Điều chế và giải điều chế SSB

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
Khoa Công nghệ Điện tử

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VIỄN THÔNG
ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ SSB
Nhóm 7

1


ĐIỀU CHẾ SSB
1) Điều chế đơn biên SSB là quá trình điều chế tạo một biên tần (biên trên hay biên
dưới ) của tín hiệu AM.
2) Điều chế SSB
Chặn bớt một band của DSB bằng bộ lọc

Dùng công thức lượng giác

cos x cos y ± sin x sin y = cos( x my )

m(t)=
Ta có: SSB(t)= +
= +
= +]
= cos(+ )

2


Giải điều chế SSB:
xSSB (t ) cos ωc t =

1
1
m(t ) + [m(t ) cos 2ωc t mh (t ) sin 2ωc t ]
2
2

Qua bộ lọc LPF sẽ loại bỏ tần số cao: m’(t)= m(t)/2
3)Các card (SSB):
a.

AUDIO OSCILLATOR – tạo tín hiệu âm tần

3


Tạo nguồn dao động ở ngõ là các tín hiệu sóng sin, cos và xung TTL. Các tín hiệu ở
ngõ ra này ta có thể thay đổi tần số tín hiệu được thông qua nút điều chỉnh tần số f, và
độ rộng dãy tần này có thể thay đổi từ 300Hz-10Khz. Ở bài này ta sử dụng nguồn tín
hiệu ngõ ra là sóng cos(wt).
b.

MULTIPLIER – bộ nhân:

Đơn giản là nhân 2 tín hiệu ngõ vào x(t) và y(t). kết quả thu được là tín hiệu tương tự
ở ngõ ra là k.x(t).y(t) sẽ bằng ½ tín hiệu ngõ vào ngăn hiện tượng tràn. Chuyển mạch
DC-AC được sử dụng loại bỏ thành phần DC khi đưa nút gạt về phía AC
c.QUADRAURE PHASE SPLITTER

4

Có 2 đầu vào và 2 đầu ra, làm nhiệm vụ dịch pha 900 pha của tín hiệu đầu vào
d.ADDER – bộ cộng

Thực hiện cộng hai tín hiệu tương tự ở ngõ vào A và B đồng thời có khả năng điều
chỉnh độ lợi thông qua G điều chỉnh cho A và g điều chỉnh cho B. kết quả ngõ ra ta
thu được tổng của hai tín hiệu GA+gB. Độ lợi G,g có thể thay đổi được trong giới
hạn 0 < (G,g) < 2.
e.PHASE SHIFTER – bộ dịch pha
5


Làm thay đổi pha giữa tín hiệu ngõ vào “IN” với tín hiệu ngõ ra “OUT” . pha của tín
hiệu  có thể thay đổi từ 00 đến 1800 thông qua việc điều chỉnh 2 nút là COARSE và
FINE.
- Băng thông BWSSB=fm
- Sóng mang phụ tín hiệu SSB từ 100KHz đến 500KHz.
- Thông thường chọn 100KHz hay 200KHz
- Phạm vi ứng dung : dùng trong thông tin sóng ngắn ,hàng hải…
So sánh với điều chế AM
+ So với AM thì điều chế SSB phức tạp hơn.
+ Băng thông SSB giảm phân nửa so với AM. Tiết kiệm băng tần,
+ Vì chỉ phát phần công suất một biên nên công suất phát SSB
thấp hơn
+ Tỉ số S/N của điều chế SSB tốt hơn S/N của điều chế AM.
Phương pháp
Độ phức tạp giải Băng thông tín hiệu H iệu suất năng
Điều chế
điều chế

lượng
DSBSC
Cao
Rộng
Cao
AM
Thấp
Rộng
Thấp
SSB
Thấp
Hẹp
Thấp
6)
_ Bộ tạo dao động điều khiển bằng áp VCO (Voltage-controlled oscillator) là bộ dao
động điện tử được thiết kế để điều khiển tần số dao động bằng điện áp vào. Tần số bộ
dao động được thay đổi bằng cách thay đổi điện áp DC vào, trong khi tín hiệu đang
được điều chế cũng có thể được đưa vào VCO bởi tín hiệu điều tần FM hoặc điều pha
PM, VCO với đầu ra là xung số cũng có thể tương tự có tốc độ chu kì xung của nó
(FSK, PSK) hoặc có độ rộng xung được điều chế (PWM).
6


_ Ngoài mạch còn có ổn định tần số cao, dải biến đổi điện áp của tần số theo điện áp
vào rộng, đơn giản, dễ điều chỉnh và thuận lợi cho việc tổ hợp thành vi mạch. Trong
phạm vi 1 MHz đến 50 MHz thường dùng các mạch dao động đa hài.

Mạch VCO tiêu biểu
_ Ta có đặc tuyến truyền đạt f0 (Vdk) được biểu diễn như sau:

Đặc tuyến truyền đạt f0 (Vdk) tiêu biểu của VCO
_ Độ lợi chuyển đổi V đến f của VCO là:
_ Sơ đồ khối của VCO

7


Thực hành

Sơ đồ đấu dây, vị trí các card :

8


Tín hiệu tin tức ut 2kHz, tần số sóng mang tần số 100kHz

Tín hiệu đầu vào sau khi dịch pha 900 :

9


Tín hiệu :

Tín hiệu song mang dịch pha

10


Tín hiệu + :phổ tín hiệu ở biên dưới.

Tín hiệu + (phổ tín hiệu ở biên trên.

11


Phổ và tín hiệu theo thời gian sau khi điều chế:(phổ ở biên dưới). Phổ: cos( - )

Phổ và tín hiệu theo thời gian sau khi điều chế:(phổ ở biên dưới). Phổ: cos(+ )

Giải điều chế SSB
1.

Sơ đồ khối:
12


Một bộ giải điều chế sản phẩm không phải là một bộ giải điều chế SSB theo nghĩa
hẹp. Một bộ giải điều chế SSB thực sự có thể phân biệt giữa một dải biên dưới và
biên trên.
Thí nghiệm này điều tra các loại pha giải điều chế, sơ đồ khối trong số đó được thể
hiện trong hình 1.

Bộ dịch pha 900 ở phía dưới - Q - nhánh của cấu trúc (khối bên trái) cần phải đưa
ra một bộ dịch pha 900 trên tất cả các tần số quan tâm. Trong trường hợp này đây là
những tín hiệu. Như một 'bộ lọc' rất khó để nhận ra. Một giải pháp thực tế là bộ
chia pha vuông góc - QPS - thể hiện trong khối bên phải. Điều này duy trì sự dịch
chuyển 900 giữa đầu ra của nó, mặc dù sự khác pha giữa một đầu vào và đầu ra
thay đổi theo tần số. Sự thay đổi này có thể chấp nhận khi tín hiệu là lời nói.
Lưu ý rằng lý tưởng cần có bộ lọc thông thấp giống hệt nhau trong mỗi đầu ra bộ
nhân. Trong thực tế một bộ lọc thông thấp đơn đưa vào đầu ra tổng hợp.

Ưu điểm thực tế của việc này là tiết kiệm của các thành phần (module). Một bất lợi
của việc này là các QPS sẽ được trình bày với các tín hiệu lớn hơn cần thiết tại đầu
vào của nó - các thành phần tần số không mong muốn tổng cũng như các thành
phần tần số khác biệt mong muốn. Các thành phần không mong muốn làm tăng
nguy cơ quá tải.
2.
a.

Các card và chức năng các card:
MULTIPLIER ( bộ nhân ):

Hai tín hiệu đầu vào tương tự X(t) và Y(t) có thể được nhân với nhau. Kết quả
được tỷ lệ bởi một yếu tố khoảng ½, với đầu vào tiêu chuẩn

13


•

Cách sử dụng:

Chuyển đổi nối đầu vào có thể được sử dụng để loại bỏ các thành phần đầu vào DC
bằng cách chuyển đổi nối AC. Cần lưu ý rằng bất kỳ thành phần DC ở đầu ra sẽ
không được gỡ bỏ.
Yếu tố "k" (một tham số tỷ lệ kết hợp với "bốn phần tư" bộ nhân) là khoảng một
nửa. Nó được định nghĩa đối với đầu ra từ mô đun và có thể được đo bằng thực
nghiệm.
•

Thông số kỹ thuật cơ bản:

Băng thông khoảng 1MHz
Đặc tính k.X(t).Y(t)
k khoảng ½
b.

ADDER ( bộ cộng ):

Hai tín hiệu đầu vào tương tự A(t) và B(t) có thể được thêm vào với nhau, điều
chỉnh theo tỷ lệ G và g. Tổng kết quả được trình bày tại đầu ra.

14


•

Cách sử dụng:

Sự quan tâm phải được thực hiện khi điều chỉnh độ lợi để tránh quá tải các module.
Quá tải sẽ không gây ra bất kỳ thiệt hại, nhưng nó có nghĩa là hoạt động phi tuyến
tính, điều đó có thể tránh được trong các hệ thống tương tự. Bộ cộng có khả năng
cung cấp một tín hiệu tốt quá mức tiêu chuẩn tham khảo, 4V đỉnh – đỉnh, cho một
đầu vào tiêu chuẩn.
Bộ cộng cũng có thể được sử dụng như một bộ khuếch đại bình thường bằng cách
sử dụng chỉ một đầu vào và chỉnh độ lợi của các đầu vào khác đến mức tối thiểu.
Không cần thiết tiếp đất đầu vào không sử dụng.
Lưu ý rằng độ lợi G và g là tiêu cực. Tất cả đầu vào và đầu ra nối DC.
•

Thông số kỹ thuật cơ bản:

Dãi độ lợi 0 < G <2;
0 < g <2;
Băng thông khoảng 1MHz
Đầu ra DC ngoài qui định < 10mV, đầu vào hở mạch
có thể được lựa chọn bởi công tắc gắn PCB
15


c.

QUADRATURE PHASE SPLITTER ( bộ chia pha vuông góc ):

Khi tín hiệu tương tự giống nhau được áp dụng cho cả hai đầu vào, hai tín hiệu đầu
ra sẽ khác nhau trong pha 90 độ. Các mạng bộ chia pha là băng rộng, thường bao
gồm khoảng từ 200Hz đến 10kHz.

•

Cách sử dụng:

Các bộ chia pha vuông góc bao gồm hai pha dịch chuyển mạng băng rộng. Các
mạng pha đáp ứng rất khác nhau với tần số một cách miễn phí, đưa ra một sự khác
biệt pha 90 độ giữa các đầu ra, trong một dải tần số rộng.
Trong giao tiếp các ứng dụng quan trọng nhất là các thế hệ và giải điều chế của
một dải biên của "phương pháp pha".
•

Thông số kỹ thuật cơ bản:

Dải tần số 200Hz đến 10kHz thường
Pha đáp ứng 90 độ giữa đầu ra, cho tín hiệu đầu vào giống nhau cả hai mạng.
d.

TUNEABLE LPF ( bộ lọc thông thấp có thể chỉnh được ):

16


Tần số cắt của bộ lọc LowPass này có thể thay đổi bằng cách sử dụng điều khiển
TUNE. Hai dải tần số, WIDE và NORMAL, có thể được lựa chọn bởi một chuyển
đổi ở mặt trước. Bộ điều khiển GAIN cho phép biên độ tín hiệu được thay đổi nếu
cần thiết.

•

Cách sử dụng:

Bộ lọc LowPass này có một đặc điểm bộ lọc hình elip. Sự suy giảm băng (tần)
dừng thường là 50dB và gợn sóng dải thông là khoảng 0.5dB.
Bộ điều khiển GAIN được sử dụng để thay đổi biên độ của tín hiệu đầu ra. Nên cẩn
thận để tránh quá tải / độ bão hòa. Hai dải tần số được cung cấp. Phạm vi
NORMAL cung cấp điều khiển chính xác hơn so với băng tần âm thanh thấp, được
sử dụng cho các kênh tin viễn thông. Phạm vi WIDE mở rộng phạm vi của bộ lọc
đến trên 10kHz . Đầu ra CLK cung cấp một dấu hiệu của tần số cắt của bộ lọc.
•

Thông số kỹ thuật cơ bản cho module TLPF V1 – V3:

Bộ lọc Dãy 900 Hz < NORMAL < 5 kHz và

2,0 kHz < WIDE < 12 kHz, liên tục thay đổi theo từng phạm vi.
17


Lọc Thứ tự thứ 7, Elliptic
Sự suy giảm băng (tần) dừng > 50dB và dải thông gợn sóng < 0.5dB
•

Thông số kỹ thuật cơ bản cho module TLPF V4:

Bộ lọc Dãy 200 Hz < NORMAL < 5 kHz và
200 kHz < WIDE < 12 kHz, liên tục thay đổi theo từng phạm vi.
Lọc Thứ tự thứ 5, Elliptic
Sự suy giảm băng (tần) dừng > 50dB và dải thông gợn sóng < 0.5dB
Điện áp đầu vào tối đa +5V đến -5V (TTL cấp tín hiệu đầu vào là chấp nhận được)
e.

VCO:

Chức năng module bộ dao động điều khiển áp trong hai chế độ: hoặc như là một bộ
dao động điều khiển áp với điện áp đầu vào tương tự hoặc như một máy phát FSK
với đầu vào kỹ thuật số. Cả hai chế độ có hai dải tần số hoạt động được lựa chọn
bởi dãi một chuyển đổi. Tần số VCO và độ nhạy đầu vào có thể được điều khiển từ
bảng điều khiển phía trước.

18


•

Cách sử dụng VCO:

HOẠT ĐỘNG VCO TIÊU CHUẨN
Tần số VCO đầu ra được điều khiển bởi một điện áp đầu vào tương tự. Điện áp đầu
vào, Vin, được thu nhỏ - khuếch đại - bởi nút điều khiển GAIN phía trước bảng.
Một điện áp DC có thể được thêm vào Vin trong nội bộ, do đó thiết lập bắt đầu
hoặc tần số trung tâm, f0. Các tần số trung tâm được định nghĩa là tần số VCO đầu
ra, khi không có điện áp được áp dụng cho đầu nối Vin. Các đầu vào Vin là nội bộ
gắn với mặt đất nếu không có tín hiệu được áp dụng.
Đèn LED quá tải Vin được thắp sáng khi tổng của các điện áp - thu nhỏ Vin cộng
tần số trung tâm DC offset - vượt quá giới hạn hoạt động nội bộ của dao động.
Giảm GAIN - quay chiều kim đồng hồ - và / hoặc thay đổi các tần số trung tâm, f0,
để tắt các đèn LED.
Việc chuyển đổi dải tần số lựa chọn giữa HI hay băng sóng mang và LO hay băng
âm thanh. Cả hai đầu ra sóng sin và kỹ thuật số có sẵn.
19


HOẠT ĐỘNG VCO ĐẶC BIỆT - KIỂM SOÁT TỐT TẦN SỐ
Trong một số ứng dụng, kiểm soát tốt có thể được yêu cầu trên tần số đầu ra của
VCO. Điều này có thể dễ dàng đạt được bằng cách làm theo bốn bước sau:
MODULES YÊU CẦU: VCO và BIẾN ĐỔI DC.
Bước 1 - Thiết lập đầu ra BIẾN ĐỔI DC module gần bằng không (đánh dấu núm
tại vị trí 12 giờ).
Bước 2.1 - Xoay nút điều khiển GAIN của VCO tới không, hoàn toàn ngược chiều
kim đồng hồ.
Bước 2.2 - Bây giờ, quay nút điều khiển GAIN lên, chiều kim đồng hồ, chỉ một
chút (chỉ một vài độ).
Bước 3 - Cài đặt tần số đầu ra VCO module càng gần càng tốt đến các tần số quan
tâm. Sử dụng núm tần số điều chỉnh, f0. Sử dụng bộ đếm tần số để đo tần số đầu ra

của VCO.
Bước 4 - Cuối cùng, vá lỗi đầu ra BIẾN ĐỔI DC module đến nút điều khiển đầu
vào tần số VCO module, Vin, với một dẫn vá lỗi tiêu chuẩn.
NÚT ĐIỀU KHIỂN tần số TỐT của module VCO bây giờ được thực hiện bằng
cách chuyển núm điều chỉnh điện áp BIẾN ĐỔI DC module.
•

Cách sử dụng FSK:

Một PCB gắn kết chuyển thanh trượt lựa chọn giữa phương thức hoạt động FSK và
VCO. Hai tần số ra-vào, FSK1 và FSK2, (MARK và SPACE), được thiết lập bằng
cách thay đổi PCB gắn kết, ngón tay điều chỉnh xén. Khi ở chế độ VCO, chuyển
đổi dải tần số lựa chọn giữa HI hay băng sóng mang và LO hay băng âm thanh.
Các dữ liệu đầu vào kỹ thuật số chỉ chấp nhận các tín hiệu mức TTL. Cả hai đầu ra
sóng sin và kỹ thuật số có sẵn.
GAIN và CENTER FREQ, f0, điều khiển và đầu nối Vin không được sử dụng ở
chế độ FSK.
•

Thông số kỹ thuật cơ bản:

KIỂU VCO
20


Dãy tần số 1.5KHz < LO < 17kHz; sóng sin và TTL
(<300Hz với điện áp đầu vào từ bên ngoài, Vin)
70kHz < HI < 130kHz; sóng sin và TTL
Điện áp đầu vào -3V < Vin <3V
LED chỉ thị giới hạn quá tải Vvco> +- 3V; Vvco là điện áp nội bộ cuối cùng áp

dụng cho các mạch VCO.
ĐỘ LỢI G.Vin: 1 < G < 2
Dãi điện áp tần số trung tâm -3V < Vfc < 3V; Vfc là một điện áp DC thêm vào nội
bộ đến G.Vin
KIỂU FSK
Dãy tần số 1.5KHz 500Hz 80kHz 20kHz Dữ liệu đầu vào thông tin TTL

21


Mô phỏng

Tín hiệu đầu vào sin

Tín hiệu
22


Tín hiệu

23


Tín hiệu đầu ra sau khi qua bộ lọc: các tần số cao sẽ được loại bỏ chỉ còn lại tần số
thấp của tín hiệu.
24