Nghiên cứu ĐIỀU CHẾ KHÓA DỊCH TẦN, BỘ ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ FSK

MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 2 1.1 HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ 2 1.2 ĐIỀU CHẾ 2 1.2.1 LÝ DO 2 1.2.2 ĐỊNH NGHĨA 3 1.2.3 PHÂN LOẠI 3 Chương 2 : ĐIỀU CHẾ KHÓA DỊCH TẦN 5 2.1 GIỚI THIỆU (INTRODUCTION) 5 2.1 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NHỊ PHÂN (Binary Frequecy – Shift Keying) 7 2.3 ĐIỀU CHẾ TỐI THIỂU ( minimum Shift Keying) 9 2.4 CHUYỂN ĐỔI TẦN SỐ ÂM THANH ( Audio Frequency – Shift Keying) 9 2.5 ỨNG DỤNG 10 Chương 3: BỘ ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ FSK 11 3.1 ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT 11 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI 12 3.2.1 Khối phát xung nhịp ( Carrier Clock Generator ) 13 3.2.2 Khối tạo dữ liệu ( Sampling Data ) 13 3.2.3 Khối điều chế ( FSK Modulator) 14 3.2.4 Khối giải điều chế ( FSK DeModulator) 15 Chương 4: THÍ NGHIỆM 16 4.1 KHÁI NIỆM 17 4.2 Phương pháp. 17

MỤC LỤC

1

MỤC LỤC 1

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 3

1.1 HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ 3

1.2 ĐIỀU CHẾ 3

1.2.1 LÝ DO 3

1.2.2 ĐỊNH NGHĨA 4

1.2.3 PHÂN LOẠI 4

Chương 2 : ĐIỀU CHẾ KHÓA DỊCH TẦN 6

2.1 GIỚI THIỆU (INTRODUCTION) 6

2.1 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NHỊ PHÂN (Binary Frequecy – Shift Keying) 8

2.3 ĐIỀU CHẾ TỐI THIỂU ( minimum- Shift Keying) 10

2.4 CHUYỂN ĐỔI TẦN SỐ ÂM THANH ( Audio Frequency – Shift Keying) 10

2.5 ỨNG DỤNG 11

Chương 3: BỘ ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ FSK 12

3.1 ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT 12

3.2 SƠ ĐỒ KHỐI 13

3.2.1 Khối phát xung nhịp ( Carrier Clock Generator ) 14

3.2.2 Khối tạo dữ liệu ( Sampling Data ) 14

3.2.3 Khối điều chế ( FSK Modulator) 15

3.2.4 Khối giải điều chế ( FSK De-Modulator) 16

Chương 4: THÍ NGHIỆM 17

4.1 KHÁI NIỆM 18

4.2 Phương pháp 18

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 HỆ THỐNG THÔNG TIN SỐ

Hệ thống truyền tin điện tử là một hệ thống sử dụng các mạch điện và các thiết bị điện tử để thực hiện công việc truyền tin Thông tin nguồn nguyên thủy được truyền trong các hệ thống truyền tin có thể dưới dạng tương tự, ví dụ: Tiếng nói con người, âm nhạc hoặc có thể dưới dạng số, rời rạc như những chữ cái hoặc chữ số được mã hóa dưới dạng nhị phân

Thông tin truyền và xử lí trong các hệ thống truyền tin điện tử được hiển thị dưới dạng các tín hiệu Tín hiệu là đại lượng vật lí mang thông tin và thường được biểu thị dưới hai dạng: Tín hiệu tương tự và tín hiệu số

Hệ thống truyền tin truyền các tín hiệu tương tự được gọi là hệ thống truyền tin tương

tự Hệ thống truyền tin các tín hiệu số là hệ thống truyền tin số

Trong các hệ thống truyền tin có sự tham gia của các máy tính, tin tức hoặc thông tin được biểu thị dưới dạng dữ liệu Hệ thống hoặc mạng truyền tin đó được gọi là hệ thống hoặc mạng truyền dữ liệu

1.2 ĐIỀU CHẾ

1.2.1 LÝ DO

Đưa vào phát sóng vô tuyến, cần phải gửi đi tín hiệu âm thanh ( chẳng hạn như Nhạc, tiếng nói v.v ) từ vị trí trạm phát thanh trên khoảng cách lớn đến người nhận Thông tin này của tín hiệu âm thanh không sử dụng dây nào và được gọi là không dây Tín hiệu âm thanh không thể được gửi đi trực tiếp trên một khoảng cách đáng kể Dù là tín hiệu âm thanh được biến đổi thành tín hiệu điện, cuối cùng không thể gửi tín hiệu rất xa mà không cần sử dụng nguồn năng lượng lớn Năng lượng của sóng tỷ lệ thuận với tần số của nó Ở tần số âm thanh ( 20 Hz đến 20 KHz ) cường độ tín hiệu là khá nhỏ và phát xạ không khả thi

Phát xạ của điện năng là khả thi chỉ ở tần số cao chẳng hạn như trên 20 KHz Tín hiệu tần

số cao có thể được gởi đi hàng ngàn dặm ngay cả với cường độ tương đối nhỏ Do đó, nếu tín hiệu âm thanh được truyền tải đúng, một số phương tiện phải được đưa ra , sẽ cho phép truyền xảy ra ở tần số cao,trong khi đó cùng một lúc cho phép mang tín hiệu âm thanh.Điều này đạt được bằng áp đặt tín hiệu âm thanh điện trên thiết bị chuyển tải tần số

điều chế Ở máy thu phát thanh, tín hiệu âm thanh được chiết xuất từ các sóng điều chế quá trình này được gọi là giải điều chế Tín hiệu sau đó được khuếch đại và tái sản xuất vào âm bằng loa.

1.2.2 ĐỊNH NGHĨA

Điều chế là quá trình của trộn tín hiệu đường hình sin để tạo ra tín hiệu mới Tín hiệu mới này, hình dung , sẽ có những lợi ích nhất định của một tín hiệu sau điều chế, đặc biệt là trong trạm truyền Nếu chúng ta nhìn hàm tổng quát cho đường hình sin :

- eqn.AType equation here

chúng ta có thể thấy được đường hình sin này có 3 tham số có thể thay đổi, để làm ảnh hưởng đến dạng của đồ thị Đầu tiên, A , Được gọi là đại lượng, hoặc biên độ của đường hình sin Tiếp đến, được coi là tần số, và số hạng cuối, được coi là góc pha Cả 3 tham số có thể thay đổi thành truyền số liệu

Các hình sin tín hiệu được dùng trong điều chế được coi là tín hiệu sóng chuyển tải, hoặc đơn giản là "tín hiệu dạng sóng " Tín hiệu được điều chế được coi là" tín hiệu dữ liệu ' Điều quan trọng là phải nhận thấy rằng sóng chuyển tải có hình sin đơn không chứa thông tin riêng của chúng nó

Sóng mang tần số cao được sử dụng để thực hiện mang các tín hiệu âm thanh được thực hiện bằng cách thay đổi một số đặc tính của sóng mang theo tín hiệu Dưới điều kiện như vậy, tín hiệu âm thanh sẽ chứa trong sóng tổng hợp Đưa vào điều chế, một số có đặc điểm của sóng mang được thay đổi phù hợp với cường độ ( nghĩa là Biên độ ) của tín hiệu Sóng tổng hợp được gọi là sóng điều chế hoặc sóng vô tuyến và chứa đựng tín hiệu

âm thanh Do đó, điều chế cho phép truyền tải xảy ra ở tần số cao trong khi nó đồng loạt cho phép ghi tín hiệu âm thanh

1.2.3 PHÂN LOẠI

Có 3 loại điều chế khác nhau : điều chế biên độ, điều tần, và điều pha Từ eqn.A chúng

ta có thể thấy có ba yếu tố trong đó và để điều chế có thể thực hiện cho cả ba yếu tố này

Điều biến là vô cùng cần thiết trong hệ thống truyền do những lí do sau:

a) ĐỘ DÀI ANTEN THỰC TẾ

Để truyền sóng hiệu quả, độ dài của ăng-ten phát nên xấp xỉ độ dài của bước sóng.

Bước sóng hiện tại = = (mét)

Như tần số âm thanh nằm trong khoảng 20Hz đến 20KHz , do đó , nếu chúng được truyền trực tiếp vào không gian, chiều dài của anten truyền cần thiết là rất lớn Ví dụ để tạo ra một tần số khoảng 20 KHz trong không gian, chúng ta cần ăng-ten dài khoảng 3.108 \ 20.103 = 15000 mét Đây là anten quá dài mà thực tế xây dựng được Vì lí do này,

nó không thể thực hiện để tỏa tín hiệu âm thanh trực tiếp vào không gian Mặt khác nếu một sóng mang tần số 1000Hz được sử dụng để thực hiện các tín hiệu, chúng ta chỉ cần một anten dài 300 mét và kích thước này có thể xây dựng được

b) TẦM HOẠT ĐỘNG

Năng lượng của sóng phụ thuộc vào tần số của nó Tần số sóng càng lớn, năng lượng sở hữu càng lớn Do đó chúng không thể truyền qua được khoảng cách lớn nếu phát xạ trực tiếp vào không gian Giải pháp thực tế duy nhất là điều chế tần số cao sóng mang với tín hiệu âm thanh và cho phép việc truyền tải xảy ra ở tần số cao ( nghĩa là hãm tần số)

c) TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY

Một đặc điểm hấp dẫn của phát sóng vô tuyến là nó phải được thực hiện mà không cần dây nghĩa là bức xạ vào không gian Tại phát xạ tần số vô tuyến là không khả thi vì

độ hiệu quả của phát xạ rất kém Tuy nhiên, bức xạ hiệu quả của năng lượng điện có thể

ở tần số cao (> 20KHz) Vì lí do này, điều chế thường được đưa vào hệ thống thông tin liên lạc

Chương 2 : ĐIỀU CHẾ KHÓA DỊCH TẦN

Truyền thông kỹ thuật số trở nên quan trọng với việc mở rộng sử dụng các máy tính xử lý

dữ liệu và tiếp tục phát triển thành ngành công nghiệp lớn cung cấp các thiết bị ngoại vi máy tính và truyền tải dữ liệu giữa các trang web từ xa Bất cứ sơ đồ điều chế số sử dụng một số hữu hạn của tín hiệu rõ để làm đại diện cho dữ liệu kỹ thuật số

2.1 GIỚI THIỆU (INTRODUCTION)

Có 3 lớp kỹ thuật chính của điều chế kỹ thuật số được dùng để truyền số liệu đại diện bằng kỹ thuật số:

Điều chế theo biên độ ( ASK)

Điều chế theo tần số (FSK)

Điều chế theo pha tín hiệu ( PSK)

Kỹ thậut điều chế tần số (FSK)là điều chế tần số trong đó thông tin kỹ thuật số được truyền tải thông qua những thay đổi tần số rời rạc của một sóng mang

Phương thức điều chế tần số đã được giới thiệu để dung với máy chữ điện bào được đưa vào giữa năm 1900 Tốc độ tiêu chuẩn của máy là 45 bốt, tương đương khoảng 45 bit mỗi giây Khi máy tính cá nhân đã trở thành phổ biến và mạng ra đời, tốc độ phát tín hiệu này

là chán ngắt Truyền tải các tài liệu văn bản lớn và các chương trình mất nhiều giờ;

chuyển hình ảnh chưa được biết đến Trong suốt những năm 1970, các kỹ sư đã bắt đầu phát triển modem chạy ở tốc độ nhanh hơn, và việc tìm kiếm các băng thông lớn hơn bao giờ hết đã tiếp tục suốt từ đó Ngày nay, 1 modem điện thoại tiêu chuẩn làm việc ở hơn

1000000 bps ( 1 megabit mỗi giây hoặc 1Mbps)

1 modem cáp quang chức năng ở nhiều Mbps Nhưng nguyên tắc cơ bản của điều chế tần

số (FSK) không hề thay đổi trong hơn nửa thế kỷ qua

Hai trạng thái nhị phân, logic 0 ( thấp ) và 1 ( cao ) là mỗi đại diện cho do dạng sóng sự tương tự Lô - gích 0 được biểu diễn bởi dạng sóng với tần số cụ thể Và lô - gích 1 được biểu diễn bằng dạng sóng với tần số khác Modem chuyển đổi dữ liệu nhị phân từ máy tính đến điều chế tần số (FSK) cho phát sóng trên đường dây điện thoại, dây cáp, cáp quang, hoặc vô tuyến không dây Modem cũng chuyển đổi các tín hiệu FSK thành số thấp và cao kỹ thuật số mà máy tính có thể ' hiểu."

2.1 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ NHỊ PHÂN (Binary Frequecy – Shift Keying)

Điều chế đơn giản là điều chế nhị phân ( BFSK ) Khi đề nghị bằng tên, điều chế nhị phân (BFSK) sử dụng hai tần số riêng rẽ để truyền thông tin nhị phân ( 0 và 1 ) Với kế hoạch này ' 1 '" được gọi là tần số đánh dấu và ' 0" được gọi là tần số không gian Miền thời gian bộ điều chế tần số ( FSK ) mà sóng mang được điều chế được minh hoạ trong con số ở bên phải

Ở điều chế tần số ( FSK ) bit ảnh hưởng đến tần số của một hình sin

Có thể thấy từ tín hiệu truyền cho thí dụ của chúng tôi luồng dữ liệu bít (Hinh 2), quá trình chuyển đổi tại ranh giới khoảng bit là mượt mà hơn so với BPSK

f0 < f1, f1 + – ( f0 - ) = f1 – f0 +

f0 =K0/T và f1=K1/T hay K1>K0,

đường truyền tương đồng [K1+(-K0)+1] / T

Nếu khác nhau giữa số hoà âm là 1, sau đó dải thông FSK là nhỏ hơn dải thông BPSK Nếu khác nhau là 2, dải thông được ngang và to khác nhau sản phẩm dải thông truyền động to hơn phát sinh từ sử dụng bộ máy tín hiệu BPSK

2.3 ĐIỀU CHẾ TỐI THIỂU ( minimum- Shift Keying)

Tần số điều chế tối thiểu hoặc điều chế tối thiểu ( MSK ) là một hình thức đặc biệt của FSK có tính quang phổ Trong MSK sự khác biệt giữa các tần số cao hơn và thấp hơn là giống với một nửa tốc độ bit Kết quả là , các dạng sóng được sử dụng để đại diện cho bit

0 và bit 1 khác biệt bởi chính xác là một khoảng thời gian nửa chu kỳ sóng Đây là chỉ số điều chế FSK nhỏ nhất có thể được lựa chọn như vậy mà các dạng sóng cho và 1 là trực giao Một biến thể của MSK gọi là GMSK được sử dụng trong tiêu chuẩn điện thoại di động GSM

FSK thường được dùng đưa vào danh tính người gọi và đo từ xa ứng dụng : xem tiêu chuẩn FSK để dùng đưa vào danh tính người gọi và đo từ xa để biết thêm chi tiết

2.4 CHUYỂN ĐỔI TẦN SỐ ÂM THANH ( Audio Frequency – Shift Keying)

Chuyển đổi tần số âm thanh keying ( afsk ) là một kỹ thuật điều chế mà dữ liệu kỹ thuật

số được biểu diễn như những thay đổi trong tần số ( bước) của một giai điệu âm thanh, năng suất một tín hiệu mã hóa thích hợp cho truyền thông qua đài phát thanh hoặc điện thoại Bình thường, xen kẽ âm thanh truyền giữa hai âm : một," dấu", đại diện cho đôi một ; khác," không gian", đại diện cho đôi số không

AFSK khác thường điều chế tần số thực hiện ở tần số dải cơ bản Trong các ứng dụng phát thanh, tín hiệu điều chế AFSK thường được dùng để điều biến sóng mang RF ( sử dụng kỹ thuật theo quy ước, như là Sáng hoặc FM ) cho truyền động

AFSK thường không được sử dụng cho truyền dữ liệu tốc độ cao , vì nó là rất ít hiệu quả tốn băng thông hơn hầu hết các chế độ điều chế khác Ngoài sự giản dị, tuy nhiên, AFSK

có thuận lợi mã hóa tín hiệu sẽ đi qua điện xoay chiều, bao gồm hầu hết các thiết bị được

thiết kế ban đầu để thực hiệnâm thanh hoặc lời nói.

2.5 ỨNG DỤNG

Hầu hết các môđem đường dây điện thoại sớm sử dụng âm thanh đánh tín hiệu dịch tần

số để gửi đi và nhận số liệu, lên đến bảng lương khoảng 300 mảu mỗi giây Khối chung Chuông 103 môđem sử dụng kỹ thuật này, chẳng hạn Một số máy vi tính sớm sử dụng dạng đặc trưng của điều biến AFSK, tiêu chuẩn Kansas City, để cất số liệu trên băng ghi

âm AFSK vẫn còn rất phổ dụng đưa vào vô tuyến nghiệp dư, khi nó cho phép số liệu truyền động qua trang bị voiceband chưa biến đổi Cơ cấu điều khiển bằng vô tuyến sử dụng FSK, nhưng gọi nó FM và PPM để thay thế

AFSK cũng được dùng trong Hệ thống Bảo động Tình trạng khẩn cấp của United States

để truyền báo trước thông tin Nó được sử dụng tại bitrates độ cao cho Weathercopy sử dụng trên Weatheradio bằng NOAA ở Hoa Kỳ, và rộng rãi hơn nữa bởi Môi trường Ca -

na - đa

Đài vô tuyến điện sóng ngắn CHU ở Ottawa, Canada phát thanh tín hiệu thời gian số loại trừ mã hóa sử dụng điều biến AFSK

Chương 3: BỘ ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ FSK

-tất cả các mối liên kết được làm bằng dây dẫn rộng 2mm

-Kiểm tra các điểm cung cấp để phân tích các tín hiệu vào các thời điểm khác nhau-Tất cả các ic được gắn vào ổ cắm ic

-Mẫu thí nghiệm đùng nhựa Epoxy SMOBC

-Cung cấp nguồn ±12V/250mA quan sát dấu hiệu của nguồn

-thiết lập các dây dẫn 2mm cho mối kết nối

-người dung sử dụng với chương trình mẫu

3.2 SƠ ĐỒ KHỐI

3.2.1 Khối phát xung nhịp ( Carrier Clock Generator )

Trong BCT-11,tần số mang xung nhịp được tạo ra bằng cách sử dụng IC555

Các LM555 là một thiết bị rất ổn định để tạo ra sự chậm trễ thời gian chính xác trong dao động.Thiết bị đầu cuối bổ sung được cung cấp để kích hoạt hoặc cài đặt lại nếu muốn Trong thời gian trễ để chế độ hoạtđộng, thời gian được kiểm soát chính xác bởi một điện trở bên ngoài và tụ điện Nó không ổn định hoạt động như một dao động, tần số hoạt động miễn phí và chu trình nhiệm vụ được điều khiển một cách chính với 2 điện trở bên ngoài và tụđiện Các mạch có thể được kích hoạt và thiết lập lại dựa trên hình dạng sóng giảm xuống, và đầu ra mạchđiện có thể là nguồn hoặc chìm lên đến 200mA hoặc mạch TTL…

3.2.2 Khối tạo dữ liệu ( Sampling Data )

Trong BCT-11, Four Nos.Các dữ liệu lấy số cốđịnh được tạo ra bằng cách sử dụng bộ đếm thập tiến IC 7490

DM 7490A bộ đếm khối bao gồm 4 mạch bập bênh chính phụ và thêm xung gửi tin sơ đồ

chia đôi bộ đếm và 3 giai đoạn bộ đếm nhị phân mà tính độ dài phân chia của 5 chu kỳ

Bộ đếm không có cổng thiết lập lại và hơn nửa cổng có thiết lập 9 đầu vào để sử dụng trong BCD của 9 ứng dụng bổ sung Để sử dụng tính độ dài tối đa( thấp đếm hoặc 4 bit nhị phân), đầu vào của B được kết nối với đầu ra QA đảm bảo chất lượng Đầu vào xung

số đượcáp dụng cho đầu vàoA và đầu ra như được mô tả trong bảng chức năng thích hợp Một đối xứng phân chia của 10 có thể được lấy từ bộđếm bởi đầu vào QD kết nối với đầu

ra A vàáp dụng số đầu vào để B đầu vàođó cung cấp cho phân chia của 10 sóng vuông tại đầu ra QA

3.2.3 Khối điều chế ( FSK Modulator)

Trong BCT-11, điều chế tần số được thực hiện bắng cách sử dụng IC 74163 và IC 7400

74163 có tốc độ cao đồng bộ theo chế độ 16 bộ đếm nhị phân.Chúng đồng bộ sẵn mỗi

settable để ứng dụng trong lập trình ngăn và có 2 loại bộ đếm cho phép đầu vào cộng với đầu ra của 1 thiết bị đầu cuối cho tính linh hoạt trong hình thành đồng bộ nhiều tầng bộ đếm 74163 có 1 đầu vào thiết lập lại dồng bộ ghi đè nên bộ đếm và tải song song và cho phép đầu ra được thiết lập lại đồng thời trên các biên của nhịp

IC 7400 là một cáp 2 đầu vào cổng NAND Thiết bị này có chứa 4 cổng nối độc lập,các

cổng này thực hiện chức năng của mạch NAND

3.2.4 Khối giải điều chế ( FSK De-Modulator)

Trong BTC-11,giải điều chế tần số thực hiện bằng cách sử dụng TL 084 Đó là một bộ lọc thông thấp

TL084 chế tạo một bộ khuếch đại gấp 4 lần trên 1 con chip đơn nguyên khối.Nó được chỉ

định trên một phạm vi nhiệt độ từ -40oC đến +85oC Nó có đầu vào vi sai hữu hạn và vẫn

ở chế độ tuyến tính với một đầu vào chế độ cách chung điện áp của 0V DC.Bên ngoài dòng điện của tụ điện cả hai loại NPN và PNP có thể sử dụng để mở rộng khả năng của mạch khuếc đại Ứng dụng của IC này là các mạch khuếc hđại AC, RC bộ lọc khuếch đại,tam giác tần số thấp,sóng vuông và xung dạng sóng thế hệ mạch,máy đo tốc độ và tốc

độ cao áp kỹ thuật của cổng logic