Điều chế và giải điều chế FSK

Tín hiệu FSK có dạng sóng dao động với tần số khác nhau, mổi bit được đặt trưng bởi tần số khác nhau của tín hiệu.. - Trong bộ điều chế FSK này ta sẽ dùng phương pháp cộng hai tín hiệu A

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ



BÁO CÁO THỰC TẬP

MÔN: THỰC TẬP HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

FREQUENCY SHIFT KEYING MODULATION DEMODULATION

SYSTEM TRAINER MODEL - COM 115

GVHD: Thầy Trương Ngọc Hà

Nhóm 1: Trần Ngân Hạnh 14141091

Đoàn Chính Minh 14141192 Nguyễn Xuân Diệu 14141033

NỘI DUNG CHÍNH

1. Giới thiệu:

- FSK là điều chế số theo tần số tín hiệu Tín hiệu FSK có dạng sóng dao động với tần số khác nhau, mổi bit được đặt trưng bởi tần số khác nhau của tín hiệu Tin tức số được truyền đi 1 cách đơn giản bằng cách dịch tần số sóng mang đi 1 lượng nhất định ứng với các bit 0 & 1

- Phương pháp điều chế FSK (Hình 2-3) cho phép tạo tín hiệu FSK dạng sin với hai tần số Giá trị tần số của tín hiệu ASK tuỳ thuộc giá trị bit tài liệu

Ví dụ sử dụng kiểu sơ đồ 2-3:

Khi Data bit = 1, điều khiển khoá K ở vị trí nối sóng mang tần số F1 với lối ra FSK

Khi Data bit = 0, điều khiển khoá K ở vị trí nối sóng mang tần số F2 với lối ra FSK

Giản đồ tín hiệu FSK cho trên hình 2-3d

- Trong bộ điều chế FSK này ta sẽ dùng phương pháp cộng hai tín hiệu ASK lại để tạo thành một tín hiệu FSK

- Ở sơ đồ điều chế FSK kiểu 2-3b, sử dụng máy phát điều khiển bằng thế VCO (Voltage Control Oscillator) Ứng dụng trạng thái “0” hoặc “1” của tài liệu, VCO sẽ phát hai tần số F1 và F2 tương ứng.Trên hình 2-3c là sơ

đồ điều chế sử dụng các bộ chia với các hệ số chia khác nhau: N và M Data bit sử dụng để điều khiển chọn hệ số chia Ví dụ, khi Data bit = 1,

bộ chia có hệ số chia N, tạo chuỗi xung ra có tần số F1 = f Clock /N Còn

khi Data bit = 0, bộ chia có hệ số chia M, tạo chuỗi xung ra có tần số F2

=f Clock /M.Giải điều chế FSK có thể thực hiện trên cơ sở Hình 2-4 Tín hiệu FSK chứa hai thành phần tần số được giải điều chế bằng sơ đồ vòng giữ pha (PLL)

2. Khảo sát com 115:

2.1 Khối phát tín hiệu số:

- Sử dụng IC số 7495 tạo ra tín hiệu NRZ Đây là bộ phát tín hiệu Bit clock, Word clock, và NRZ Ngõ ra bit của NRZ được lựa chọn bởi các các SwIChtes Tương ứng với các led sẽ sáng ở bit = 1 và tắt ở bit = 0

2.2 Bộ nguồn:

Sử dụng các IC 7815, 7915, 7805 tạo ra các nguồn DC:

+15v, 250mA

-15v, 250mA

+5v, 250mA

2.3 Bộ tạo sóng mang:

- Bộ này sẽ tạo ra tín hiệu sóng mang từ tín hiệu NRZ của bộ điều chế số

Có 2 tần số sóng mang điều chế là 640kHz và 320kHz 2 con transistor

548 mắc collector chung Chân B nhận tín hiệu TTL clock đi qua

transistor Tín hiệu ra được lấy ở chân E sau khi đi qua bộ lọc hình pi Con transistor 548 mang nhiệm vụ khuếch đại về dòng để đảm bảo dòng

ra không bị suy hao Mặc khác con 548 còn làm việc như 1 cầu dao đóng ngắt

2.4 Bộ điều chế cân bằng:

- IC 1496 được sử dụng để điều chế cân bằng Tín hiệu điều chế NRZ được kết nối với chân pin 1 của IC thông qua transistor đệm BC548 Đó

là IC có 2 ngõ vào làm việc như bộ điều chế cân bằng Ngõ vào thứ 2 được kết nối với pin 4 thông qua transistor BC548B Tín hiệu sóng mang

RF được kết nối ở pin 8 thông qua cặp tụ từ bộ dao động tạo sóng mang

RF Ngõ ra bộ điều chế được lấy ở chân pin 12 và pin 6 của IC, ngõ ra được khuếch đại bằng cặp transistor BC548B và BC558B Cuối cùng ngõ ra bộ điều chế cân bằng được lấy ở “ASK O/P” Biến trở 100k được

sử dụng để cân bằng tín hiệu sóng mang, trong khi biến trở 1k dùng để cân chỉnh ngõ ra DC ở mức 0 Biến trở 2k2 ngõ ra dùng để điều chỉnh mức ngõ ra

2.4.1 Bộ điều chế cân bằng-1:

Bộ điều chế được sử dụng với dữ liệu số là NRZ data Tín hiệu NRZ và tín hiệu sóng mang RF ở tần số 320kHz lấy ở bộ phát sóng mang đi vào

bộ điều chế được IC 1495 làm việc như bộ nhân ứng dụng phương pháp điều chế tín hiệu ASK Ngõ ra ta lấy được tín hiệu ASK đã điều chế

2.4.2 Bộ điều chế cân bằng-2:

Tương tự bộ điều chế cân bằng 1, bộ điều chế cân bằng 2 cũng áp dụng phương pháp điều chế ASK Nhưng tín hiệu thông tin vào lấy ở dạng tín hiệu NRZ đảo Tín hiệu NRZ đảo và tín hiệu sóng mang ở tần số 640kHz được IC 1495 làm việc như bộ nhân Ngõ ra ta lấy được tín hiệu ASK đã điều chế Tín hiệu này ngược với tín hiệu ASK ở bộ cân bằng 1

2.4 Bộ cộng:

Bộ cộng này có 2 ngõ vào là 2 tín hiệu ASK ở 2 bộ điều chế cân bằng Sử dụng IC 356 để cộng 2 tín hiệu ASK này lại để chuyển đổi thành tín hiệu FSK

2.5 Bộ giải điều chế FSK:

Bộ này được giải điều chế dựa theo vòng khóa pha PLL của IC 4046 Tín hiệu tần số tự do của vòng khóa pha PLL sẽ được đặt ở 320kHz

Đó là lý do tín hiệu FSK ở 2 tần số 320kHz và 640kHz được đưa vào ngõ vào bộ giải điều chế, nó được giải điều chế tín hiệu ở vòng khóa tần số 320kHz Ta thu được tín hiệu chưa xử lý ở Raw data Sau đó tín hiệu được đưa vào bộ squarer

2.6 Bộ so sánh

Tín hiệu ngõ ra bộ giải điều chế FSK là Raw data được đưa vào bộ so sánh sử dụng IC 311

IC này làm việc bằng cách so sánh 2 mức điện áp vào Nếu lớn hơn mức điện áp đặt ra thì Vo= +VCC Nếu nhỏ hơn mức điện áp đặt ra thì Vo = -VCC Điện áp so sánh được điều chỉnh bằng con biến trở

3. Tiến hành thí nghiệm:

Sơ đồ khối điều chế và giải điều chế FSK 3.1 Tín hiệu sóng mang dạng xung Ck

3.2 Tín hiệu song mang dạng xung Bk:

3.3 Tín hiệu NRZ ở bộ phát tín hiệu số:

Đặt que đo kênh 1 ở ngõ ra bộ phát tín hiệu số NRZ O/P

3.4 Tín hiệu NRZ đảo ở ngõ vào bộ điều chế cân bằng 2:

Đặt que do kênh 1 đo tín hiệu NRZ, que đo kênh 2 đo tín hiệu NRZ đảo Để so sánh sự đảo pha của 2 tín hiệu này

3.5 Tín hiệu sóng mang với tần số 320kHz: Đặt que đo kênh 1 ở cuẩ ngõ ra máy phát sóng mang

3.6 Bộ điều chế cân bằng- 1

Đặt que đo kênh 1 ở ngõ vào bộ điều chế, thu được tín hiệu NRZ Đặt que đo kênh

2 ở ngõ ra bộ điều chế thu được tính hiệu ASK 1

3.7 Bộ điều chế cân bằng-2:

Đặt que đo kênh 1 ở ngõ vào bộ điều chế, thu được tín hiệu NRZ đảo Que đo kênh

2 đặt ở ngõ ra bộ điều chế thu được tín hiệu ASK 2

3.8 Điều chế FSK từ bộ cộng: Đặt que đo ở ngõ ra bộ cộng

3.9 Bộ giải điều chế FSK:

Tín hiệu sau khi đi vào bộ giải điều chế được lấy ra ở Raw data là tín hiệu chưa xử

lý

3.10 Bộ so sánh:

Đặt que đo ở ngõ ra bộ so sánh NRZ O/P

4. Nhận xét

Ta nhận xét thấy kết quả của mô phỏng gần giống với kết quả lý thuyết do ta tính toán

Ưu điểm của điều chế và giải điều chế FSK:

- Dùng được nhiều hơn 2 tín hiệu

- Được sử dụng truyền dữ liệu tốc độ 1200bps hay thấp hơn trên mạng điện thoại

- Băng thông được dùng hiệu quả hơn

- Ít lỗi hơn so với ASK

- Có thể dùng tần số cao (3-30MHz) để truyền trên sóng radio và cáp đồng trục

- Mỗi phần tử tín hiệu được biểu diễn nhiều hơn 1 bit dữ liệu

Nhược điểm:

- Truyền số liệu tốc độ thấp

- Tin tức được truyền đi đơn giản bằng cách dịch tần số sóng mang 1 lượng nhất định tương ứng với mức nhị phân bit 0 và 1

- Công nghệ chế tạo phức tạm hơn ASK

- Hiệu quả phổ thấp

- Khả năng đáp ứng tần số của mọi trường là một mặt lớn hạn chế của FSK