Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
LỜI NÓI ĐẦU
Vào đầu thế kỷ 20 Marconi thành công trong việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây
Dương, Kenelly và Heaviside phát hiện một yếu tố là tầng điện ly hiện diện ở tầng
phía trên của khí quyển có thể dùng làm vật phản xạ sóng điện từ. Những yếu tố đó đã
mở ra một kỷ nguyên thông tin vô tyuến cao tần đại quy mô.
Chiến tranh thế giới lần thứ hai là một bước ngoặt trong thông tin vô tuyến.
Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thông tin sử dụng băng tần số cực cao (VHF) đã
được nghiên cứu liên tục sau chiến tranh thế giới - đã trở thành hiện thực nhờ sự phát
triển các linh kiện điện tử dùng cho VHF và UHF, chủ yếu là để phát triển ngành
rađa.Với sự gia tăng không ngừng của lưu lượng truyền thông, tần số của thông tin vô
tuyến đã vươn tới các băng tần siêu cao (SHF) và cực cao (EHF). Vào những năm
1960, phương pháp chuyển tiếp qua vệ tinh đã được thực hiện và phương pháp chuyển
tiếp bằng tán xạ qua tầng đối lưu của khí quyển đã xuất hiện. Do những đặc tính ưu
việt của mình như dung lượng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu quả kinh tế cao, thông tin
vô tuyến được sử dụng rất rộng rãi trong phát thanh truyền hình quảng bá, vô tuyến
đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tượng, liên lạc sóng ngắn, thông tin vệ
tinh - vũ trụ v.v Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác là điều không tránh
khỏi, bởi vì thông tin vô tuyến sử dụng chung phần không gian làm môi trường truyền
dẫn.
Chính vì thế điều chế tín hiệu là một phần không thể thiếu được trong truyền dẫn
của thông tin vô tuyến. Điều chế giúp chúng ta có thể truyền đi thông tin hoặc tín hiệu
mong muốn và nhận được những tín hiệu mà mình muốn có.
Đồ án được chia làm ba phần :
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA ĐIỀU CHẾ
CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHẾ MỘT SỐ LOẠI TÍN HIỆU VÀ VÍ DỤ MINH
HỌA
Trong khi tìm hiểu em còn nhiều thiếu sót mong thầy giáo Nguyễn Vũ Anh
Quang và các bạn góp ý để bài làm hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn !

3.1.1. Điều chế biên độ tương tự (AM) 13
3.1.2. Điều chế biên độ số (ASK) 17
3.1.3. Mô phỏng tín hiệu AM bằng phần mềm Matlap 18
3.2. Điều chế tần số và điều chế pha 21
3.2.2. Điều chế FSK 27
3.2.3. Điều chế PSK 28
3.2.3.1. Điều chế pha 2 trạng thái (2 PSK) 28
3.2.3.2. Điều chế pha 4 trạng thái (QPSK) 29
3.2.3.3. Mô phỏng Matlap với tín hiệu điều tần và điều pha 31
3.3. Điều chế QAM 32
3.3.1. Định nghĩa 32
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 2
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
3.3.2. Điều chế QAM 16 trạng thái (điều chế 16 QAM) 32
3.4. Điều chế nhị phân 34
3.4.1. Điều chế nhị phân 34
3.4.2. Điều chế khóa dịch biên độ nhị phân (BASK) 34
3.4.3. Điều chế khóa dịch pha nhị phân (BPSK) 36
3.4.4. Điều chế khóa dịch tần nhị phân (BFSK) 37
TỔNG KẾT 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 3
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Các phần tử của hệ thống thông tin 6
Hình 3.1 : Điều chế tín hiệu AM mức thấp 13
Hình 3.2 : Điều chế tín hiệu AM mức cao 13
Hình 3.3: Dạng tín hiệu V, V0 và VAM 14
Hình 3.5 : Điều chế AM đơn âm 15
Hình 3.6: Điều chế AM bằng một diot 16

phương
PSK Phase Shift Keying Điều chế pha số
BASK Binary Amplitude Shift Keying
Điều chế khóa dịch
biên độ nhị phân
OOK On –off keying Điều chế khoa on-off
STR Symbol Timing Recovery
Bộ khôi phục đồng
bộ
BPSK Binary Phase Shift Keying
Điều chế khóa dịch
pha nhị phân
BFSK Binary Frequency Shift Keying
Điều chế khóa dịch
tần nhị phân
QPSK Quadrature Phase Shift Keying
Điều chế khóa pha
cầu phương
FM Frequency Modulation
Điều chế tần số tương
tự
DFM Differential Frequency Modulation
Phổ của tín hiệu điều
tần số
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 5
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
1.1. Sơ đồ và chức năng cơ bản
Hình 1.1: Các phần tử của hệ thống thông tin
Có ba phần căn bản của bất cứ hệ thống thông tin nào cũng phải có: Máy phát,

Nhiễu hay là các tín hiệu điện ngẫu nhiên sinh ra bởi các quá trình vật lý trong hệ
thống và cả từ bên ngoài. Khi nhiễu tác động vào tín hiệu truyền có thể làm giảm chất
lượng của tín hiệu hay có thể làm hỏng đường truyền. Bộ lọc dùng để giảm nhiễu một
phần nhưng nhiễu không thể loại bỏ hoàn toàn. Nhiễu là một thành phần cơ bản tạo ra
những giới hạn trong hệ thống truyền thông.
1.2. Các môi trường truyền dẫn
Truyền dẫn là quá trình truyền tải thông tin giữa các điểm kết nối trong một hệ
thống hay trong mạng viễn thông.
Môi trường truyền dẫn có hai loại là hữu tuyến (có dây) và vô tuyến (không dây).
Môi trường truyền dẫn hữu tuyến bao gồm các loại đường dây thông tin như cáp đồng
nhiều đôi, cáp đồng trục, sợi quang… Môi trường truyền dẫn vô tuyến là khoảng
không bao quanh Trái đất, chính là các tầng khí quyển, tầng điện ly và khoảng không
vũ trụ khác (không phải chân không).
1.2.1. Môi trường truyền dẫn bằng cáp kim loại
Cáp kim loại là một môi trường truyền dẫn lý tưởng cho việc kêt nối các thuê bao
viễn thông. Có hai loại cáp kim loại chính là cáp đôi phù hợp cho truyền tốc độ thấp và
cáp đồng trục được dùng cho phân cấp tốc độ cao.
• Cáp đôi: thường được dùng cho dữ liệu tương tự. Chất cách điện được làm
bằng giấy. Tuy nhiên nếu được làm bằng nhựa thì tốt hơn (không nhạỵ cảm với độ ẩm,
suy hao ít tại các tần số cao…) do đó nó được dùng nhiều trong cáp đôi hiện đại. Phần
dẫn điện thường được làm bằng đồng với nhiều loại đường kính khác nhau. Các sợi lõi
trong cáp được xoắn vào nhau theo cặp 2 hoặc 4 dây tùy vào ứng dụng cụ thể. Phần lõi
chính của cáp kim loại được hình thành nhờ các cặp dây xoắn (2 hay 4) theo các lớp
đồng tâm. Các cặp xoắn này được đặt liên tiếp nhau và được thay đổi một cách ngẫu
nhiên để giảm sự mất cân bằng.
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 7
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
• Cáp đồng trục: dùng cho cả hai hệ thống ghép kênh tần số FDM và hệ thống
ghép kênh theo thời gian TDM. Cáp này bao gồm lõi kim loại ở chính giữa và một lớp
dẫn khác bao phủ bên ngoài có hình ống. Lớp dẫn hình ống bên ngoài có lớp bảo vệ

• Độ suy giảm của kênh thông tin vô tuyến biến đổi còn do sự biến đổi các
tham số khí quyển Trái đất.
• Méo tín hiệu phát đi do hạn chế về phổ tần của nó (năng lượng tập trung ở dải
tương đối hẹp).
• Cạn kiệt về tần số do ngày càng có nhiều hệ thống vô tuyến xuất hiện.
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 9
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
CHƯƠNG II: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA ĐIỀU CHẾ
2.1. Tín hiệu điều chế
Là các tín hiệu tin tức cần truyền đi (tín hiệu số và tín hiệu tương tự bao gồm: tín
hiệu thoại, truyền hình, số liệu…) có tần số thấp.
2.2. Tín hiệu sóng mang
Là các tín hiệu điện cao tần có thể tải (mang) được thông tin. Tín hiệu cao tần ở
đây mang tính chất tương đối. Một tín hiệu điện cao tần có thể làm sóng mang cho một
tín hiệu điều chế này nhưng lại không thể làm sóng mang cho một tín hiệu điều chế
khác và chính nó có khi lại trở thành tín hiệu điều chế cho một sóng mang có tấn số
cao hơn.
Một sóng mang tiêu biểu có công thức toán học là:
U(t) = A sin (ωt + ϕ)
Trong đó: A là biên độ của sóng mang
ω = 2πf là tần số góc của sóng mang
f là tần số của sóng mang
ϕ: pha của sóng mang
Các tham số A, f và ϕ đều có thể mang thông tin.
2.3. Điều chế
2.3.1. Điều chế
Điều chế là quá trình biến đổi một trong các tham số sóng mang cao tần (biên
độ, hay tần số, hay pha) tỷ lệ với tín hiệu băng gốc BB (Base Band)
2.3.2. Điều kiện điều chế
1.

một băng tần truyền dẫn (Ví dụ: tín hiệu thoại có băng tần từ 0,3 ÷ 3,4KHz) nên khi
truyền nhiều tín hiệu trên một đường truyền dẫn thì chúng sẽ bị lẫn vào nhau làm cho
phía thu không thu được tín hiệu. Để truyền được nhiều tín hiệu trên cùng một đường
truyền thì người ta phải điều chế các tín hiệu cần truyền vào các sóng mang khác nhau,
mục đích là chuyển phổ của thông tin cần truyền lên các vùng khác nhau sau đó mới
truyền chung trên một đường truyền dẫn. Nhờ sự khác nhau về vùng phổ của các tín
hiệu truyền đi mà phía thu dễ dàng thu được tín hiệu.
2.4. Phân loại điều chế
2.4.1. Phân loại theo tín hiệu đưa vào điều chế
- Điều chế tương tự: tín hiệu điều chế là tín hiệu tương tự
- Điều chế số: tín hiệu điều chế là tín hiệu số.
2.4.2. Phân loại theo sự thay đổi của các tham số của sóng mang
2.4.2.1. Điều chế biên độ
Là tác động tín hiệu điều chế vào sóng mang làm cho biên độ của sóng mang
thay đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế. Điều chế biên độ tương tự được gọi là AM
(Amplitude Modulation). Điều chế biên độ số được gọi là ASK (Amplitude Shift
Keying).
2.4.2.2. Điều chế tần số
Là tác động tín hiệu điều chế vào sóng mang làm cho tần số của sóng mang
thay đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế. Điều chế tần số tương tự được gọi là FM
(Frequency Modulation). Điều chế tần số số được gọi là FSK (Frequency Shift
Keying).
2.4.2.3. Điều chế pha
Là tác động tín hiệu điều chế vào sóng mang làm cho pha của sóng mang thay
đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế. Điều chế pha tương tự được gọi là PM (Phase
Modulation). Điều chế pha số được gọi là PSK (Phase Shift Keying).
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 11
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
2.4.2.4. Điều chế QAM (Quature Amplitude Modulation)
Là phương pháp điều chế kết hợp cả điều chế biên độ ASK và điều chế pha PSK.

.cosΩt (2)
Trong đó: V
Ω
: là tín hiệu biên độ băng gốc
Ω: tần số góc tín hiệu băng gốc
Từ (1) và (2) ta được tín hiệu điều chế biên có dạng:

( ) ( )
( ) ( )
3.1tcostcosm1V
tcostcos
V
V
1V
tcostcosVVtV
00
0
0
0
00AM
ωΩ+=
ω









VV
2
VV
V
V
m
minmax
minmax
minmax
minmax
0
+
−
=
+
−
==
Ω
(4)
Khi m =1 ta có V
max
= 2V
0
và V
min
=0.
Biến đổi công thức (3) ta có:
( ) ( ) ( )
5.1tcos
2

(5)
V
0
t
0
t
V
Ω
0
t
V
AM
m < 1
t
V
AM
m = 1
0 5 10 15 20
-6
-4
-2
0
2
4
6
t
V
AM
m > 1
Hình 3.3: Dạng tín hiệu V

(Ω
min
÷Ω
max
) vào tải tin, ta sẽ có phổ
của tín hiệu AM như Hình 3.4c.
Ta thấy ngoài tải tin ω
0
có biên độ V
0
còn
có hai biên tần: biên tần trên có tần số từ
(ω
0
- Ω
min
) đến (ω
0
+ Ω
max
) và biên tần
dưới có tần số từ (ω
0
- Ω
max
) đến
(ω
0
+ Ω
min

max
ω
0
+ Ω
max
ω
0

ω
0
- Ω
min
ω
0
+ Ω
min
0
0
0
Hình 3.4: Phổ của tín hiệu AM
V
AM
V
Ω
2
mV
0
V
0
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang

) có dạng như ở hình 4.3 (c). Ta thấy rằng sóng mang biến
thiên trên nền của tín hiệu điều chế, nhưng đây chưa phải là tín hiệu đã điều chế biên
độ. Ở đây hai tín hiệu mới được cộng với nhau, trong khi đó điều chế là nhân hai tín
hiệu với nhau. Tín hiệu sau khi cộng được nắn qua diode D. Sau khi nắn ta thu được
một dãy xung dương là tập hợp của các nửa chu kỳ dương của tín hiệu tổng, biên độ
của các xung thay đổi theo quy luật của tín hiệu điều chế hình 4.3 (d). Các xung này
được đưa đến kích thích cho một mạch cộng hưởng song song LC. Khung cộng hưởng
LC này có tần số cộng hưởng riêng
f
LC
=
1
2
π
đúng bằng tần số của sóng mang.
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 16
Ngõ ra
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
Hình 3.7 :
a) Tín hiệu điều chế
b) Sóng mang
c) Tín hiệu trên điện trở R
3
d) Dòng tín hiệu qua diode
e) Tín hiệu trên khung cộng hưởng
Khi được kích thích thì khung LC sẽ dao động với tần số đúng bằng tần số sóng
mang, còn biên độ thì phụ thuộc vào biên độ của tín hiệu kích thích. Khi xung kích
thích có biên độ lớn thì dao động lấy ra trên khung có biên độ lớn, khi biên độ của
xung kích thích nhỏ thì dao động lấy ra trên khung có biên độ nhỏ.
Như đã nói ở trên, biên độ của các xung kích thích thay đổi theo quy luật của tín

• Công suất biên tần:

( ) ( )
( )
( ) ( )
( )
8.1
2
m
PPPP
7.1
2
m
P
R2
1
2
mV
PP
2
btbtbt
2
L
2
0
btbt
000
000
ωΩ−ωΩ+ω
ωΩ−ωΩ+ω

(9)
Từ (3) ta có: V
AMmax
= V
0
(1+m)
Do đó:
( )
( )
2
L
2
2
0
maxAM
m1P
R2
m1V
P
0
+=
+
=
ω
(10)
Khi m = 1 thì P
AMmax
= 4P
ω
o

= 1/3 P
AM
(14)
• Hệ số lợi dụng công suất:

( )
15.1
1m
2
1
2
m
1P
2
mP
P
P
k
2
2
2
AM
bt
0
0
+
=




00
I
II
k
2
3
2
2
I
(
ω
t
±
n
ω
s)
(n ≥ 2) là biên độ các thành phần dòng điện ứng với hai bậc cao của tín
hiệu điều chế.
I
(
ω
t
±

ω
s)
là biên độ các thành phần biên tần.
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 19
(12)
(15)

Theo bài ra:
0
V
V
m
Ω
=
⇒ V
Ω
= mV
0
= 2*0.005 =0.01
⇒ Tín hiệu điều chế là:
V
Ω
= 0.01 cos (2π*10
4
) t
Mô phỏng tín hiệu đã điều chế:
fc=10^6;fm=10^4;
T=1/fc;
t=0:T/200:100*T;
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 20
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
V
AM
(t)=0.005*cos(2*pi*fc*t).*[1+2*cos(2*pi*fm*t)];
plot(t,V
AM
(t))

Thay (18) vào (17) ta có biểu thức:

[ ]
)4.3()t(dt)t(cosV)t(V
00
ϕ+ω=
Giả thiết tín hiệu điều chế là tín hiệu đơn âm:
V
Ω
(t)= V
Ω
cosΩt (20)
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 21
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
x 10
-4
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
DC-AM,m>1
ω

= (3.1)
dψ
dt
(16)

cũng thay đổi.
Từ (16) đến (25) ta nhận thấy khi V
Ω

= const thì m
p
= const, nhưng độ di tần khi
điều pha thì tăng tỷ lệ với tần số điều chế theo biểu thức:

( )
( )
11.3tsin.
dt
d
ΩΩϕ∆=
ϕ∆
=ω∆
Như vậy điều khác nhau cơ bản giữa điều chế tần số và điều pha là lượng di tần
khi điều pha tỷ lệ với biên độ điện áp điều chế và tần số điều chế, còn lượng di tần khi
điều chế tần số chỉ tỷ lệ với biên độ điện áp điều chế mà thôi.
Thay (21) và (23) vào (3) ta được:
V
FM
(t) = V
0
cos(ω
0
t +
Ω
ωΔ

0
t + m
p
sinΩt) (30)
Khi điều chế đơn âm, phổ của tín hiệu điều tần và điều pha chỉ chứa thành phần
ω
0
và nhiều thành phần tần số biên (ω
0
± nΩ) với n = 1, 2, 3. Biên độ của các thành
phần tần số biên tỷ lệ với hàm số Bessel loại 1 bậc n
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 22
m
f= k = (3.7)

V
Ω
Ω Ω
∆ω
(22)
(26)
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang• Khi chỉ tính đến các thành phần có J
n
(m

p
Ω
max
= 2Ω
max
.∆ϕ (33)
Vậy độ rộng dải tần của tín hiệu điều pha phụ thuộc điều chế tần số.
• Khi m
f
≤ 1 thì chỉ có một cặp biên tần có biên độ lớn hơn 5% biên độ dải tần.
Do đó: D
FM
≈ 2Ω
max
(34)
Trong trường hợp độ rộng dải tần của tín hiệu điều tần bằng độ rộng dải tần của
tín hiệu điều biên, ta gọi là điều tần dải hẹp. Ngược lại khi m
f
>1 ta gọi là điều tần dải
rộng.
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 23
J
1
J
2
J
0
Hình 3.11: Giá trị hệ số Bessel đối với J
0
, J

0
Hình 3.12: Phổ của hàm Bessel
Đồ án môn học GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang
Ta có thể thấy phổ tần băng hẹp của FM giống với phổ của AM. Được ứng dụng
dùng trong thông tin thoại FM với độ di tần (5-15 KHz)
Ứng dụng: phổ tần băng rông có tính chống nhiễu cao dùng trong phát thanh FM
stereo, tiếng TV, Viba, truyền hình vệ tinh. Theo chuẩn FCC, độ di tần cực đại FM
phát thanh và tiếng TV ± 75 KHz.
Hình 3.13: Điều chế PM
(a): Tín hiệu ban đầu
(b): Tín hiệu sóng mang
(c): Tín hiệu sau điều chế
Nhận xét về điều chế FM :
• Công suất AM thay đổi theo điều chế. Công suất FM không đổi.
• Băng thông: về lý thuyết băng thông FM vô cùng lớn nhưng trên thực tế
đôi khi băng thông FM được coi là không đổi với công thức:
• Tính chống nhiễu: thông tin FM có tính chống nhiễu cao hơn AM, chính
vì vậy điều chế FM thường được chọn ở hệ thống thông tin điều chế tương tự.
SVTH: Lê Hoài Giang Trang 24
(b)
(a)
(c)
mV
01
V
01
V
AM1
V
AM2

AM1
= V
01
(1 + mcosΩt) cosω
0
t
= V
01
cosω
0
t + (m/2) V
01
(cos(ω
0
t + Ω) + cos(ω
0
t - Ω)t)
V
AM2
= V
02
(1 + mcosΩt) cosω
0
t
= V
02
cosω
0
t + (m/2) V
01