Bài thực hành các hệ thống truyền thông tạo nguồn tín hiệu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (546.6 KB, 12 trang )
Họ và tên: Ngô Minh Nghĩa
MSSV: 1620305
Lớp: 16DTV1
Ca: Ca 6 (Thứ 3, 15h – 17h)
BÁO CÁO
Bài thực hành tuần 1
Môn: TH Các hệ thống truyền thơng
B.THỰC HÀNH:
1.TẠO NGUỒN TÍN HIỆU:
Matlab Simulink là một chương trình mơ phỏng trên máy tính do đó tất cả
các tín hiệu đều được rời rạc hóa khi biểu diễn. Nói cách khác, một tín hiệu
khi được biểu diễn trên Matlab đều sẽ được lấy mẫu theo một tần số nào đó,
tần số này được gọi là tần số lấy mẫu (hay có thể sử dụng đại lượng nghịch
đảo của nó là thời gian lấy mẫu – Sample Time). Để tín hiệu khơng bị Alias
thì tần số lấy mẫu này sẽ phải thỏa mãn định lý lấy mẫu Nyquist.
1.1Tạo nguồn tín hiệu dạng sine:
Hình 4.1: Tín hiệu dạng sine
Tín hiệu hình sine được biểu diễn theo cơng thức x(t) = A sin(ωt + φ),
trong đó A là biên độ tín hiệu, ω là tần số góc, φ là pha của tín hiệu.
Tạo khối phát tín hiệu dạng sine có tần số f= 1 kHz và khối Scope để quan
sát tín hiệu như hình 4.1 như sau:
Sine Wave:
Amplitude (Biên độ tín hiệu): 1
Bias (Điện thế nền): 0
Frequency (rad/sec) (Tần số góc): 1000*2*pi
Phase (rad): 0
1
Sample time: 1/10000
Câu 1: Quan sát và vẽ hình tín hiệu tại Scope
Câu 2: Thay đổi Sample time lần lượt là: 1/2f; 1/5f; 1/15f. Vẽ tín hiệu tại
Scope và nhận xét.
2
Nhận xét:
Khithời gian lấy mẫu càng nhỏ thì tín hiệu được lấy mẫu càng nhiều lần trong
một chu kì, do đó tín hiệu lấy mẫu sẽ có độ chính xác cao hơn. Khi thời gian lấy
mẫu bằng 1/2f thì tín hiệu là một đường thẳng (với pha ban đầu của tín hiệu là
0), do vi phạm định lí lấy mẫu Nyquist.
1.2Tạo nguồn tín hiệu nhị phân
Hình 4.2: Tín hiệu nhị phân
3
Tạo khối phát tín hiệu nhị phân 10bps như hình 4.2 với cácthông số sau
Bernoulli Binary Generator:
Probability of a zero: 0.5
Initial seed: randseed
Sample time: 1/10
Câu 1: Quan sát và vẽ tín hiệu tại Scope
Câu 2: Thay đổi giá trị Probability of a zero từ 0 đến 1. Quan sát tín hiệu
và cho biết ý nghĩa của thông số này.
Khi giá trị Probability of a zero tăng dần từ 0 đến 1 thì tín hiệu ngõ ra tại Scope
càng có nhiều bit 0 xuất hiện. Thơng số này chính là xác suất xuất hiện của bit 0
được phát ra.
Câu 3: Thay đổi giá trị Sample time để tốc độ bit phát ra là 2 Kbps. Ghi lại
giá trị Sample time.
Để tăng tốc độ bit phát ra là 2Kbps, giá trị Sample Time là 1/20000.
2. PHÂN TÍCH TÍN HIỆU
4
2.1
Phân tích tín hiệu theo miền tần số
Hình 4.3: Phân tích tín hiệu miền tần số
Tạo một tín hiệu sine 1kHz như hình 4.3 với thơng số sau:
Sine Wave: 1V, 1 kHz
Sample time: 1/10000
Spectrum Scope: Check Buffer Input
Câu 1: Quan sát và vẽ tín hiệu theo miền tần số tại Spectrum Scope. Nhận
xét.
Nhận xét:
5
Do chỉ có 1 tín hiệu sin đơn thuần nên chỉ có 2 cột biên độ phổ ứng với tần số f
và -f.
2.2
Mạch nhân tín hiệu
Hình 4.4: Mạch nhântín hiệu Thiết kế mạch nhân tín hiệu Sin như hình 4.4 với
thông số sau:
Sine Wave: 1 V, 1 kHz.
Sample time: 1/10000
Câu 1: Biết rằng Sine Wave có cơng thức là x(t) = A sin(ωt + φ), hãy cho
biết biểu thức toán học của tín hiệu sau bộ nhân. Từ đó xác định các
thành phần tần số của tín hiệu?
Gọi A là biểu thức toán học của bộ nhân.
A = sin(2000 t)* sin(2000 t) = sin2(2000 t) = ½ Có 2 thành phần tần số của tín hiệu ở sau bộ nhân, đó là tần số f = 0 Hz
và tần số f = 2000 Hz
6
Câu 2: Vẽ các tín hiệu tại Scope và Spectrum Scope?
7
Câu 3: Cho biết tín hiệu có bao nhiêu thành phần tần số, xác định các
thành phần tần số đó?
Tín hiệu có 2 thành phần tần số, với 1 thành phần tần số là 0Hz và 1 thành phần
là 2000Hz. Do đó khi quan sát phổ tín hiệu, ta chỉ thấy có 3 cột biên độ phổ.
3.THIẾT KẾ LỌC SỐ
Hình 4.5 Mạch lọc tín hiệu
8
Thiết kế mạch cộng 2 tín hiệu sine có f = 1kHz và f1 = 3kHz như hình 4.5 với
Sample time: 1/20000
Câu 1: Quan sát và vẽ tín hiệu tại Spectrum Scope.
Câu 2: Từ Spectrum Scope, cho biết tín hiệu có bao nhiêu thành phần
tần số, xác định các thành phần tần số đó?
Tín hiệu quan sát được có 2 thành phần tần số là f = 1KHz và f1= 3KHz
Câu 3: Thiết kế bộ lọc số Digital Filter Design để lọc bỏ thành phần tần
số cao như sau:
Digital Filter Design:
Lowpass
Fs: 20000
FIR: Window Hamming
Fc: 1500
Specify order: 10
Vẽ đáp ứng biên độ của bộ lọc với thông số trên.
9
Câu 4: Xác định đáp ứng biên độ tại tần số 1 kHz và 3 kHz và tại Fc
Dựa vào đồ thị đáp ứng biên độ với Specify Order là 10 phía trên, ta có:
Tại tần số f = 1KHz thì biên độ khoảng -1.5 dB.
Tại tần số f1 = 3KHz thì biên độ khoảng -13.3 dB.
Tại tần số fc = 1500Hz thì biên độ khoảng -3.6 dB.
Câu 5: Vẽ tín hiệu tại Spectrum Scope1
10
Câu 6: Cho biết tín hiệu có bao nhiêu thành phần tần số, xác định các
thành phần tần số đó? So sánh với tín hiệu tại Spectrum Scope.
Tín hiệu quan sát ở Spectrum Analyzer1 vẫn có 2 thành phần tần số f = 1kHz
và f1 = 3kHz, tuy nhiên thành phần f1 = 3KHz gần như bị triệt tiêu do chịu
ảnh hưởng của bộ lọc. Dẫn đến cột biên độ phổ của tần số này thấp hơn nhiều
so với tần số f = 1KHz. Trong khi đó, tín hiệu ở Spectrum Analyzer có cả 4
cột biên độ phổ với độ lớn bằng nhau.
Câu 7: Thay đổi giá trị thông số Specify order lần lượt là 15, 20, 30. Vẽ
11
các đáp ứng biên độ tương ứng và nhận xét.
Nhận xét:
Khi Specify Order càng lớn, độ rộng múi chính và các múi bên giảm dần. Đồng
thời, các chỉ số gợn sóng ở dãy thơng và dãy triệt cũng giảm theo. Tức là khi đó
bộ lọc càng chính xác với tần số cắt Fc. Và khi Specify Order tiến tới vô cùng
lớn,bộ lọc gần như lí tưởng.
12
