế ệHình 1.14 Cấu trúc điển hình của máy thu phát HF tương tự [9] 36Hình 1.15 Cấu trúc điển hình trong máy thu phát HF s 37ốHình 1.16 Hình ảnh máy HF ICOM-751A [3] 39Hình 1.17 Hình ảnh máy HF ICOM-7300 [10] 40

Hình 2.1 Kit FPGA DE10 Standard [7] 44Hình 2.2 Sơ đồ các kh i ch c năng kit DE10 [7] 45ố ứHình 2.3 Kết nối và sơ đồ ậ v n hành ph n mầ ềm có k t nế ối HPS và FPGA 48Hình 2.4 Sơ đồ kh i CODEC WM8731 [8] 50ốHình 2.5 Nguyên tắc ho t đ ng c a Control Interface [8] 52ạ ộ ủHình 2.6 Digital Audio Interface – Audio CODEC là master [8] 53Hình 2.7 Digital Audio Interface Audio CODEC là Slave [8] 54–

11

Hình 2.8 Chế độ căn chỉ nh trái [8] 55Hình 2.9 Chế độ căn chỉ nh ph i [8] 55ảHình 2.10 Chế độ I2S [8] 56Hình 2.11 Ch DSP [8] 56ế độHình 2.12 Giao diện công c thi t k c a Qt 61ụ ế ế ủHình 2.13 Sơ đồ kh i chố ức năng máy phát HF 64Hình 2.14 Sơ đồ kh i chi ti t máy phát HF 65ố ếHình 2.15 Khối PLL trong mã ngu n FPGA 70ồHình 2.16 Khối AUD_GEN trong mã ngu n FPGA 71ồHình 2.17 Khối I2C trong mã ngu n FPGA 71ồHình 2.18 Sơ đồ kh i b x lý tín hi u tho i b ng ngôn ng VHDL trên FPGA 72ố ộ ử ệ ạ ằ ữHình 2.19 Bộ khu ch đ i HLA-150 Plus [5] 73ế ạHình 2.20 Sơ đồ các kh i b HLA 150 Plus 74ố ộHình 2.21 Hình ảnh th c tế ộự b HLA 150 Plus [5] 75Hình 2.22 Sơ đồ ế ố k t n i tín hi u HLA 150 Plus 76ệHình 2.23 Sơ đồ kh i thi t k ố ế ế điều khi n b khu ch đ i 78ể ộ ế ạHình 2.24 Hình ảnh m ch Arduino Mega 2560 79ạHình 2.25 Mạch hiển th ị LED và điều khi n c ng 80ể ứHình 2.26 Giao diện ph n m m nhúng trên HPS/FPGA 81ầ ềHình 2.27 Giao diện c u hình chung ấ – điều khi n CODEC 82ểHình 2.28 Đầu vào MIC v i Boost ớ – điều khi n CODEC 82ểHình 2.29 Đầu vào Line-In – điều khi n CODEC 82ểHình 2.30 Cấu hình đầu ra - điều khi n CODEC 82ểHình 2.31 Sơ đồ các lớp chương trình 83Hình 2.32 Giao diện điều khi n b khuể ộ ếch đại 84Hình 2.33 Hiển th tr ng thái - Đi u khi n b khu ch đ i 85ị ạ ề ể ộ ế ạHình 2.34 Điều khi n b khu ch đ i 85ể ộ ế ạ

12

Hình 3.1 Hệ ố th ng máy phát HF hoàn thi n 87ệHình 3.2 Quy trình kiểm th ch t lư ng âm thanh sau b CODEC 89ử ấ ợ ộHình 3.3 Hình dạng tone 1 KHz trên oscillo 90Hình 3.4 Tín hiệu đo ở chân DAC – ố t c đ ấộ l y m u 32 KHz 91ẫHình 3.5 Tín hiệu đo ở chân DAC t c đ l y m u 48 KHz 92– ố ộ ấ ẫHình 3.6 Quy trình kiểm th dùng ph n m m 93ử ầ ềHình 3.7 Giao diện ph n ki m tra k t quả ấầ ể ế l y m u sau CODEC WM8731 93ẫHình 3.8 Dữ ệ ấ li u l y mẫu dưới dạng file text 94Hình 3.9 Gía trị các m u tín hi u - CODEC WM8731 95ẫ ệ

13

DANH M C CÁC B Ụ ẢNG

B ng 1.1 Phân loả ại băng tần vô tuyến 18

B ng 1.2 Các thông s k ả ố ỹ thuật máy HF ICOM-751A [3] 39

B ng 1.3 Các thông s k ả ố ỹ thuật máy HF ICOM-7300 [10] 41

B ng 2.1 Thông s chi tiả ố ết phần c ng c a thành ph n FPGA - kit DE10 46ứ ủ ầ

B ng 2.2 Thông s chi tiả ố ết phần c ng c a thành ph n HPS - kit DE10 47ứ ủ ầ

Bảng 2.3 Danh sách các thanh ghi điều khi n trong WM8731 [8] 51ể

B ng 2.4 Lả ịch sử phát tri n c a Qt [13] 62ể ủ

B ng 2.5 Các tín hi u kả ệ ết nối giữa 2 kh i trong b HLA 150 Plus 76ố ộ

B ng 2.6 Các tín hi u c a m ch Arduino 78ả ệ ủ ạ

14

M Ở ĐẦ U

1 Lý do chọn đ tàiề

Truy n thông vô tuy n t n s ề ế ầ ố cao đã được s d ng t nhi u th p kử ụ ừ ề ậ ỷ trước và cho

t i nay v n ớ ẫ là phương thức hi u qu cho thông tin ngoài t m nhìn v i các t n s ệ ả ầ ớ ầ ố trong

d i t ả ừ 3 MHz đến 30 MHz Sóng HF có tính ch t ph n x ấ ả ạ trên ầ t ng điện ly nên lan truy n ềtrong không gian dưới hình thức truy n sóng tr i, vì về ờ ậy được ứng dụng liên l c vô tuy n ạ ếđường dài L i ích quan tr ng nh t c a h th ng thông tin d i sóng ng n n m ợ ọ ấ ủ ệ ố ả ắ ằ ở điểm k ểtrên, giúp c ly thông tin ự đạt được lên đến hàng ngàn ki lô m Ngoài ra, còn m t ét ộ ưu điểm quan tr ng khác, ọ đó là chi phí duy trì c a h ủ ệ thống thông tin HF r ẻ hơn so với các

h ệ thống có chức năng tương đương, điển hình là v tinh do không t n chi phí cho hoệ ố ạt

động thuê kênh v ệ tinh

Hiện nay, truy n thông HF là lo i hình ph bi n trong vô tuy n nghiề ạ ổ ế ế ệp dư, phát triển mạnh các qu c gia phát tri n và gở ố ể ần đây tại Vi t Nam, nhệ ằm gia tăng khả năng

ứng dụng cũng như thúc đẩy nghiên c u v ứ ề lĩnh ự v c vô tuyến điện tại nước ta Xu t phát ấ

t ừ thự ếc t nhu c u ng dầ ứ ụng cũng như xu hướng hiên đai hóa trong việc ch t o máy thu ế ạphát HF s , hố ọc viên đã hoàn thành đề tài luận văn: “Xử lý d ữ liệu băng gốc cho máy thu phát HF trên nề ảng DSP/FPGA”.n t

15

3 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên c u ứ

 Mục đích nghiên cứu:

- Xây d ng quy trình x lý d u tho i k t n i t ự ử ữ liệ ạ ế ố ừ thiế ịt b ngo i vi (qua c ng tín ạ ổ

hi u Mic-In, Line-ệ In) để đưa vào khâu điề u ch sóng mang trong h ế ệ thống máy thu phát HF

- Xây d ng ph n m m nhúng trên thành ph n DSP/FPGA có chự ầ ề ầ ức năng ấ c u hình thông s d ố ữ liệu thoại trước khâu điều ch và ế điều khi n hoể ạt động c a b khu ch ủ ộ ế

- Thự ếc t , quá trình x d u tho i c a kh i thu và kh phát HF có s ử ữ liệ ạ ủ ố ối ự tương tự

nhất định, do đó tác gi t p trung ả ậ đi sâu trình bày ếk t qu nghiên c u trên thành ả ứ

ph n kh phát sóng HF.ầ ối

4 Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác gi ả

Hiện nay, s lư ng tài li u nghiên c u v tài thi t k và ch t o máy thu phát ố ợ ệ ứ ề đề ế ế ế ạsóng HF ở trong nước khá ít và hạn ch v nế ề ội dung chủ ế- y u trình bày v ề các lý thuyết truy n sóng Trong quá trình th c hi n luề ự ệ ận văn, học viên đã có đóng góp trong việc t ng ổ

h p và trình bày m t cách h ợ ộ ệ thống các ki n th c t ng quan v máy thu phát HF Và bên ế ứ ổ ề

cạnh đó, ọc viên ậh t p trung nghiên cứu để hoàn thành 2 vấn đề như sau:

 X lý d u ử ữ liệ thoại trước khâu điều ch sóng mang c a máy thu phát HF - ế ủ SSB ằ b ng ngôn ng mô t ph n c ng VHDL ữ ả ầ ứ

 Xây d ng ph n mự ầ ềm có giao di n nhúng trên thành ph n ệ ầ HPS/FPGA, thực thi nhiệm

v c u hình thông s d u ụ ấ ố ữ liệ thoại trước khâu điều ch và ế điều khi n hoể ạt động của

16

b khuộ ếch đại công su t phát Bên cấ ạnh đó, p ầh n m m có ề chức năng lưu ữtr giá tr ịcác m u d ẫ ữ liệu tho i ạ dưới dạng file text, được dùng trong khâu kiểm định chất lượng

x ử lý tín hiệu

5 Phương pháp nghiên cứu

 Nghiên c u ki n trúc và các yêu c u chứ ế ầ ức năng máy thu phát HF ệ hi n có, t ừ đó đề

xu t mô hình các kh i chấ ố ức năng phù hợp khi tri n khai th c hiể ự ện trong môi trường phòng thí nghiệm ở nước ta

 Phân tích yêu c u các khầ ối chức năng ệ thố h ng và đưa ra thiế ết k chi ti ết

 Thực thi thi t k trên n n t ng DSP/FPGA ế ế ề ả

 Thực nghiệm và đánh giá kết qu ả

Với phương pháp nghiên cứu như trên, học viên đã đạt được các k t qu ra và ế ả đềhoàn thành n i dung luộ ận văn ồ g m 3 chương như sau:

Chương 1 Cơ sở lý thuy t và t ng quan ki n trúc máy thu phát HF ế ổ ế

Chương 2 Nghiên c u, x lý tín hiứ ử ệu băng gốc trên n n t ng DSP/FPGA ề ả

Chương 3 K t qu th c nghi m ế ả ự ệ và đánh giá

17

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUY T VÀ T NG QUAN KI N Ế Ổ Ế

TRÚC MÁY THU PHÁT HF 1.1 Lý thuyết v sóng vô tuy n ề ế

1.1.1 Khái ni m ệ

Sóng vô tuy n ế là b c x ứ ạ điệ ừ ớ bướn t v i c sóng dài hơn ánh sáng hồng ngo i có tần ạ

s t 3 ố ừ KHz ớ t i 300 GHz, tương ứng bước sóng t 100 ki lô m t i 1 mi li mừ ét ớ ét Tương

t ự các sóng điện t khác, sóng vô tuyừ ến được truy n v i v n t c ánh sáng Sóng vô tuy n ề ớ ậ ố ế

xuất hiệ ựn t nhiên do sét ho c bặ ởi các đối tượng thiên văn Sóng vô tuyến do con người

t o ra dùng cho ạ radar, phát thanh, liên l c vô tuy n ạ ế di động hay c nh và các h ố đị ệ thống

dẫn đường khác Các t n s khác nhau c a sóng vô tuyầ ố ủ ến có đặc tính truy n lan khác ềnhau trong khí quyển Trái Đất, sóng dài truyền theo đường cong của Trái Đất, sóng ngắn

nh ph n x tờ ả ạ ừ ầng điệ t n ly nên có th truy n rể ề ất xa, các bước sóng ngắn hơn bị ph n x ả ạ

yếu hơn và truyền trên đường nhìn th ng ẳ

Hình 1.1 Biểu di n sóng vô tuy n trên miễ ế ền thời gian và t n s ầ ố

18

1.1.2 Các băng ầt n vô tuy n ế

Dải tần truyền thông vô tuyến được phân lo i d a vào tính ch t v t lý và c đi m ạ ự ấ ậ đặ ểlan truy n ề như sau:

Bảng 1.1 Phân lo i ạ băng tần vô tuy n ế

T n s c c cao (Sóng decimet) ầ ố ự UHF 300 -3000 MHz

T n s siêu cao (Sóng centimet) ầ ố SHF 3 30 GHz –

T n s vô cùng (Sóng milimet) ầ ố EHF 30 300 GHz –

 H ệ thống thông tin liên lạc quân sự

 H ệ thống thông tin hàng không, dải tần 2 29.– 999 MHz được dùng cho liên l c HF ạ

Hình 1.2 Các phương thức lan truy n sóng HF ề

20

 Truyền sóng đ : Hình thất ức lan truy n ch y u c a ề ủ ế ủ các tần s ố dưới 2 MHz Trường

hợp này, sóng điện ừ có xu hướng đi theo bề ặt địt m a hình của Trái Đất Hình thức lan truyền này đượ ử ục s d ng nhi u về ới điều ch ế biên độ AM trong phát thanh qu ng ả

bá Sóng lan truy n trên b mề ề ặt Trái Đất, ch u s suy gi m t n s do h p th cị ự ả ầ ố ấ ụ ủa đất

 Truyền sóng trờ : Hi ình ứth c ph bi n v i các t n s n m trong d i t 3 ổ ế ớ ầ ố ằ ả ừ MHz i 30 tớMHz Sóng có th lan truy n m t c ly r t dài nh s ph n x liên tể ề ộ ự ấ ờ ự ả ạ ục ở ầng điện ly tTruy n sóng tr i gây ra ch yề ờ ủ ếu b i s ph n x các tở ự ả ạ ở ầng điện ly, b i vì các vùng ở ởnày các tr m phát sóng qu c t trong d i sóng ng n có th ạ ố ế ả ắ ể được nghe thấy tín hi u t ệ ừphía bên kia của thế ới tại hầ gi u hết thời gian trong ngày và đêm

 Truy n sóng t m nhìn thề ầ ẳng: Hình th c ph bi n các t n s trên 30 MHz Sóng ứ ổ ế ở ầ ốđiệ ừn t lan truy n theo mề ột đường th ng trong không giaẳ n Điểm b t l i ấ ợ là đường tín

hi u có th nệ ể ằm ngay trên đường chân tr i và b ờ ị chặ ạ ởi địn l i b a hình ho c các công ặtrình nhân tạo

21

1.2 Lý thuy t v tín hi u tho i ế ề ệ ạ băng gốc

Băng gốc là d i t n s t 0 t i m t t n s cả ầ ố ừ ớ ộ ầ ố ực đại và có vô s d ng tín hi u thố ạ ệ ỏa mãn điều này ch tr các tín hiỉ ừ ệu đã được đi u ch ề ế

Trong ph m vi luạ ận văn, học viên c p khái ni m d đề ậ ệ ữ liệu băng gốc là tín hiệu tho i ạ – tín hiệu đầu vào c a máy thu phát HF ủ

1.2.1 Đặc tính của âm thanh tương tự

Mục đích củ ờa l i nói là truyền đạt thông tin và có nhi u cách mô t ề ả đặc điểm của

vi c truyệ ền đạt thông tin D a vào lý thuy t thông tin, l i nói có th ự ế ờ ể được đại di n bệ ởi thuật ng nữlà ội dung thông điệ hoặp c là thông tin M t cách khác, bi u th l i nói là ộ để ể ị ờtín hiệu mang n i dung thông ộ điệ như là ạp d ng sóng âm thanh

Hình 1.3 Hình d ng tín hi u âm thanh ạ ệ

K ỹ thuật đầu tiên dùng trong vi c ghi âm s d ng các thông s v ệ ử ụ ố ề cơ, điện cũng như trường có th làm nên nhi u cách th c ghi âm ng v i các lo i áp su t không khí ể ề ứ ứ ớ ạ ấ

22

khác nhau Điện áp đến t m t micro là tín hiừ ộ ệu tương tự c a áp su t không khí hoủ ấ ặc đôi khi là v n t cậ ố Dù được phân tích b ng cách th c nào ằ ứ thì các phương pháp khi so sánh

v i nhau ph i dùng m t t l ớ ả ộ ỉ ệ thời gian Trong khi các thi t b ế ị tương tự ện đạ hi i trông có

v x lý âm thanh tẻ ử ốt hơn những thi t b c ế ị ổ điển, nhưng các tiêu chu n x lý thì hẩ ử ầu như không có gì thay đổi, m c dù công ngh có v x lý tặ ệ ẻ ử ốt hơn Trong hệ ố th ng x lý âm ửthanh tương tự, thông tin được truyền đạ ằt b ng thông s liên t c bi n thiên vô h n H ố ụ ế ạ ệ

thống x lý âm thanh s ử ố lý tưởng có những tính năng tương tự như hệ ốth ng x lý âm ửthanh tương tự lý tưởng: c hai hoả ạt động một cách “trong suốt” và tạ ạo l i d ng sóng ban ạđầu không l i Tuy nhiên, trong th gi i th c ỗ ế ớ ự các điều kiện lý tưởng r t hi m t n t i, cho ấ ế ồ ạnên hai lo i h ạ ệ thống x lý âm thanh hoử ạt động s khác nhau trong th c t Tín hi u s ẽ ự ế ệ ố

s truy n trong kho ng cách ngẽ ề ả ắn hơn tín hiệu tương tự ớ v i chi phí thấp hơn Thông tin dùng để truyền đạ ủt c a âm tho i v b n ch t có tính r i r c và nó có th ạ ề ả ấ ờ ạ ể được bi u di n ể ễ

b i m t chu i ghép g m nhi u ph n t t m t t p h u h n các ký hi u Các ký hi u t ở ộ ỗ ồ ề ầ ử ừ ộ ậ ữ ạ ệ ệ ừ

m i âm thanh có th ỗ ể được phân lo i thành các âm v M i ngôn ng có các t p âm v ạ ị ỗ ữ ậ ịkhác nhau, được đặc trưng bởi các con s có giá tr t ố ị ừ 30 đến 50 Ví d ụ như tiếng Anh được bi u di n b i m t t p kho ng 42 âm v Tín hi u thoể ễ ở ộ ậ ả ị ệ ại được truy n v i tề ớ ốc độ như thế nào? Đố ới v i tín hi u âm tho i nguyên b n ệ ạ ả chưa qua hiệu ch nh thì tỉ ốc độ truyền ước lượng có th ể tính được bằng cách lưu ý giớ ại h n v t lý c a viậ ủ ệc nói lưu loát của người nói t o ra âm thanh tho i là kho ng 10 âm v trong m t giây M i m t âm v ạ ạ ả ị ộ ỗ ộ ị được bi u ể

di n bễ ởi mộ ốt s nh phân, như ậị v y m t mã g m 6 bit có th bi u diộ ồ ể ể ễn đượ ấ ảc t t c các âm

v c a ti ng Anh V i tị ủ ế ớ ốc độ truy n trung bình 10 âm v /giây ề ị và không quan tâm đến v n ấ

đề luy n âm gi a các âm v k nhau, ta có th ế ữ ị ề ể ước lượng đượ ốc độc t truy n trung bình ề

c a âm tho i kho ng 60 bit/giây Trong h ủ ạ ả ệ thống truy n âm tho i, tín hi u thoề ạ ệ ại được truyền lưu trữ và x lý theo nhi u cách th c khác nhau Tuy nhiên, i v i m i lo i h ử ề ứ đố ớ ọ ạ ệ

thống x ử lý âm thanh thì có hai điều c n quan tâm ầ :

 Việc duy trì n i dung c a thông đi p trong tín hi u tho i ộ ủ ệ ệ ạ

23

 Việc bi u di n tín hi u tho i ph i đ t đư c m c tiêu ti n l i cho vi c truy n tin ho c ể ễ ệ ạ ả ạ ợ ụ ệ ợ ệ ề ặlưu trữ ho c dặ ở ạng linh động cho vi c hi u ch nh tín hi u tho i sao cho không làm ệ ệ ỉ ệ ạ

giảm nghiêm tr ng n i dung cọ ộ ủa thông điệp tho i Vi c bi u di n tín hi u tho i phạ ệ ể ễ ệ ạ ải

đảm b o vi c các n i dung thông tin có th ả ệ ộ ể được d dàng trích ra bễ ởi người nghe,

hoặc bởi các thiết bị phân tích m t cách t ng ộ ự độ

1.2.2 H ệ thống số ử x lý âm thanh

Độ nh y cạ ủa tai người khá cao, do có th phân biể ệt được s ố lượng nhi u r t nh ễ ấ ỏcũng như chấp nhận dao động biên độ âm thanh r t lấ ớn Các đặc tính c a m t tín hi u tai ủ ộ ệngười nghe được có th ể được đo đạc b ng các công c phù hằ ụ ợp Thông thường, tai người

nh y nhạ ất ở ầ t m t n s 2 KHz và 5 KHz, mầ ố ặc dù cũng có người có th nh n dể ậ ạng được tín hi u trên 20 KHz Tệ ầm động nghe được của tai người được phân tích và người ta

nhận được k t qu là có dế ả ạng đáp ứng logarith Tín hiệu âm thanh được truyền qua h ệ

thống s ố là chuỗi các bit B i vì bit có tính chở ất r i rờ ạc, d ễ dàng xác định s lư ng b ng ố ợ ằcách đếm s lư ng trong m t giây, d dàng quyố ợ ộ ễ ết định tốc độ truy n bit c n thiề ầ ết đểtruy n tín hi u mà không làm m t thông tin ề ệ ấ

24

Hình 1.4 Tín hiệu âm thanh với các trường h p có nhi u [4] ợ ễ

Để nhận được 8 m c tín hi u khác nhau m t cách phân bi t, tín hiứ ệ ộ ệ ệu đỉnh- nh cđỉ ủa tín hi u nhi u ph i nh ệ ễ ả ỏ hơn hoặc độ sai bi t gi a các mệ ữ ức độ T s tín hi u trên nhi u ỉ ố ệ ễ

ph i t i thi u là 8:1 ho c là 18 dB, truy n b i 3 bit 16 m c thì t s tín hi u trên nhiả ố ể ặ ề ở Ở ứ ỉ ố ệ ễu

phải là 24 dB, truy n bề ởi 4 bit

1.2.3 Mô hình hóa tín hi u âm thanh ệ

Hiện nay, có nhi u k ề ỹ thuậ ửt x lý tín hiệu được mô hình hóa và áp d ng các giụ ải thu t trong viậ ệc khôi ph c âm thanh Chụ ất lượng c a âm thoủ ại phụ thu c rấ ớn vào mô ộ t lhình gi ả định phù h p v i d ợ ớ ữ liệu Đố ới v i tín hi u âm thanh, bao g m âm tho i, nh c và ệ ồ ạ ạnhi u không mong mu n, mô hình ph i t ng quát và không sai l nh so v i gi ễ ố ả ổ ệ ớ ả định Một điều cần lưu ý là hầu h t các tín hi u âm tho i là các tín hiế ệ ạ ệu động trong th c t , m c dù ự ế ặ

mô hình th c ti n thự ễ ì thường gi nh khi phân tích tín hi u là tín hi u có tính chả đị ệ ệ ất tĩnh trong m t kho ng thộ ả ời gian đang xét Mô hình phù hợp v i h u h t r t nhiớ ầ ế ấ ều lĩnh vực trong vi c x lý chu i th i gian, bao g m vi c ph c h i âm thanh là mô hình ệ ử ỗ ờ ồ ệ ụ ồ

Trong đó: là các tham số ủ c a mô hình, là nhiễu tr ng ắ

Mô hình AR đại di n cho các quá trình tuyệ ến tính tĩnh, chấp nh n tín hiậ ệu tương tự nhi u và tín hiễ ệu tương tự điều hòa M t mô hình khác phù hộ ợp hơn đố ới v i nhi u tình ề

hu ng phân tích là mô hình Auto Regressive Moving-Average (ARMA) cho phép các ốđiểm cực cũng như điểm 0

Tuy nhiên, mô hình AR có tính linh động hơn trong phân tích hơn mô hình ARMA,

ví d m t tín hi u nh c ph c t p c n mô hình có bụ ộ ệ ạ ứ ạ ầ ậc P >100 để ể bi u di n d ng sóng cễ ạ ủa tín hiệu, trong khi các tín hiệu đơn giản hơn chỉ ầ c n bi u di n b ng b c 30 Trong nhiều ể ễ ằ ậ

ứng d ng, vi c l a ch n b c c a mô hình phù hụ ệ ự ọ ậ ủ ợp cho bài toán sao cho đảm b o vi c ả ệ

bi u di n tín hi u là th a mãn ể ễ ệ ỏ việc không làm mất đi thông tin của tín hi u khá ph c t p ệ ứ ạ

Có nhiều phương pháp dùng để ước lượng b c cậ ủa mô hình AR như phương pháp maximum likelihood/least-squares [Makhoul, 1975] và phương pháp robust to noise [Huber, 1981, Spath, 1991]… Tuy nhiên, đố ới v i vi c x lý các tín hi u âm nh c phệ ử ệ ạ ức

tạp thì thông thường s d ng mô hình Sin (ử ụ Sinusoidal) rất có hi u qu trong các ng ệ ả ứ

d ng âm tho i Mô hình Sin r t phù hụ ạ ấ ợp trong các phương pháp dùng để gi m nhi u Tín ả ễ

hiệu được cho b i công thở ức sau:

Trong đó: là biên độ tín hi u, ệ là pha ủc a tín hi u ệ

26

Đây là mô hình tổng quát đối với các điều ch ế biên độ và điều ch t n s , tuy nhiên ế ầ ố

l i không phù hạ ợp đố ới v i các tín hiệu tương tự nhi u, m c dù vi c bi u di n tín hiễ ặ ệ ể ễ ệu nhi u có th ễ ể được biểu di n bễ ởi số lượng hàm sin rất lớn

1.2.4 Kiến trúc h ệ thống số ử x lý âm thanh

Đố ới v i máy tính s x ố ử lý âm thanh, người ta thường dùng phương pháp đ ềi u ch ếxung PCM Dạng sóng âm thanh được chuy n sang dãy s PCM, xét tín hi u hình sin ể ố ệlàm ví dụ:

Thời gian

Âm lượng

Hình 1.5 D ng sóng âm nguyên m u ạ ẫ

K ế đến, s d ng m t micro thu tín hi u âm thanh và chuyử ụ ộ ệ ển đổi thành tín hiệu điện,

tầm điện áp ngõ ra của micro ±1V như Hình 1.6

27

Thời gian

Điện áp

+1.0 +0.5 0

-0.5 -1.0

Hình 1.6 D ng sóng c a tín hiạ ủ ệ u đi ện Tín hiệu điện áp dạng tương tự sau đó được chuy n thành d ng s hóa b ng thiể ạ ố ằ ết

b chuyị ển đổi tương tự - s ố ADC Khi sử ụ d ng b chuyộ ển đổi 16 bit tương tự - s , t m ố ầ

s nguyên ngõ ra có giá tr ố ị –32,768 đến +32,767, được mô t ả như Hình 1.7

Thời gian

Ngõ ra ADC

+32767 +16383 0

-16384 -32768

Hình 1.7 Ngõ ra c a b chuyủ ộ ển đổi ADC

-16384 -32768

Hình 1.8 Thực hi n việ ệc lấy mẫu

K t qu c a vi c l y m u là m t chu i g m 35 m u bi u di n cho các v trí cế ả ủ ệ ấ ẫ ộ ỗ ồ ẫ ể ễ ị ủa

d ng ạ sóng tương ứng thời gian là một chu k ỳ

29

Thời gian

Các mẫu giá trị

+32767 +16383 0

-16384 -32768

Hình 1.9 Kết quả ủ c a quá trình l y mẫu giá trị ấ

Máy tính sau đó sẽ xây d ng l i d ng sóng c a tín hi u b ng vi c k t n i các đi m ự ạ ạ ủ ệ ằ ệ ế ố ể

d u lữ liệ ại với nhau D ng sóng kạ ết quả được mô t Hình 1.10 ả ở

Thời gian

Các mẫu giá trị

+32767 +16383 0

-16384 -32768

Hình 1.10 Dạng sóng được tái tạo

 Hình dáng của tín hi u tái t o ph thu c vào s lư ng mệ ạ ụ ộ ố ợ ẫu được ghi nh n ậ

T ng quát, m t dãy s h u h n i di n cho tín hi u s ổ ộ ố ữ ạ đạ ệ ệ ố chỉ có th ể biểu di n cho ễ

m t d ng sóng tín hiộ ạ ệu tương tự ớ ộ v i đ chính xác h u h n ữ ạ

1.2.5 T n s lầ ố ấy mẫu

Khi chuyển đổi m t âm thanh sang d ng sộ ạ ố, điều cần lưu ý là tần s l y m u cố ấ ẫ ủa

h ệ thống x lý phử ải đảm b o tính trung th c và chính xác khi c n ph c h i l i d ng sóng ả ự ầ ụ ồ ạ ạtín hiệu ban đầu Theo định l y m u Nyquist và Shannon, t n s l y m u quyấ ẫ ầ ố ấ ẫ ết định t n ầ

s cao nh t c a tín hi u ph c hố ấ ủ ệ ụ ồi Để tái t o l i d ng sóng có t n s là F, c n ph i l y 2F ạ ạ ạ ầ ố ầ ả ấ

m u trong m t giây T n s ẫ ộ ầ ố này còn được g i là t n s ọ ầ ố Nyquist Tuy nhiên, định lý Nyquist không ph i là tả ối ưu cho mọi trường h p N u mợ ế ộ ạt d ng sóng hình Sin có t n s ầ ố

là 500Hz, thì t n s l y m u 1000Hz Nầ ố ấ ẫ ếu như tần s l y mố ấ ẫu cao hơn tần s Nyquist s ố ẽgây ra tình trạng “hiệu ứng là” ảnh hưởng đến biên độ ủ c a tín hi u và tín hi u b cệ ệ ị ộngnhiễu, tuy nhiên lúc đó thì các thành phần hài t n s ầ ố thấ ạp l i có tín hiệu chính xác hơn khi được ph c h i ụ ồ

31

1.2.6 Mô hình x lý âm thanh ử

Hình 1.11 Biểu di n tín hi u trên miễ ệ ền thời gian và miền t n s ầ ố

 L y m u tín hiấ ẫ ệu ở miền th i gian và tái t o tín hi u liên tờ ạ ệ ục:

Để ử x lý một tín hi u liên t c bệ ụ ằng các phương tiện x lý tín hi u s , ta phử ệ ố ải đổi tín hi u liên tệ ục đó ra dạng m t chu i s b ng các lộ ỗ ố ằ ấy mẫu tín hi u liên t c m t cách tu n ệ ụ ộ ầhoàn có chu k là T giây G i x(n) là tín hi u r i r c hình thành do quá trình l y mỳ ọ ệ ờ ạ ấ ẫu, tín

32

số tín hiệu

DACMạch lọc

Xa(t)

Tín hiệu

y(n)Ya(t)

Định lý l y m u: M t tín hi u liên tấ ẫ ộ ệ ục có băng ầt n h u h n có t n s cao nh t là B (ữ ạ ầ ố ấ Hz)

có thể khôi phục từ các m u c a nó v i đi u ki n t n s l y mẫ ủ ớ ề ệ ầ ố ấ ẫu Fs ≥ 2B mẫu/giây

 L y m u tín hiấ ẫ ệu ở miền tần số và tái t o tín hi u liên tạ ệ ục:

Ta đã biết tín hi u liên tệ ục có năng lượng h u h n thì có ph liên t c Trong ph n ữ ạ ổ ụ ầnày, ta s xét quá trình l y m u cẽ ấ ẫ ủa các tín hiệu loại đó một cách tuần hoàn và s ự tái tạo

ín hi u t các m u c a ph c a chúng Xét m t tín hi u liên tệ ừ ẫ ủ ổ ủ ộ ệ ục xa (t) v i m t ph ớ ộ ổ liên

tục Xa (F) Gi s ả ử ta lấy m u ẫ Xa (F) tại các thời điểm cách nhau ∂F Hz Ta mu n tái t o ố ạ

Xa (F) hoặc xa (t) từ các m u ẫ Xa (F)

N u tín hiế ệu tương tự xa (t) có gi i h n th i gian là ớ ạ ờ giây và Ts được chọn để Ts

> 2 thì aliasing không x y ra và ph ả ổ Xa (F) có th ể được khôi ph c hoàn toàn t ụ ừ các

m u ẫ

Điều ch là quá trình biế ến đổi m t trong các thông s sóng mang cao tộ ố ần như biên

độ ầ, t n s ho c pha t l v i tín hiố ặ ỷ ệ ớ ệu điều ch ế băng gốc

1.3.2 Mục đích

 Đố ới v i m t anten, b c x ộ ứ ạ năng lượng c a tín hi u cao t n có hi u qu ủ ệ ầ ệ ả khi bước sóng

của nó, tương ứng cũng là tần s , ố cùng bậc với kích thư c vật lí củớ a anten

 Tín hiệu cao t n ít b suy hao khi truyầ ị ền đi trong không gian

 M i d ch v vô tuy n có mỗ ị ụ ế ột băng tần riêng bi t, qệ uá trình điều ch giúp chuy n ph ế ể ổ

của tín hiệu băng gốc lên các băng tần thích h p ợ

1.3.3 Điều kiện điều ch ế

 T n s sóng mang cao t n ầ ố ầ , trong đó là t n s cầ ố ực đạ ủi c a tín hi u ệđiều ch ế

 Thông s sóng mang cao t n: ố ầ biên độ ầ, t n s , ho c pha biố ặ ến đổ ỉ ệ ới biên đội t l v tín

hiệu điều ch mà không ph ế ụ thuộc vào tần s cố ủa nó

Biên độ sóng mang cao t n lầ ớn hơn biên độ tín hiệu điều ch : ế

Điều chế xung

Hình 1.13 Các phương pháp điều ch tín hi u ế ệ

Đơn biên SSB là một phương thức điều ch ế tương tự ph bi n trong truy n phát tín ổ ế ề

hi u thoệ ại Đ i vớố i SSB thì ch m t bên d i biên hoỉ ộ ả ặc trên hoặc dưới được truyền đi với sóng mang được điều chế Điều đó có thể ự th c hi n vì thông tin hai dệ ải biên tương tựnhau nên vi c b ệ ỏ đi mộ ảt d i biên không làm mất mát thông tin được truy n t i SSB s ề ả ử

d ng có hi u qu ph tín hi u vô tuyụ ệ ả ổ ệ ến: đố ới v i một tín hi u tin t c, ch m t nệ ứ ỉ ộ ửa băng thông được gi l i bên cữ ạ ạnh sóng mang được điều chế SSB đượ ử ục s d ng cho các m c ụđích phi thương mại, băng tần nghiệp dư, truy n thông sóng ng n ề ắ

Có nhiều cách để ạ t o ra tín hiệu sóng mang SSB, trong đó phương thức điều ch ếđơn giản là s dử ụng điều ch DSB r i lo i b m t bên d i biên, trên hoế ồ ạ ỏ ộ ả ặc dướ ới v i m t ộ

b lộ ọc Phương pháp này là một khái niệm đơn giản nhưng nó có một nhược điểm l n ớ

B l c có th ộ ọ ể trở thành thách th c trong vi c thi t k do ph i có mứ ệ ế ế ả ột đường d c th ng ố ẳ

đứng thì m i có th lớ ể ọc được m t bên d i biên và lo i b d i biên còn l i Trong các thí ộ ả ạ ỏ ả ạnghi m hi n nay, SSB s ệ ệ ẽ đượ ạc t o ra b ng mằ ột phương pháp khác Phương pháp được dùng ở đây được biết là phương pháp dịch pha và nó k t h p v i m t kh i biế ợ ớ ộ ố ến đổi Hilbert

Giải điều chế (Máy dò)

AF

Bộ khuếch đại Audio

AF

Bộ khuếch đại Audio

Hình 1.14 Cấu trúc điển hình củ máy thu phát HF tương tự [9]a

 Phần phát: Tín hi u tho i thu ệ ạ đượ ừ Mic in được t - c cho qua b khuộ ếch đại âm tần

AF Sau đó, tín hiệu ti p t c đưế ụ ợc đưa đến b ộ điều ch cùng v i sóng mang t o ra t ế ớ ạ ừ

b ộ dao động nội tương tự ALO Tín hiệu sau điều ch ế được khuếch đại công su t và ấphát ra ngoài không gian thông qua anten

 Phần thu: Tín hi u RF thu t aệ ừ nten đưa qua b khuộ ếch đạ ại t p âm thấp để thu được

d i t n có ích ả ầ – ch a thông tin, sau đó tín hiệu được tr n tứ ộ ần để thu đượ ầc t n s trung ố

37

bình IF Tín hi u trung t n ti p tệ ầ ế ục được đi qua bộ ả gi i điều ch ế để thu được tín hiệu

âm t n Tín hi u âm t n s ầ ệ ầ ẽ được khuếch đại để phát ra loa

tự - số

FPGA Field- Programmable Gate Array

Xử lý hiển thị

DSP

Bộ xử lý số

DAC Chuyển đổi số - tương tự

Phần phát

PA

Bộ khuếch đại công suất

ADC Chuyển đổi số - tương tự

BPF

Bộ lọc thông dải

DAC Chuyển đổi số - tương tự

FPGA Field- Programmable Gate Array

DSP

Bộ xử lý tín hiệu số

Anten

Anten

Loa

Mic-in

Hình 1.15 Cấu trúc điển hình trong máy thu phát HF số

 Phần phát: Đầu vào là tín hi u ệ âm thanh tương tự được đưa qua bộ chuyển đổi tương

t - s ự ố trở thành tín hi u s ệ ố băng tần cơ sở - một loại cơ bản c a d i DSP Tín hi u ủ ả ệsau khi được x lý kh i DSP s ử ở ố ẽ đưa qua mạch FPGA để điều ch thành t n s IF ế ầ ố

s B DAC s chuyố ộ ẽ ển đổi tín hi u IF s ệ ố sang IF tương tự và ti p tế ục được cho qua

b l c thông d i BPF Công su t c a tín hi u phát s ộ ọ ả ấ ủ ệ ẽ được điều ch nh h s khu ch ỉ ệ ố ế

38

đạ ợi h p lý b ng 2 kh i ALC và PA Cuằ ố ối cùng, sau khi đi qua bộ ọ l c thông th p, tín ấ

hi u s ệ ẽ được phát qua Anten

 Phần thu: Tín hi u vô tuyệ ến tương tự sau khi thu t ừ anten được cho qua b l c thông ộ ọdải để được d i t n s cả ầ ố ủa máy, sau đó tín hiệu chuy n sang d ng s khi qua b ể ạ ố ộ ADC Mạch FPGA được dùng để ải điề gi u ch và ti p tế ế ục đưa qua khố ửi x lý s DSP Cuố ối cùng tín hiệu được ph c ch dụ ế ạng âm thanh tương khi qua b chuy n s s - ộ ể ố ố tương

t và phát ra loa ự