cƠ sỞ kỸ thuẬt thÔng tin sỐ - tcu.edu.vn. khoa... · 5. thận trọng, chu đáo trong...

TRƯỜNG SĨ QUAN THÔNG TIN

KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH

CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN SỐ

Khánh Hòa, tháng 9 năm 2015

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TTLL CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NỘI QUY

PHÒNG THÍ NGHIỆM CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN SỐ

ĐIỀU I. TRƯỚC KHI ĐẾN PHÒNG THÍ NGHIỆM HỌC VIÊN PHẢI:

1. Nắm vững quy định an toàn phòng thí nghiệm.

2. Nắm vững lý thuyết và đọc kỹ tài liệu hướng dẫn bài thực nghiệm.

3. Làm bài chuẩn bị trước mỗi buổi thí nghiệm. Học viên không làm bài

chuẩn bị theo đúng yêu cầu sẽ không được vào làm thí nghiệm và xem như

vắng buổi thí nghiệm đó.

4. Đến phòng thí nghiệm theo đúng giờ quy định và giữ trật tự chung.

Trễ 15 phút không được vào thí nghiệm và xem như vắng buổi thí nghiệm đó.

5. Tắt điện thoại di động trước khi vào phòng thí nghiệm (Đối với sinh

viên Hệ dân sự)

ĐIỀU II. VÀO PHÒNG THÍ NGHIỆM HỌC VIÊN PHẢI:

1. Cất cặp, túi xách vào nơi quy định, không mang đồ dùng cá nhân vào

phòng thí nghiệm.

2. Không mang thức ăn, đồ uống vào phòng thí nghiệm.

3. Ngồi đúng quy định của nhóm mình, không đi lại lộn xộn.

4. Không hút thuốc lá, không khạc nhổ và vứt rác bừa bãi.

5. Không thảo luận lớn tiếng trong nhóm.

6. Không tự ý di chuyển các thiết bị thí nghiệm

ĐIỀU III. KHI TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM HOC VIÊN PHẢI:

1. Nghiêm túc tuân theo sự hướng dẫn của Giảng viên phụ trách.

2. Ký nhận thiết bị, dụng cụ và tài liệu kèm theo để làm bài thí nghiệm.

3. Đọc kỹ nội dung, yêu cầu của thí nghiệm trước khi thao tác.

4. Khi máy có sự cố phải báo ngay cho giảng viên phụ trách, không tự

tiện sửa chữa.

5. Thận trọng, chu đáo trong mọi thao tác, có ý thức trách nhiệm giữ

gìn tốt thiết bị.

6. Học viên (sinh viên) làm hư hỏng máy móc, dụng cụ thí nghiệm thì

phải bồi thường cho Nhà trường và sẽ bị trừ điểm thí nghiệm.

2

7. Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm phải tắt máy, cắt điện và lau sạch bàn

máy, xắp xếp thiết bị trở về vị trí ban đầu và bàn giao cho giảng viên phụ trách.

ĐIỀU IV. BAO CAO THÍ NGHIỆM

1. Mỗi học viên (sinh viên) phải làm báo cáo thí nghiệm bằng chính số liệu

của mình thu thập được và nộp cho giảng viên hướng dẫn đúng hạn định, chưa nộp

báo cáo bài trước thì không được làm bài kế tiếp.

2. Học viên (sinh viên) vắng quá 01 buổi thí nghiệm hoặc vắng không xin

phép thì bị cấm thi.

3. Học viên (sinh viên) chưa hoàn thành môn thí nghiệm thì phải học lại theo

quy định của phòng đào tạo.

4. Học viên (sinh viên) hoàn thành toàn bộ các bài thí nghiệm theo quy định

sẽ được thi để nhận điểm kết thúc môn học.

ĐIỀU V. TRACH NHIỆM

1. Các học viên (sinh viên) có trách nhiệm chấp hành nghiêm chỉnh bản nội

quy này.

2. Học viên (sinh viên) nào vi phạm, giảng viên phụ trách thí nghiệm

được quyền cảnh báo, trừ điểm thi. trường hợp vi phạm lặp lại hoặc phạm lỗi

nghiêm trọng, học viên sẽ bị đình chỉ làm thí nghiệm và sẽ đề nghị xét ky luật theo

quy định phân cấp.

Nha Trang, ngày 25 tháng 11 năm 2014

Chu nhiệm Khoa KTCS

(Đa ky)

Thượng tá Nguyễn Tôn Huỳnh

3

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................................ 4

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 5

Phần 1: THỰC HÀNH TRÊN KIT ST2151 ................................................................ 6

I. TÍNH NĂNG KỸ THUẬT KIT HUẤN LUYỆN ST2151 ................................. 6

II. CẤU TRÚC KIT HUẤN LUYỆN ST2151 ......................................................... 7

III. CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN KIT HUẤN LUYỆN ST2151 ..................... 8

Bài thực hành số 01: .............................................................................................. 8

Bài thực hành số 02: .............................................................................................. 9

Bài thực hành số 03: ............................................................................................ 10

Bài thực hành số 04: ............................................................................................ 12

Phần 2: THỰC HÀNH TRÊN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ....................................... 14

I. THỰC HÀNH TRÊN PHẦN MỀM MATLAB ................................................ 14

Bài số 1: Khảo sát định lý Shanon ..................................................................... 14

Bài số 2: Khảo sát các phương pháp điều chế tín hiệu số ............................... 15

II. THỰC HÀNH TRÊN PHẦN MỀM SYSTEMVUE. ........................................ 17

Bài số 1: Khảo sát quá trình lấy mẫu và khôi phục tín hiệu tương tự. .......... 18

Bài số 2: Khảo sát các phương pháp điều chế số ............................................. 19

KẾT LUẬN ................................................................................................................. 22

PHỤ LỤC KẾT QUẢ THỰC HÀNH ......................................................................... 23

HƯỚNG DẪN LÀM BÁO CÁO THỰC HÀNH ....................................................... 31

4

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: Sơ đồ mặt KIT huấn luyện ST2151

Hình 2: Dạng sóng tín hiệu đo được tại các điểm đo TP3, TP4, TP5 và TP6

Hình 3: Sơ đồ kết nối bài thực hành số 2.

Hình 4: Dạng tín hiệu lấy mẫu và tín hiệu sau khi khôi phục tại fs =8KHz

Hình 5: Dạng tín hiệu lấy mẫu, khôi phục với tần số lấy mẫu khác nhau

Hình 6: Sơ đồ kết nối với tín hiệu Audio

Hình 7: Giao diện chương trình mô phỏng định lý Shanon

Hình 8: Giao diện chương trình mô phỏng các phương pháp điều chế số

Hình 9: Cửa sổ mô phỏng dạng sóng các tín hiệu điều chế số

Hình 10: Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều chế và giải điều chế BPSK

Hình 11: Dạng phổ tín hiệu BPSK

Hình 12: Sơ đồ khối lấy mẫu tín hiệu

Hình 13: Dạng tín hiệu sau lấy mẫu

Hình 14: Sơ đồ khối điều chế BASK (Data Input = 10 kHz, Carrier frequency

= 50 kHz)

Hình 15: Đồ thị dạng sóng theo thời gian của tín hiệu BASK

Hình 16: Sơ đồ khối điều chế BFSK (Data Input = 10 kHz, Low frequency =

45 kHz, High frequency = 55 kHz

Hình 17: Các tham số tín hiệu điều chế BFSK (Data Input = 10 kHz, Low

frequency = 45 kHz, High frequency = 55 kHz

Hình 18: Sơ đồ khối điều chế BPSK (Data Input = 10 kHz, Carrier frequency =

50 kHz

Hình 19: Các tham số tín hiệu điều chế BPSK (Data Input = 10 kHz, Carrier

frequency = 50 kHz

Hình 20: Sơ đồ khối điều chế 16QAM

Hình 21: Các tham số tín hiệu điều chế 16QAM

5

MỞ ĐẦU

Thực hành là nội dung rất quan trọng giúp cho học viên hiểu rõ hơn các nội

dung lý thuyết đa được học. Để đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng thực hành môn

học “Cơ sở kỹ thuật thông tin số” chúng tôi biên soạn tài liệu này. Đây là nội dung

hướng dẫn thực hành nhằm giúp cho học viên củng cố kiến thức đa học thông qua các

bài thực hành trên KIT ST2151, phần mềm Matlab, System View tạo tiền đề quan

trọng cho học viên nghiên cứu các vấn đề thực tế trong lĩnh vực thông tin số hiện

nay.

Nội dung các bài thực hành được trình bày một cách cụ thể mang tính trực

quan cao giúp người học dễ tiếp thu và vận dụng.

Tài liệu hướng dẫn thực hành gồm 2 phần:

Phần 1: Thí nghiệm trên KIT ST2151

Phần 2: Thí nghiệm trên phần mềm mô phỏng.

Nội dung tài liệu được biên soạn căn cứ vào chương trình môn học của các đối

tượng và các dụng cụ, thiết bị thực hành được trang bị hiện có. Tài liệu dùng cho các

đối tượng đại học, cao đẳng… đồng thời cũng là tài liệu tham khảo bổ ích cho các đối

tượng khác có liên quan.

Chúng tôi chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của các đồng chí trong

tiểu ban khoa học của khoa Kỹ thuật cơ sở. Tài liệu được biên soạn lần đầu chắc

chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong các ý kiến đóng góp của các

đồng chí

BỘ MÔN CƠ SỞ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

6

NỘI DUNG

Phần 1: THỰC HÀNH TRÊN KIT ST2151

A. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

- Hiểu được cấu tạo, biết sử dụng KIT ST2151 để khảo sát dạng tín hiệu lấy

mẫu và tín hiệu khôi phục, đối chứng với lý thuyết đa học.

- Phân tích các tham số của tín hiệu sau các khối trên máy hiện sóng, rút ra

nhận xét, kết luận.

- Vận dụng kết quả thu được để phân tích tín hiệu trên hệ thống thông tin số.

2. Kỹ năng

- Thành thạo trong việc đo, kiểm tra, phân tích tín hiệu trên máy hiện sóng.

- So sánh, đối chiếu kết quả thu được với lý thuyết. Rút ra nhận xét, kinh

nghiệm nếu có sai khác.

3. Thái độ

- Cẩn thận, tỉ mỉ trong đo, kiểm tra tín hiệu, bảo đảm an toàn tuyệt đối trong

quá trình thực hành.

B. NỘI DUNG

I. TÍNH NĂNG KỸ THUẬT KIT HUẤN LUYỆN ST2151

Kit huấn luyện ST2151 được thiết kế mô tả quá trình truyền tín hiệu với 2 quá

trình cơ bản là lấy mẫu và khôi phục tín hiệu tương tự từ các xung lấy mẫu. Các bài

thực hành xây dựng trên KIT ST2151 bao gồm khảo sát tiêu chuẩn lấy mẫu Nyquist

và khôi phục dữ liệu bằng bộ lọc thông thấp với các bậc khác nhau. Một số tính năng

cơ bản của KIT ST2151 như sau:

- Có bộ tạo dao động chuẩn thạch anh onboard.

- Biểu diễn quá trình lấy mẫu và khôi phục tín hiệu tương tự

- Tạo tín hiệu analog để thực hành lấy mẫu với tần số 1KHz onboard.

- Có khả năng chọn tần số lấy mẫu khác nhau.

- Có khả năng chọn chu trình làm việc của tín hiệu lấy mẫu từ 10% đến 90%.

- Có khả năng lựa chọn tần số lấy mẫu onboard hoặc đưa tần số lấy mẫu từ bên

ngoài vào thông qua chuyển mạch.

7

- Tích hợp mạch lọc thông thấp bậc 2 và bậc 4 onboard.

- Có đầu vào và đầu ra cho tín hiệu thoại để khảo sát quá trình lấy mẫu và khôi

phục tín hiệu thoại.

- Bố trí các điểm đo để khảo sát tín hiệu sau các khối bằng cách sử dụng máy hiện

sóng

* Một số chú ý nhằm bảo đảm an toàn trong quá trình khai thác và sử dụng

kit huấn luyện ST2151:

- Luôn giữ cho Kit huấn luyện sạch sẽ và để nơi khô ráo thoáng mát. Tuyệt đối

không sử dụng thiết bị trong môi trường ẩm ướt hoặc môi trường dễ gây cháy nổ.

- Chỉ sử dụng dây nối chuyên dụng đi kèm theo Kit huấn luyện.

- Chỉ sử dụng loại cầu chì đi kèm theo Kit hoặc các loại có tính năng tương

đương.

- Đấu đất cho Kit trước khi khai thác sử dụng.

II. CẤU TRÚC KIT HUẤN LUYỆN ST2151

Hình 1: Sơ đồ mặt KIT huấn luyện ST2151

8

Cấu trúc của Kit huấn luyện ST2151 bao gồm các khối cơ bản sau:

1. Khối tạo tần số lấy mẫu bằng dao động thạch anh.

2. Khối chọn chu trình làm việc.

3. Khối lấy mẫu tín hiệu

4. Khối các bộ lọc bậc 2 và bậc 4.

5. Khối đầu vào và đầu ra cho tín hiệu thoại Audio.

Để khảo sát quá trình lấy mẫu và khôi phục dữ liệu các khối được kết nối với nhau

thông qua hệ thống dây nối chuyên dùng cho Kit huấn luyện và sử dụng máy hiện sóng để

quan sát dạng sóng và đo các tham số của tín hiệu sau mỗi khối theo từng bài thực hành cụ

thể

III. CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN KIT HUẤN LUYỆN ST2151

Bài thực hành số 01:

KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TẠO TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ ĐỂ LẤY MẪU

1. Mục đích thực hành:

Khảo sát quá trình tạo tín hiệu tương tự tần số 1 KHz từ xung vuông để thực

hành lấy mẫu tín hiệu

2. Các thiết bị yêu cầu cho thực hành:

- Kit huấn luyện ST2151 và dây nối nguồn.

- Máy hiện sóng.

- Dây kết nối các khối trên KIT.

3. Thu tục thực hành:

Đảo mạch chọn chu trình làm việc: Đặt ở vị trí 5.

Đảo mạch chọn tần số lấy mẫu trong hoặc ngoài: đặt ở vị trí internal (trong).

Bước 1: Kết nối dây nguồn vào KIT huấn luyện. Chú ý công tắc nguồn đặt ở vị

trí “Off”. Nối que đo máy hiện sóng (MHS)

Bước 2: Bật công tắc nguồn của KIT huấn luyện và máy hiện sóng về vị trí

“ON”.

Bước 3: Quan sát quá trình tạo tín hiệu 1KHz bằng cách sử dụng máy hiện

sóng đo dạng tín hiệu tại các chân TP3, TP4, TP5 và TP6 (dạng tín hiệu như trong

hình 2).

9

Hình 2: Dạng sóng tín hiệu đo được tại các điểm đo TP3, TP4, TP5 và TP6


KHẢO SÁT DẠNG TÍN HIỆU LẤY MẪU VÀ TÍN HIỆU SAU KHÔI PHỤC


Nghiên cứu quá trình lấy mẫu và khôi phục tín hiệu tương tự tần số 1 KHz.

2. Các thiết bị yêu cầu cho thực hành:




3. Thu tục thực hành



Hình 3: Sơ đồ kết nối thực hành bài 2.

10


trí “Off”. Nối que đo MHS. Kết nối tín hiệu tương tự hình sin 1KHz vào đầu vào bộ

lấy mẫu như hình 3. Kết nối đầu ra của mạch lấy mẫu với bộ lọc thông thấp bậc bốn.


“ON”.

Bước 3: Chọn tần số lấy mẫu là 8KHz bằng cách ấn nút chọn tần số lấy mẫu

cho đến khi đèn led ứng với tín hiệu 80Khz sáng.

Bước 4: Quan sát dạng sóng hình sin 1KHz và dạng tín hiệu lấy mẫu (TP39) và

tín hiệu khôi phục (TP44) trên MHS. Kết quả hiển thị trên MHS cho thấy mỗi chu kỳ

hình sin ta có 8 mẫu (hình 4)

Hình 4: Dạng tín hiệu lấy mẫu và tín hiệu sau khi khôi phục tại fs =8KHz

4. Kết luận

- Tín hiệu sau bộ lấy mẫu có biên độ giống biên độ tín hiệu gốc.

- Bậc của bộ lọc càng cao thì tín hiệu khôi phục càng giống với tín hiệu ban đầu.


KHẢO SÁT DẠNG TÍN HIỆU LẤY MẪU VÀ TÍN HIỆU SAU KHÔI PHỤC

VỚI CÁC TẦN SỐ LẤY MẪU KHÁC NHAU


Khảo sát quá trình lấy mẫu và khôi phục tín hiệu tương tự với các tần số lấy

mẫu khác nhau.

2. Các thiết bị cần thiết cho thực hành:




3. Thu tục thực hành



11

Hình 5: Dạng tín hiệu lấy mẫu, tín hiệu khôi phục với tần số lấy mẫu khác nhau


trí “Off”. Nối que đo MHS. Kết nối tín hiệu tương tự hình sin 1KHz vào đầu vào bộ

lấy mẫu như hình 3. Kết nối đầu ra của mạch lấy mẫu với bộ lọc thông thấp bậc bốn.


“ON”.

Bước 3: Thay đổi tần số lấy mẫu với các giá trị lấy mẫu là 2KHz, 5KHz,

8KHz, 10KHz, 20KHz, 40KHz. Quan sát dạng sóng tín hiệu lấy mẫu tại chân đo

TP39 và tín hiệu khôi phục tại chân TP44 trong từng trường hợp cụ thể của tần số lấy

mẫu (hình 5). Rút ra kết luận về dạng tín hiệu khôi phục khi thay đổi tần số lấy mẫu.

4. Kết luận

- Khi tăng tần số lấy mẫu thì tín hiệu khôi phục càng giống với tín hiệu gốc.

- Khi thay đổi độ rộng xung lấy mẫu từ 10 đến 90% thì độ rộng tín hiệu lấy mẫu

tăng, méo ở tín hiệu thu cũng tăng.

12


KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH LẤY MẪU VÀ KHÔI PHỤC TÍN HIỆU THOẠI

1. Mục đích:

Khảo sát quá trình lấy mẫu và khôi phục tín hiệu audio tương tự.

2. Các thiết bị cần thiết cho thực hành:




- Micro.

3. Thu tục thực hành:




trí “Off”. Nối que đo MHS. Kết nối khối vào và ra audio như hình 6

Bước 2: Bật công tắc nguồn của KIT huấn luyện, công tắc Speaker và máy hiện

sóng. Nối que đo máy hiện sóng (MHS)

Bước 3: Chọn tần số lấy mẫu bằng 8KHz. Nói vào Micro, nghe âm thanh thể

hiện tín hiệu khôi phục bằng loa trên KIT. Quan sát tín hiệu trên các chân TP8,

TP42, TP44, TP39, TP48, TP50.

Bước 4: Nối đầu ra khối lấy và giữ mẫu tới đầu vào bộ lọc bậc 4, so sánh kết

quả (tín hiệu thoại khôi phục nghe trong hơn)

Bước 5: Thay đổi tần số lấy mẫu với các giá trị lấy mẫu là 2KHZ, 5KHZ,

10KHZ, 20KHZ, 40KHZ, thay đổi độ rộng xung lấy mẫu. Nhận xét về chất lượng

âm thanh khôi phục.

13

Hình 6: Sơ đồ kết nối với tín hiệu Audio

4. Kết luận

Chất lượng tín hiệu thoại trên loa tăng khi tăng tần số lấy mẫu và độ rộng xung

lấy mẫu. Đầu ra mạch audio được nối tới bộ lọc để giảm méo. Nếu nối trực tiếp đầu

ra mạch audio tới đầu vào mạch lấy mẫu thì chất lượng tín hiệu khôi phục rất thấp.

14

Phần 2: THỰC HÀNH TRÊN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG

A. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

- Biết sử dụng phần mềm Matlab và SystemVue để phân tích dạng tín hiệu lấy

mẫu, tín hiệu khôi phục, tín hiệu điều chế số, đối chứng với lý thuyết đa học.

- Phân tích các tham số của tín hiệu sau các khối trên sơ đồ mô phỏng, so sánh,

rút ra nhận xét, kết luận so với lý thuyết.

- Vận dụng phân tích quá trình xử lý tín hiệu trên hệ thống thông tin số trong

thực tế

2. Kỹ năng

- Biết cách khai thác, sử dụng phần mềm Matlab, SystemVue.

- Nắm chắc sơ đồ, nguyên lý các mạch số hóa, điều chế tín hiệu đa học.

- Thành thạo trong phân tích các tham số của tín hiệu mô phỏng.

3. Thái độ

- Cẩn thận, tỉ mỉ trong thiết kế, mô phỏng, bảo đảm an toàn tuyệt đối trong quá

trình thí nghiệm.

B. NỘI DUNG

I. THỰC HÀNH TRÊN PHẦN MỀM MATLAB

MATLAB là phần mềm cung cấp môi trường tính toán số và lập trình, do công

ty MathWorks thiết kế. MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm

số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng và liên

kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác. Với ưu

điểm trực quan, kết quả có thể đo đạc tính toán được nên phần mềm MATLAB đang

được sử dụng rất hiệu quả giúp học viên lĩnh hội tốt hơn các kiến thức của môn học

Cơ sở kỹ thuật thông tin số.

Bài số 1: Khảo sát định lý Shanon

Giao diện chính của chương trình gồm các cửa sổ hiển thị dạng sóng và dạng

phổ tín hiệu vào, ra, tín hiệu rời rạc. Học viên có thể thay đổi tần số tín hiệu vào (f0),

thay đổi tần số lấy mẫu (fs) bằng thanh trượt hoặc nhập giá trị trực tiếp từ bàn phím,

quan sát các thay đổi của các tín hiệu tương ứng

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=T%C3%ADnh_to%C3%A1n_s%E1%BB%91&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/L%E1%BA%ADp_tr%C3%ACnh_m%C3%A1y_t%C3%ADnh

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=MathWorks&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ma_tr%E1%BA%ADn

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%93_th%E1%BB%8B

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%A0m_s%E1%BB%91

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%A0m_s%E1%BB%91

http://vi.wikipedia.org/wiki/Thu%E1%BA%ADt_to%C3%A1n

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BA%A7n_m%E1%BB%81m

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ng%C3%B4n_ng%E1%BB%AF_l%E1%BA%ADp_tr%C3%ACnh

15

Hình 7: Giao diện chương trình mô phỏng định lý Shanon

Ví dụ: với tần số tín hiệu vào f0 = 8 Hz, tần số tín hiệu lấy mẫu là fs = 20 Hz

thỏa man điều kiện của đinh ly Shanon fs ≥ 2.f0 thì tín hiệu khôi phục hoàn toàn giống

với tín hiệu vào. Giữ nguyên tần số tín hiệu vào, giảm tần số tín hiệu lấy mẫu nếu tần

số tín hiệu lấy mẫu không thỏa man định lý Shanon thì tín hiệu khôi phục sẽ sai khác

(méo) so với tín hiệu ban đầu. Sự sai khác càng lớn khi độ chênh lệch giữa tần số lấy

mẫu và tần số tín hiệu vào càng lớn.

Bài số 2: Khảo sát các phương pháp điều chế tín hiệu số

Hình 8: Giao diện chương trình mô phỏng các phương pháp điều chế số

Giao diện chính của chương trình mô phỏng gồm các tùy chọn: MATLAB và

SIMULINK và Help

Học viên có thể chọn để nghiên cứu dạng sóng tín hiệu các phương pháp điều

chế số bằng cách chọn vào tùy chọn MATLAB sau đó chọn Signal Modulation

16

Hình 9: Cửa sổ mô phỏng dạng sóng các tín hiệu điều chế số

Trên giao diện chính của chương trình, cho phép học viên thay đổi biên độ, tần

số của sóng mang hoặc thay đổi chuỗi bit số đưa vào điều chế. Sau đó có thể lựa chọn

các phương thức điều chế khác nhau như: BPSK, DPSK, QPSK, QAM, ASK, FSK,

OOK và quan sát các dạng tín hiệu thu được.

Học viên có thể chọn nghiên cứu sơ đồ khối trực quan các phương pháp điều

chế và giải điều chế cơ bản sử dụng kênh AWGN bằng cách chọn vào tùy chọn

Simulink sau đó chọn 1 trong các phương pháp điều chế và giải điều chế.

Hình 10: Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều chế và giải điều chế BPSK

17

Sau khi chạy mô phỏng học viên có thể nghiên cứu được chòm sao tín hiệu,

phổ tin tức, phổ tín hiệu giải điều chế, phổ sau khi qua lọc phát, lọc thu; tính toán, vẽ

đồ thị tỉ số lỗi bit BER.

Hình 11: Dạng phổ tín hiệu BPSK

II. THỰC HÀNH TRÊN PHẦN MỀM SYSTEMVUE.

Phần mềm mô phỏng System View do công ty ELANIX phát triển có

nhiều tính năng, ưu điểm vượt trội trong mô phỏng các nội dung về hệ thống

thông tin số so với các phần mềm khác. Phần mềm System View là một công cụ mô

phỏng chuyên dụng hệ thống thông tin số.

18

Phần mềm cung cấp một môi trường thiết kế cho người dùng để thiết kế và

phân tích các nội dung thông tin số cả trong miền thời gian và tần số. Có thể giao tiếp

với thiết bị thật và có thể thực hiện được các ứng dụng như: xử lý tín hiệu thông tin

và điều khiển hệ thống...

Bài số 1: Khảo sát quá trình lấy mẫu và khôi phục tín hiệu tương tự.

Chạy các file: Natural Sampling.svu sau đó thay đổi tham số, quan sát kết quả

và rút ra nhận xét.

Hình 12: Sơ đồ khối lấy mẫu tín hiệu

Hình 13: Dạng tín hiệu sau lấy mẫu

19

Bài số 2: Khảo sát các phương pháp điều chế số

Chạy file ASK.svu sau đó thay đổi tham số, quan sát kết quả dạng sóng thu

được và rút ra nhận xét.

Hình 14: Sơ đồ khối điều chế BASK (Data Input = 10 kHz, Carrier

frequency = 50 kHz)

Hình 15: Đồ thị dạng sóng theo thời gian cua tín hiệu BASK (Data Input = 10

kHz, Carrier frequency = 50 kHz)

20

Chạy file BFSK.svu sau đó thay đổi tham số, quan sát kết quả dạng sóng thu


Hình 16: Sơ đồ khối điều chế BFSK (Data Input = 10 kHz, Low frequency

= 45 kHz, High frequency = 55 kHz)

Hình 17: Các tham số tín hiệu điều chế BFSK (Data Input = 10 kHz, Low

frequency = 45 kHz, High frequency = 55 kHz)

Chạy file BPSK.svu sau đó thay đổi tham số, quan sát kết quả dạng sóng thu


21

Hình 18: Sơ đồ khối điều chế BPSK (Data Input = 10 kHz, Carrier frequency =

50 kHz)

Hình 19: Các tham số tín hiệu điều chế BPSK (Data Input = 10 kHz,

Carrier frequency = 50 kHz)

Chạy file 16QAM.svu sau đó thay đổi tham số, quan sát kết quả dạng sóng thu


22

Hình 20: Sơ đồ khối điều chế 16QAM

Hình 21: Các tham số tín hiệu điều chế 16QAM

KẾT LUẬN

Thông qua thực hành thí nghiệm trên KIT huấn luyện ST2151 và thí nghiệm

trên phần mềm mô phỏng học viên hiểu và nắm chắc hơn về quá trình số hóa tín hiệu

tương tự theo phương pháp PCM, dạng sóng tín hiệu điều chế số ASK, FSK, PSK.

Từ đó nắm chắc hơn nội dung lý thuyết đa được nghiên cứu và vận dụng vào học các

nội dung tiếp theo.

23

PHỤ LỤC

KẾT QUẢ THỰC HÀNH TRÊN KIT ST2151

Tần số lấy mẫu fs = 2KHz:

+ Vẽ dạng tín hiệu sau lấy mẫu:

+ Vẽ dạng tín hiệu khôi phục







Kết luận:………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

24

KẾT QUẢ THỰC HÀNH TRÊN PHẦN MỀM

Bài: Khảo sát các phương pháp điều chế số

Với chuỗi bit:……………………………………………………………………...

Vẽ dạng sóng tín hiệu điều chế:

+ ASK

+ FSK

+ PSK

+ QAM

Kết luận:………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

25


Bài: Khảo sát định lý Shannon.

Chạy file Shannon.exe

* Trường hợp 1: f0 > fs

Tần số tín hiệu tương tự:…

Tần số lấy mẫu:…

Tín hiệu ban đầu:…

Tín hiệu khôi phục:…

* Trường hợp 2: f0 = fs


Tần số lấy mẫu: …



* Trường hợp 3: fs = 2f0





* Trường hợp 4: fs = 3f0





Kết luận:………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………….

26



1. Điều chế biên độ số

Chạy file simulink ASK.mdl

- Vẽ dạng chòm sao tín hiệu điều chế ASK

- Vẽ dạng phổ tín hiệu phát ASK

- Vẽ dạng chòm sao tín hiệu ASK thu

- Vẽ dạng phổ tín hiệu thu ASK

Kết luận:………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

27



2. Điều chế tần số số

Chạy file simulink FSK.mdl

- Vẽ dạng chòm sao tín hiệu điều chế FSK

- Vẽ dạng phổ tín hiệu phát FSK

- Vẽ dạng chòm sao tín hiệu FSK thu

- Vẽ dạng phổ tín hiệu thu FSK

Kết luận:………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

28



3. Điều chế pha số

Chạy file simulink PSK.mdl

- Vẽ dạng chòm sao tín hiệu điều chế PSK

- Vẽ dạng phổ tín hiệu phát PSK

- Vẽ dạng chòm sao tín hiệu PSK thu

- Vẽ dạng phổ tín hiệu thu PSK

Kết luận:………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

29



4. Điều chế QAM

Chạy file simulink QAM.mdl

- Vẽ dạng chòm sao tín hiệu điều chế QAM

- Vẽ dạng phổ tín hiệu phát QAM

- Vẽ dạng chòm sao tín hiệu QAM thu

- Vẽ dạng phổ tín hiệu thu QAM

Kết luận:………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

30


Bài: Khảo sát quá trình lấy mẫu và khôi phục tín hiệu tương tự

1. Chạy file Natural Sampling.svu

+ Vẽ dạng tín hiệu sau lấy mẫu

+ Nhận xét:………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………….

2. Chạy file Khoiphuc.svu

+ Vẽ dạng sóng tín hiệu gốc và tín hiệu khôi phục

+ Thay đổi tần số lấy mẫu:

Kết luận:………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

31

HƯỚNG DẪN LÀM BAO CAO THỰC HÀNH

Trang bìa

KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ

BỘ MÔN CƠ SỞ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

BÁO CÁO THỰC HÀNH

MÔN HỌC CƠ SỞ KỸ THUẬT THÔNG TIN SỐ

Giáo viên hướng dẫn:..…………………

Học viên:………………………………...

Đơn vị:…………………………………...

Khánh Hòa, tháng…năm 20…

32

NỘI DUNG THỰC HÀNH

Phần 1: THỰC HÀNH TRÊN KIT ST2151


1. Mục đích

2. Các trang bị, phương tiện kỹ thuật phục vụ thực hành

3. Cơ sở lý thuyết

4. Thủ tục thực hành

5. Kết quả thực hành và rút ra nhận xét, kết luận


1. Mục đích




5. Kết quả thực hành và rút ra nhận xét, kết luận…

Phần 2: THỰC HÀNH TRÊN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG


1. Mục đích




5. Kết quả thực hành và rút ra nhận xét, kết luận


1. Mục đích




5. Kết quả thực hành và rút ra nhận xét, kết luận…

cƠ sỞ kỸ thuẬt thÔng tin sỐ - tcu.edu.vn. khoa... · 5. thận trọng, chu đáo trong...

Documents