LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập, nghiên cứu tại khoa Điện-Điện tử trường Đại học Hàng
Hải Việt Nam, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, cô giáo, cùng bạn bè em
đã hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.
Có được thành quả ngày hôm nay, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn tới các
thầy (cô) giáo trong khoa Điện-Điện tử trường Đại học Hàng Hải Việt Nam đã
truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại
trường. Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới thầy Lê Quốc Vượng đã giúp
đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
Do thời gian có hạn, cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên trong đồ án tốt
nghiệp này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế nhật định. Vì vậy, em
rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, sự chỉ bảo của các thầy cô cùng toàn
thể các bạn để em có điều kiện bổ sung, nâng cao hiểu biết của mình, phục vụ tốt
hơn cho công tác thực tế sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Nhũng nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là do tôi thực hiện dưới sự hướng
dẫn trực tiếp của thầy Lê Quốc Vượng.
Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, thời
gian, địa điểm công bố.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá, tôi xin chịu
hoàn toàn trách nhiệm.
Sinh viên,

ii


ACSSB
DM
DSB-SC
DSB-RC
SSB hoặc SSB-AM
PCM
VSB hoặc VSB-AM
FM
PM
PPM
PFM- PPM
PAM
USSB
LSSB

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH

STT Hình
1
1.1
2
2.1
3
2.2
4
2.3
4

16

2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12

m(t) =Vmcosωmt
Phổ của tín hiệu điều chế AM
Tín hiệu điều chế AM
Mạch tách sóng đường bao
Sơ đồ khối phương pháp tách sóng biên độ đồng bộ
Tín hiệu điều chế DSB-AM
Phổ của tín hiệu điều chế DSB-AM
Biểu diễn của tín hiệu biến điệu bình phương
Mạch đổi tần vòng
Sơ đồ khối điều chế AM-SSB bằng phương pháp

17
19
20
21
22
22
23

3.4

chế
Phổ của tín hiệu bản tin và phổ của tín hiệu đã điều

38

3.5
3.6
3.7
3.8
3.9

chế
Phổ của tín hiệu sau điều chế
Tín hiệu lối ra mạch trộn
Các phổ của các tín hiệu bản tin và sau giải điều chế
Tín hiệu bản tin và tín hiệu lối ra bộ giải điều hế
Tín hiệu bản tin và tín hiệu giải điều chế DSB-AM khi

40
40
41
42
47

phi=0
v



khi phi=pi/80
Tín hiệu bản tin và tín hiệu giải điều chế DSB-AM

50

3.13

khi phi=pi/50
Tín hiệu bản tin và tín hiệu giải điều chế DSB-AM

51

3.14

khi phi=pi/30
Tín hiệu bản tin và tín hiệu giải điều chế DSB-AM

52

3.15

khi phi=pi/20
Tín hiệu bản tin và tín hiệu giải điều chế DSB-AM

52

3.16

khi phi=pi/18
Tín hiệu bản tin và tín hiệu giải điều chế DSB-AM


3.21

khi phi=pi/6
Tín hiệu bản tin và tín hiệu giải điều chế DSB-AM

56

3.22

khi phi=pi/4
Tín hiệu bản tin và tín hiệu giải điều chế DSB-AM

57

3.23

khi phi=pi/3
Độ méo của tín hiệu giải điều chế khi có sai pha

60

vi


MỞ ĐẦU

Ngày nay, khi nhu cầu trao đổi thông tin liên lạc ngày càng cao thì các hệ thống
thông tin liên lạc lại càng phát triển nhanh chóng. Trong hơn chục năm trở lại đây
đã cho thấy sự biến đổi của các hệ thống thông tin liên lạc một cách ngoạn mục, với

trao đổi vào ra với môi trường ngoài.
Tin tức (news,nouvelles): Là phản ánh của sự vật khách quan đối với sự nhận
biết của con người. Tin tức có tính chất mới mẻ và độ tin cậy.
Thông tin (information): Thông tin có thế hiểu là sự cảm hiểu của con người của
con người với thế giới xung quanh ( thông qua tiếp xúc với nó). Như vậy thông tin
là sự hiểu biết của con người và càng tiếp xúc với môi trường xung quanh thì con
người càng hiểu biết và làm tăng lượng thông tin thu nhận được. Hay nói cách
khác:Thông tin là sự phản ánh mang tính hướng đích của sự vật khách quan đối với
sự nhận biết của con người.
Tin tức và thông tin gắn liền với sự giao lưu trao đổi, nếu không có giao lưu trao
đổi thì sẽ không thành tin tức hoặc thông tin.
Trong cuộc sống con người luôn có nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, hay có
nhu cầu truyền tin với nhau. Thông tin khi truyền được mang dưới dạng năng lượng
khác nhau như sóng ánh sáng, sóng điện từ, âm điện,…Những dạng năng lượng
này dùng để mang thông tin được gọi là vật mang. Nó là quá trình vật lý cụ thể, vật
2


mang đã chứa thông tin trong nó là một đại diện của thông tin và nó được gọi là tín
hiệu.
Hệ thống thông tin: là một hệ thống mà mục đích tồn tại của nó là cung cấp
thông tin phục vụ cho các hoạt động của con người trong một tổ chức nào đó. Ta
có thể hiểu rằng: Hệ thống thông tin là hệ thống mà mối liên kết giữa các thành
phần của nó cũng như mối liên hệ giữa nó với các hệ thống khác là sự trao đổi
thông tin.
Các hệ thống thông tin được sử dụng để truyền tin tức từ nơi này tới nơi khác.
Tin tức được truyền đưa từ nguồn tin (là nơi sinh ra tin tức) tới bộ nhận tin( là đích
mà tin tức được truyền tới) dưới dạng các bản tin gọi là hệ thống truyền tin hay hệ
thống viễn thông. Bản tin là một dạng hình thức chứa đựng một lượng thông tin nào
đó. Các bản tin tạo ra từ nguồn tin có thể rời rạc hay liên tục tương ứng chúng ta có

laser,..)
- Hệ thống thông tin dùng sóng âm, siêu âm (năng lượng cơ học)
+ Dựa trên cơ sở biểu hiện bên ngoài của thông tin phân loại thành:
- Hệ thống truyền số liệu
- Hệ thống truyền hình
- Hệ thống thông tin thoại
+ Căn cứ vào đặc điểm của thông tin đưa vào kênh để phân loại thành:
- Hệ thống truyền tin rời rạc
- Hệ thống truyền tin liên tục
1.2.Sơ đồ hệ thống thông tin
a.Sơ đồ tống quát
Ta có thể định nghĩa: Truyền tin (Transmission) là dịch chuyển thông tin từ
điểm này đến điểm khác trong một môi trường xác địch. Hai điểm này gọi là điểm
4


nguồn tin (Information source) và điểm nhận tin (Information Destination). Môi
trường truyền thông tin (Transmission Media) còn được gọi là kênh tin (Channel).
Sơ đồ khối chức năng của một hệ thống truyền tin tổng quát gồm có ba khâu
chính: nguồn tin, kênh tin và nhận tin.

nguồn tin

kênh tin

Nhận tin

Hình 1.1.Sơ đồ hệ thống thông tin tổng quát
Trong sơ đồ này:
*Nguồn tin là nơi sản sinh ra hay chứa tin cần truyền đi.

*Kênh tin là môi trường truyền lan thông tin
Để lan truyền được thông tin trong một môi trường vật lý xác định, thông tin
được chuyển thành tín hiệu thích hợp với môi trường truyền lan. Vậy nên kênh tin
là nơi hình thành và truyền tín hiệu mang thông tin đồng thời ở đó sinh ra các tạp
nhiễu phá hủy thông tin. Từ khái niệm kênh tin, ta dễ dàng phân loại kênh tin thành
nhiều dạng khác nhau.
Ta biết rằng tín hiệu có thể truyền lan trong nhiều môi trường khác nhau. Khi tín
hiệu đi qua các môi trường như vậy ngoài sự biến đổi về năng lượng, dạng của tín
hiệu cũng bị thay đổi do tác động của tạp nhiễu tồn tại trong các môi trường vật lý
đó hoặc do phương thức truyền lan, sự biến đổi các thông số vật lý của môi trường
gây ra sự điều chế tín hiệu không cần thiết.Rõ ràng tác động của nhiễu lên tín hiệu
tiêu biểu cho môi trường truyền lan của tín hiệu. Vậy nên có thể lấy tạp nhiễu làm
đặc tính chung của môi trường truyền lan của tín hiệu và để phân tích và phân loại
môi trường. Tuy rằng trong thực tế môi trường truyền lan rất khác nhau,nhưng
chúng ta vẫn có thể quy nạp về các dạng cơ bản sau:
6


- Môi trường trong đó tác động tạp nhiễu cộng là chủ yếu;
- Môi trường trong đó tác động tạp nhiễu nhân là chủ yếu;
- Môi trường gồm cả nhiễu cộng và nhiễu nhân.
Ngoài ra trong trường hợp sự truyền tin xảy ra giữa hai vật di động so với nhau,
tín hiệu sẽ bị điều tần phụ do hiệu ứng Doppler gây nên, chúng ta xếp riêng một
loại gọi là kênh có hiệu ứng Doppler.
*Nhận tin là cơ cấu khôi phục thông tin ban đầu từ tín hiệu lấy ở đầu ra của
kênh.
Nhận tin là đầu cuối của hệ thống truyền tin, nhận tin thường gồm một bộ nhận
biết thông tin được phát và xử lý thông tin. Bộ xử lý thông tin có thể là người hay
thiết bị. Nếu bộ xử lý thông tin là thiết bị tự động chúng ta có một hệ thống truyền
tin tự động.Vì tín hiệu nhận được ở đầu ra của kênh là một hỗn hợp tín hiệu và tạp

tục tùy theo tín hiệu là một hàm rời rạc hay liên tục của biến thời gian. Ví dụ như
tín hiệu điện thoại ở lối vào micro.
Nếu nguồn tin là liên tục, trước tiên khi đưa tin vào kênh phải thông qua một
phép biến đổi liên tục thành rời rạc,sau đó sử dụng các phương pháp mã hóa để đáp
ứng được các chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống truyền tin. Phép biến đổi nguồn tin liên
tục thành rời rạc hoặc liên tục gồm hai khâu: Một là rời rạc hóa theo thời gian hay
gọi là khâu lấy mẫu, hai là khâu lượng tử hóa theo mức hay khâu rời rạc hóa.
1.4.Rời rạc hóa và mã hóa
- Lấy mẫu
Lấy mẫu một hàm tin nghĩa là trích từ hàm đó ra các mẫu tại những thời điểm
nhất định, hay thay hàm tin liên tục bằng một hàm rời rạc là những mẫu của hàm
trên lấy tại những thời điểm gián đoạn sao cho hàm thay thế không bị mất mát
thông tin so với hàm được thay thế.
8


Theo Định lý lấy mẫu theo thời gian:
“Một hàm s(t) có phổ hữu hạn, không có thành phần tấn số lớn hơn ω max có thể
được thay thế bằng các mẫu của nó lấy tại những thời điểm cách nhau một khoảng
∆t ≤ π / ω max ”[1]

- Lượng tử hóa
Định nghĩa:“Hàm s(t) là một thể hiện cả một nguồn tin liên tục, có biên độ biến
đổi liên tục trong phạm vi (smin , smax). Ta phân chia phạm vi đó thành một số mức
nhất định, đánh số các mức từ s min =s0,s1,s2,….,sn= smax .Việc gián đoạn hóa sự biến
đổi biên độ của s(t) là cho biên độ lấy mức s i nhất định khi nó tăng hoặc giảm đến
mức đó. Như vậy s(t) sẽ trở thành một hàm biến đổi theo bậc thang gọi là hà
lượng tử hóa. Khi số thứ tự các mức được quy ước trước, việc gửi đi một hàm liên
tục trở thành gửi đi những con số ở những thời điểm tương ứng. Theo các con số
đó có thể dễ dàng khôi phục lại hàm lượng tử hóa s’(t). Sự lựa chọn các mức thích

hao và ít bị biến dạng do các tác động của nhiễu.
Giải điều chế là phép biến đổi ngược của điều chế, nhưng tín hiệu đầu vào của
thiết bị giải điều chế không chỉ là tín hiệu đầu ra của thiết bị điều chế, mà còn là
một hỗn hợp tín hiệu điều chế và tạp nhiễu. Nhiệm vụ của giải điều chế là từ trong
hỗn hợp đó lọc ra được thông tin dưới dạng một hàm điện liên tục hoặc là một dãy
xung điện rời rạc giống như thông tin ở đầu vào thiết bị điều chế, với sai số trong
phạm vi cho phép.
Hay nói cách khác, Điều chế tín hiệu là quá trình biến đổi một hay nhiều thông
số của một tín hiệu tuần hoàn theo sự thay đổi một tín hiệu mang thông tin cần
truyền đi xa. Tín hiệu tuần hoàn đó gọi là sóng mang, còn tín hiệu mang thông tin
gọi là tín hiệu được điều chế. Ở phía thu, bộ giải điều chế 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, tần số hay là
pha.
b.Mục đích
* Điều chế
Điều chế đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống thông tin.

11


- Đối với một anten, bức xạ năng lượng của tín hiệu cao tần có hiệu quả khi
bước sóng của nó (tương ứng cũng là tần số) cùng bậc với kích thước vật lý của
anten.
- Tín hiệu cao tần ít bị suy hao khi truyền đi trong không gian
- Mỗi dịch vụ vô tuyến có một băng tần (kênh) riêng biệt. Quá trình điều chế
giúp chuyển phổ của tín hiệu băng gốc lên các băng tần thich hợp.
- Để có thể bức xạ tín hiệu vào không gian dưới dạng sóng điện từ
- Cho phép sử dụng hiệu quả kênh truyền
- Tăng khả năng chống nhiễu cho hệ thống

+ Điều chế hai biên nén sóng mang ( DSB-RC)
- Điều chế đơn biên (SSB-AM):
+ Điều chế đơn biên (SSB hoặc SSB-AM)
+ Điều chế đơn biên triệt sóng mang ( SSB-SC)
- Điều chế vết đơn biên ( VSB hoặc VSB-AM: Vestigial Side Band)
- Điều chế biên độ truyền thống
* Điều chế tần số ( FM- Frequency Modulation)
* Điều chế pha (PM-Phase Modulation)
Ngoài ra còn có một điều chế phụ:
* Điều chế xung
- Điều chế góc pha xung (PPM-Pule Phase Modulation)
- Điều chế độ rộng xung (PFM- PPM-Pule Frequency Modulation)
- Điều chế biên độ xung (PAM-Pule Amplitude Modulation)
* Điều chế mã xung (PCM-Pule Code Modulation)
* Điều chế delta (DM-Delta Modulation).
13


Những năm gần đây, do sự phát triển của lý thuyết thông tin và lý thuyết tín
hiệu, người ta bắt đầu dùng các tín hiệu dải rộng ( là tín hiệu giả nhiễu, có phổ và
hàm tương quan giống tạp âm trắng) và áp dụng phương pháp điều chế giả nhiễu có
hiệu quả cao.
b.Điều chế số
Trong điều chế số, số sóng mang tương tự sẽ được biến đổi theo một chuỗi bít
có chiều dài cố định hay 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.
Các phương pháp cơ bản:
- Khóa dịch biên độ (ASK: Amplitude Shift Key)
- Khóa dịch tần số (FSK: Frequence Shift Key)

Sóng mang:
xc(t)=Vccos ct
Tín hiệu băng gốc:

Đ
i
ề
u
c
h
ế
A

m(t)=Vmcos mt
M
Hình 2.2.sơ đồ khối điều chế AM mức cao

m
- Đường bao cao tần AM lặp lại dạng ứ tín hiệu điều chế.
- Cách đánh giá điều chế AM thông qua c đường bao:
c
15
a
o


Hình 2.3.Đường bao cao tần AM lặp lại dạng tín hiệu điều chế m(t) =Vmcosωm.
- Tín hiệu sóng mang:

xc(t)=Vccos ct


(*)

Hệ số điều chế:
Biến đổi công thức (*), dùng công thức biến đổi lượng giác ta được:

(**)
Nhận xét công thức (**): Tín hiệu AM điều chế đơn tần gồm thành phần sóng
mang và hai biên. Phổ tín hiệu AM có dạng như sau:
Phổ trung tâm
Phổ biên dưới LSB
Phổ biên trên USB

LSB: Lower Side Band
USB: Upper Side Band
Hình 2.4.Phổ tín hiệu điều chế AM
- Công suất ra ở chế độ sóng mang:
17


Trong đó: Vc là giá trị biên độ sóng mang, Req là tải tương đương.
- Công suất ngõ ra AM lớn nhất :

Ta thấy:
+ Công suất ngõ ra AM lớn nhất phụ thuộc vào công suất sóng mang và hệ số điều
chế.
+ Khi điều chế cực đại, nghĩa là m A=1, thì công suất ngõ ra AM lớn nhất trong
trường hợp này là:

PAmmax=(3/2)Pc.

- Băng thông cần truyền lớn gấp đôi cần thiết nên phí và tăng nhiễu.
- Hiệu quả sử dụng công suất cao tần kém.
- Tính chống nhiễu kém.
- Dễ thực hiện tín hiệu AM và máy thu giải điều chế đơn giản, giá thành rẻ.
- Điều chế AM dùng trong phát thanh quảng bá MW-SW.
2.3.2.Giải điều chế AM
a.Nguyên lý giải điều chế AM
Giải điều chế thực chất là quá trình tách tín hiệu bản tin đã được điều chế.
Quá trìnhgiải điều chế tùy thuộc vào kiểu điều chế. Đối với DSB-AM và SSBAM, phương pháp giải điều chế là giải điều chế kết hợp (coherent) yêu cầu cần
phải có một tín hiệu có cùng tần số và pha giống với tín hiệu sóng mang tại máy
thu. Đối với AM truyền thống sử dụng các bộ tách sóng đường bao cho giải điều
chế. Trong trường hợp này việc biết chính xác tần số và pha của sóng mang không
phải là điều thiết yếu, cho nên quá trình giải điều chế dễ dàng hơn nhiều.
b.Các phương pháp giải điều chế AM
Phương pháp 1:Tách song đường bao
Để tách tín hiệu tín hiệu tin tức ra khỏi sóng mang từ tín hiệu điều biên AM
người ta có thể sử dụng phương pháp tách sóng đường bao.

19