31 Chơng 3 Máy thu 3.1 Định nghĩa v đặc điểm của máy thu 3.1.1 Định nghĩa Máy thu l thiết bị đầu cuối trong hệ thống thông tin vô tuyến điện. Máy thu có nhiệm vụ tiếp nhận v lặp lại tin tức chứa trong tín hiệu chuyển đi từ máy phát dới dạng sóng điện từ trờng. Máy thu phải loại bỏ đợc các loại nhiễu không mong muốn, khuếch đại tín hiệu v sau đó giải điều chế nó để nhận đợc thông tin ban đầu. Máy thu có rất nhiều tham số, nhng chúng ta chủ yếu chỉ xét các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của máy thu nh sau: 3.1.2 Đặc điểm máy thu 3.1.2.1 Độ nhạy Biểu thị khả năng thu tín hiệu yếu của máy thu, đợc xác định bằng sức điện động cảm ứng tối thiểu của tín hiệu tại anten để bảo đảm cho máy thu lm việc bình thờng. Nó thờng đợc đo bằng microvolt. Điều kiện lm việc bình thờng của máy thu l: - Đảm bảo công suất ra danh định - Đảm bảo tỉ số tín hiệu trên nhiễu (S/N) Muốn nâng cao độ nhạy của máy thu thì hệ số khuếch đại của nó phải lớn v mức tạp âm nội bộ của nó phải thấp (giảm tạp âm của tầng đầu). ở siêu cao tần (f>30MHz) độ nhạy của máy thu thờng đợc xác định bằng công suất chứ không phải bằng sức điện động cảm ứng trên anten. 3.1.2.2 Độ chọn lọc l khả năng chèn ép các dạng nhiễu không phải l tín hiệu cần thu. Nghĩa l độ chọn lọc l khả năng lựa chọn tín hiệu ra khỏi các loại nhiễu tồn tại ở đầu vo máy thu. Độ chọn lọc đợc ký hiệu: 1 0 = f e A A S + A o : l hệ số khuếch đại tại tần số f 0 + A f : l hệ số khuếch đại tại tần số f Độ chọn lọc thờng đợc tính bằng đơn vị dB eedB Slog20S = Đặc tuyến chọn lọc lý tởng của máy thu có dạng chữ nhật, nghĩa l trong dải thông B biên độ tín hiệu không đổi. 3.1.2.3 Chất lợng lặp lại tin tức Đợc đánh giá bằng độ méo của tín hiệu (méo phi tuyến, méo tần số, méo pha), chủ yếu l xét độ méo ở tầng khuếch đại công suất âm tần để cho tín hiệu ra loa không bị biến dạng so với tín hiệu đa tới bộ điều chế của máy phát. Ngoi ra ta còn phải xét đến các chỉ tiêu khác của máy thu nh công suất ra, dải tần số công tác, tính ổn định của biên độ v tần số. Các máy thu đợc phân loại tơng tự nh đối với máy phát. 3.2 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu 3.2.1 Máy thu khuếch đại trực tiếp Lọc băng thông Kh Đại Cao Tần Từ anten Giải điều chế KĐCS Âm tần Thiết bị cuối Hình 3.2 Sơ đồ khối đơn giản của máy thu khuếch đại trực tiếp 32 Việc nâng cao độ nhạy v độ chọn lọc của máy thu ny bị hạn chế bởi những lý dao sau đây: + Số tầng khuếch đại không thể tăng lên một cách tuỳ ý vì khi số tầng cng tăng thì tính ổn định của bộ khuếch đại cao tần cng giảm ( tụ ký sinh C bc có thể gây ra dao động tự kích). Ngoi ra, khi số tầng cng tăng thì số mạch cộng hởng cũng tăng lm hệ thống điều chỉnh cộng hởng phức tạp, cồng kềnh v đắt tiền. + Tần số cao khó đạt đợc hệ số khuếch đại lớn. + Tần số cng cao thì dải thông cng rộng(B=f o /Q), lm giảm độ chọn lọc của máy thu. Muốn dải thông hẹp phải dùng mạch cộng hởng có hệ số phẩm chất cao, có khi vợt quá khả năng chế tạo. + Do không dùng đợc các hệ thống cộng hởng phức tạp nên không có khả năng đạt đặt tuyến tần số có dạng chữ nhật lý tởng. Để khắc phục những nhợc điểm trên, ngời ta chế tạo ra các máy thu đổi tần có sơ đồ khối nh sau: 3.2.2 Máy thu đổi tần Máy thu đổi tần đợc biểu diễn nh hình 3.3. Tín hiệu cao tần đã đợc điều chế (AM, FM, PM) nhận đợc từ anten, qua mạch vo (bộ lọc băng thông) để lọc lấy kênh tín hiệu muốn thu v hạn chế nhiễu, qua bộ khuếch đại cao tần RF đợc đa vo bộ đổi tần để biến thnh tín hiệu trung tần, với qui luật điều chế không đổi. Tần số trung tần đợc giữ không đổi. Trộn tần Mạch vo Dđộng nội Thiết bị cuối KĐCS âm tần Tách sóng KĐTTKĐ CT Khối đổi kênh Hình 3.3 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu đổi tần Thực chất của bộ đổi tần l thực hiện phép nhân tần số. Nó bao gồm bộ dao động nội tẩo tần số cao tần hình sine v bộ trộn tần. Bộ trộn l một phần tử phi tuyến hay một phần tử tuyến tính có tham số thay đổi tuần hon. Quá trình trộn tần sẽ tạo ra tổ hợp các tần số khác nhau, khi m, n cng lớn thì biên độ tín hiệu cng nhỏ, trong thực tế ta chỉ sử dụng tín hiệu tơng ứng với m, n nhỏ ( m=n=1), 33 tách chúng ra bằng mạch cộng hởng. So với máy thu khuếch đại trực tiếp thì máy thu đổi tần có những u điểm sau đây: + Có khả năng lựa chọn kênh thu tuỳ ý bằng các thay đổi tần số dao động nội. + Tần số tín hiệu đợc hạ thấp thnh tần số trung tần nên có thể dùng nhiều mạch khuếch đại trung tần để đạt hệ số khuếch đại ton máy cao, m vẫn bảo đảm tính ổn định cho máy thu. Số tầng trung gian không bị hạn chế (8-10). + Do trung tần không đổi nên mạch cộng hởng có kết cấu đơn giản, gọn, giá thnh rẽ v không bị hạn chế trong máy thu. Nó thờng l những mạch cộng hởng đôi để tăng hệ số phẩm chất v tăng dải thông. + Do tần số trung tần không đổi nên có thể sử dụng những hệ thống cộng hởng phức tạp (nh bộ lọc tập trung) để đạt đợc đặc tuyến tần số lý tởng. 3.3 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu đổi tần AM Để giữ cho biên độ điện áp ra gần nh không đổi dớc tác dụng của hiện tợng pha đinh v nhiều nguyên nhân khác nhau, ta sử dụng mạch tự động điều chỉnh độ khuếch đại AGC. Khi máy thu AM yêu cầu chất lợng cao, ta sử dụng mạch tự động điều chỉnh tần số AFC. Trộn tần Mạch vo Dđộng nội Thiết bị cuối KĐCS âm tần TSóng AM KĐTTKĐCT Khối đổi kênh AGC Hình 3.4 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu đổi tần AM 3.4 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu đơn biên SSB Máy thu đơn biên khác với các máy thu khác ở chỗ có nhiều bộ đổi tần để đa phổ của tín hiệu tần số cao về miền tần số thấp. Nó gồm có 5 khối chính sau đây: + Khối tuyến tính bao gồm: mạch vo (MV), khuếch đại cao tần (KĐCT1), đổi tần 1 (ĐT1), khuếch đại trung gian 1 (KTG1), v đổi tần 2 (ĐT2). Trong khối ny, tín hiệu đợc đổi tần 2 lần nhờ trộn với tín hiệu dao động từ bộ dao động1 v 2. + Khối tách sóng bao gồm: Lọc thông dải (LTD), khuếch đại trung gian 2 (KTG2), đổi tần 3 (ĐT3) v tách sóng biên độ (TSBĐ). 34 + Khối tự động điều chỉnh độ khuếch đại (AVC) bao gồm: mạch lọc dải hẹp (LDH), khuếch đại trung gian 3 (KTG3) v AVC. + Khối tự động điều chỉnh tần số (AFC) bao gồm: Dao động 4 (DĐ4), đổi tần 4 (ĐT4), đổi tần 5 (ĐT5), hạn chế biên độ (HCBĐ), tách sóng tần số (TSTS), v bộ điều khiển (ĐK). + Khối khuếch đại công suất âm tần (KĐCSÂT). *Hoạt động của mạch: Tín hiệu cao tần từ anten vo mạch vo, đợc khuếch đại nhờ mạch KĐCT, qua đổi tần 1 để đổi xuống tần số trung gian nhờ phối hợp với dao động 1, đợc khuếch đại nhờ khuếch đại trung gian 1, qua đổi tần 2 v đến mạch lọc thông dải hạn chế nhiễu v lọc lấy tín hiệu hữu ích. Sau đó tín hiệu đợc nâng biên độ nhờ bộ khuếch đại trung gian 2 v đợc đa vo bộ đổi tần 3 để trộn với tín hiệu hình sine từ bộ dao động 3, có tần số sóng mang phụ f m =38KHz . Tín hiệu ra đợc đa vo bộ tách sóng biên độ (đơn giản chỉ gồm Điode v R,C) để tạo lại tín hiệu âm tần. Sau đó, tín hiệu âm tần để đa vo tầng khuếch đại âm tần để đa ra loa. Đối với máy phát có phát một phần tần số sóng mang phụ 38KHz thì máy thu có thêm bộ phận khôi phục tần số sóng mang phụ v mạch tự động điều chỉnh tần số AFC. Khi đó, tín hiệu trung tần tại điểm A đồng thời đợc đa vo bộ lọc dải hẹp, lọc lấy tần số sóng báo f p =38KHz, khuếch đại nhờ KTG3, rồi đa vo bộ đổi tần 4 để trộn với tần số ổn định f 4 từ bộ dao động 4 (dao động thạch anh). Tín hiệu hiệu f p -f 4 lại đợc đa vo bộ đổi tần 4 để trộn với tần số sóng mang phụ f m (từ bộ dao động 3). ở đầu ra ta nhận đợc tín hiệu (f p -f 4 -f m ). Tín hiệu ny qua bộ hạn chế biên độ, vo tách sóng tần số, rồi đa đến bộ điều khiển của hệ thống tự động điều chỉnh tần số f 1 . Điện áp đầu ra của bộ điều khiển V đk =0 khi f p =f m . Khi f p =f m thì V đk 0, điều khiển cho f 1 thay đổi sao cho nhận đợc f p =f m . M V K Đ C Đ T 1 K T G1 Đ T2 L T D K T G2 Đ T3 T TS B Đ D Đ 1 D Đ 2 L D H K T G3 D Đ 3 A V C Đ K D Đ 4 Đ T 4 TS TS Đ T 5 H C B K Đ Â T Đ Khối tuyến tính Khối tách sóng Khối KĐCSÂT Khối tự động điều chỉnh độ khuếch đại Khối tự động điều chỉnh tần số AFC f f m =38KHz 1 V DK f p f 4 f B p B - f B 4 B f B p B f B p B f B 4 B - f B m B 35 3.5 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu đổi tần FM Trộn tần Mạch vo Dao động nội Thiết bị cuối KĐC S âm tần Tách sóng FM KĐ TT KĐ CT Khối đổi kênh AFC Hình 3.6 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu đổi tần FM Về cơ bản nó giống sơ đồ khối máy thu AM, trong đó trung tần f tt =10,7 GHz v bộ tách sóng l bộ tách sóng tần số. Để tránh hiện tợng điều biên ký sinh gây méo tín hiệu sau tách sóng, ta đặt bộ hạn chế biên độ ngay trớc bộ tách sóng tần số hoặc sử dụng bộ tách sóng tỉ số vì nó có mạch hạn biên. Đối với máy thu đổi tần FM, độ ổn định tần số yêu cầu rất cao nên bắt buộc phải có mạch AFC. 3.6 Mạch vo của máy thu 3.6.1 Đặc điểm chung Mạch vo l mạch điện nối liền anten với đầu vo của máy thu. Nó có đặc điểm nh sau: - truyền đạt tín hiệu từ anten vo máy thu - l phần quan trọng quyết định chất lợng máy thu - Bảo đảm hệ số truyền đạt lớn v đồng đều trong cả dải băng sóng. Ví dụ băng sóng MW: 550KHz-1600KHz, v o =20uv 36 550KHz 1600KHz v o =20àv Hình 3.7 Hệ số truyền đạt đồng đều cả băng sóng MW - Độ chọn lọc tần số, tần số lân cận, tần số trung tần, tần số ảnh phải bảo đảm chỉ tiêu đề ra. - Bảo đảm thu hết băng thông cho từng đi phát Mạch vo bao gồm 3 thnh phần: + Hệ thống cộng hởng (đơn hoặc kép) có thể điều chỉnh đến tần số cần thu. + Mạch ghép với nguồn tín hiệu từ anten + Mạch ghép với tải của mạch vo (tầng khuếch đại cao tần đầu tiên) Để điều chỉnh cộng hởng mạch vo, ngời ta thờng sử dụng các tụ điện có điện dung biến đổi vì chúng dễ chế tạo chính xác hơn l cuộn dây có điện cảm biến đổi (đặc biệt trong trờng hợp cần đồng chỉnh nhiều mạch cộng hởng). Mặt khác, phạm vi biến đổi của tụ điện lớn, bền chặt, ổn định (C ít biến đổi theo điều kiện bên ngoi). Một số mạch điều chỉnh liên tục bằng điện dung. Mạch vo lm việc trong phạm vi tần số rộng thì phải kết hợp cả hai cách điều chỉnh liên tục v từng nấc. Băng sóng đợc chia ra nhiều băng nhỏ, khi chuyển từ băng nọ sang băng kia phải điều chỉnh theo từng nấc, còn trong mỗi băng, ngời ta sử dụng mạch cộng hởng điều chỉnh liên tục để chọn kênh. Đối với máy thu thế hệ mới thì ngời ta sử dụng Varicap để thực hiện việc điều chỉnh cộng hởng ny. 3.6.2 Các yêu cầu của mạch vo máy thu 3.6.2.1 Hệ số truyền đạt L tỉ số giữa điện áp ra của mạch vo điều chỉnh cộng hởng ở một tần số no đó v sức điện động cảm ứng trên anten (E a ). A o MV E V A = A MV cng lớn thì hệ số khuếch đại chung của ton máy cng lớn. 3.6.2.2 Độ chọn lọc f o C A A S = 3.6.2.3 Băng thông B 3.6.2.4 Dải tần lm việc Gọi dải tần số lm việc của máy thu l: f omin -f omax . Tần đoạn lm việc đợc định nghĩa nh sau: min max o o doan f f A = Dải tần nói trên có thể đợc chia thnh nhiều băng tần bằng cách chia thnh nhiều cuộn dây cho các băng tần, mỗi băng tần tơng ứng với một cuộn dây khác nhau. Tỉ số giữa f bmax v f bmin ứng với mỗi băng gọi l hệ số trùm băng. 37 min max b b bang f f A = 3.7 Nhiễu trong hệ thống thông tin v trong máy thu Nhiễu trong hệ thống thông tin xuất hiện trong kênh thông tin v trong cả thiết bị. Nhiễu l thnh phần không mong muốn, xuất hiện ngẫu nhiên gây nhiễu với tín hiệu hữu ích. Ta không thể loại bỏ nhiễu hon ton nhng có thể giảm nhiễu bằng các biện pháp khác nhau, chẳng hạn giảm băng thông tín hiệu, tăng công suất máy phát hoặc sử dụng các bộ khuếch đại nhiễu thấp. Có hai loại nhiễu l nhiễu bên trong: xuất hiện trong bản thân thiết bị v nhiễu bên ngoi: xuất hiện trên kênh truyền. 3.7.1 Nhiễu bên ngoi Nếu môi trờng truyền dẫn l không gian thì nó có nhiều loại nhiễu nh nhiễu do thiết bị, từ khí quyển v từ không gian. 3.7.1.1 Nhiễu thiết bị Nhiễu ny đợc tạo ra từ các thiết bị công nghiệp v dân dụng trong quá trình khởi động hoặc lm việc. Chẳng hạn, từ các thiết bị đánh lửa của động cơ ô tô hay các motor điện, từ máy tính hoặc các loại đèn điệnLoại nhiễu ny có phổ tần rộng nhng phân bố không đều trong ton dải. Thông thờng nó ảnh hởng mạnh ở vùng dải tần thấp hơn. Tuy nhiên, sự phân bố chính xác của tần số nhiễu phụ thuộc vo bản thân loại thiết bị gây nhiễu v phụ thuộc vo môi trờng truyền dẫn của nhiễu đó đến thiết bị đang khảo sát. Chẳng hạn, các máy tính tạo ra nhiễu mạnh tại các tần số bằng bội số v ớc số của tần số xung clock của chúng, còn tại vùng tần số khác thì năng lợng nhiễu không đáng kể. Nhiễu do con ngời tạo ra có thể truyền theo không gian hoặc dây dẫn đến máy thu. Thông thờng, việc giảm nhiễu tại nguồn phát thực hiện dễ dng hơn tại máy thu. Chẳng hạn, ta có thể nối mass cho vỏ máy tính v lớp vỏ của cáp truyền dẫn, đồng thời sử dụng các bộ lọc thông thấp dọc theo đờng dây cung cấp điện để giảm nhiễu từ máy tính. 3.7.1.2 Nhiễu khí quyển Nhiễu ny chủ yếu l do sấm sét trong bầu khí quyển tạo ra. Nó có thể truyền đi một khoảng cách lớn trong không gian. Hầu hết năng lợng của các tia chớp tập trung ở tần số thấp (nhỏ hơn vi MHz). Nhiễu ny có tỉ số công suất đỉnh trên công suất trung bình rất lớn đồng thời xuất hiện trong một khoảng thời gian rất ngắn (xung dạng Burst-loé) so với thời gian nghỉ giữa 2 xung nhiễu. Do đó, tuy không thể giảm nhiễu ny tại nguồn phát, nhng ta có thể thực hiện một số biện pháp để giảm chúng, ví dụ có thể thiết kế máy thu sao cho nó không lm việc trong thời gian xuất hiện nhiễu. Kỹ thuật ny gọi l kỹ thuật lm trắng nhiễu 3.7.1.3 Nhiễu không gian Phổ năng lợng bức xạ của mặt trời rất rộng, bao phủ vùng phổ sóng vô tuyến nên có gây nhiễu cho các thiết bị thu phát, chủ yếu ở vùng tần số VHF v cao hơn VHF. Ngoi ra còn nhiều nguồn nhiễu khác từ các vì sao trong vũ trụ, nhng ảnh hởng nhỏ hơn vì chúng ở xa so với mặt trời. Nhiễu do mặt trời ảnh 38 hởng chủ yếu đến các vệ tinh thông tin v đặc biệt nghỉêm trọng trong trờng hợp mặt trời, vệ tinh v trạm mặt đất nằm trên một đờng thẳng. 3.7.2 Nhiễu bên trong Nhiễu bên trong xuất hiện trong bản thân thiết bị, cả trong thnh phần thụ động nh điện trở, cáp v tích cực nh diode, transistor, đèn điện tử. Chúng gồm nhiễu nhiệt, nhiễu bắn, nhiễu thnh phần, nhiễu nhấp nháy (1/f) v nhiễu thời gian chuyển đổi. 3.7.2.1 Nhiễu nhiệt Nhiễu nhiệt tạo ra từ sự chuyển động ngẫu nhiên của các điện tử trong vật dẫn do nhiệt độ gây ra. Vì nó xuất hiện trong tất cả các mạch điện nên còn có tên l nhiễu mạch. Công suất nhiễu nhiệt trong một vật dẫn không phụ thuộc vo tần số, nên đôi khi đợc gọi l nhiễu trắng, v đợc biểu diễn nh sau: kTBP N = (3.1) Trong đó, P N : công suất nhiễu nhiệt [w] k: hằng số Boltzmann k=1,38.10 -34 joules/kelvin [J/K] T: nhiệt độ tuyệt đối [K]; T( o K)=T( o C)+273 B: Băng thông nhiễu [Hz] Ví dụ: một máy thu có băng thông nhiễu 10KHz. Một điện trở phối hợp với trở kháng vo của máy thu đợc nối ngang qua anten. Tính công suất nhiễu gây ra trên điện trở trong băng thông máy thu, nếu nhiệt độ của nó l 27 0 C. áp dụng biểu thức (3.1) ta có công suất nhiễu gây ra trên điện trở: W.,)Hz.)(K)(K/J.,(kTBP N 17323 10144101030010381 === Tuy giá trị của nó không lớn nhng nó có thể ảnh hởng đáng kể đến độ nhạy của máy thu vì công suất tín hiệu đến máy thu thờng rất nhỏ. Nhiễu nhiệt của vật dẫn không phụ thuộc vo vật liệu chế tạo v dòng điện chạy qua nó. Điện áp nhiễu: Gọi V, P lần lợt l điện áp nhiễu, công suất nhiễu trên điện trở R. Chúng liên hệ nhau theo biểu thức: R V P 2 = Suy ra điện áp nhiễu: kTBRPRV == (3.2) R N R L V N /2 V N /2 V N Hình 3.8 biểu diễn một điện trở R N hoạt động nh một nguồn nhiễu nối tiếp với một điện trở tải R L . Điện áp nhiễu 39 Hình 3.8 biểu diễn một nguồn nhiễu V N , điện trở nguồn R N v điện trở tải R L . Do điều kiện phối hợp trở kháng nên R N = R L . Vì vậy, đIện áp nhiễu trên hai điện trở l bằng nhau v bằng V N /2. Từ biểu thức (3.2) ta có: LNN ktBRktBR/V == 2 . Do đó: điện áp nguồn nhiễu bằng: LNN ktBRktBRV 44 == . Ví dụ 3: Một điện trở mắc nối tiếp với trở kháng vo 300 300 của anten. Băng thông của máy thu l 6MHz, v điện trở lm việc ở nhiệt độ phòng 20 0 C. Hãy tính công suất nhiễu v điện áp nhiễu đặt vo đầu vo máy thu. Công suất nhiễu đợc tính theo biểu thức (3.1) W.,)Hz.)(K)(K/J.,( ktB P N 15623 1022410629310381 === Điện áp nhiễu đợc tính theo biểu thức (3.2) V,V.,))(Hz.)(K)(K/J.,(ktBRV LN 4510453001062931038144 6623 ==== . Dĩ nhiên, chỉ một nửa điện áp ny xuất hiện trên anten đầu vo của máy thu v nửa còn lại đặt trên điện trở nguồn. Vì vậy điện áp nhiễu đặt trên đầu vo máy thu bằng V, 72 . 3.7.2.2 Nhiễu bắn Gây ra do sự thay đổi ngẫu nhiên của dòng điện trong thiết bị tích cực, chẳng hạn trong đèn điện tử, transistor hoặc diode bán dẫn. Sự thay đổi ny đợc tạo ra do dòng điện l một luồng hạt mang (điện tử v lỗ trống) hữu hạn. Dòng điện có thể xem nh l một chuỗi xung m mỗi một chuỗi gồm các hạt điện tử mang điện. Nhiễu bắn đợc biểu diễn theo biểu thức nh sau: BqII N 0 2 = (3.3) Trong đó: I N : Dòng điện nhiễu hiệu dụng [A] q: Điện tích của điện tử, bằng 1,6.10 -19 Coulomb I 0 : Dòng điện phân cực của thiết bị [A] B: Băng thông nhiễu Ví dụ: Một máy tạo nhiễu sử dụng diode tạo 10 uV nhiễu tại máy thu có trở kháng vo 75 Ohm v băng thông nhiễu 200KHz. (chúng l 3 giá trị tiêu biểu của máy thu FM). Tính dòng điện chạy qua diode Đầu tiên, chuyển đổi điện áp ra dòng nhờ định luật Ohm: A, V R V I N N 1330 75 10 = == Tiếp đến, tính dòng phân cực chạy qua diode D dựa vo biểu thức (3.3): mAA, )Hz.)(C.,( )A.,( qB I IBqIIBqII N NN 2762760 1020010612 101330 2 22 319 26 2 00 2 0 === === 40 3.7.2.3 Nhiễu quá mức Còn gọi l nhiễu flicker hay l nhiễu 1/f vì công suất nhiễu tỉ lệ nghịch với tần số. Đôi khi còn đợc gọi l nhiễu hồng vì năng lợng nhiễu phân bố ở đoạn cuối của vùng tần số thấp trong dải phổ của ánh sáng thấy đợc. Nguyên nhân chủ yếu gây ra nhiễu quá mức l do sự thay đổi mật độ hạt mang. Nhiễu quá mức gây ảnh hởng lớn hơn trong thiết bị bán dẫn v điện trở carbon so với đèn điện tử. Tuy nhiên nó không ảnh hởng nghiêm trọng đến mạch thông tin vì nó giảm khi tần số cng cao v chỉ có tác dụng đối với vùng tần sô bé hơn 1KHz. Nhiễu ny lm nguồn kiểm tra v ci đặt trong hệ thống Audio. 3.7.3.3 Tổng nhiễu từ các nguồn khác nhau Điện áp nhiễu tổng của các nguồn nhiễu mắc nối tiếp đợc trình by theo biểu thức (Phát xuất từ công suất nhiễu tổng bằng tổng các công suất nhiễu thnh phần v công suất tỉ lệ với bình phơng điện áp): .VVVV NNNNt +++= 2 1 2 1 2 1 (3.4) Tơng tự, dòng điện nhiễu tổng của các nguồn nhiễu mắc song song đợc trình by theo biểu thức: .IIII NNNNt +++= 2 1 2 1 2 1 (3.5) Ví dụ: Cho mạch điện nh hình vẽ, gồm hai điện trở mắc nối tiếp có 2 nhiệt độ khác nhau. Tính điện áp v công suất nhiễu tổng tạo ra trên tải có băng thông 100KHz. Điện áp nhiễu hở mạch đợc tính theo biểu thức (3.4) nV)].K().K)[(Hz.)(K/J.,( )RTRT(kB)BRkT()BRkT(VVV RRNt 77910030010030010100103814 444 323 2211 2 22 2 11 2 2 2 1 =+ +=+=+= R 1 100 Ohm R 2 200 Ohm R L 300 Ohm Từ việc phối hợp trở kháng nên ta chọn điện trở tải bằng 300 Ohm, do đó điện áp nhiễu đặt trên tải bằng một nửa điện áp nhiễu hở mạch đợc tính ở trên, nghĩa l bằng 309nV. Do đó công suất nhiễu trên tải: W., )nV( R V P L L 15 2 2 105060 300 390 = == Tỉ số tín hiệu trên nhiễu: Đợc biểu diễn theo biểu thức sau: N S P P log)dB(N/S 10= (3.6) N S V V log)dB(N/S 20 = (3.7) [...]... dụ: Công suất tín hiệu v công suất nhiễu tại đầu vo của một bộ khuếch đại lần lợt l 100uW v 1uW Tại đầu ra công suất tín hiệu v nhiễu lần lợt l 1W v 30 mW Tính hệ số nhiễu: ( S / N )i 100 W / 1W NF = ( S / N )o = 1W / 0 ,03W =3 NF ( dB ) = 10 log NF = 10 log 3 = 2dB Nhiệt độ nhiễu tơng đơng: Từ biểu thức hệ số nhiễu ta suy ra: NF = ( S / N )i S i N o S i N o = = ( S / N )o N i S o S o N i Gọi A l hệ số... trong trờng hợp máy thu vi ba nối với anten trong đờng truyền Anten có nhiệt độ nhiễu từ nhiễu không gian tác động vo Đờng truyền v máy thu cũng có nhiệt độ nhiễu Nhiệt độ nhiễu tơng đơng của hệ thống bằng tổng nhiệt độ nhiễu của anten, đờng truyền v máy thu Ta có thể tính hệ số nhiễu tơng đơng của hệ thống từ biểu thức trên: NF 1 = NF = Teq 290 Teq 290 +1 Nhiệt độ nhiễu tơng đơng của máy thu nhiễu... tổng của các bộ khuếch đại mắc chuỗi đợc biểu diễn theo biểu thức Friis nh sau: (S/N)i A1 A2 AN (S/N)o Hình 3. 11 Sơ đồ tính NF của các bộ khuếch đại mắc h ỗi NFT = NF1 + NF2 1 NF3 1 NF4 1 + + + A1 A1 A2 A1 A2 A3 Trong đó: NF1, NF2 NF4 : Hệ số nhiễu của các bộ khuếch đại mắc chuỗi A1, A2, A3: Độ khuếch đại của các bộ khuếch đại mắc chuỗi Chú ý các hệ số nhiễu trong biểu thức trên đợc tính theo đơn... nhiễu thấp rất bé, thờng nhỏ hơn 1000K Điều đó không có nghĩa l máy thu hoạt động tại nhiệt độ ny Thông thờng chúng hoạt động tại nhiệt độ 30 00K nhng có nhiệt độ nhiễu tơng đơng l 1000K Ví dụ: Một bộ khuếch đại có hệ số nhiễu 2dB Tính nhiệt độ nhiễu tơng đơng: Đầu tiên, chuyển đổi NF theo đơn vị dB thnh NF theo tỉ số: NF(dB)=10logNF 43 Suy ra: NF = 10 NF ( dB ) 10 = 1,585 áp dụng biểu thức trên ta... 42 N i = kTB Nhiễu tơng đơng tại đầu vo do bộ khuếch đại tạo ra l: N eq = N o N i = ( NF ) N i N i = ( NF 1 )kTB Hệ số K đại A (S/N)i (S/N)o Hình 3. 9 Sơ đồ tính NF của bộ khuếch đại thực Hệ số kđại A NF=0 (S/N)i (S/N)o Điện trở nhiễu tơng đơng Hình 3. 10 Sơ đồ tơng đơng với sơ đồ trên, trong đó có điện trở nhiễu tơng đơng v bộ khuếch đại lý tởng (không nhiễu: NF=0) Nếu giả sử nhiễu ny đợc tạo ra... dụ: Một máy thu có công suất nhiễu 200mV Công suất ra tăng đến 5W khi đa tín hiệu vo Tính (S+N)/N trong đơn vị dB S+N 5W = = 25 N 0,2W Trong đơn vị dB: S+N ( dB ) = 10 log 25 = 14dB N Hệ số nhiễu: NF (Noise Figure) viết tắt F Biểu thị một thnh phần, tầng hay các tầng nối tiếp lm giảm tỉ số tín hiệu trên nhiễu của hệ thống bao nhiêu lần Nó đợc định nghĩa nh sau: NF = ( S / N )i ( S / N )o (3. 8) Trong . 31 Chơng 3 Máy thu 3. 1 Định nghĩa v đặc điểm của máy thu 3. 1.1 Định nghĩa Máy thu l thiết bị đầu cuối trong hệ thống thông tin vô tuyến điện. Máy thu. AGC Hình 3. 4 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu đổi tần AM 3. 4 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu đơn biên SSB Máy thu đơn biên khác với các máy thu khác ở