luận văn điều chế tín hiệu dùng máy tính

MỤC LỤC
PHẦN I: DẪN NHẬP 3
I./ ĐẶT VẤN ĐỀ 3
II./ GIỚI HẠN VẤN ĐỀ 3
III./ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 3
IV./ NHIỆM VỤ THỰC HIỆN 4
PHẦN II: PHẦN LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ 5
CHƯƠNG I. TÍN HIỆU VÀ THÔNG TIN 5
I./ GIỚI THIỆU 5
II./ PHÂN LOẠI TÍN HIỆU 5
III./ NHIỄU TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN 10
CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN 12
I./ GIỚI THIỆU 12
II./ HỆ THỐNG THÔNG TIN LÀ GÌ? 12
III./ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN 12
CHƯƠNG III. GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU CHẾ 17
I./ ĐIỀU CHẾ 17
II./ PHÂN LOẠI ĐIỀU CHẾ 18
CHƯƠNG IV. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ LIÊN TỤC 20
I./ KHÁI NIỆM VỀ SÓNG MANG ĐIỀU HÒA 20
II./ ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ 21
III./ ĐIỀU CHẾ GÓC 43
PHẦN III: PHẦN MÔ PHỎNG ĐIỀU CHẾ 54
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB 54
I./ GIỚI THIỆU 54
II./ HỆ THỐNG MATLAB 55
Luận Văn Tốt Nghiệp 2
III./ GIỚI THIỆU TOOLBOXES 57
IV./ SIMULINK 57
CHƯƠNG II. MÔ PHỎNG – CÁC CHƯƠNG TRÌNH 58
I./ ĐIỀU BIÊN AM 58

II./ ĐIỀU BIÊN SSB 64
III./ ĐIỀU TẦN – ĐIỀU PHA 66
IV./ ĐIỀU CHẾ ASK 69
V./ KẾT LUẬN 70
PHẦN IV: PHẦN KẾT LUẬN 71
PHỤ LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 3
PHẦN I: DẪN NHẬP
I./ ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Vấn đề điều chế và giải điều chế không còn là điều
mới mẽ đối với sinh viên các trường kỹ thuật chuyên
ngành Điện – Điện tử nói chung và sinh viên ngành
Điện tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói riêng.
Nhưng hiểu thấu đáo được vấn đề thì không phải có là
đa số.
2. Với đề tài “Mô phỏng quá trình điều chế tín hiệu
dùng máy tính” sẽ cho thấy được dạng sóng tín hiệu
điều chế trực tiếp trên máy tính chứ không chỉ là dạng
sóng được vẽ lên bảng trong lúc các thầy cô dạy. Nhờ
vậy mà ta có thể quan sát được trực tiếp dạng sóng
điều chế một cách rõ ràng chứ không còn là việc phải
hình dung như lúc học nữa.
- Nhờ việc mô phỏng này mà sinh viên có thể tiếp thu bài nhanh hơn và có
thể hiểu vấn đề sâu sắc hơn.
II./ GIỚI HẠN VẤN ĐỀ
3. Vì điều chế thông tin là phức tạp và kiến thức của
chúng em còn hạn chế nên với thời gian 10 tuần chúng
em không thể tìm hiểu hết tất cả các loại điều chế

được, nên:
4. Trong đề tài này chúng em chỉ:
 Khảo sát các lý thuyết về điều chế.
 Một số bài tập về điều chế, và
 Mô phỏng các bài tập này trong MatLab.
III./ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
5. Mục tiêu đầu tiên là do chương trình đào tạo của
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, yêu cầu phải có
một luận văn tốt nghiệp để chuẩn bò cho việc ra
trường. Cho nên, đề tài “Mô Phỏng Quá Trình Điều
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 4
Chế Tín Hiệu Dùng Máy Tính” cũng để đáp ứng yêu
cầu này.
6. Sau nữa, cũng là để củng cố lại một số kiến thức mà
chúng em đã được học trong trường.
7. Và cuối cùng, là để tìm hiểu thêm về một số các khái
niệm và những vấn đề mới trong kỹ thuật mà trong
trường chưa có điều kiện để giảng dạy.
IV./ NHIỆM VỤ THỰC HIỆN
A. Phần giới thiệu
8. Tựa đề tài
9. Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp
10.Lời nói đầu
11.Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
12.Nhận xét của giáo viên phản biện
13.Nhận xét của Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp
14.Lời cảm tạ
15.Mục lục
B. Phần nội dung

1. Phần I: Dẫn nhập
2. Phần II: Phần Lý Thuyết Điều Chế
16.Chương I: Tín Hiệu và Thông Tin
17.Chương II: Giới Thiệu Về Hệ Thống Thông Tin
18.Chương III: Giới Thiệu Về Điều Chế
19.Chương IV: Các Hệ Thống Điều Chế Liên Tục
3. Phần III: Phần Mô Phỏng điều Chế
20.Chương I: Giới Thiệu về MatLab
21.Chương II: Mô Phỏng – Các Chương Trình
4. Phần IV: Phần Kết Luận
C. Phần Phụ Lục
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 5
PHẦN II:PHẦN LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ
CHƯƠNG I. TÍN HIỆU VÀ THÔNG TIN
I./ GIỚI THIỆU
1. Tín hiệu là từ dùng để chỉ một vật thể, một dấu hiệu, một
phần tử của ngôn ngữ hay một biểu tượng đã được thừa
nhận để thể hiện một tin tức. Nói cách khác, tín hiệu là sự
biểu hiện vật lý mà nó mang từ nguồn tin đến nơi nhận
tin. đây chỉ quan tâm đến tín hiệu điện là dòng điện hay
điện áp.
2. Mô hình toán học của tín hiệu là các hàm thực hay phức
của một hay nhiều biến, ví dụ: s(t), s(x,y), s(x,y,t). Tín
hiệu đầu tiên là hàm của thời gian t, nó biểu thò một đại
lượng điện như tín hiệu âm thanh hay tín hiệu hình. Tín
hiệu thứ hai là hàm hai biến-tọa độ không gian (x,y) đó là
tín hiệu ảnh tónh. Tín hiệu sau cùng là tín hiệu truyền
hình.
3. Tín hiệu mang tin tức là một tín hiệu ngẫu nhiên vì không

được biết trước và không biết là mang tin tức gì, nên
thông tin cũng có tính ngẫu nhiên.
II./ PHÂN LOẠI TÍN HIỆU
II.1./ Tín hiệu vật lý và mô hình lý thuyết
4. Một tín hiệu là biểu hiện của một quá trình vật lý, do đó
nó phải là một tín hiệu vật lý. Tín hiệu như vậy phải thỏa
mãn các điều kiện sau:
22.Có năng lượng hữu hạn.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 6
23.Có biên độ hữu hạn.
24.Biên độ là hàm liên tục.
25.Có phổ hữu hạn và tiến tới zero khi tần số tiến tới vô
cùng.
5. Việc phân loại tín hiệu dựa trên các cơ sở sau:
26.Phân loại theo quá trình biến thiên của tín hiệu, các
tính chất của nó có thể đoán trước được hay không?
27.Phân loại theo năng lượng: có thể phân biệt thành tín
hiệu năng lượng hữu hạn và công suất trung bình hữu
hạn.
28.Phân loại dựa vào hình thái của tín hiệu, từ đó có thể
phân loại theo tính chất liên tục hay rời rạc của tín
hiệu.
29.Phân loại tín hiệu dựa vào phổ của nó.
30.Phân loại dựa theo thứ nguyên, là tín hiệu một biến
hay nhiều biến.
II.2./ Tín hiệu xác đònh và tín hiệu ngẫu nhiên
6. Cơ sở phân loại đầu tiên là dựa trên quá trình biến đổi
của tín hiệu là một hàm của thời gian, có thể xác đònh
được hay không?

7. Theo cách này thì người ta phân thành tín hiệu xác đònh
và tín hiệu ngẫu nhiên. Tín hiệu xác đònh là tín hiệu mà
quá trình biến thiên của nó được biểu diễn bằng một hàm
thời gian đã hoàn toàn xác đònh. Còn tín hiệu ngẫu nhiên
thì sự biến thiên của nó không thể biết trước, muốn biểu
diễn nó phải tiến hành quan sát, thống kê.
II.3./ Tín hiệu năng lượng và tín hiệu công suất
Cơ sở phân loại thứ hai là dựa vào năng lượng của tín hiệu.
8. Tín hiệu năng lượng hữu hạn gồm những tín hiệu quá độ
xác đònh và ngẫu nhiên. Còn tín hiệu công suất bao gồm
hầu như tất cả: tín hiệu tuần hoàn, và tín hiệu ngẫu nhiên
xác lập.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 7
9. Một vài tín hiệu có thể không thuộc vào hai loại kể trên,
ví dụ tín hiệu x(t)=exp(at) với a>0 và t∈ (-∞, ∞), hay tín
hiệu xung Dirac δ(t) và dãy xung tuần hoàn của nó.
II.4./ Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạc
10.Một tín hiệu có thể biểu diễn dưới các dạng khác nhau
tùy theo biên độ của nó có giá trò liên tục hay rời rạc theo
biến thời gian liên tục hay rời rạc. Có thể phân biệt thành
bốn loại sau:
31.Tín hiệu có biên độ và thời gian liên tục được gọi là
tín hiệu tương tự (analog).
32.Tín hiệu có biên độ rời rạc và thời gian liên tục được
gọi là tín hiệu lượng tử.
33.Tín hiệu có biên độ liên tục và thời gian rời rạc được
gọi là tín hiệu rời rạc.
34.Tín hiệu có biên độ và thời gian rời rạc gọi là tín hiệu
số (digital).

Biên độ
Liên tục Rời rạc
Thời gian
Liên tục
Tín hiệu tương tự Tín hiệu lượng tử
Rời rạc
Tín hiệu rời rạc Tín hiệu số
Hình 2.4: Biểu diễn của các loại tín hiệu phân loại theo thời gian.
11.Các hệ thống xử lý tín hiệu được phân loại dựa vào đặc
trưng của tín hiệu mà nó xử lý. Từ cách phân loại tín hiệu
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 8
trên đây ta sẽ có các hệ thống xử lý tín hiệu tương ứng
như sau:
35.Hệ thống tương tự: như các mạch khuếch đại, mạch lọc
cổ điển, mạch nhân tần số, mạch điều chế tín hiệu…
36.Hệ thống rời rạc: các mạch tạo xung, các mạch điều
chế xung.
37.Hệ thống số: mạch lọc số, mạch biến đổi Fourier và
các quá trình đặc biệt khác.
12. Ngoài ra, cũng có các hệ thống hỗn hợp như hệ thống
biến đổi tương tự – số. Có thể thấy rằng, trong các hệ thống rời rạc, tín
hiệu được xử lý là trường hợp trung gian giữa tín hiệu tương tự và tín hiệu
số.
II.5./ Các loại tín hiệu khác
13. Việc phân tích phổ của tín hiệu dẫn đến việc phân loại tín
hiệu dựa vào sự phân bố năng lượng hay công suất của tín hiệu trong miền
tần số.
14. Bề rộng phổ của tín hiệu, theo đònh nghóa là dải tần số
(dương hoặc âm) tập trung công suất của tín hiệu. Nó thường được ký hiệu

bằng chữ BW và được xác đònh theo công thức sau: BW = f
2
- f
1
.
(2.5-1)
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 9
Trong đó: 0 ≤ f
1
≤ f
2
, f
2
được gọi là tần số giới hạn trên của tín hiệu.
f
1
được gọi là tần số giới hạn dưới của tín hiệu.
Hình 2.5: Phổ của các loại tín hiệu.
a./ Tín hiệu tần số thấp; b./ Tín hiệu tần số cao.
c./ Tín hiệu dải hẹp; d./ Tín hiệu dải rộng.
15.Dựa vào bề rộng phổ có thể phân loại tính hiệu như sau:
38.Tín hiệu tần số thấp.
39.Tín hiệu tần số cao.
40.Tín hiệu dải hẹp.
41.Tín hiệu dải rộng.
16.Tín hiệu có thời gian hữu hạn: là tín hiệu có biên độ tiến
tới zero ở ngoài khoảng T:
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
ω

m
f
1
=0 (hoặc gần bằng 0)
X(ϖ)
-ϖ
1
ϖ
2
0
ω
m
X(ϖ)
-ϖ
1
ϖ
1
0-ϖ
2
ϖ
2
ω
m
X(ϖ)
-ϖ
2
ϖ
2
0-ϖ
1

ϖ
1
ω
m
X(ϖ)
-ϖ
2
ϖ
2
0-ϖ
1
ϖ
1
a./
b./
c./
d./
Luận Văn Tốt Nghiệp 10
x(t)=0 khi t>T (2.5-2)
17.Tín hiệu có biên độ hữu hạn là tất cả các tín hiệu vật lý
thực hiện được với chúng, biên độ không vượt quá một
giới hạn nào đó được tính toán tương ứng với thiết bò xử
lý. Có thể viết:
x ( t)  ≤ k với -∞ < t < ∞. (2.5-3)
18.Tín hiệu nhân quả là tín hiệu bằng zero với giá trò thời
gian âm:
x (t) = 0 với t< 0. (2.5-4).
5. Ta nhận thấy, trong thực tế tất cả các tín hiệu đều là tín hiệu nhân quả, có
nghóa là nó bắt đầu từ t=0.
III./ NHIỄU TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN

19.Thuật ngữ nhiễu đề cập đến những tín hiệu điện không
mong muốn mà vẫn luôn luôn hiện diện trong các hệ
thống điện. Sự hiện diện của tín hiệu nhiễu chồng lấn lên
tín hiệu có xu hướng làm suy giảm tín hiệu; nó làm máy
khó nhận dạng được đúng kí hiệu, và do đó hạn chế tốc
độ truyền thông tin. Nhiễu tác động lên tín hiệu trong suốt
quá trình truyền thông tin, chúng có nguồn gốc, hình dạng,
phương thức tác động lên tín hiệu rất khác nhau. Do đó,
có thể có nhiều cách phân loại nhiễu:
42.Dựa vào qui luật biến thiên theo thời gian, có thể phân
loại thành nhiễu liên tục và nhiễu xung.
43.Dựa vào bề rộng khổ ta có nhiễu trắng (gồm toàn bộ
tần số) và nhiễu màu (một khoảng tần số hay một tần
số).
44.Dựa vào qui luật phân bố có thể phân loại thành nhiễu
Gaussian và nhiễu Poisson…
45.Nếu dựa vào phương thức tác động ta có nhiễu cộng
và nhiễu nhân.
20.Cách phân loại tổng quát hơn là dựa vào nguồn gốc sinh
ra nhiễu, người ta phân biệt thành nhiễu công nghiệp và
nhiễu tự nhiên. Nhiễu công nghiệp là tất cả các tín hiệu
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 11
do các thiết bò điện, điện tử phát ra trong quá trình làm
việc. Bản chất của nhiễu công nghiệp là sự bức xạ điện từ
từ các thiết bò điện. Để chống các loại nhiễu này, cần phải
dùng các bộ phận khử các bức xạ điện từ. Nhiễu tự nhiên
bao gồm nhiễu mạch điện và thiết bò, nhiễu khí quyển và
vũ trụ.
21.Thiết kế mạch điện tốt có thể loại bỏ được nhiều loại

nhiễu và các ảnh hưởng không mong muốn của chúng
bằng cách lọc, chắn, lựa chọn phương pháp điều chế và
đặt vò trí máy thu tốt nhất. Ví dụ: Các thiết bò thu các bức
xạ vũ trụ luôn được đặt được ở những nơi hoang vắng xa
xôi, xa các nguồn nhiễu tự nhiên.
22.Tuy nhiên, có một loại nhiễu tự nhiên không thể loại bỏ
được, gọi là nhiễu nhiệt hay nhiễu Johnson. Nhiễu nhiệt
sinh ra bởi các chuyển động nhiệt của các electron trong
các thành phần dẫn điện như điện trở, dây dẫn… Các
electron tham gia quá trình dẫn điện gây ra nhiễu nhiệt.
23.Vì nhiễu nhiệt luôn tồn tại trong tất cả các hệ thống
truyền thông và là nguồn nhiễu đáng kể trong hầu hết các
hệ thống, các đặc tính của nhiễu nhiệt–cộng, trắng,
Gaussian – thường được dùng nhiều nhất để mô hình hóa
các nhiễu trong các hệ thống truyền thông. Vì nhiễu
Gaussian trung bình không hoàn toàn được đặc trưng bởi
phương sai của nó, mô hình này đặc biệt đơn giản khi sử
dụng trong việc dò, tách tín hiệu và trong việc thiết kế
các máy thu chất lượng cao.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 12
CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
I./ GIỚI THIỆU
24.Trong cuộc sống của chúng ta, luôn có nhu cầu về việc
nghe radio, xem truyền hình và nói chuyện qua điện
thoại. Và để nâng cao việc xem truyền hình, ta có thể
trang bò thêm cáp truyền hình hoặc có một anten thu tín
hiệu vệ tinh đặt trong nhà của chúng ta. Hơn nữa, ta có
thể có một radio để bàn hoặc điện thoại di động gắn trên
xe, ta có thể nối máy tính cá nhân với những máy tính

khác bằng đường dây điện thoại thông qua modem. Trong
công việc của ta, ta có thể dựa vào mạng thông tin, mà nó
nối với những máy tính khác khắp nơi trên thế giới, để
cung cấp cho ta các danh mục hàng hóa, tài chính và
những kế hoạch khác để quản lý việc kinh doanh của ta.
Ngoài ra đối với điện thoại, ta có thể thuê bao những dòch
vụ thông tin khác như: hội nghò truyền hình từ xa, để hạn
chế việc đi lại mà vẫn duy trì được sự gặp gỡ với những
người khác.
25.Những hệ thống như vậy được gọi là hệ thống thông tin.
II./ HỆ THỐNG THÔNG TIN LÀ GÌ?
26.Đó là tên gọi chung cho cả phương tiện công cộng và văn
chương kỹ thuật ngày nay, để liên hệ đến nhiều lónh vực
công nghệ thông tin, dòch vụ thông tin, hệ thống thông tin
như các công nghệ viễn thông, dòch vụ viễn thông và các
hệ thống viễn thông.
III./ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN
27.Trước hết ta xét sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thông
tin ở hình 3.1.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 13
46.Khối Source (nguồn tin) biểu diễn thông tin được gởi
đi như tín hiệu tiếng nói, tín hiệu truyền hình màu, văn
bản trắng đen, chuỗi nhò phân [0] và [1] hoặc tín hiệu
điện tâm đồ… Ta giả sử rằng ngõ ra của nguồn tin là
một tín hiệu điện nào đó thì trong khối nguồn tin này
đã có một bộ phận chuyển đổi tín hiệu cần truyền đi
thành tín hiệu sóng điện. Như vậy, khối nguồn tin gồm
có nguồn phát tin và bộ chuyển đổi tín hiệu ở nguồn
phát tin thành tín hiệu sóng điện.

47.Khối Transmitter (khối phát tin): xử lý thông tin từ
nguồn tin đưa tới để đưa lên kênh truyền. Trong khối
này gồm cả quá trình mã hóa thông tin.
48.Khối Channel (khối kênh truyền): kênh truyền có thể
là dây song hành, cáp đồng trục, sợi quang, vô tuyến,
kênh truyền thanh di động, chuyển mạch điện cơ hay
điện tử… và những kênh truyền khác.
49.Khối Receiver (khối nhận tin): thực hiện phục hồi lại
tin tức đã được mã hóa ở khối phát tin đã nhận được từ
kênh truyền. Và cuối cùng gởi tín hiệu sau khi phục
hồi đến khối sử dụng.
50.Khối User (khối sử dụng): khối này có chức năng biến
đổi tín hiệu điện từ khối nhận tin thành tín hiệu gốc
ban đầu. Bộ phận chuyển đổi có thể là loa hoặc màn
hình. Khối sử dụng có thể là tai hoặc mắt của con
người, thiết bò điều khiển từ xa, hoặc là một máy vi
tính.
28.Các kỹ sư thông tin thường có nhiều cách tác động trên
các khối Transmitter và Receiver, còn các khối Source,
Channel và User thì có rất ít hoặc là không có cách tác
động đến nó. Yếu tố cần thiết của hệ thống thông tin là sự
lựa chọn thích hợp giữa các khối Transmitter và Receiver
theo một cách nào đó để tác động làm sao có độ tin cậy
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
TRANSMITTER
(Phát tin)
USER
(Sử dụng)
SOURCE
(Nguồn tin)

CHANNEL
(Kênh truyền)
RECEIVER
(Nhận tin)
Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống thông tin
Luận Văn Tốt Nghiệp 14
và độ trung thực cao trong quá trình truyền thông tin từ
nguồn tin đến nơi nhận tin.
29.Ta có thể mở rộng sơ đồ khối hình 3.1 thành sơ đồ khối
hình 3.2. Mỗi khối có thể thực hiện nhiều hoạt động và
mỗi hệ thống thông tin không nhất thiết phải đầy đủ các
khối. Tuy nhiên, các khối Source, Channel, User thì luôn
luôn phải tồn tại.
30.Mặc dù các hệ thống thông tin có thể phân loại theo
nhiều cách nhưng một cách phân loại chung nhất là phân
loại theo hệ thống tương tự hoặc là hệ thống số. Một tín
hiệu tương tự có thể nhận một số lượng vô hạn của biên
độ mà nó có thể có trong một khoảng cho phép nào đó,
trong khi tín hiệu rời rạc chỉ có thể nhận một số lượng hữu
hạn của biên độ trong một khoảng xác đònh nào đó. Một
hệ thống thông tin thường được phân loại là tương tự hay
số phụ thuộc vào tín hiệu được truyền trên đường truyền
là tương tự hay số. Sự phân biệt này sẽ không còn chính
xác cho những hệ thống thông tin mà truyền tín hiệu có
biên độ rời rạc mà dùng phương pháp điều chế tương tự.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 15
31.Hầu hết những hệ thống thông tin thường gặp đều chứa
các khối điêàu chế (Modulator) và khối giải điều chế
(Demodulator) nhưng có thể có hoặc không các khối mã

hóa nguồn (Source encoder), mã hóa kênh truyền
(Channel encoder), giải mã kênh truyền (Channel
decoder), giải mã nguồn (Source decoder). Khối điều chế
làm thay đổi tín hiệu thành một dạng thích hợp để truyền
đi trên kênh truyền, khối giải điều chế sẽ làm công việc
ngược lại. Ví dụ một hệ thống truyền thông thương mại
AM, trong đó tín hiệu âm thanh, tiếng nói hoặc tín hiệu
nhạc nền được đưa lên tần số cao bởi việc điều chế, vì
vậy nó sẽ được lan truyền qua không gian mà không gây
trở ngại đối với những tín hiệu của các tần số khác.
Hình 3.2 Sơ đồ khối mở rộng của hệ thống thông tin.
32.Có nhiều tín hiệu như tiếng nói và hình ảnh là các tín hiệu
tương tự nhưng trong một số ứng dụng có thể có lợi bằng
cách đổi từ dạng tín hiệu tương tự thành dạng tín hiệu số
để truyền đi. Hoạt động này cần phải có khối mã hóa
nguồn (Source encoder). Mã hóa nguồn cũng có thể được
dùng để mã hóa sự tồn tại của tín hiệu số có hiệu quả
hơn. Khối giải mã nguồn (Source decoder) sẽ trả lại tín
hiệu nguồn dạng nguyên thủy của nó càng giống càng tốt.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
SOURCE
ENCODER
(Mã hóa
nguồn)
CHANNEL
ENCODER
(Mã hóa
kênh truyền)
SOURCE
(Nguồn tin)

MODULATOR
(Điều chế)
CHANNEL
(Kênh truyền)
DEMODULATOR
(Giải điều chế)
CHANNEL
DECODER
(Giải mã
kênh truyền)
SOURCE
DECODER
(Giải mã
nguồn)
USER
(Sử dụng
tin)
Luận Văn Tốt Nghiệp 16
33.Khối mã hóa kênh truyền hoạt động khi ngõ vào là tín
hiệu số như là cách để giảm xác suất mà tín hiệu số sẽ
giải mã sai ở khối nhận tin. Khối giải mã kênh truyền sẽ
cố gắng để tái tạo lại dạng tín hiệu càng giống với ngõ
vào mã hóa kênh truyền càng tốt.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 17
CHƯƠNG III. GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU CHẾ
I./ ĐIỀU CHẾ
34.Điều chế tín hiệu tức là dùng các thuật toán cơ bản tác
động lên tín hiệu trong các hệ thống thông tin, đặc biệt là
trong các hệ thống truyền tin trên khoảng cách lớn. Việc

điều chế tín hiệu là một lónh vực rất rộng và khó khảo sát
được hết nên trong đề tài này chỉ khảo sát cho một số tín
hiệu điều chế tương tự và điều chế xung.
35.Vì điều chế tín hiệu là vấn đề rất cơ bản và quan trọng
của hệ thống thông tin, do đó ta phải tìm hiểu về mục đích
của điều chế:
36.Tín hiệu ở đầu ra bộ biến đổi tín hiệu trong khối nguồn
(Source) có tần số rất thấp, do đó không thể truyền đi xa
được vì hiệu suất truyền không cao và không có tính kinh
tế. Cho nên phải thực hiện điều chế tín hiệu với ba mục
đích sau:
51.Việc điều chế tín hiệu cho phép ta sử dụng hữu hiệu
kênh truyền. Tín hiệu gốc bao gồm nhiều tín hiệu mà
chúng ta muốn truyền đi cùng lúc. Ví dụ như tiếng nói
có tần số trong khoảng 20Hz–4KHz, tín hiệu âm nhạc
có tần số trong khoảng 0–20KHz, tín hiệu video trong
truyền hình có độ rộng dải thông 0–5MHz. Nếu không
có điều chế mà truyền những tín hiệu này đồng thời
trên cùng một đường truyền (cáp, dây song hành) thì ở
đầu thu sẽ không thu được tín hiệu vì giữa chúng có sự
giao thoa vào nhau. Vì vậy, ở đầu thu không thể tách
riêng chúng ra được. Điều chế cho phép ta truyền
đồng thời những tín hiệu này mà không có sự giao thoa
bằng cách dòch chuyển các tín hiệu này sang tần số
khác cao hơn mà đường truyền đó có thể đáp ứng
được. Ở đầu thu sẽ thu được riêng rẽ từng tín hiệu nhờ
những mạch lọc thông dải.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 18
52.Bức xạ tín hiệu vào không gian dưới dạng sóng điện

từ. Nếu muốn truyền tín hiệu âm thanh trên khoảng
cách lớn bằng sóng điện từ thì ở đầu ra máy phát phải
có anten phát. Kích thước anten phát theo lý thuyết
trường điện từ không nhỏ hơn một phần mười độ dài
của bước sóng phát xạ. Phổ tín hiệu tiếng nói thường
vào khoảng 200Hz-10KHz, như vậy kích thước của
anten phát phải lớn cỡ hàng chục kilomet, đó là điều
không thể thực hiện được trong thực tế. Thực hiện điều
chế tín hiệu cho phép chuyển phổ tín hiệu lên phạm vi
tần số cao, ở đó ta có thể có kích thước anten thích
hợp. Trong trường hợp kênh truyền là dây dẫn, dải
thông của đa số các cáp cũng nằm trong miền tần số
cao, các tín hiệu tần số thấp sẽ bò suy giảm, dòch
chuyển phổ tín hiệu sẽ làm mất đi các hiệu ứng đó.
53.Tăng khả năng chống nhiễu cho các hệ thống thông
tin, bởi vì các tín hiệu điều chế có khả năng chống
nhiễu, mức độ chống nhiễu tốt như thế nào thì phụ
thuộc vào các loại điều chế khác nhau.
II./ PHÂN LOẠI ĐIỀU CHẾ
37. Điều chế tín hiệu được thực hiện ở bên phát, với mục đích
là chuyển phổ của tín hiệu từ miền tần số thấp lên miền tần số cao. Việc
dòch chuyển phổ của tín hiệu lên miền tần số cao được thực hiện bằng
cách làm thay đổi một trong các thông số của sóng mang tần số cao. Trong
thực tế người ta thường dùng hai loại sóng mang là các dao động điều hòa
cao tần hoặc các dãy xung, do đó ta sẽ có hai hệ thống điều chế là: điều
chế liên tục và điều chế xung.
38. Trong điều chế liên tục, tín hiệu tin tức (tín hiệu điều chế)
sẽ tác động làm thay đổi các thông số như biên độ, tần số, góc pha của
sóng mang là các dao động điều hòa.
54.Tín hiệu điều chế làm thay đổi biên độ sóng mang gọi

là điều chế biên độ AM (Amplitude Modulation) hay
điều biên.
55.Tín hiệu điều chế làm thay đổi tần số sóng mang gọi
là điều chế tần số FM (Frequency Modulation) hay
điều tần.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 19
56.Tín hiệu điều chế làm thay đổi góc pha sóng mang gọi
là điều chế pha PM (Phase Modulation) hay điều pha.
39. Sóng mang có thông số thay đổi theo tín hiệu tin tức được
gọi là tín hiệu bò điều chế. Để không phải nhầm lẫn trong từ ngữ, ta gọi tín
hiệu m(t) là tín hiệu tin tức, còn sóng mang có các thông số thay đổi theo
tín hiệu tin tức là tín hiệu điều chế.
40. Trong hệ thống điều chế xung, sóng mang là các dãy
xung vuông tuần hoàn, tin tức sẽ làm thay đổi các thông số của nó như
biên độ, độ rộng xung, vò trí xung (khoảng cách giữa các xung).
57.Tín hiệu tin tức làm thay đổi biên độ của xung gọi làø
điều biên xung PAM (Pulse Amplitude Modulation).
58.Tín hiệu tin tức làm thay đổi độ rộng xung gọi là điều
rộng xung PDM (Pulse Duration Modulation).
59.Tín hiệu tin tức làm thay đổi vò trí xung gọi là điều vò
trí xung PPM (Pulse Position Modulation).
41. Khi tín hiệu tin tức (thông tin) tác động làm thay đổi một
thông số của sóng mang thì hai thông số kia được giữ nguyên. Thông số bò
thay đổi tỉ lệ với tin tức m(t). Như vậy trong các hệ thống điều chế xung,
tin tức chỉ được truyền trong những khoảng thời gian nhất đònh (thời gian
có xung). Đó là sự khác nhau căn bản giữa điều chế liên tục và điều chế
xung.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 20

CHƯƠNG IV. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ LIÊN TỤC
I./ KHÁI NIỆM VỀ SÓNG MANG ĐIỀU HÒA
42.Các hệ thống điều chế liên tục có sóng mang là các dao
động sine (cosine) cao tần có dạng:
)cos()(
ϕω
+= tEte
cc
(4.1-1)
Trong đó:
E
c
: biên độ của sóng mang.
ω
c
: tần số góc của sóng mang.
ϕ: góc pha đầu của sóng mang.
43.Các thông đặc trưng cho sóng mang là biên độ, tần số,
góc pha θ(t) = ω
c
t + ϕ. Điều chế tín hiệu là đem tín hiệu
tin tức tác động là thay đổi một trong các thông số của
sóng mang. Tín hiệu điều chế là sóng mang có thông số bò
thay đổi được viết dưới dạng tổng quát là:
)(cos)()( ttEte
c
θ
=
(4.1-2)
Trong đó:

E
c
(t): biên độ tức thời hay đường bao của tín hiệu điều chế.
θ(t): góc pha tức thời hay góc của tín hiệu điều chế.
44.Bên cạnh các thông số ở trên, còn có thể đưa thêm khái
niệm về tần số tức thời của tín hiệu điều chế như sau:
dt
td
t
c
)(
)(
θ
ω
=
(4.1-3)
và
dt
td
tf
c
)(
2
1
)(
θ
π
=
(4.1-4)
45.Quan hệ giữa pha tức thời và tần số tức thời được xác đònh

như sau:
∫
= dttt
c
)()(
ωθ
(4.1-5)
và
∫
= dttft
c
)(
2
1
)(
π
θ
(4.1-6)
Các tích phân này được xác đònh chính xác tới góc pha đầu.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 21
Các khái niệm về biên độ tức thời, tần số tức thời của tín hiệu điều chế được
minh họa trên hình 4.1-1.
46.Như có thể thấy từ hình vẽ, biên độ tức thời E
c
(t) thay đổi
theo thời gian theo quy luật của tín
hiệu tin tức m(t), quay với tốc độ gốc
thay đổi theo thời gian ω
c

(t) và đi qua
một quãng đường là θ(t). Hình chiếu
của vectơ này lên trục hoành tại một
thời điểm t bất kỳ chính là giá trò của
tín hiệu điều chế e(t) tại thời điểm đó.
Cách biểu diễn vectơ cho tín hiệu ở
biểu thức (4.1-2) chính là biểu diễn
tín hiệu đó nhờ dao động tổng quát.
47.Ta biết rằng, tín hiệu tin tức chỉ làm thay đổi một trong
các thông số của sóng mang, cho nên:
60.Nếu biên độ thay đổi còn góc pha θ(t) không đổi ta sẽ
có tín hiệu điều chế biên độ (điều biên).
)cos()()(
ϕω
+= ttEte
cc
(4.1-7)
61.Còn nếu θ(t) thay đổi theo m(t) và E
c
(t) giữ nguyên ta
sẽ có tín hiệu điều chế góc.
)(cos)( tEte
c
θ
=
(4.1-8)
48.Sau đây ta sẽ khảo sát một số loại điều chế liên tục tương
ứng với các thông số sóng mang bò thay đổi theo tín hiệu
tin tức.
II./ ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ

49.Như trên đã khảo sát, tín hiệu điều chế sẽ làm thay đổi
biên độ sóng mang gọi là điều chế biên độ AM
(Amplitude Modulation) hay điều biên. Có các loại điều
chế biên độ là:
62.Điều biên hai dải bên (điều chế song biên) triệt sóng
mang AM-SC (Amplitude Modulation with Suppressed
Carrier) hay còn gọi là AMDSB-SC (AM Double
Sideband with Suppressed Carrier).
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
e(t)= E
c
cosθ(t)
Hình 4.1-1
E
c
(t)
θ(t)
ω
c
(t)
Luận Văn Tốt Nghiệp 22
63.Điều biên hai dải bên truyền sóng mang (AM thông
thường hay AMDSB-TC- AM Double Sideband with
Transmitted Carrier).
64.Điều biên một dải bên (điều chế đơn biên) triệt sóng
mang (AM-SSB-AM Single Sideband with Suppressed
Carrier).
65.Điều biên một dải bên truyền sóng mang (AMSSB-
TC- AM Single Sideband with Transmitted Carrier).
66.Điều biên theo dạng truyền biên tần cụt AMVSB (AM

Vestigal Sideband).
II.1./ Hệ thống AMDSB-SC (Hệ thống điều chế AM hai dải biên
triệt sóng mang).
50.Như ta đã biết, cách tái đònh vò một tín hiệu trong miền
tần số là nhân dạng sóng của tín hiệu đó với một hàm
sine(cosine) điều hòa trong miền thời gian.
67.Tín hiệu tin tức, được biểu diễn bởi:
)
cos()(
mmm
tEtm
ϕω
+=
(4.2.1-1)
Trong đó:
E
m
: biên độ cực đại của tín hiệu tin tức.
ω
m
: tần số góc của tín hiệu tin tức.
ϕ
m
: góc pha ban đầu của tín hiệu tin tức.
Để dễ dàng tính toán ta giả sử góc pha ban đầu của tín hiệu tin tức bằng 0, tức
là: ϕ
m
= 0.
68.Và tín hiệu sóng mang là:
)cos()(

ccc
tEte
ϕω
+=
(4.2.1-2)
Trong đó:
E
c
: biên độ cực đại của tín hiệu sóng mang.
ω
c
: tần số góc của tín hiệu sóng mang.
ϕ
c
: góc pha ban đầu của tín hiệu sóng mang.
Cũng để dễ dàng tính toán ta giả sử ϕ
c
= 0.
51.Thực hiện nhân phương trình (4.2.1-1) với (4.2 1-2) ta sẽ
được tín hiệu điều chế AMDSB-SC và được viết:
ttmEte
ccDSB
ω
cos)()( =
(4.2.1-3)
69.Theo biến đổi Fourier:
Nếu g(t) ↔ G(t) thì
)()(
0
0

ωω
ω
−↔ Getg
tj
(4.2.1-4)
70.Nên thành phần tần số của e
DSB
được cho bởi:
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Luận Văn Tốt Nghiệp 23
{ }
[ ]
)()(
2
)()(
00
ωωωωω
−++== MM
E
teFE
c
DSBDSB
(4.2.1-5)
Trong đó:
{ }
)()(
ω
MtmF ↔
71.Nếu
)(

ω
M
được vẽ trong hình 4.2.1-1a) thì
)(
ω
DSB
E
được vẽ trong hình 4.2.1-1b).
72.Dạng sóng trong hình 4.2.1-1 được gọi là sóng AM
Double Sideband with Suppressed Carrier (AMDSB-
SC).
52.Thành phần tần số trong khoảng ω
c
< |ω| < ω
c
+ ω
m
được
gọi là dải biên trên (USB) và thành phần tần số trong
khoảng ω
c
-ω
m
[ |ω| [ ω
c
được gọi là dải biên dưới (LSB).
Tín hiệu vật lý chỉ đònh nghóa ở tần số dương và m(t) được
yêu cầu bởi dạng của thành phần tần số trong hình 4.2.1-
1a trong khoảng 0[ ω [ ω
m

. Ta thấy USB trong hình 4.2.1-
1b có dạng giống như M(ω) và LSB cũng có dạng giống
như vậy nếu nó được dòch đi một khoảng ω = ω
c
. Vì dạng
này được bảo toàn, nên mỗi một bên đã chứa đựng đầy đủ
thông tin để có thể tái tạo lại được m(t).
Hình 4.2.1-1: Thành phần tần số của tín hiệu tin tức và tín hiệu song biên.
a./ Tín hiệu tin tức; b./ Tín hiệu song biên.
53.Thuật ngữ triệt sóng mang (Suppressed Carrier) có được
là từ thực tế mặc dù trong phương trình 4.2.1-3 vẫn tồn tại
thành phần cosω
c
t, mà ở đây không có thành phần tần số
ở ω = ω
c
trong E
DSB
(ω), điều mà đã không có trong tín
hiệu gốc ở ω = 0 trong M(ω).
54.Trong tín hiệu e
DSB
(t), ta đã giả sử là ω
c
>ω
m
. Nếu không
có điều kiện này thì M(ω-ω
c
) và M(

[
+ω
c
) sẽ trùng lấp lên
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
M
0
ω
m
-ω
m
|M(ω)|
ω
0 0
-ω
c
-ω
m
|E
DSB
(ω!|
MSB MSBLSB
-ω
c
+ω
m
-ω
c
ω
c

-ω
m
ω
c
ω
c
+ω
m
ω
LSB
a./ b./
2
0 c
EM
Luận Văn Tốt Nghiệp 24
nhau vì vậy sẽ gây ra méo tín hiệu. Trong hầu hết các ứng
dụng để truyền sóng đều chọn ω
c
>> ω
m
(ω
c
>10ω
m
).
55.Phép nhân trong phương trình (4.2.1-3) có ảnh hưởng
trong việc tái đònh vò M(ω) trong miền tần số thì phép
nhân này cũng yêu cầu băng thông gấp đôi. Trong miền
tần số dương, băng thông của M(ω) là ω
m

trong khi đó
băng thông của E
DSB
(ω) là 2ω
m
.
56.Biểu diễn của e
DSB
(t) trong phương trình (4.2.1-3) được vẽ
trong hình 4.2.1-2b với tín hiệu tin tức trong miền thời
gian được vẽ trong hình 4.2.1-2a. Đường nét đứt trong
hình 4.2.1-2b là dạng tín hiệu tin tức ban đầu m(t) và đối
xứng của nó qua trục thời gian. Đường nét đứt được gọi là
đường bao của tin tức.
Hình 4.2.1-2: Dạng sóng trong miền thời gian của phương trình 4.2.1-3.
a./ Tín hiệu tin tức; b./Tích của m(t) và E
c
cosω
c
-tức tín hiệu e
DSB
(t).
57.Tín hiệu e
DSB
(t) là sóng điều chế và sẽ là tín hiệu được
truyền đi trong hệ thống truyền thông dùng điều chế
AMDSB-SC. Tuy nhiên, ta phải chứng minh rằng m(t) có
thể được khôi phục từ e
DSB
(t) và chắc chắn rằng đó là điều

kiện cần thiết cho bất kỳ hệ thống nào. Để mô tả việc lấy
lại m(t) ta xét hình 4.2.1-3. Hình 4.2.1-3a là sơ đồ khối
phần phát, hình 4.2.1-3b là sơ đồ khối phần thu.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
Đường bao
Sóng mang
m(t)
Luận Văn Tốt Nghiệp 25
Hình 4.2.1-3 Sơ đồ khối hệ thống AMDSB-SC.
a./ Phần phát; b./ Phần thu.
58.Từ hình 4.1.2-3b ta có:
( ) ( ) ( )






+== ttmEttetx
cccDSB
ωω
2cos
2
1
2
1
cos
(4.2.1-6)
73.Từ phương trình (4.2.1-6), trong miền tần số ta có thêm
một phiên bản của M(ω) ở ω=0 và

0
2
ωω
±=
. Vì vậy,
nếu mạch lọc thông thấp LPF (Low Pass Filter) trong
hình 4.2.1-3b là không méo trong khoảng tần số
m
ωω
<≤0
và tần số cắt ω
co
là ω
m
< ω
co
< 2ω
c
-ω
m
, thì
m(t) có thể được khôi phục chính xác giống với dạng
sóng ban đầu.
59.Tín hiệu sóng mang ở khối thu là cosω
c
t, được tạo ra từ
mạch dao động nội (LO-Location Oscillator). Độ chính
xác của LO là thực sự quan trọng cho việc khôi phục m(t)
được chính xác. Trong hình 4.2.1-3, sóng mang dùng trong
khối phát và dao động nội LO dùng trong khối thu phải

giống nhau chính xác cả về tần số lẫn về pha. Vì vậy,
sóng mang và dao động nội LO được đồng bộ trong tần số
và pha, nên đôi khi loại giải điều chế này còn được gọi là
giải điều chế đồng bộ hay giải điều chế kết hợp.
60.Nếu dao động nội không đồng bộ với sóng mang thì sẽ
dẫn đến việc méo tín hiệu và tín hiệu thu được sẽ không
còn chính xác nữa.
MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU DÙNG MÁY TÍNH
LPF
ω
co
m(t)
E
c
cosω
c
t
AntenAnten
cosω
c
t
x(t) y(t)
s
DSB
(t) s
DSB
(t)
a./
b./