Đang tải... (xem toàn văn)
Môn kỹ thuật điện tử. Chương 6- Điều chế biên độ, điều tần, điều pha. Tóm tắt lỹ thuyết, công thức, các ví dụ minh họa dễ hiểu
04/14/14 1 ®iÒu chÕ iÒu chÕ biªn ®é (AM)Đ iÒu tÇn (FM)Đ iÒu pha (PM)Đ 04/14/14 2 Khái niệm iều chế là quá trỡnh ghi tin tức vào dao động cao tần nhờ biến đổi một thông số nào đó nh biên độ, tần số hay góc pha của dao động cao tần theo tin tức. Tin tức đ ợc gọi là tín hiệu điều chế Dao động cao tần đ ợc gọi là t i tin hay t i tần Dao động cao tần mang tin tức gọi là dao động cao tần đã đ ợc điều chế Thông qua điều chế, tín tức ở miền tần số thấp đ ợc chuyển lên vùng tần số cao để bức xạ truyền đi xa. ối với ti tin điều hoà ta chia ra 2 loại điều chế: iều biên (AM) iều chế góc ( gồm điều tần và điều pha 04/14/14 3 iều chế biên độ (AM) ịnh nghĩa : iều biên là quá tr ỡnh làm cho biên độ t i tin biến đổi theo tin tức. Dạng sóng của tín hiệu điều biên 04/14/14 4 Phổ của tín hiệu điều biên Gi thiết tin tức U S và t i tin U t đều là tín hiệu điều hoà Tần số tin tức biến thiên từ Smin ữ Smax Biểu thức của tín hiệu điều biên: Hệ số điều chế ph i tho mãn điều kiện m 1 nếu không tín hiệu điều biên sẽ bị méo. Biến đổi công thức trên đ ợc: tUtUs tUtU SS ttt .cos.)( .cos.)( = = ttmUttUUU tSttSStdb cos).cos1(cos).cos.( +=+= Trong đó: t S U U m = là hệ số điều chế t Um t Um tUU St t tS t ttdb )cos(. 2 )cos(. 2 cos +++= 04/14/14 5 Phæ cña tÝn hiÖu ®iÒu biªn TÝn hiÖu ® îc ®iÒu biÕn biªn ®é gåm 3 thµnh phÇn: U t .cos(ω t t): Sãng mang m/2. U t .cos(ω t -ω s )t: D i b ng thÊpả ă m/2. U t .cos(ω t +ω s )t: D i b ng caoả ă 04/14/14 6 Đå thÞ thêi gian cña tin tøc vµ tÝn hiÖu ®iÒu biªn khi m>1 vµ m< 1 04/14/14 7 Quan hệ nng l ợng trong điều chế biên độ Trong tín hiệu điều biên, các biên tần chứa tin tức còn t i tin không mang tin tức Công suất của t i tin: Là công suất trung b ỡnh trong một chu kỳ t i tin Công suất biên tần: Công suất của tín hiệu điều biên: là công suất trung bình trong một chu kỳ của tín hiệu điều chế: P đb = P t + 2P bt = P t (1+m 2 /2) Quan hệ công suất gia 2 biên tần và t i tin: 2P bt = m 2 P t /2 Mà để tín hiệu điều biên không bị méo thỡ m < 1 công suất của 2 biên tần nhỏ hơn so với công suất t i tin (max = Pt /2) phần lớn công suất phát xạ đ ợc phân bố cho t i tin còn công suất của tin tức chiếm phần nhỏ nh ợc điểm của điều biên so với đơn biên. P t 2 2 1 t U P bt 2 2 . 2 2 t Um 04/14/14 8 Mạch điều biên Các mạch điều biên đ ợc xây dựng dựa vào hai nguyên tắc sau đây: Dùng các phần tử phi tuyến (Diode, Transistor): cộng t i tin và tín hiệu điều chế trên đặc tuyến của phần tử phi tuyến đó. Dùng phần tử tuyến tính có tham số điều khiển đ ợc: nhân t i tin và tín hiệu điều chế nhờ phần tử tuyến tính đó. 04/14/14 9 Các kiểu mạch điều biên iều biên đơn: Chỉ dùng một phần tử tích cực nh diode hoặc transistor Mạch điều biên cân bằng: gi m đ ợc méo phi tuyến. Có thể dùng diode hoặc transistor. Mạch điều biên vòng: thực chất là 2 mạch điều biên cân bằng có chung t i. 04/14/14 10 Mạch điều biên đơn (dùng 1 diode) Do diode là phần tử phi tuyêbs nên khi có 2 tín hiệu đặt vào diode sẽ có các thành phần hài bậc 1, 2, 3, iện áp đặt nên diode là: U D = U t cos t t + U S .cos S t Dòng điện qua diode đ ợc biểu diễn theo chuỗi Taylor nh sau: i D = a 1 . u D + a 2 . u D 2 + a 3 . u D 3 + Thay biểu thức U D vào ta đ ợc: i D = a 1 .(U t cos t t+Uscos s t) + a 2 . (U t cos t t+Uscos s t) 2 + a 3 . (U t cos t t+Uscos s t )3+ Chỉ lấy 3 số hạng đầu tiên ta có i D theo công thức sau: I D = A.cos t t +B.cos 2 t t + C.cos3 t t + A .cos S t +B .cos 2 S t + C .cos3 S t + D. Udb Us Ut Sơ đồ mạch U t : t i tin U S : Tin tức U đb : Tín hiệu điều biên i D gồm các thành phần tần số: S 2 S 3 S . t 2 t 3 t t S t 2 S t 3 S 2 t S 2 t 2 S 2 t 3 S [...]... So với điều biên cân bằng thỡ điều biên vòng có biên độ tng gấp đôi Giống điều biên cân bằng, tín hiệu ra không có thành phần sóng mang muốn có thỡ cộng thêm sau điều chế iều biên vòng thực chất cũng là mạch nhân 2 đại lợng 04/14/14 t+ s Phổ tín hiệu điều biên vòng t- s 16 Mạch điều chế đơn biên iều chế đơn biên là quá trỡnh điều chế nhằm tạo ra một gii biên tần Ưu điểm của điều chế đơn biên: ... di tần cực đại khi điều 04/14/14 m = m S 31 Các công thức cơ bn và mối quan hệ của 2 phơng pháp FM và PM C điều tần và điều pha đều có góc pha thay đổi nên gọi chung là điều chế góc iều khác nhau cơ bn gia điều tn và điều pha là lợng di tần khi điều pha tỷ lệ với biên độ của tín hiệu điều chế và tần số điều chế còn lợng di tần khi điều tần chỉ tỷ lệ với biên độ tín hiệu điều chế mà thôi Minh hoạ... thấp u điểm so với mạch điều biên đơn 04/14/14 13 Mạch điều biên cân bằng (dùng 2 Transistor) Các tính chất giống mạch điều chế cân bằng dùng diode nhng biên độ ra lớn hơn nhiều do tính khuếch đại của transistor T1 Vcc Us + -Us I Rt T2 Ut 04/14/14 14 Mạch điều biên vòng Sơ đồ điều biên vòng D1 Mạch điều biên vòng là kết hợp của mạch điều chế cân bằng C1 D3 US Uđb C2 D4 D2 I1: là dòng cm ứng... phục bằng cách dùng điều biên cân bằng hoặc điều biên vòng Khi đó không có thành phần ti tin việc lọc dễ dàng hơn, tuy nhiên cũng không thể loại bỏ đợc biên tần dới (t s) khắc phục dùng điều biên vòng cân bằng 2 lần 04/14/14 19 Phơng pháp lọc Sơ đồ khối iều biên vòng lần 1:Sau bộ lọc lấy biên tần trên đợc biên tần (ft1+ fS) iều biên vòng lần 2: Sau khi lọc lấy biên tần trên đợc biên tần : (ft1+ft2+... vòng lần 2 biên tần dới cách biên tần trên rất xa = 2(ft1+ fS) bộ lọc 2 dễ dàng tách đợc biên tần dới 04/14/14 22 Phơng pháp quay pha Sơ đồ khối phơng pháp quay pha Hai tín hiệu Ut, US đợc trực tiếp đa vào điều biên vòng 1 Hai tín hiệu Ut và US đợc quay pha rồi đa vào điều biên vòng 2 Tín hiệu ra của điều biên vòng 1 và 2 đợc trừ cho nhau tín hiệu ra sẽ là tín hiệu điều chế đơn biên 04/14/14... hiệu điều chế mà chỉ quay pha t i tin nên đm bo quay pha 1 cách chính xác Phơng pháp này dùng để điều biên đơn với tín hiệu điều chế là một di tần Do tín hiệu ra chỉ có 1 thành phần biên tần không cần phi lọc 04/14/14 28 iều tần (FM) và điều pha (PM) iều tần và điều pha là quá trỡnh ghi tin tức vào ti tin, làm cho tần số huặc pha tức thời của ti tin biến thiên theo dạng tín hiệu điều chế (biên. .. cần ti tin Tạp âm phía thu gim do di tần gim một nửa Tuy nhiên điều chế đơn biên sẽ phức tạp và tốn kém hơn Biểu thức của điều chế đơn biên U db = U mS m cos( S + t )t = U mt cos( S + t )t 2 2 (m = UmS/Umt) : h s nộn ti tin Ta thấy tín hiệu đơn biên vừa biến đối về biên độ, vừa biến đổi về góc pha 04/14/14 17 Các phơng pháp điều chế đơn biên Phơng pháp lọc Phơng pháp quay pha Phơng pháp lọc và... chỉ có 1 thành phần biên tần không cần phi lọc ể tín hiệu ra của 2 bộ điều biên vòng bằng nhau về giá trị tuyệt đối yêu cầu 2 bộ điều biên vòng phi hoàn toàn giống nhau Phi đm bo góc quay pha đúng: Quay pha ti tin rất dễ vỡ là tín hiệu điều hoà Tín hiệu điều chế thờng là một di tần rất khó thực hiện quay pha 900 trong di tần đó phơng pháp này chỉ thực hiện điều chế tín hiệu điều hoà (hỡnh sin)... tín hiệu điều chế đơn biên sẽ bằng tổng tần số t i tin 1 và tần số ti tin 2 04/14/14 20 Phơng pháp lọc Phổ tín hiệu tại các điểm a, b, c, d trên sơ đồ bộ điều chế đơn biên dùng điều biên vòng cân bằng 2 lần: 04/14/14 21 Phơng pháp lọc Nhận xét: Do ft1 nhỏ (ft1+ fS) cũng nhỏ di thông của bộ lọc 1 sẽ nhỏ có thể loại đợc biên tần dới (fo càng lớn thỡ di thông của bộ lọc càng lớn) Khi điều biên vòng...Mạch điều biên đơn (dùng 1 diode) Phổ của tín hiệu điều biên nh sau: ể lấy ra tín hiệu điều biên dùng bộ lọc có tần số trung tâm là t và di thông 2S Thực tế ta thu đợc c hài bậc 2 (t 2S) quy luật biên độ không phi là hỡnh sin tạo méo không đờng thẳng Nhợc điểm cơ bn của điều biên đơn 1 diode là méo không đờng thẳng lớn 04/14/14 11 Mạch điều biên cân bằng (dùng 2 diode)