thiết kế các bài thí nghiệm viễn thông

Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

























Trang 1
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh

Trang 2
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


Trang 3
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
Trang 4
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
LỜI CAM ĐOAN
Thiết kế các bài thí nghiệm viễn thông nhằm mục đích giúp các bạn sinh
viên khóa sau có thể thực tập các mạch viễn thông ngoài thực tế 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 Lương Vinh Quốc
Danh.
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 12 tháng 05 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Phạm Hoàng Vinh

Trang 5
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
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 Lương Vinh Quốc Danh 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 báu.
Trang 6
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
MỤC LỤC
Trang 7
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
PWM Pulse Width Modulation
PPM Pulse Position
PSK Phase Shift Keying
DPSK Differential Phase Shift Keying
ASK Ampitude Shift Keying
Trang 8
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
DANH MỤC HÌNH
Trang 9
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
TÓM TẮT
Đề tài tiểu luận “Thiết kế các bài thí nghiệm viễn thông” với nội
dung thiết kế và lắp ráp các mạch lấy mẫu, điều chế tín hiệu trên mạch thực tế.
Nhằm giúp các bạn sinh viên có thể hiểu rõ hơn về lý thuyết, kiểm chứng các kết
quả đã học được trên lớp. Bằng cách tìm hiểu lý thuyết và sử dụng phần mềm mô

phỏng để thiết kế. Sau đó dùng các linh kiện tương tự, kỹ thuật số cơ bản để lắp
ráp thành các mạch có chức năng: nhận tín hiệu nhị phân từ ngoài vào để biến đổi
thành các tín hiệu viễn thông như: ASK, PWM, PSK,
Từ khoá: mạch điều chế, mạch lấy mẫu, thí nghiệm viễn thông.
ABSTRACT
Thesis: “Designing Telecom Experiments” with the content of designing as
well as assembling circuit signal modulation, sampling and making signals on
actual circuit. The aim of this thesis is helping students to have better
understanding about theories and to verify what they have learnt on class. The
method if this progress consists of two main steps. The first one is to study about
the theories, then use simulation software to design. After that, by combining
analog components and “kỹ thuật số cơ bản”, assemble circuits with functions of
receiving binary signals from the outside then transform to signal telecom such as:
ASK, PWM, PSK,
Key word: modulation circuits, sampling circuit, telecommunications
experiments.
Trang 10
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Với tình trạng thực tế thiếu thiết bị thực tập kỹ thuật điều chế. Nhằm tìm ra
giải pháp giải quyết khó khăn trước mắt đó nên tôi quyết định chọn đề tài “Thiết kế
các bài thí nghiệm viễn thông” làm đề tài tiểu luận cho mình để có thể giúp cho
việc thực tập viễn thông trực quan hơn.
1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Mạch điều chế và lấy mẫu tín hiệu là các mạch cơ bản, sử dụng các linh kiện
đơn giản nên đã có nhiều người thực hiện nhưng chỉ tập trung vào các loại mạch
thông dụng. Tôi chọn đề tài này làm tiểu luận nhằm để hỗ trợ giải pháp thực tập cho
sinh viên trong điều kiện thiếu thiết bị thực tập.

1.3 PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI
Trong đề tài tiểu luận này tôi thiết kế một số mạch lấy mẫu, điều chế tín hiệu
số cơ bản như: mạch lấy mẫu, PWM, ASK, PSK Sau đó tôi còn xây dựng các bài
thí nghiệm tương ứng với các mạch tôi đã tìm hiểu.
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 thuật điều chế và lấy mẫu, nắm bắt
được các đặc trưng cơ bản của chúng.
- Bước 2: tìm hiểu các sơ đồ mạch lý thuyết.
- Bước 3: mô phỏng các mạch trên phần mềm NI Multisim.
- Bước 4: tiến hành ráp mạch thực tế, đo đạc kết quả và điều chỉnh thông số
các linh kiện để mạch hoạt động tốt.
- Bước 5: xây dựng các bài thí nghiệm tương ứng với các mạch.
Về hình thức tôi chia tiểu luận thành 4 chương với nội dung từng chương
như sau:
- Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài.
- Chương 2: Các cơ sở lý thuyết cần thiết để thực hiện đề tài.
Trang 11
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
- Chương 3: Tìm hiểu các sơ đồ mạch và ráp mạch thực tế.
- Chương 4: Xây dựng các bài thí nghiệm.
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 TÌM HIỂU VỀ ĐIỀU CHẾ
Điều chế là quá trình ghi tin tức vào dao động cao tần nhờ biến đổi một
thông số nào đó như biên độ, tần số hay góc pha của dao động cao tần theo tin tức.
Thông qua điều chế, tin tức ở miền tần số thấp được chuyển lên vùng tần số cao để
bức xạ truyền đi xa.
Tín hiệu tuần hoàn gọi là sóng mang. Tín hiệu mang thông tin gọi là tín hiệu

được điều chế. Ở đầu thu bộ giải điều chế sẽ dựa vào sự thay đổi thông số đó của
sóng mang tái tạo lại tín hiệu mang thông tin ban đầu. Các thông số của sóng mang
được dùng trong quá trình điều chế có thể là biên độ, pha, tần số.
Ở đề tài này tôi chỉ thực về điều chế số. Trong điều chế số, một sóng mang
tương tự sẽ được biến đổi theo một chuỗi bit có chiều dài cố định hoặc thay đổi.
Đây cũng có thể được coi là một dạng biến đổi tương tự-số. Hình dạng của sóng
mang được lấy từ một tập hợp hữu hạn các symbol.
Sau đây là những phương pháp điều chế số cơ bản:
• Trong CW, người ta dùng on-off keying của tín hiệu có chiều dài thay đổi.
• Trong PSK, người ta dùng một số hữu hạn pha.
• Trong FSK, người ta dùng một số hữu hạn tần số.
• Trong ASK, người ta dùng một số hữu hạn biên độ.
• Trong QAM, tín hiệu đồng pha (tín hiệu I, ví dụ tín hiệu cos) và tín hiệu trực
pha (tín hiệu Q, ví dụ tín hiệu sin) được điều biên. Nó cũng có thể được coi là
hai kênh riêng. Tín hiệu thu được là sự kết hợp của PSK và ASK với tối thiểu là
hai pha và tối thiểu hai biên độ.
2.1.1 Điều chế biên độ ASK
Điều chế khoá dịch biên độ ASK (Ampitude Shift Keying): sóng điều biên được
tạo ra bằng cách thay đổi biên độ sóng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc.
Phương pháp này với các bit 0 và 1 làm thay đổi biên độ của tín hiệu sóng mang,
trong đó tốc độ truyền tín hiệu ASK bị giới hạn bởi các đặc tính vật lý của môi
trường truyền. Truyền dẫn ASK thường rất nhạy cảm với nhiễu .Nhiễu này thường
là các tín hiệu điện áp xuất hiện trên đường dây từ các nguồn tín hiệu khác ảnh
hưởng được lên biên độ của tín hiệu ASK.
Băng thông dùng cho ASK:
BW = (1+d).N
baud
Trong đó:
- BW: băng thông
- N

baud
: tốc độ baud
Trang 12
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
- d: thừa số liên quan đến điều kiện đường dây (có giá trị bé nhất là 0)
Ta thấy băng thông tối thiểu cần cho quá trình truyền thì bằng tốc độ baud.
2.1.2 Điều chế pha PSK
Điều chế PSK bằng cách sử dụng một tần số sóng mang và thay đổi pha của
sóng mang này:
Điều chế DPSK là một hình thức phổ biến của điều chế pha truyền tải dữ liệu
bằng cách thay đổi pha tương đối so với sóng trước đó.
Hình 2. Đồ thị sóng điều chế PSK và DPSK
2.2 TÌM HIỂU VỀ LẤY MẪU TÍN HIỆU
Lấy mẫu là chuyển đổi một tín hiệu liên tục thành một tín hiệu rời rạc. Lấy
mẫu có thể được thực hiện cho các tín hiệu khác nhau trong hệ tọa độ không thời
gian, hoặc với các hệ tọa độ bất kỳ, và kết quả tương tự thu được trong hệ tọa độ 2
hoặc nhiều chiều.
Đối với các tín hiệu khác nhau theo thời gian, ví dụ s(t) là một tín hiệu liên
tục được lấy mẫu, và việc lấy mẫu được thực hiện bằng cách đo các giá trị của tín
hiệu liên tục ở thời điểm mỗi giây T, T được gọi là khoảng thời gian lấy mẫu. Như
vậy, tín hiệu sau khi được lấy mẫu s[n] được đưa ra bởi:
s[n]= s(nT), với n=0, 1, 2, 3,
Trang 13
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
Tín hiệu được xác định chính xác tại thời điểm lấy mẫu nT. Trong toán
học,có thể được biểu diễn bằng phép nhân hàm tín hiệu với hàm răng lược
Dirac:
Hình 2. Lấy mẫu tín hiệu s(t)

Tín hiệu sau khi lấy mẫu là sa:
.
Phổ tần của sa là chuỗi Fourier của tín hiệu sa:
Tần số lấy mẫu hay tỷ lệ lấy mẫu fs được định nghĩa là số lượng các mẫu thu
được trong một giây, hoặc fs=1/T. Định lý lấy mẫu đảm bảo rằng các tín hiệu có tần
số giới hạn có thể được tái tạo hoàn toàn từ phiên bản mẫu của nó, nếu tỷ lệ lấy mẫu
lớn hơn gấp đôi tần số tối đa (fs>2fmax).
2.3 TÌM HIỂU VỀ MỘT SỐ LOẠI ĐIỀU CHẾ XUNG
2.3.1 Điều chế xung PWM
PWM là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải hay nói cách khác là phương
pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông dẫm đếm sự thay
đổi điện áp ra. Các PWM khi biến đổi thì có cùng 1 tần số và khác nhau về độ rộng
của sườn dương hay sườn âm.
Trang 14
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
Hình 2. Đồ thị dạng xung điều chế PWM
2.3.2 Điều chế xung PPM
Tín hiệu PPM là một xung mà vị trí của nó tỷ lệ với biên độ tín hiệu tương
tự được điều chế. Quá trình điều chế tín hiệu PPM tương tự như quá trình điều chế
tín hiệu PWM.
Hình 2. Các kiểu điều chế thời gian xung
Trang 15
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU CÁC SƠ ĐỒ MẠCH VÀ LẮP RÁP MẠCH
THỰC TẾ
3.1 MẠCH LẤY MẪU
IC 4052 là IC có chức năng chuyển kênh với 4 kênh có 2 đầu vào điều khiển
và một đầu vào ức chế, hai tín hiệu đầu vào lựa chọn 1 trong 4 cặp kênh được bật và

kết nối các đầu vào tương tự với kết quả đầu ra.
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý IC 4052
Opamp 741 có tác dụng đệm để tín hiệu không bị sụt điện thế khi đưa vào IC
4052.
Hình 3. Sơ đồ mạch lấy mẫu dùng IC 4052
Trang 16
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
Hình 3. Đồ thị mô phỏng tín hiệu mạch lấy mẫu
3.2 MẠCH ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG PWM
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều chế độ rộng xung
Bằng cách nối chân số 2 (TRIGGER) và chân số 6 (THRESHOLD) xuống
mass, sau đó đưa tín hiệu vào chân số 5 (CONTROL VOLTAGE). Các xung cạnh
Trang 17
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
lên hoặc cạnh xuống ở ngõ ra sẽ xa nhau hơn khi điện thế chân số 5 ở mức cao, và
sát nhau hơn điện thế chân số 5 giảm dần.
Hình 3. Đồ thị mô phỏng tín hiệu PWM
Hình 3. Kết quả đo mạch PWM thực tế
Trang 18
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
3.3 MẠCH ĐIỀU CHẾ VỊ TRÍ XUNG PPM
Hình 3. Sơ đồ chân IC 555
Để thay đổi độ rộng xung bằng IC 555 ta thay đổi xung vào chân số
2(TRIGGER) và chân số 5(CONTROL VOLTAGE). Tại thời điểm cạnh xuống của
xung vuông vào chân số 2 nếu mức điện thế ở chân số 5 ở mức cao thì ngõ ra sẽ là
mức cao.
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều chế vị trí xung

Trang 19
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
Hình 3. Đồ thị mô phỏng tín hiệu PPM
Hình 3. Kết quả đo mạch PPM thực tế
Trang 20
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
Hình 3. Kết quả đo mạch PPM thực tế khi phóng to
3.4 MẠCH ĐIỀU CHẾ PSK
IC 4051 là IC có chức năng chuyển kênh với 8 kênh có 3 đầu vào điều khiển
và một đầu vào ức chế.
Hình 3. Sơ đồ chân IC 4051
Trang 21
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
Vì thư viện của phần mềm Multisim không có IC 4051 nên tôi sẽ sử dụng IC
ADG408 để mô phỏng. Tín hiệu sóng mang qua opamp sẽ tạo thành thêm 1 sóng
mang tương tự như thế nữa. 2 tín hiệu xung sin này được đưa vào 2 kênh của IC
4051. Sau đó tín hiệu data dạng xung vuông đưa vào ngõ điều khiển A0 sẽ điều
khiển chuyển đổi giữa 2 kênh của 2 sóng mang khi mức điện thế ngõ vào điều khiển
thay đổi, từ đó tạo thành mạch PSK.
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều chế PSK
Hình 3. Đồ thị mô phỏng tín hiệu điều chế PSK
Trang 22
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
Hình 3. Kết quả đo mạch PSK thực tế
3.5 MẠCH ĐIỀU CHẾ DPSK
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều chế DPSK

Trang 23
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
Tương tự như mạch PSK ở trên nhưng opamp không có hồi tiếp nên tạo thành xung
vuông đưa vào 1 kênh của IC 4051. Tín hiệu data được điều khiển bởi flipflop D và
2 cổng XOR.
Hình 3. Đồ thị mô phỏng tín hiệu điều chế DPSK
Hình 3. Kết quả đo mạch DPSK thực tế
Trang 24
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh
Tiểu luận tốt nghiệp GVHD: TS. Lương Vinh Quốc Danh
3.6 MẠCH ĐIỀU CHẾ ASK
Lợi dụng tính năng khuếch đại tín hiệu của BJT, ta có thể ráp được một mạch
điều chế ASK đơn giản:
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều chế ASK.
Hình 3. Đồ thị mô phỏng tín hiệu ASK
Trang 25
Sinh viên thực hiện: Phạm Hoàng Vinh