Thực hành hệ thống truyền thông - Bài 7: AM Detection

Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 1 BÀI 7: AM DETECTION Mục đích: - Thực hiện bộ điều chế AM (DSB và SSB) - Thực hiện bộ giải điều chế 1. AM MODULATION 1.1. Mạch nhân tín hiệu Thiết kế mạch nhân tín hiệu Sin có tần số 1kHz như hình 7.1 Hình 7.1: Mạch nhân tín hiệu Vị trí các khối trong sơ đồ : Lấy khối sin wave từ : simulink/ sourses / sin wave Lấy khối nhân từ : simulink / math operations / Product Lấy khối scope từ : simulink / sinks / scop Lấy khối spectrum scope từ : signal processing blockset / signal processing sinks / spectrum scope Trong khối sin wave : Chọn tần số 1 KHz : 1000* 2 * pi Chọn thời gian lấy mẫu sample time : 1/ 20000 Trong khối spectrum scope : Tick vào buffer input và specify FFT lenght Câu 1: Nguyên lý của nhân tín hiệu Mạch nhân sẽ kết hợp 2 thành phần tần số lại để tạo thành 2 tín hiệu là tổng và hiệu của 2 thành phần tần số được nhân lại với nhau đó. Ta có thể thấy được 2 thành phần này khi phân tích phổ. Sau khi qua bộ nhân sẽ cho 2 phổ tín hiệu 2KHz và 0KHz. Do phổ có tính chất đối xứng nên có phổ như hình trên. Với tần số lấy mẫu là 20KHz thì cứ 5*(10^-4) sẽ lấy mẫu tín hiệu 1 lần, 1 chu kỳ tín hiệu được lấy mẫu 10 lần. Câu 2: Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 2 Tín hiệu trước khi nhân Tín hiệu sau khi qua bộ nhân => thấy rằng sau khi qua bộ nhân => tần số tăng lên 2 lần Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 3 2 tín hiệu phổ ở 0 KHz và 2 KHz, do tính đối xứng nên có tần số ở -2KHz 1.2. DSB Thiết kế mạch điều chế AM có fm=1kHz và fc=10kHz như hình 7.2 Hình 7.2: Mạch DSB Vị trí các khối trong sơ đồ: Lấy khối lọc số tại : Signal Processing Blockset / Filter Implementation / Digital Filter Design Câu 1: Mạch DSB nhân 2 tín hiệu sin 1 (fm) và sin 2 (fc) lại để tạo thành tín hiệu mới có 2 thành phần phổ, 1 tổng và 1 hiệu. Mạch điều chế AM có tần số tín hiệu 1KHz và tần số sóng mang 10KHz,sau khi qua mạch nhân tín hiệu sẽ cho 2 phổ 11 KHz và 9 KHz. Mạch điều chế AM giúp truyền tín hiệu thông qua tần số sóng mang. Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 4 Câu 2: Tín hiệu ban đầu fm = 1KHz Tín hiệu sóng mang fc = 10kHz Tín hiệu qua bộ nhân Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 5 Phổ biên độ Thấy rằng sau khi qua bộ nhân, biên độ ở tần số 9 kHz và 11 kHz Câu 3: Khi ta thay đổi tần số và biên độ: Tín hiệu thu được sau khi điều chế cũng sẽ thay đổi theo. 1.3. SSB Thiết kế mạch điều chế AM có fm=1kHz và fc=5kHz như hình 7.3 Hình 7.3: Mạch SSB Các khối trong mạch Lấy khối lọc số tại : Signal Processing Blockset / Filter Implementation / Digital Filter Design Chọn lọc thấp qua nếu lọc tần số fc + fm hay lọc cao qua để lọc tần số fc – fm Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 6 Lấy bậc lọc khoảng 20 trở lên Chọn tần số lấy mẫu Fs = 20000 KHz (bằng tần số lấy mẫu ở 2 sóng sin) Chọn lọc cửa sổ (window) : Hamming Câu 1: Nguyên lý của mạch Mạch SSB được thiết kế bằng cách kết hợp DSB với một bộ lọc. Bộ lọc này có thể là cao qua để loại thành phần fc-fm hoặc bộ lọc thấp qua để loại thành phần fc+fm. 1 tín hiệu có tần số 1Khz được đưa vào sóng mang 5Khz qua bộ nhân tín hiệu. Tại đây sẽ được 2 phổ tín hiệu 4Khz và 6Khz . Qua mạch lọc thấp qua sẽ dữ lại tín hiệu phổ 4Khz (tức là loại bỏ thành phần tần số fc+ fm ) . Câu 2: Ta dùng bộ lọc thấp qua Bộ lọc thấp qua loại bỏ thành phần fc+fm Câu 3: Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 7 Tín hiệu tại Spectrum Scope trước khi lọc Tín hiệu tại Spectrum Scope sau khi lọc Thấy rằng , qua bộ lọc, thành phần tần số 6KHz bị giảm xuống Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 8 Dạng sóng trước lọc và sau lọc Câu 4 : khi thay đổi tần số và biên độ, dạng phổ sẽ thay đổi tương ứng 2. AM DETECTION 2.1. Detection without reference Thiết kế mạch điều chế AM và bộ detection có fm=200Hz và fc=5 kHz như hình 7.4. Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 9 Hình 7.4: Detection without reference Các khối trong hình Khối constant : simulink / sources / constant Khối sum : simulink / math operations / sum Khối gain : simulink / math operations / gain Câu 1: Nguyên lý của mạch Để thu lại tín hiệu ban đầu sau khi điều chế. Ta dùng bộ lọc thấp qua để thu lại tín hiệu với tần số ban đầu. Cụ thể: tín hiệu từ khối sinwave fm = 200 Hz được cộng với một thành phần dc, sau đó được nhân với sóng mang fc = 5kHz => tín hiệu điều chế AM Để thu lại tín hiệu, ta nhân tín hiệu điều chế với sóng mang : vì ở bộ nhận tín hiệu AM không có thông tin của sóng mang fc. Qua bộ nhân, tín hiệu qua bộ lọc để lấy lại tín hiệu ban đầu. Các dạng sóng lần lượt là : Sóng sin ban đầu fm = 200 Hz Sóng mang fc = 5KHz Sóng đã điều chế Sóng thu được sau khi qua bộ lọc thấp qua có tần số căt fc = 200 Hz Dạng phổ : tương tự như phổ của DSB Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 10 Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 11 2.2. Detection with Noise Thiết kế mạch điều chế AM và bộ detection có fm=200Hz và fc=5 kHz như hình 7.5. Bộ lọc dải qua có tần số trung tâm là 5kHz . Hình 7.5: Detection with noise Câu 1: Mạch dò tín hiệu fm = 200Khz sau khi sóng đến có bị ảnh hường bởi nhiễu . Mạch gồm 2 bộ lọc : lọc dãi qua để loại bỏ nhiễu và lọc thấp qua để lọc lấy tín hiệu fm. Câu 2: Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 12 Thiết kế bộ lọc dải qua có tần số trung tâm tại 5KHz => lấy khoảng tần số trong khoảng 4.8 Khz và 5.2 Khz Ta thấy, với tần số nhiễu khoảng 10 Hz => có phổ ở khoảng giữa nhưng đã giảm rất nhiều. Với tần số nhiễu 10Hz. Ta có dạng sóng Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 13 Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 14 Với công suất nhiễu lớn hơn Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 15 Thực Hành Hệ Thống Truyền Thông Designed by 5n5 group 16