1

CHÖÔNG VIII

ÑIEÀU CHEÁ VAØ GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ TÖÔNG TÖÏ

ÑIEÀU CHEÁ - GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ AM, SSB, DSB8.1 Ñieàu cheá bieân ñoä AM (Amplitude Modulation)

8.2 Maïch ñieàu cheá AM8.3 Giaûi ñieàu cheá AM8.4 Ñaùnh giaù chaát löôïng ñieàu cheá AM8.5 Ñieàu cheá ñôn ñieäu SSB8.6 Ñieàu cheá caân baèng (Balanced Modulator)8.7 Caùc phöông phaùp ñieàu cheá SSB

8.12 Gheùp keânh caàu phöông (Quadrature Multiplexing – QM)

8.9 Giaûi ñieàu cheá SSB8.10 Meùo pha trong giaûi ñieàu cheá DSB, SSB8.11 Gheùp keânh theo taàn soá trong heä thoáng ñieän thoaïi (FDM)

8.13 Ñoàng boä soùng mang

8.8 Giaûi ñieàu cheá DSB

8.14 So saùnh tyû soá N

S

2

ÑIEÀU CHEÁ VAØ GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ GOÙC (FM-PM)

8.15 Phaân tích tín hieäu FM – PM8.16 Bieân taàn vaø phoå FM

8.17 Baêng thoâng FM vaø coâng suaát

8.18 Hieäu öùng baét FM

8.20 Ñieàu cheá pha (phase Modulation – PM ) vaø PM daûi roäng8.21 PM daûi roäng

8.22 Giaûi ñieàu cheá PM

8.27 Maïch ñieàu taàn vaø ñieàu pha

8.28 Ñieàu cheá pha PM

8.29 Giaûi ñieàu cheá FM

8.30 Taïo tín hieäu FM Stereo

8.31 Nhieãu trong ñieàu taàn

8.24 FM töø PM

8.25 OÅn ñònh taàn soá vaø AFC

8.23 So saùnh PM vaø FM

8.26 Ñaùnh giaù chaát löôïng ñieàu cheá fm, pm

8.19 Preemphasis

3

Ñònh nghóa: Ñieàu cheá laø quaù trình bieán ñoåi moät trong caùc thoâng soá soùng mang cao taàn (bieân ñoä, hoaëc taàn soá, hoaëc pha) tyû leä vôùi tín hieäu ñieàu cheá baêng goác (BB - base band).Ñieàu kieän ñieàu cheá : 1. Taàn soá soùng mang cao taàn fC (810) Fmax, trong ñoù

Fmax taàn soá cöïc ñaïi

tín hieäu ñieàu cheá BB. 2. Thoâng soá soùng mang cao taàn (hoaëc bieân ñoä, hoaëc taàn soá, hoaëc pha) bieán ñoåi tyû leä vôùi bieân ñoä tín hieäu ñieàu cheá BB maø khoâng phuï thuoäc vaøo taàn soá cuûa noù. 3. Bieän ñoä soùng mang cao taàn V > Vm (bieân ñoä tín hieäu

ñieàu cheá BB) 4. Trong ñieàu cheá xung-soá, taàn soá laáy maãu fmaãu 2fmax

(fmax -taàn soá cöïc ñaïi tín

hieäu baêng goác) Caùc phöông phaùp ñieàu cheá töông töï: AM, FM, PM, SSB, DSB Caùc phöông phaùp ñieàu cheá soá: ASK, FSK, PSK, QPSK, v.v…. Caùc phöông phaùp ñieàu cheá xung: PAM (pulse Amplitude Modullation ), PWM (Pulse width Modulation), PPM (Pulse position Modullation), Ñieàu cheá xung maõ PCM (pulse code Modullation ) ñieàu cheá xung vaø ñieàu cheá Delta khoâng ñeà caäp trong taøi lieäu naøy.

ÑIEÀU CHEÁ VAØ GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ TÖÔNG TÖÏ

4

8.1 ÑIEÀU CHEÁ BIEÂN ÑOÄ AM (AMPLITUDE MODULATION)

Bieân ñoä soùng mang cao taàn tyû leä vôùi tín hieäu ñieàu cheá baêng goác goïi laø ñieàu bieân AM. Ta coù ñöôøng bao cao taàn AM laëp laïi daïng tín hieäu ñieàu cheá mt =Vmcosmt

0 t

t0

VAM(IAM)

V1maxV1~

V1T V1min

Soùng mang f0

m(t)=Vmcosmt

Hình 8.1

ÑIEÀU CHEÁ - GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ AM, SSB, DSB

5

ÔÛ cheá ñoä soùng mang (Vr = 0), ñieän aùp haøi 1 laø V1Tcos0t .

V1T - bieân ñoä soùng mang.

Khi coù tín hieäu ñieàu cheá ( Vm 0 ), ñieän aùp tín hieäu AM bieán ñoåi theo haøm:

min1max1

min1max1

1

~1

1

001

01)( ])cos()[cos(.2

cos

VV

VV

V

V

V

Vm

ttmV

tVv

TT

mA

mmAT

Tt

AM

(Goïi laø heä soá ñieàu cheá AM )1

Tín hieäu AM ñieàu cheá ñôn aâm goàm thaønh phaàn soùng mang vaø hai bieân

Phoå AM ñieàu cheá ñôn aâm vaø phoå AM phöùc taïp ( H.8.2)

vAM(t) = V1T(1+mAcosmt).cos0t

vAM(t) = V1T cos0t+Vmcosmt. cos0t

ttV

VVttVtV

ttVVttmVtV

mT

mTmmT

mmTTAM

01

1001

0101

cos)cos1(cos.coscos

cos]cos[cos)]([)(

6

0 0+m0-m

2m

mA

2.V1T

mA

2.1V1T

V1T

00-max 0+max

V1TB=2max

bieân döôùi LSBbieân treân USB

Hình 8.2

V1max=V1T(1+mA); V1min = V1T(1-mA)

Ñeå ñieàu cheá AM khoâng meùo, mA 1

Coâng suaát ra ôû cheá ñoä soùng mang :

V1T=Ic1T.Req bieân ñoä ñieän aùp soùng mang treân taûi töông ñöông Req

Khi ñieàu cheá, coâng suaát ra töùc thôøi: P1max= Pt= P1T(1+mA)2

Khi ñieàu cheá cöïc ñaïi: mA=1; PAMMAX =4P1T

Trong ñieàu cheá AM collector taàng cuoái, ñieän aùp ra cöïc ñaïi baèng 4 laàn ñieän aùp nguoàn cung caáp. Do ñoù VCEMAXBJT 4Vcc

eq

TeqTcT R

VRIP

.2.

2

1 212

1 1

Phoå AM phöùc taïpPhoå AM ñieàu cheá ñôn aâm

7

Coâng suaát trung bình AM:

...

)2

1()cos1(2

1

23

22

21

2

1

2

0

21

mmmm

mPtdtmPP

TB

TBTmmTBT

AMTB

heä soá ñieàu cheá trung bình tín hieäu phöùc hôïp

PAMTB=P1T +Pbieân treân USB+ Pbieân

döôùi LSB

Ví duï: Cho tín hieäu AM coù :V1max=50V; V1min=10V tính mA? Vm? PAM treân taûi Req=50

Giaûi:

Giaû söû ta coù ñieàu cheá AM gheùp bieán aùp tín hieäu ñieàu cheá m vaøo taàng ñieàu cheá.

Wm

PP

WR

VP

VpeakVmV

m

ATAMTB

eq

TT

TAm

A

112

1

950.2/2

1050

2

20)2

1050.(667,0

,667,01050

1050

2

1

221

1

1

8

Coâng suaát tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp:1

1)( 2

Ttm

PP

1- Hieäu suaát taàng ñieàu cheá 0

1

P

PT

Trôû khaùng ra veà maët AC cuoän thöù caáp

oC

ccAudio I

VR

RA

f0

Vcc

m(t)

vc

a)

-VG

b)

f0

VAA

m(t)

RFC

.1F

.1F

RA

50

Hình 8.3 Maïch ñieàu cheá AM duøng BJT vaø ñeøn ñieän töû

)(tmv

9

KI

PR

KWP

P

KWP

P

AKW

Ao

oAudio

oMaxm

To

t

10

;52

;10

110

2

1

1

)(

Ñoái vôùi AM coâng suaát raát lôùn trong phaùt thanh AM, duøng ñeøn ñieän töû, phöông phaùp phaân tích töông töï.

Ví duï: Cho coâng suaát soùng mang AM ñieàu cheá anod (töông töï ñieàu cheá Collector) P1T=7,5KW; 1=0,75 doøng IAo =1A.

Tính vaø Raudio

Giaûi :

Maxm tP

)(

Khi tín hieäu ñieàu cheá phöùc hôïp, khoâng coøn laø sin, tín hieäu AM coù daïng:

vAM(t) =V1T cosot+ m(t) cosot

Bieán ñoåi Fourier:][

2

1)]()([

2 )()(1

)( oo ffffooT

fAM MMffffV

v

10

a)

Tröôøng hôïp rieâng cuûa ñieàu cheá AM: tín hieäu ñieàu cheá m(t) daïng soá goàm chuoãi bit 1 vaø 0. Ta coù ñieàu cheá soá ASK (Amplitude shift key). Quaù trình thöïc hieän taét môû maùy phaùt taïo ASK goïi laø OOK (0n-off keying)

t

m(t)

F Fmax

m(f)

c)

LSB USB

ff0 + FMaxf0 - FMax

f0

VAM(f)

d)

vAM(t)

b)t

Hình 8.4. a/ Tín hieäu ñieàu cheá b/ Tín hieäu AMc/ Maät ñoä phoå 1 bieân tín hieäu ñieàu cheá d/ Maät ñoä phoå AM moät phía

11

m(t)

Tt

3

vAM(f)

f0>> 1

f

=1T

14

Hình 8.5. Tín hieäu vaø maät ñoä phoå ASK

t

f0>> vAM(t)

1

12

T

τd

τfnd

τfnd

τfnd

τfnddA

τt

τtfA

o

o

o

o

o

)(

)sin(

)(

)sin(

2

.

22,2cos

(f)V

:Fourier ñoåi Bieán

treân khoaûngngoaøi 0

Xeùt ASK ñieàu cheá bôûi xung heïp:

Maät ñoä phoå ASK coù daïng haøm baèng khoâng taïi X

Xsinn

f 0

Baêng thoâng ASK trong khoaûng τ

ff1

0

13

Nhaän xeùt AM:- Coâng suaát soùng mang khoâng taûi tin lôùn, voâ ích- Coâng suaát cao taàn taûi tin nhoû cuûa hai bieân nhö nhau vaø phuï thuoäc heä soá ñieàu cheá mA

- Baêng thoâng lôùn gaáp ñoâi caàn thieát neân phí vaø taêng nhieãu.- Hieäu quaû söû duïng coâng suaát cao taàn keùm, (P1bieân/P1Max) raát nhoû.- Tính choáng nhieãu keùm.- Deã thöïc hieän AM vaø maùy thu giaûi ñieàu cheá ñôn giaûn, giaù reû.

33k

+12v

RFCRFC100k

4/20

Key

47k

10k

680

3947k

220

1239

22n

68

39

1222k

22n

SF 136

Hình 8.6 Maïch ñieàu cheá ASK

TTLBF 173

22n

14

- AM duøng trong phaùt thanh quaûng baù MW-SW, thoâng tin CB < thoâng tin AM haøng khoâng.

Ñieàu cheá tín hieäu hình trong truyeàn hình laø moät daïng ñaëc bieät AM

- Ñoåi taàn laø moät daïng ñaëc bieät AM vôùi muïc ñích dòch chuyeån taàn soá.

8.2 MAÏCH ÑIEÀU CHEÁ AM8.2..1 Ñieàu cheá AM duøng diod

m(t) = Vmcosmt

Hình 8.7

C4 C3

C1

R3

C5 R5

R7

C6 C7

C8

R6R4

R2R1

+Vcc

CB

C2L3

RFCZ0

75

b)

R1

m(t)

a)

v0 = V0cos0tR2

R3 C

D1

L

15

8.2.2. AM duøng FET

+

-VG

-

m(t) C1 RG

Ri

Rf

v0=V0cos0t

Av=1+Rf

Ri

Hình 8.8

Ñieän trôû ra cuûa Ri cuûa FET tuyeán tính trong khoaûng roäng theo, do ñoù coù AM tuyeán tính ngoõ ra.

3/AM duøng PIN diod ôû VHF, VHE, Microwave

-V

R2

C1

m(t)

R1

D2

RL

D1

v0

Hình 8.9

16

Pin diod - diod ñaëc bieät duøng ôû taàn soá lôùn hôn 100MHz. Khi phaân cöïc thuaän, diod hoaït ñoäng nhö ñieän trôû thay ñoåi tuyeán tính theo doøng chaûy qua noù. Tín hieäu ñieàu cheá vr laøm thay ñoåi doøng thuaän qua diod taïo neân AM.

4/ AM duøng vi maïch tuyeán tính XR-2206

Taàn soá soùng mang xaùc ñònh bôûi ñieän trôû vaø tuï R1C1 cuûa VCO beân trong vi maïch.11

1

CRfo

DC BiasSupply

Vc.001

Vout

1k

4,7k

Audio signal gene rator m(t)

+12V

10kR1

C1

.00147k

1

4,7k

10

+12V

123

45

678

1413

12

11

109

1516

Hình 8.10 AM duøng vi maïch tuyeán tính

XR 2206

17

8.2.5 AM trong truyeàn hình (video)

Caùc maïch ñieàu cheá AM treân coøn goïi laø ñieàu cheá AM möùc thaáp, ñieän aùp vaø coâng suaát ra AM thaáp neân caàn phaûi khuyeách ñaïi theâm sau ñoù tröôùc khi phaùt.

Vcc

+6V3/13

100 10p 1k

33

1k 100

33

.005

470

33

.02

47k6,8k

1N914

+10

2N222

100H

Video m(t)

Hình 8.11. VHF Modulator.

100H

18

Ñieàu cheá AM

möùc thaáp

ATín hieäu

AM

Khuyeách ñaïi coâng suaát cao taàn ngoõ ra

Khuyeách ñaïi tuyeán tínhm(t)=Vmcosmt

v0=V0cos0t

Hình 8.12 Ñieàu cheá AM möùc thaáp

Ñieàu cheá AM möùc thaáp duøng trong truyeàn hình, thoâng tin AM-SSB v.v… Caùc taàng KÑCS cao taàn tuyeán tính coù theå ôû cheá ñoä A, AB, B.

19

Ñieàu cheá AM möùc cao thöïc hieän ôû taàng cuoái coâng suaát cao taàn, möùc coâng suaát lôùn. Kieåu naøy coù hieäu suaát cao, duøng nhieàu trong phaùt thanh quaûng baù AM, thoâng tin AM.

A

Ñieàu cheá AM möùc cao

RFAmp

RFcarrier osc

v0=V0cos0t

m(t)=Vmcosmt

Hình 8.13. Ñieàu cheá AM möùc cao

20

Hình 8.14 Ñieàu cheá AM – Collector taàng cuoái vaø tröôùc cuoái cuûa ñieän thoaïi voâ tuyeán

soùùng mang

m(t)=Vmcosmt

caûm bieán chænh coâng suaát hoaëc chæ thò coâng suaát

V0cos0t

+-

A

RFC

f0

+2 vcc

+

RFC

21

Ñieàu cheá AM- collector töùc laø ñöa tín hieäu aâm taàn ñieàu cheá vaøo collector. Doøng cao taàn Ic1 tyû leä vôùi bieân ñoä Vm töùc laø coù AM

>m(t)

Vcc

Q RA

RFC

vo

m(t)

Vcc

Q1

RFC

RAQ2vo

RFC

Hình 8.15. Ñieàu cheá AM – Collector möùc cao

22

IC

Vm

Vcc

VC=Vcc+Vmcosmt

1

Hình 8.16 Ñaùp tuyeán ñieàu cheá AM - Collector

Ñaùp tuyeán ñieàu cheá AM-Collector Ic1(Vc=Vcc+Vmcosmt) phi tuyeán (meùo AM) khi ñieàu cheá saâu (mA lôùn)

Bieän phaùp khaéc phuïc: ñieàu cheá AM ñoàng boä taàng cuoái vaø tröôùc cuoái (hình 8.10) cho ñoä tuyeán tính cao, mA lôùn, ñaùp tuyeán ñieàu cheá coù daïng:

23

Moät kieåu ñieàu cheá AM möùc cao taàng cuoái vaø tröôùc cuoái. Hình 8.17

Ñieàu cheá AM-Bazô: ñöa aâm taàn vaøo Bazô. Doøng cao taàn IC1 tyû leä vôùi ñieän aùp vm . Ta coù AM. Tuy nhieân ñaùp tuyeán ñieàu cheá AM-Bazô: tuyeán tính trong khoaûng nhoû do ñoù ít duøng rieâng maø duøng keát hôïp vôùi ñieàu cheá Collector AM ñeå caûi thieän ñoä tuyeán tính ñaùp tuyeán ñieàu cheá Collector.

)cos(1

tVVI mmBBC

1,5/20

+13,6 v2 x MSD 6100 28v +

m(t)

470p

100

10

.001RFC

100

8/60

1,5/20

39 RFC

C1

L3

C2

RA

L11,2k

RFC

.001

.01RFC

D1

RFC

RFCL2

10.001

.001

.01

RF

CR

FC

10

8/60

D2 +

-

2N 4072 2N 3866 2N 5641Hình 8.17. Ñieàu cheá AM ñoàng boä taàng cuoái – tröôùc cuoái

1

24

RFC

RA

+Vcc

Vm cosmt

+VccCB

Vo cosot

Hình 8.19. Ñieàu cheá AM - Emitter

C4

vo

C1

C3

C2

RFC

Vcc

CBRFC

VBB

m(t)

Hình 8.18. Ñieàu cheá AM Bazô

CB

.

25

+Vce

Hình 8.20. Ñieàu cheá AM qua ñieàu roäng xung(Thöïc teá duøng trong phaùt thanh AM coâng suaát lôùn baèng

ñeøn ñieän töû)

~Khuyeách ñaïi ñieàu

roäng xungSo saùnh

Vmcosmt

Vocosot

RFC

26

8.3 Giaûi ñieàu cheá AM

Giaûi ñieàu cheá: khoâi phuïc laïi tín hieäu nguyeân thuyû töø tín hieäu bò ñieàu cheá.

1/ Giaûi ñieàu cheá AM duøng diod

Tín hieäu AM coù ñöôøng bao cao taàn laëp laïi daïng tín hieäu aâm taàn ñieàu cheá. Diod D1 taùch soùng nöûa baùn kyø tín hieäu cao taàn If. ÔÛ baùn chu kyø döông, D1 daãn, C1 naïp ñeán giaù trò bieân ñoä tín hieäu cao taàn. ÔÛ baùn chu kyø aâm, D1 taét, tuï C1 xaû ra R1. Maïch naøy coøn goïi laø taùch soùng ñænh hay taùch soùng ñöôøng bao.

Vôùi söï löïa choïn R1, C1 thích hôïp, ñieän aùp treân tuï C1 coù daïng ñöôøng bao cao taàn laø tín hieäu giaûi ñieàu cheá AM. Giaù trò thích hôïp:

1

2

1

2

11max .2

1)/1(1

1

RF

mC

mRC

Max

A

A

hay

D1

IFAM

C1

ZA

RL

+

-C1 R1

ixaûZi

inaïp

Hình 8.21. Giaûi ñieàu cheá AM - diod

.

27

Giaù trò trung bình ñieän aùp ra taùch soùng ôû cheá ñoä soùng mang khoaûng 0,8V bieåu thò ñoä maïnh tín hieäu thu vaø duøng cho AGC/

Thoâng thöôøng C1 = .01 .008 ; R1 vaøi K

Bieán trôû R1 ñieàu chænh möùc ngoõ vaøo boä khuyeách ñaïi aâm taàn.

Tuï gheùp Cc ñuû lôùn ñeå cho qua tín hieäu giaûi ñieàu cheá taàn soá thaáp nhaát ñoàng thôøi caùch ly ñöôïc giöõa hai phaàn. Trôû khaùng vaøo khuyeách ñaïi zA>>R1 ñeå traùnh meùo (xeùn ñænh) xaûy ra khi doøng ñænh qua zA lôùn hôn doøng trung bình.

2/ Giaûi ñieàu cheá AM duøng PLL:

FSK -daïng ñaëc bieät tín hieäu FM, chæ coù hai taàn soá ñieàu taàn. Giaûi ñieàu cheá FSK lieân quan ñeán taùch (giaûi maõ) tín hieäu quay soá ñieän thoaïi nuùt nhaán, vaø truyeàn tín hieäu soá FSK. Ngoõ ra cuûa PLL duøng cho giaûi ñieàu cheá FSK laø hai möùc ñieän aùp

FSK input

Hình 7.39 Giaûi ñieàu cheá FSK duøng PLL.

PhaseDetector

LPF >Giaûi ñieàu cheá FSK

VCO

28

741+

-8 10

9 51

4

6

7

3

2

+ Vcc

+ 5V

- Vcc

-5v

C1

600

600

FSK input

565 10k

.210k

.210k

.2.2

10k

.001R1

113,3

1

CRfN

Hình 7.40 PLL 565 giaûi ñieàu cheá FSK.

29

8.4 ÑAÙNH GIAÙ CHAÁT LÖÔÏNG ÑIEÀU CHEÁ AM

Chaát löôïng tín hieäu AM truyeàn qua keânh voâ tuyeán ñaùnh giaù theo 3 thoâng soá cô baûn:

8.4.1 Heä soá haøi

Vmn -bieân ñoä haøi n ôû ngoõ ra giaûi ñieàu cheá maùy thu gaây bôûi keânh truyeàn khoâng lyù töôûng.

Vm1 -bieân ñoä haøi 1.

8.4.2 Ñoä leäch heä soá ñieàu cheá cho pheùp trong daûi taàn tín hieäu ñieàu cheá so vôùi giaù trò

trung bình

2

2

1

1

nmn

m

VV

K

A

A

m

m

30

AMTB

n

P

P8.4.3 Möùc ñieàu cheá kyù sinh

Pn -coâng suaát nhieãu .

PTB -coâng suaát tín hieäu trung bình

Caùc giaù trò khuyeán nghò:

Ñaùnh giaù K vaø theo ñaùp tuyeán ñieàu cheá tónh vaø ñoäng .

Ñaùp tuyeán ñieàu cheá tónh laø söï phuï thuoäc bieân ñoä soùng mang cao taàn ngoõ ra boä ñieàu cheá vaø yeáu toá ñieàu cheá. Yeáu toá ñieàu cheá hieåu laø caùc ñaïi löôïng ñieän nhö ñieän aùp nguoàn cung caáp, ñieän aùp kích cao taàn, bieán ñoåi döôùi taùc ñoäng tín hieäu taàn soá thaáp.

Ñaùp tuyeán naøy xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm khi ñöa soùng mang vaøo boä ñieàu cheá maø khoâng coù tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp (Vm=0)

Ví duï ñaùp tuyeán ñieàu cheá AM -collector:

Döïa vaøo ñaùp tuyeán ñieàu cheá naøy choïn heä soá ñieàu cheá mA cöïc ñaïi (Vm cöïc ñaïi) vôùi meùo haøi K nhoû nhaát, choïn nguoàn Vcc ôû giöõa ñoaïn tuyeán tính ñaùp tuyeán ñieàu cheá

Ñaùp tuyeán ñieàu cheá ñoäng -thöôøng laø bieân ñoä hay taàn soá .

dBP

PdB

m

mK

AMTB

n

A

A 60lg10,)5,11(log10%;52

A

A

m

m

)(1 cVcI

)(1 cVcI

31

Döïa vaøo ñaùp tuyeán a, xaùc ñònh bieân ñoä tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp caàn thieát ñeå coù ñöôïc heä soá ñieàu cheá m.

Döïa vaøo ñaùp tuyeán b, xaùc ñònh thoâng soá trong baêng thoâng tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp Fmin Fmax.

Ñaùp tuyeán ñoäng ñöôïc ño hoaëc tính toaùn khi ñöa vaøo boä ñieàu cheá soùng mang cao taàn vaø tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp.

A

A

m

m

Ñaùp tuyeán ñieàu cheá bieân ñoä ñoäng:

Phuï thuoäc heä soá ñieàu cheá m vaøo bieân ñoä tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp Vm.

Ñaùp tuyeán ñieàu cheá taàn soá ñoäng: söï phuï thuoäc heä soá ñieàu cheá mA vaøo taàn soá tín hieäu ñieàu cheá Fm.

1

Vma)

VmFmin Fmax

mA

b)

Hình 8.23. a/ Ñaùp tuyeán ñieàu cheá bieân ñoä ñoäng b/ Ñaùp tuyeán ñieàu cheá taàn soá ñoäng

32

8.5 ÑIEÀU CHEÁ ÑÔN BIEÂN SSB

Ñieàu cheá ñôn bieân (SSB- single side band): quaù trình ñieàu cheá taïo moät bieân taàn (bieân treân hoaëc bieân döôùi) cuûa tín hieäu AM.

Vieäc thöïc hieän phöùc taïp hôn nhöng baêng thoâng cao taàn giaûm moät nöûa, tieát kieäm baêng taàn giaûm nhieãu.

Coâng suaát phaùt thaáp hôn nhieàu so vôùi AM ôû cuøng moät khoaûng caùch thoâng tin vì khoâng truyeàn coâng suaát soùng mang lôùn voâ ích vaø khoâng coù moät bieân. Hieäu quaû söû duïng coâng suaát cao. Tyû soá maùy thu SSB lôùn hôn AM do nhieãu giaûm.

SSB duøng trong thoâng tin soùng ngaén, quaân ñoäi, haøng haûi, nghieäp dö coù khoaûng caùch thoâng tin raát xa.

Ñeå coù tín hieäu SSB caàn trieät soùng mang phuï cuaû tín hieäu AM, coøn laïi hai bieân DSB (Double -sideband), sau ñoù loïc laáy moät bieân nhôø BPF, ñoåi taàn caân baèng, loïc moät bieân, khuyeách ñaïi coâng suaát ñöa ra anten. SSB coøn phaân bieät theo thoâng soá trieät hoaëc neùn hoaëc phaàn soùng mang phuï, trieät hoaëc neùn moät phaàn bieân.

Soùng mang phuï tín hieäu SSB trong khoaûng 100KHz 500KHz .

Caùc giaù trò 100KHz; 200KHz thöôøng ñöôïc choïn söû duïng. AM neùn moät phaàn bieân goïi laø vestigial (VSB) duøng trong truyeàn hình quaûng baù.

DSB -SC hai bieân trieät soùng mang.

N

S

33

8.6 ÑIEÀU CHEÁ CAÂN BAÈNG (BALANCED MODULATOR)

Ñieàu cheá caân baèng (ÑCCB): taïo tín hieäu DSB, trieät soùng mang, duøng trong thoâng tin ñôn bieân, FM phaùt thanh, ñieàu cheá soá BPSK (binary phase shift key), ñoåi taàn v.v…

Xeùt maïch ÑCCB:

Ñaây laø boä ñoåi taàn caân baèng keùp goàm caëp D1-2 vaø D3-4 luaân phieân taét daãn baèng soùng mang vc(t). Soùng mang naøy coù theå sin hay chöõ nhaät vôùi bieân ñoä lôùn hôn tín hieäu ñieàu cheá (Vc > Vm; c > m)

T1

m(t)

1

3

4

2

vc(t)

T2

v0(t)

Hình 8.24

A/2

t0

A/2

T

34

+ - - +

D1-2 daãn, D3-4 taétD1-2 taét,, D3-4

daãnHình 8.25

Giaû söû soùng mang coù bieân ñoä :

Maïch ñoåi taàn caân baèng (ñieàu cheá caân baèng) thöïc hieän nhaân hai tín hieäu :

Giaû söû tín hieäu ñieàu cheá coù bieân ñoä 2v, taàn soá F = 5KHz.

Soùng mang taàn soá fc = 45KHz.

2

...7,5,3,1

)(2sin1

...)3(2sin3

12sin)(

n

tnfn

tftfv ccctc

...)5(2sin5

1)3(2sin]

3

12[sin)()()()( tftftπfmvvm cccttotct

35

Vaäy

tKHztKHztKHztKHzv

yxyxyx

tKHztKHztKHztKHzv

tKHztFAm

to

to

mt

)140(2cos3

1)130(2cos

3

1)50(2cos)40(2cos

)],cos()[cos(2

1sin.sin

...)135(2sin.)5(2sin3

2)45(2sin)5(2sin2

)5(2sin.22sin

)(

)(

)(

coù Ta

2Phoå tín hieäu DSB

F5

fc - F fc + F40 50

3fc - F3fc + F

130 140

fKHz

36

v0(t) Tc = cf

1

T = F1

tµs

V2

F 40 50 fKHz

V

t

Hình 8.26.

Daïng tín hieäu DSB

Daïng phoå vaø tín hieäu DSB sau BPF

ÑCCB trieät soùng mang raát toát (>50dB), thöïc hieän baèng IC (LM 1496, 1596, NE 602), taàn soá soùng mang tôùi 200MHz. Ngoaøi ra, caùc IC ñoù thöïc hieän ñoåi taàn caân baèng, giaûi ñieàu cheá caân baèng, giaûi ñieàu cheá SSB.

37

1k 1k 15µ 1k + Vcc

carrierinput

.1

m(t) +

10µ

10k50k

10k

+ .11k

7 2 381

4

6

9

10 5

12v

.1

+ V0

10k15µ

100

a)

MC1496

MC1596

7 2 3814

6

910 5

MC1496

1k 1k

.1

51carrier

.1

+ Vcc

12v

1k

DSBinput

10k

10k

50k

51 68k51

39k39k

+ V0

b)VEE

-8vÑieàu cheá caân baèng MC1496/1596 vaø giaûi ñieàu cheá caân baèng

CarrierSSBinput

.1

.1

7 2 38

6

12v

MC1496

1k 820 13k Vcc

51

951041

.055 .055

c) Giaûi ñieàu cheá SSB

3k 3k

1k .1

.1

10k

1k 10µ AFoutpu

t

Hình 8.27.

.00 5

1k

38

Kyõ thuaät truyeàn hai bieân trieät soùng mang DSB xöû lyù tín hieäu stereo tröôùc khi FM duøng trong phaùt thanh quaûng baù FM-stereo vaø TV-stereo.

+

- x

+

L

R

L + R

L - RÑCCB

19KHzPilot

TO FM

DSBL - R

L + R

15 1923 38 53 KHz

38KHzHình 8.28. DSB taïo FM stereo

Tín hieäu truyeàn hình goàm coù tín hieäu hình aûnh vaø tieáng ñieàu cheá ôû caùc soùng mang khaùc nhau. Tín hieäu hình aûnh ñöôïc ñieàu cheá AM coù neùn moät phaàn bieân döôùi theo tieâu chuaån truyeàn hình ñeå giaûm baêng thoâng, maø khoâng maát maùt tín hieäu taàn thaáp khi giaûi ñieàu cheá.

39

B = 8MHz

Picturecarrier

Audiocarrier

AudioVideo

fC + 6,5MHzfC + 5MHzfCf C –

0,7

5M

Hz

f C –

1,2

5M

Hz

f

Hình 8.29. ñaùp tuyeán bieân ñoä tín hieäu truyeàn hình.

Ñaùp tuyeán boä loïc IF maùy thu TV coù daïng (heä Fcc)

Carrier

100%

50%

-0,75 +0,75f

Hình 8.30

40

8.7 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHEÁ SSB

8.7.1 Phöông phaùp loïc (Filter method)

- Duøng ñieàu cheá caân baèng (troän caân baèng, nhaân tuyeán tính) trieät soùng mang ôû taàn soá soùng mang phuï (100 500KHz), roài loïc 1 bieân baèng moät trong caùc boä loïc IF ñaõ xeùt. Ñeå naâng cao dung löôïng thoâng tin, gheùp keânh SSB theo taàn soá:

LSB

USB

Ñieàu cheácaân baèng

Ñieàu cheácaân baèng

+ 2

1

2

m1(t)

m2(t)

f08 Pilot

1

LSB USB

ff08

Hình 8.31. Taïo tín heäu SSB hai keânh

Thöïc hieän ñoåi taàn caân baèng moät hoaëc hai laàn, loïc moät bieân roài khuyeách ñaïi tuyeán tính thöïc hieän thoâng tin SSB ôû taàn soá caàn thieát.

- Caùc maïch ñieàu cheá caân baèng (ñoåi taàn caân baèng) duøng diod hay maïch nhaân tuyeán tính ñeàu taïo tín hieäu hai bieân trieät soùng mang.

41

8.7.2 Phöông phaùp xoay pha(phase method)

Ñieàu cheácaân baèng

1

xoay pha900

xoay pha900

Ñieàu cheácaân baèng

2

+

m(t) = Vmcosmt

v0 = V0cos0t

V1

V2

SSBout put

Hình 8.32. Phöông phaùp xoay pha taïo SSB

42

Ngoõ ra boä ñieàu cheá caân baèng 1 coù tín hieäu:

])cos()[cos(2

coscos1 ttVV

ttVVV momoom

oomm

Boä xoay pha 900 bieán ñoåi cos thaønh sin do ñoù ngoõ ra boä ñieàu cheá caân baèng 2 coù :

Ngoõ ra boä coäng coøn laïi tín hieäu bieân döôùi SSB VoVmcos(o- m)t

Boä xoay pha 900 RC:

])cos()[cos(2

sin.sin2 ttVV

tVtVV momoo

oomm

v0= V0cos0tC2

C1

R1

R2

+450 -450

900

Hình 8.33. Boä xoay pha 900

43

R1C1 xoay pha -45; R2C2 xoay +450..Toång xoay pha laø 900. Moät kieåu maïch xoay pha laø 900. Moät kieåu maïch xoay pha 900 daûi roämg cho taàn soá Audio.

Audiom(t) To balanced

mod2

To balancedmod1

Hình 8.34. Boä xoay pha 900 tín hieäu (0,3 3,4) KHz.

8.7.3 ”Phöông phaùp thöù ba” taïo SSB

Phöông phaùp naøy do D.K Weaver ñeà xuaát 1950, töông töï phöông phaùp xoay pha ôû choã duøng caùc boä xoay pha vaø boä coäng loaïi bieân taàn khoâng caàn thieát.

44

x

900

Dao ñoäng0

x

LPF1

LPF2

x

RF oscc

900

x

0+900 wm

+

ÑCCB 1

0 + 900

c + 900

0

0

0 wm

c

c

c+900 - m ÑCCB 3c -0+m- 900

c +0-m+900

c +0-m+900

SSBout

ÑCCB 2 ÑCCB 4

c +0-m+900

c -0+m+900

Hình 8.35. Phöông phaùp thöù ba taïo SSB

45

Öu ñieåm: khoâng duøng boä xoay pha tín hieäu taàn thaáp (phöùc taïp, khoù thöïc hieän trong caû baêng thoâng )

Ngoõ ra boä coäng tuyeán tính coù tín hieäu ôû taàn soá:

(c+ o - m+900 )+(c- o +m-900

)

+ (c+ o - m+900 )+(c- o +m +900

)

(c+ o - m+900 ) + 0

Ñaây laø tín hieäu SSB ôû taàn soá hoaït ñoäng.

8.8 GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ DSB

Giaûi ñieàu cheá DSB laø quaù trình ngöôïc laïi ñieàu cheá DSB

DSB(input)m(t)

(output)

3

4

2

vC(t)

fc

T2v0(t)

T1

Hình 8.36

1

46

Dao ñoäng noäi vc(t) nhaát quaùn vôùi tín hieäu vaøo veà pha vaø taàn soá töùc laø taàn soá vaø pha dao ñoäng noäi baèng taàn soá vaø pha tín hieäu DSB.Tín hieäu giaûi ñieàu cheá DSB laáy ra ôû bieán aùp T1, qua boä loïc LPF loaïi tröø haøi vaø nhieãu coù taàn soá lôùn hôn Tmax.

Giaûi ñieàu cheá nhaát quaùn (coherent Detector) treân coù theå xem xeùt nhö quaù trình ñoåi taàn xuoáng coù taàn soá phaùch ôû daûi taàn tín hieäu baêng goác, sau ñoù duøng LPF ngoõ ra.

8.9 GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ SSB

x ~

IFSSB(200 KHz)

USB

LSB

Balanced Mix

LPFmA. cos(0+m)tcos0t

(200 KHz)

m(t) = Vmcosmt

Hình 8.37. Giaûi ñieàu cheá SSB

47

Tín hieäu thu SSB sau ñoåi taàn xuoáng IF qua boä loïc laáy bieân treân hoaëc bieân döôùi. Tín hieäu naøy nhaân vôùi dao ñoäng noäi o, qua boä loïc LPF coøn laïi thaønh phaàn taàn soá thaáp mAcosmt chính laø tín hieäu giaûi ñieàu cheá ñôn bieân Vmcos mt.

Caùc vi maïch giaûi ñieàu cheá caân baèng (ñieàu cheá caân baèng nhö MC 1596, LM 1496, NE 602).

8.10 MEÙO PHA TRONG GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ DSB, SSB

Giaûi ñieàu cheá DSB, SSB töôûng chöøng ñôn giaûn neáu phuïc hoài ñuùng taàn soá soùng mang, tuy nhieân neáu sai pha soùng mang phuïc hoài seõ daãn ñeán meùo khi giaûi ñieàu cheá (do toå hôïp AM-PM).

USB

LSBcarrier

carriera/ Pha DSB-SC b/ DSB-SC vôùi pha

soùng mang phuïc hoài ñuùngc/ DSB-SC vôùi pha soùng mang phuïc hoài sai

d/ Tín hieäu truyeàn ñi c/ Tín hieäu giaûi ñieàu cheá coù soùng mang phuïc hoài bò sai pha.

48

Moät kyõ thuaät giaûi quyeát vaán ñeà meùo pha giaûi ñieàu cheá SSB, DSB laø truyeàn moät phaàn soùng mang phuï goïi laø tín hieäu pilot ñeå maùy thu ñoàng boä taïo ñöôïc laïi soùng mang nhaát quaùn (cuøng taàn soá vaø pha ) cho giaûi ñieàu cheá khoâng bò meùo pha.Tín hieäu Pilot coù bieân ñoä khoâng ñoåi, ñoàng thôøi laøm AGC.

Moät kyõ thuaät khaùc duøng ñeå phuïc hoài soùng mang chính xaùc goïi laø costas loop.Trong ñoù thoâng tin veà tín hieäu giaûi ñieàu cheá ñöôïc duøng ñeå kieåm soaùt taàn soá vaø pha cuûa tín hieäu dao ñoäng noäi.8.11 GHEÙP KEÂNH THEO TAÀN SOÁ TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÄN THOAÏI (FDM)

FDM (Frequency Diviion Multiplexing) gheùp keânh theo taàn soá, töùc laø truyeàn ñoàng thôøi nhieàu keânh treân caùc caùc soùng mang khaùc nhau. Ví duï truyeàn hình caùp, truyeàn hình quaûng baù, thoâng tin vaø vi ba thoaïi v.v…

FDM thöïc chaát laø kyõ thuaät SSB-SC truyeàn ñoàng thôøi nhieàu tín hieäu baêng heïp trong moät keânh truyeàn daãn baêng roäng. Caùc keânh baêng heïp ñöôïc phaân keânh theo taàn soá khoâng choàng laán nhau, nhôø caùc soùng mang phuï khaùc nhau, caùc boä loïc BPF.

49

Bal ModBPF LSB

BPFO,33,4 x

BPF

x +

BPF

x

x

x

x

+ x

x

x

+

1

2

12

KHZ108 KHZ

Bal ModBPFLSB

104 KHZ

Bal ModBPFLSB

64 KHZsub carrier

1 nhoùm 12 keânh caáp 1-FDM

1

2

5

12 keânh thoaïiB = 48 KHZ BPF

LSB

612 KHZ

564 KHZ

420 KHZ5 nhoùm caáp 1 = 60 keânh= 1 sieâu nhoùm FDM caáp 2

60 keânh thoaïiB = 240 KHZ

3396 KHZ

3148 KHZ

1116 KHZ

600 keânh thoaïiB = 2520 KHZ

(U 600)

10 sieâu nhoùm = 1 nhoùm chuûFDM caáp 3

Hình 8.40.

50

Moãi caáp FDM coù tín hieäu pilot ñeå ñoàng boä vaø giaûi ñieàu cheá taùch keânh cho maùy thu.

Gheùp 6 nhoùm chuû taïo thaønh nhoùm ñaïi

Dao ñoäng chuaån cuûa caùc heä thoáng naøy coù ñoä baát oån ñònh taàn soá 10-10 theo tieâu chuaån CCITT. Ngoaøi FDM coøn coù gheùp keânh theo thôøi gian TDM (Time division Multiplexing) duøng trong thoâng tin xung soá.

8.12 GHEÙP KEÂNH CAÀU PHÖÔNG (QUADRATURE MULTIPLEXING -QM)

Moät kyõ thuaät khaùc truyeàn 2 keânh tin töùc baèng 1 soùng mang sao cho nôi thu coù theå taùch bieät nhaän laïi ñöïôc goïi laø gheùp keânh caàu phöông QM.

Hai keânh tin töùc ñöôïc ñieàu cheá rieâng bieät baèng 1 taàn soá soùng mang nhöng khaùc nhau veà pha soùng mang 900. Töùc laø taàn soá soùng mang coù cuøng taàn soá nhöng leäch pha 900 (Quadrature phase)

m1(t) sinctx BPF

-900

x BPF

carrier

m1(t)

m2(t)

DSB - SC

DSB - SC

m2(t) cosct

VQM = m1(t) sinct + m2(t) cosct

Hình 8.41

cosc

t

51

Tín hieäu ñieàu cheá m1(t) , m2(t) ñöôïc ñieàu cheá caân baèng bôûi sin ct vaø cos ct. Sau ñoù loïc loaïi thaønh phaàn phi tuyeán, coäng tuyeán tính hai tín hieäu, ta coù gheùp keânh caàu phöông QM gôûi ñi.

x LPF

-900

x LPF

2cosct

A

Mix Q

Mix I

2sinct

U

OSC

Ñoàng boä c cuûa Tx

outoff ôû wc

outoff ôû c

vQ(t) = m1(t)

v1(t) = m2(t)

vQM = m1(t)sinwct+ m2(t)coswct

Hình 8.42

52

Tín hieäu vQM laø toång hai tín hieäu DSB -SC gheùp keânh caàu phöông tôùi maùy thu (Rx) treân cuøng taàn soá. Phöông phaùp naøy duøng trong truyeàn hình maøu. Tín hieäu maøu ñöôïc gôûi ñi nhö Vector, xaùc ñònh bôûi bieân ñoä vaø cöïc tính cuûa soùng mang caàu phöông taïi taàn soá 3.58MHz.

Ví duï: tín hieäu coù pha soùng mang vôùi bieân ñoä -0,44VI.Trong ñoù VI -ñieän aùp cöïc ñaïi soùng mang cöïc tính döông.Thaønh phaàn caàu phöông soùng mang coù bieân ñoä -0,9VQ. Boä giaûi ñieàu cheá TV nhaän daïng tín hieäu maøu xanh.

Hai tín hieäu DSB-SC tröïc giao coù theå ñöôïc taùch bieät ôû maùy thu.

Giaû söû dao ñoäng noäi ñöôïc ñoàng boä vôùi tín hieäu tôùi, coù taàn soá chính xaùc vLo=2cosct.

Ngoõ vaøo boä Mix Q coù taàn soá dao ñoäng noäi vLoq=2 sinct, coøn ôû boä Mix I laø

vLoq.vQM=2 sinct[m1(t) sinct +m2(t) cosct]= m1(t) - m1(t) cos2ct +m2(t)

sin2ct.

Qua LPF taàn soá caét c , ta coù vQ(t)= m1(t)

Töông töï ngoõ ra nhaùnh Mix I coù vT(t)= m2(t)

Löu yù quan troïng: caàn phaûi ñoàng boä chính xaùc soùng mang ôû Rx cho giaûi ñieàu cheá chính xaùc.

53

8.13 ÑOÀNG BOÄ SOÙNG MANG

Trong SSB-SC FDM thoaïi nhieàu keânh, DSB-SC tín hieäu maøu TV, gheùp keânh stereo FM, truyeàn thoâng tin soá (BPSK, QPSK, QAM v.v...) yeâu caàu coù ñöôïc tín hieäu dao ñoäng noäi nhaát quaùn (coherent). Nhaát quaùn coù nghóa laø chính xaùc taàn soá vaø haàu nhö chính xaùc veà pha (sai pha raát nhoû khoâng ñaùng keå ). Khi tín hieäu pilot ñöôïc gôûi ñeán (trong thoaïi nhieàu keânh, hay pilot 19KHz FM stereo, tín hieäu maøu TV) PLL seõ khoaù pha(ñoàng boä) vôùi pilot.

Hình 8.43

x

900

x

VCO

V0=k2e

2cos(ct+e)x

VBB-PD

m1(t) = vQ(t)

m2(t) = vI(t)

(Baseband)Phase detector

54

Voøng costas bao goàm BFO (beat- Frequency OSC) ñoàng boä cho giaûi ñieàu cheá caùc kieåu ñieàu cheá trieät soùng mang. Heä thoáng hoã trôï cho VCO ñoàng boä ôû soùng mang c. Moät khi taàn soá dao ñoäng noäi baèng taàn soá soùng mang bò trieät cuûa tín hieäu gôûi ñeán, tín hieäu ngoõ ra vQ(t) vaø vI(t) tôùi boä taùch soùng pha. Ngoõ ra cuûa noù coù ñieän aùp vBB-PD tyû leä vôùi sai pha cuûa dao ñoäng noäi ñöa ñeán ñieàu khieån pha töùc laø taàn soá cuûa dao ñoäng noäi. Keát quaû soùng mang ñöôïc phuïc hoài.Voøng ñieàu khieån treân goïi laø voøng costas, moät daïng ñaëc bieât PLL.

Giaû söû VCO ñoàng boä ñöôïc soùng mang bò trieät cuûa tín hieäu gôûi ñeán = c sai pha

raát nhoû e giöõa hai taàn soá treân (Lo vaø c),ta coù:

vLoq.vQM =m1(t).[cos(c- c )t+ e ] - m2(t) [cos(c + c )t + e ]+ m2(t)

sin(c - c )t + e + m2(t) sin(c + c )t + e ]

=m1(t).cos e - m1(t).cos (2 c +e)+ m2(t) sin e + m2(t)

sin (2 c +e)

Khi ñoù vQ(t)= m1(t).cos e

vI(t)= m2(t) sin e

ngoõ ra bò taùch soùng pha hai tín hieäu baêng goác

VBB-PD = vQ(t) .vI(t)= m1(t). m2(t).cosesine

LO

e

eeee

tmtm

tmtm

2sin)()(2

1

)]sin()[sin(2

)()(

21

21

55

Boä loïc LPF ñöôïc aán ñònh tröôùc VCO coù taàn soá caét raát thaáp, sao cho ñieän aùp DC trung bình giöõ cho VCO ñoàng boä ñöôïc soùng mang.

Moät caùch gaàn ñuùng V0 k2e

8.14 SO SAÙNH TYÛ SOÁ :

Tyû soá coâng suaát tín hieäu treân nhieãu ngoõ vaøo maùy thu SSB.

VS,Vn ñieän aùp tín hieäu vaø nhieãu ngoõ vaøo maùy thu SSB

B-Baêng thoâng tín hieäu SSB

PT-coâng suaát phaùt SSB

Pn=K.T.B coâng suaát nhieãu

NR=Noise Ratio cuûa maùy thu

Coâng suaát tín hieäu AM:

etto mmV 2sin.2

1)(2)(1

N

S

N

S

BTKNR

P

VNR

V

N

S T

n

S

SSB .... 2

2

21

21

21

2

1

TB

TBT

TBTTB

m

PP

mPP hay

56

Baêng thoâng AM; BAM =2BSSB; P1T = Pc -coâng suaát soùng mang.

Tín hieäu ra sau boä giaûi ñieàu cheá AM tyû leä vôùi mA.V1max trong ñoù V1max laø ñieän aùp AM cöïc ñaïi tyû leä vôùi

Vôùi heä soá nhieãu maùy thu nhö nhau, coâng suaát phaùt SSB laø PT baèng coâng suaát phaùt AM:PTB ta coù :

Giaû söû mA =1 (ñieàu cheá AM 100%), tyû soá töùc laø chaát löôïng thu SSB caûi

thieän toát hôn AM ôû ñieàu kieän treân.

BTkm

NR

Pm

BTkNR

Pm

VNR

Vm

N

S

P

A

TBATA

n

A

AM

T

2.2

1.2... 2

21

2

2

2max1

1

2

21

A

AM

SSB

mNSNS

3

AM

SSB

NSNS

57

Ñoâi khi vieäc so saùnh theo coâng suaát ñænh cuûa taàn cuoái maùy phaùt. Vôùi mAM=1; ñieän aùp cöïc ñaïi ôû collector cuûa ñieàu cheá AM - collector taàng cuoái laø Vcmax 4Vcc , trong khi ñoù ôû khuyeách ñaïi SSB coù Vcmax 2Vcc (cheá ñoä B,C). Ñeå coù cuøng bieân ñoä ñieän aùp xoay chieàu nhö nhau thì bieân ñoä cao taàn cuûa SSB taêng gaáp ñoâi. Coù nghóa laø bieân ñoä ñieän aùp tín hieäu ngoõ vaøo maùy thu SSB laø Vs taêng gaáp ñoâi so vôùi V1max cuûa AM hay coâng suaát ra taêng 4 laàn.

Coâng suaát nhieãu AM gaáp ñoâi so vôùi SSB do ñoù tyû soá hay 9dB.

8

AM

SSB

NSNS

58

ÑIEÀU CHEÁ - GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ GOÙC FM - PM8.15 PHAÂN TÍCH TÍN HIEÄU FM - PM

Tín hieäu soùng mang cao taàn khi chöa bò ñieàu cheá laø ñôn haøi, xaùc ñònh bôûi:

i = Icos(ct + 0) = Icos(t)v = Vcos(ct + 0) = Vcos(t)

(t) = ct + 0 ; c - taàn soá soùng mang; 0 - pha ban ñaàu.(t) - pha töùc thôøi cuûa dao ñoäng cao taàn, xaùc ñònh traïng

thaùi cuûa tín hieäu taïi thôøi ñieåm t.Neáu tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp m(t) = Vmcosmt laøm

thay ñoåi pha töùc thôøi, - ta coù ñieàu cheá goùc. Trong ñieàu cheá goùc bieân ñoä soùng mang coi nhö khoâng ñoåi, coù hai tröôøng hôïp:1) m(t) laøm thay ñoåi taàn soá 0 - ta coù ñieàu cheá taàn soá FM (Frequency Modulation)

2) m(t) laøm thay ñoåi pha ban ñaàu 0 - ta coù ñieàu cheá pha PM (Phase Modulation)Giöõa taàn soá vaø pha coù quan heä:

dt

dt

d

tt

tt

)()(

)()(

Bieát söï bieán thieân cuûa pha, xaùc ñònh söï thay ñoåi taàn soá vaø ngöôïc laïi.

59

Daïng toång quaùt dao ñoäng cao taàn:

dtωVθVv (t)(t) coscos

Ñeå ñôn giaûn phaân tích, cho m(t) = Vmcosmt vaø pha ban ñaàu soùng mang 0 = 0. Tín hieäuFM vaø PM coù daïng nhö sau:

v = Vcos[0t + msinmt]m - chæ soá ñieàu cheá, bieåu thò moái quan heä giöõa bieân ñoä tín hieäu ñieàu cheá vm vôùi thoâng soá soùng mang cao taàn bieán ñoåi tyû leä vaø xaùc ñònh phaân boá coâng suaát. 0 - taàn soá soùng mang trung taâm; m - taàn soá tín hieäu ñieàu cheá. Ñieàu cheá pha PM: neáu chæ soá ñieàu cheá m tyû leä vôùi bieân ñoä vm

Ñieàu cheá taàn soá FM: neáu tyû leä vôùi m

m

ω

v

Do ñoù: ñoái vôùi PM: mp = kpvm =

Δωω

Δω

ω~vhay

v.km m

mm

mff ñoái vôùi FM:

kp,f - heä soá tyû leä; ñoä leäch pha hay chæ soá ñieàu cheá PM; - ñoä di taàn.

60

Xeùt PM: Luaät bieán ñoåi pha ban ñaàu cuûa PM coù daïng:(t)=sinmt

ñaëc tröng cho söï leäch pha cuûa (t) so vôùi pha ban ñaàu khi khoâng ñieàu cheá. Noù () tyû leä vôùi vm

Doøng cao taàn vaø taàn soá töùc thôøi cuûa (t) so vôùi pha ban ñaàu khi khoâng ñieàu cheá. Noù () tyû leä vôùi vm

Doøng cao taàn vaø taàn soá töùc thôøi cuûa PM coù daïng:vpm=Vcos(ct+ sinmt) = Vcos(ct + mpsinmt)

ct dt

d (t)θ)(

+ . mcosmt= c+ .cosmt

= . m ñoä dòch taàn PM.

Ñoä dòch taàn PM phuï thuoäc vaøo bieân ñoä tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp vm vaø taàn soá m

Xeùt FM :Doøng cao taàn FM:

tsinVcosv

t)sinmtVcos(v

mm

cFM

mfcFM

ωω

Δωω

ωω

61

pha ñaày ñuû cuûa tín hieäu FM:

tsin m

mc ω

ω

Δωωθ(t) t

Taàn soá töùc thôøi FM: tcosdt

dmc

(t)(t) ωΔωω

θω

ñoä di taàn FM tyû leä vôùi vm

Nhaän xeùt: Giöõa FM vaø PM coù söï töông ñoàng. ÔÛ FM ñoä di taàn tyû leä vôùi vm maø khoâng phuï thuoäc vaøo m. ÔÛ PM ñoä di pha tyû leä vôùi vm khoâng phuï thuoäc m. Döïa treân tính chaát naøy coù theå bieán ñoåi töø loaïi ñieàu cheá FM sang PM, hay PM sang FM. Ví duï töø PM sang FM baèng caùch cho tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp (vmcos mt) qua boä LPF (Boä tích phaân) ôû ngoõ vaøo boä PM kieåu:

V1 RC

V2

thoûa ñieàu kieän R >> Cm

1

Ñieän aùp ra v2 tyû leä vôùi vaø heä soá ñieàu cheá PM laø: mω

1

62

.ω

Δ

m

m

Ñoä doác boä söûa daïng 6 dB/octave

Töø nhaän xeùt treân, ta coù theå coù ñieàu taàn vaø ñieàu pha giaùn tieáp hay tröïc tieáp.

FM(VCO)

FM PM

dtm(t)

PMm(t)

PMFM

(dt)

PM

m(t)

m(t) = Vmcosmt (t) = C + cosmt

FM

tsinV

kt mm

mC ω

ωωθ(t)

tsinV

mm

m ωω

a)

tsinωkVωω mmC tsinωVω mmm

b)

c)d)

Hình 8.44a) FM tröïc tieáp b) FM giaùn tieáp c) PM giaùn tieáp d) PM tröïc tieáp

63

Phoå FM raát khaùc bieät so vôùi AM. Khi chæ soá ñieàu cheá nhoû (mf < . 25) ta coù FM daûi heïp NBFM (narrowband FM) goàm soùng mang vaø hai bieân töông töï AM. Khi mf taêng, bieân ñoä soùng mang (coøn goïi laø thaønh phaàn trung taâm) giaûm. Phoå tín hieäu ñieàu cheá goùc (PM, FM) khi ñieàu cheá ñôn aâm gioáng nhau:

vFM = V.cos(ct + mfsinmt); trong ñoù m = 2Fm Do cos(a + b) = cos(b + a) = cosacosb - sinasinb

vFM = {[cos(mfsinmt)]cosct - [sin(mfsinmt)]sinct}

8.16. BIEÂN TAÀN VAØ PHOÅ FM :

Boä söûa daïng laøm giaûm bieân ñoä tín hieäu ñieàu cheá phía taàn soá cao coøn goïi laø boä tích phaân (boä naâng möùc bieân ñoä phía taàn soá cao - boä vi phaân) FM töông töï cho chaát löôïng cao, deã thöïc hieän hôn PM, duøng phoå bieán trong thöïc teá. PM thöôøng duøng ôû daïng FM giaùn tieáp trong thoâng tin thoaïi. Trong ñieàu cheá soá, caùc daïng ñieàu cheá pha (BPSK, DPSK, QPSK v.v…) öu vieät hôn ñieàu taàn (FSK).

soùng mang trung taâm

bieân taàn

Xeùt FM daûi heïp (NBFM : mf < . 25) Neáu ñoä di taàn nhoû (mf < . 25) , cos =1;sin = , ta coù: vNBFM = V[cosct -mf sinmt.sinct]

64

Xeùt FM daûi roäng (WBFM :wideband FM mf >.25) goàm thaønh phaàn taàn soá soùng mang vaø caùc thaønh phaàn bieân c n m vôùi n=1,2,3,…

Bieân ñoä cuûa chuùng tyû leä vôùi haøm Bessel loaïi 1 baäc n

...])2cos()2cos()cos()cos(cos[

])cos()1()[cos(cos

)(2)(2)(1)(1)(

1)()(

tJtJtJtJtJV

tntnJtJVv

mcmmcmmcmmcmcmo

mcn

mcn

mncmoFM

fffff

ff

...

)!3(!3

)(

)!2(!2

)(

)!1(!1

)(

!

1

2

)( 62/

42/

22/

)( n

m

n

m

n

m

n

mJ fff

nf

mn f

])cos()[cos(2

.sin.sin. tt

mVttmV mcmo

fmof Phoå

bieán NBFM

goàm soùng mang vaø hai bieân töông töï AM.

65

-0.4-0.3-0.2

-0.1

0

+0.1+0.2+0.3

+0.4

+0.5+0.6

+0.7+0.8

+0.9

+1.0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

J0(m)

J1(m)J2(m) J3(m)

J4(m)J5(m) J6(m) J7(m) J8(m)

Val

ue o

f Jn(

mf)

Modulation index (mf)

Hình 8.45

66

mf J0 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9J10 J11 J12 J13 J14

0.00

0.25

0.5

1.0

1.5

2.0

2.4

2.5

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

1.00

0.98

0.94

0.77

0.51

0.22

0

-0.05

-0.26

-0.40

-0.18

0.15

0.30

0.17

-0.09

-0.25

_

0.12

0.24

0.44

0.56

0.58

0.52

0.50

0.34

-0.07

-0.33

-0.28

0.00

0.23

0.25

0.05

_

_

0.03

0.11

0.23

0.35

0.43

0.45

0.49

0.36

0.05

-0.24

-0.30

-0.11

0.14

0.25

_

_

_

0.02

0.06

0.13

0.20

0.22

0.31

0.43

0.36

0.11

-0.17

-0.29

-0.18

0.06

_

_

_

_

0.01

0.03

0.06

0.07

0.13

0.28

0.39

0.36

0.16

-0.10

-0.18

0.06

_

_

_

_

_

_

0.010.03

0.01

0.06

0.03

0.12

0.06

0.03

0.21

0.12

0.06

0.02

0.29

0.21

0.13

0.06

0.02

0.13

0.06

0.02

0.22

0.31

0.320.22

0.33

0.32

0.23

0.13

0.05

0.02

0.01

0.01

0.05

0.13

0.25

0.34

0.34

0.20

-0.01

0.02

0.02

0.04

0.13

0.26

0.36

0.35

0.19

-0.06

-0.23

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

__

_

_

_

_

_

_

_

_

__

_

_

_

_

_

_

_

_

_

__

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

Bessel Functions of the First Kind, Jn(mf)

67

Khaùc vôùi AM ( coâng suaát PAM thay ñoåi theo tín hieäu ñieàu cheá ), coâng suaát tín hieäu FM khoâng ñoåi ( sai soá khoâng ñaùng keå )

;...;

...3,2,1;

)(22)(11

)(

ff

f

mPKmPK

mnnPK

VJVVJV

nVJV

Hình 8.46

.12

.98 mf = .25

.12

fc fc fc

mf = 2 mf = 2.4

Pha caùc thaønh phaàn phoå baèng 0 hoaëc . Giaù trò cöïc ñaïi jn

giaûm khi mf taêng. Vôùi FM daûi heïp (mf 25 ), phoå NBFM goàm soùng mang coù bieän ñoä giaûm 2% vaø 2 bieân töông töï AM. Trong FM daûi roäng (mf >25), phoå FM goàm nhieàu thaønh phaàn 2 bieân caùch nhau Fm vôùi bieân ñoä VnPK =VJn . Phoå FM ñieàu cheá ñôn aâm Fm vôùi caùc mf :

(mf)

Bieân ñoä ñieän aùp caùc thaønh phaàn bieân khi coù ñieàu cheá :

Khi mf =0 ( khoâng coù ñieàu cheá ), bieân ñoä ñieän aùp soùng mang : VcPK=Vjo(m = 0)=V vì jo(m = 0)=1

f f

...

)!3(!3

)(

)!2(!2

)(

)!1(!1

)(

!

1

2

)( 62/

42/

22/

)( n

m

n

m

n

m

n

mJ fff

nf

mn f

68

Neáu Fm= const, ñoä di taàn caøng taêng khi bieân ñoä tín hieäu ñieàu cheá taêng, mf taêng, baêng thoâng FM yeâu caàu taêng.

Haøm Bessell vaø ñieàu cheá goùc:

- Haøm phaân boá ñoåi daáu, giaù trò cöïc ñaïi giaûm khi heä soá ñieàu cheá taêng vaø n taêng.

- Taïi m = 2,4; 5,5; 8,6 coù Jo(m)= 0. Töùc laø thaønh phaàn taàn soá khoâng toàn taïi trong phoå tín hieäu ñieàu cheá goùc. Do ñoù o goïi laø taàn soá soùng mang trung taâm chöù khoâng nhö taàn soá soùng mang AM coù bieân ñoä khoâng ñoåi. Tuy nhieân trong nhieàu taøi lieäu vaãn goïi o laø taàn soá soùng mang.- Toång coâng suaát tín hieäu ñieàu cheá goùc khoâng ñoåi nhöng coâng suaát phoå bieân thay ñoåi theo m.- , trong ñoù ñoä di taàn f tyû leä vôùi Vm, caùc giaù trò mf =2,4; 5,5; 8,6 taïi

ñoù Jo(m)= 0 laø ngaãu nhieân khoâng coù quyeàn löïa choïn.

mf F

fm

)0()(

2)(

2)(2

2)(1

2)(

)(

%1

12...22(

ff

ffff

f

momx

mxmmmo

C

mFM

JJ

JJJJP

P

ñoùtrong

0)mcheáñieàukhoâng (t)

69

Toång coâng suaát cao taàn tín hieäu ñieàu cheá goùc khoâng ñoåi, baèng coâng suaát soùng mang khi khoâng coù ñieàu cheá. Veà lyù thuyeát ñoä roäng baêng thoâng cao taàn tín hieäu FM-PM voâ cuøng lôùn, tuy nhieân thöïc teá quy ñònh giôùi haïn baêng thoâng FM, PM ñeán thaønh phaàn phoå bieán

Goïi V laø bieân ñoä ñoä soùng mang FM khoâng ñieàu cheá treân taûi R, ta coù

coâng suaát soùng mang.

Coâng suaát FM khi coù ñieàu cheá:

99% naêng löôïng cao taàn taäp trung trong baêng thoâng FM. Baêng thoâng naøy tính theo coâng thöùc:

.01. )()( omomn ffJJ

TotalmC PR

VP

f 2

2

)0(

]2...22[ 2)(

2)(2

2)(1

2)()0()( ffffff mnmmmomCm JJJJPP FM

)f2( hoaëc)FM mffm FmmFB 1(2

Fm -taàn soá tín hieâu ñieàu cheá taàn thaáp baêng goác mf -heä soá ñieàu cheá FM Baêng thoâng 3dB cuûa maïch cao taàn phaûi lôùn hôn baêng thoâng tính theo coâng thöùc treân ñeå khoâng meùo.

8.17 BAÊNG THOÂNG FM VAØ COÂNG SUAÁT

Taïi caùc giaù trò ñoù, coâng suaát phoå bieân laø cöïc ñaïi baèng coâng suaát soùng mang khi chöa ñieàu cheá.

70

FM daûi heïp (NBFM) duøng trong thoâng tin loaïi FM vôùi ñoä di taàn (515)KHz.

FM daûi roäng coù tính choáng nhieãu cao duøng trong phaùt thanh FM Stereo, tieáng TV, vi ba, truyeàn hình veä tinh. Theo FCC, ñoä di taàn cöïc ñaïi FM phaùt thanh vaø tieáng TV laø 75 KHz.

Ví duï: Ñoä di taàn cöïc ñaïi aâm thanh TV 75 KHz, baêng thoâng aâm thanh TV (30Hz 15KHz)

1.f=75KHz; Fm=0,1KHz

BFM=2(75+0,1)=150KHz

2. f=75KHz; Fm=1KHz

BFM=2(75+1)=152KHz

3. f=75KHz; Fm=10KHz

BFM=2(75+10)=170KHz Vaäy taàn soá tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp thay ñoåi töø (0,1 10)KHz, baêng thoâng thay ñoåi nhoû töø 150 tôùi 170 KHz. Ñieàu naøy lyù giaûi taïi sao FM ñoâi khi ñöôïc quy veà heä thoáng coù baêng thoâng khoâng ñoåi.

Trong FM duøng boä söûa daïng naâng möùc bieân ñoä phía taàn soá cao tín hieäu ñieàu cheá m neân ñoä di taàn cöïc ñaïi coù theå xuaát hieän ôû taàn soá Max(Max=2FMax). Tính choáng nhieãu FM coù tính trieät nhieãu bieân ñoä vì tin töùc ñöôïc loàng trong trong söï bieán thieân taàn soá .Nhieãu bieân ñoä bò xeùn ôû boä khuyeách ñaïi haïn bieân tröôùc khi tröôùc khi giaûi ñieàu cheá FM trong maùy thu: Maët khaùc nhieãu khoâng mong muoán coù taàn soá keà caän tín hieäu mong muoán duø bò xeùn vaãn loït vaøo baêng thoâng maùy thu, gaây ñieàu cheá pha kyù sinh. Ñoä di taàn kyù sinh do ñieàu cheá pha kyù sinh laø f = o.Fmax; trong ñoù laø ñoä dòch pha kyù sinh (radian). Khaûo saùt tyû soá ñieän aùp tín hieäu treân

nhieãu taïo ñoä xoay pha kyù sinh laø = hay 0,52 rad.

2vv

n

s 01 30sin

s

n

v

v

Ñoä di taàn kyù sinh f = 0,52. 15 KHz = 7,5 KHz ôû taàn soá FMax = 15 KHz. Tieâu chuaån FM phaùt thanh coù ñoä di taàn cöïc ñaïi fMax = 75 KHz vôùi Fmax = 15 KHz do ñoù tyû soá ñoä di taàn sai leäch do nhieãu ñieàu cheá pha kyù sinh so vôùi khoâng nhieãu laø

. Töùc laø tyû soá ñieän aùp tín hieäu treân nhieãu ngoõ vaøo laø 2/1 thì tyû soá ñieän aùp tín

hieäu treân nhieãu ngoõ ra phaàn cao taàn FM laø 10/1. Vaäy FM coù khaû naêng voâ hieäu hoùa aûnh höôûng cuûa nhieãu, trong khi ôû AM tyû soá naøy khoâng ñoåi ôû ngoõ vaøo laãn ngoõ ra. Thoâng tin FM coù tín choáng nhieãu cao, deã thöïc hieän coù chaát löôïng duøng phoå bieán ôû heä thoáng thoâng tin ñieàu cheá töông töï.

101

75KHz7,5Khz

8.18 HIEÄU ÖÙNG BAÉT FM Hieäu öùng baét ñöôïc hieåu nhö maùy thu FM seõ khoùa

(ñoàng boä) tín hieäu maïnh vaø neùn tín hieäu yeáu ôû cuøng taàn soá. Nhö vaäy ngoaøi tính choáng nhieãu ñaõ xeùt ôû phaàn tröôùc FM coøn coù hieäu quaû trieät tín hieäu nhieãu yeáu khoâng mong muoán truøng taàn soá ôû daïng tín hieäu giao thoa hoaëc tín hieäu töø nguoàn khaùc. Tyû soá baét laø 1dB nghóa laø loaïi tín hieäu khaùc nhoû hôn 1dB. Ñieàu naøy khoâng xaûy ra ñoái vôùi AM. Ôû AM nhaän ñoàng thôøi caû tín hieäu mong muoán vaø khoâng mong muoán truøng taàn soá.

Hình 8.47

10

20

30

40

50

dB

10 20 30dB

FMThreshold

mFM = 5

mFM = 1

SSB

AM

FM

S/N

Sau g

iaûi ñie

àu c

heá F

M

S/N Tröôùc giaûi ñieàu cheá FM

Töø ñoà thò ta thaáy tröôùc vaø sau giaûi ñieàu cheá AM, SSB tuyeán tính.NS

Tuy nhieân tyû soá naøy ôû ngoõ ra nhoû hôn ngoõ vaøo do coâng suaát soùng mang khoâng taûi tin lôùn, voâ ích. Trong khi ôû FM vôùi m lôùn hôn 1 coâng suaát phoå bieân taêng leân, coâng suaát thaønh

phaàn trung taâm giaûm, caûi thieän ñaùng keå tyû soá Hieäu quaû söû duïng coâng suaát FM toát hôn

AM. Ñieåm ngöôõng laø ñieåm taïi ñoù tyû soá tröôùc vaø sau giaûi ñieàu cheá FM khoâng coøn

tuyeán tính. Khi tyû soá tröôùc giaûi ñieàu cheá FM nhoû hôn giaù trò ngöôõng (threshold) thì

sau giaûi ñieàu cheá giaûm nhanh.

Ñeå chaát löôïng thu FM toát, tyû soá tröôùc giaûi ñieàu cheá phaûi lôùn hôn giaù trò ngöôõng

trong moïi ñieàu kieän. Giaù trò naøy phuï thuoäc raát nhieàu yeáu toá nhö coâng suaát phaùt, ñoä lôïi anten thu - phaùt, baêng thoâng, heä soá ñieàu cheá mf, nhieãu maùy thu, suy hao moâi tröôøng truyeàn, v.v...

NS

NS

NS

NS

NS

8.19 PREEMPHASISTyû soá coâng suaát tín hieäu/nhieãu sau giaûi ñieàu cheá FM cho bôûi:

nm

c

2

mnm

c2f P2.F

P.

Ff

3..P2.F

P.3.m

NS

Δ

mf – heä soá ñieàu cheá Pc – coâng suaát soùng mang FM. (w) Pn – maät ñoä coâng suaát nhieãu (w/Hz) f – ñoä di taàn Fm – taàn soá tín hieäu ñieàu cheá. Tyû soá naøy phuï thuoäc heä soá ñieàu cheá mf, khoâng ñoàng ñeàu trong caû daûi taàn tín hieäu ñieàu cheá.17dB

3dB0dB

-3dB

-17dB

30Hz 500Hz 21200Hz15000HzHình: 8.48 Ñaùp tuyeán Preemphasis – deemphasis FM phaùt thanh

Ñeå const trong caû daûi, lôùn hôn möùc ngöôõng, thöïc hieän naâng möùc bieân ñoä phía taàn soá cao (Preemphasis) tröôùc khi ñieàu taàn gôûi ñi. Nôi thu sau boä giaûi ñieàu cheá coù boä giaûm möùc bieân ñoä phía taàn soá cao (Deemphasis) ñeå tín hieäu ra trung thöïc. Ñaùp tuyeán naâng giaûm töø 500Hz ñeán 15KHz. Ñieåm naâng giaûm 3dB taïi 2120Hz. Xaùc ñònh bôûi thôøi haèng maïch RC baèng 75s (coù chuaån 50 s)

NS

2120Hzs.752

1RC21

f1 μππ

V1

R

CR1

V2

R

V1 75KC

1n

V2

a) b)

Hình a) Maïch Preemphasis b) Deemphasis

Söï giaûm nhieãu trung bình xaùc ñònh bôûi tyû soá dieän tích phoå coâng suaát ra coù vaø khoâng coù deemphasis.

Ñoä lôïi deemphasis caûi thieän =

trong ñoù B - baêng thoâng Audio.Ví duï B = 15KHz, f1 = 2,1KHz, ñoä lôïi caûi thieän deemphasis

laø 12,3 dB

2

1fB

31

8.20 ÑIEÀU CHEÁ PHA (PHASE MODULATION - PM) VAØ PM DAÛI ROÄNG PM - moät daïng ñieàu cheá goùc quan troïng duøng trong thoâng tin FM giaùn tieáp giaûi heïp, thoâng tin veä tinh, thoâng tin vuõ truï bôûi vì tính choáng nhieãu cuûa PM vaø FM toát hôn AM, tuy nhieân maïch PM deã thöïc hieän töø VCXO coù ñoä oån ñònh taàn soá cao.

VCO taïo FM coù ñoä di taàn cao, chæ soá ñieàu cheá lôùn, nhöng taàn soá soùng mang bò troâi. Ñoä oån ñònh taàn soá soùng mang laø moät tieâu chuaån raát quan troïng maø PM deã daøng thöïc hieän. FM giaùn tieáp qua PM coù ñoä oån ñònh taàn soá soùng mang cao. Ñieàu cheá pha soá PSK (phase shift key) duøng trong thoâng tin soá. ÔÛ ñieàu cheá pha PM, taàn soá soùng mang cao taàn khoâng ñoåi, pha soùng mang cao taàn bieán ñoåi tyû leä vôùi tín hieäu ñieàu cheá. Tín hieäu PM coù daïng:

vPM =Vcos[ct + kpm(t)]=Vcos[ct + (t)]

m(t) - tín hieäu ñieàu cheá baêng goác = vm cos 2Fmt

(t) = k.m(t) - pha tín hieäu cao taàn tyû leä vôùi vm

kp - haèng soá [rad/v] goïi laø ñoä nhaïy ñieàu cheá (Modulador sensi-tivity)

Giaû söû tín hieäu ñieàu cheá m(t) = vm cos 2Fmt. Ta coù tín hieäu PM:

vPM(t) = Vcos(2fct + kpvmcos2Fmt)=Vcos(2fct + PKcos2Fmt)

mp = PK = kp.vm - ñoä di pha PM hay chæ soá ñieàu cheá pha

vPM(t) = V cos(2fct + mpcos2Fmt)

Vôùi PM daûi heïp ( < 0,25) ta coù:

vNBPMt) = V cosct + V(mpcosmt)sinct soùng mang bieân

Sô ñoà khoái NBPM

osc

-900

X

+Vcosc

t

Vsinc

t

+

-DSB - SC

Bal Mod

m(t)Hình 8.49

8.21 PM DAÛI ROÄNG Maïch PM duøng 1 maïch ñieàu höôûng LC cho ñoä dòch pha tuyeán tính = m < .55 rad (31,50) nhoû. Trong khi chæ soá ñieàu cheá m caàn lôùn hôn 0.55 ñeå giaûm nhieãu (öu ñieåm cuûa ñieàu cheá goùc), duøng 2 hay 3 maïch ñieàu höôûng noái tieáp. Vieäc söû duïng maïch nhaân sau PM daûi heïp (m < .25) laøm taêng ñoä dòch pha, taïo PM daûi roäng (m > .25)

Vôùi chæ soá ñieàu cheá PM cho tröôùc, bieân toàn, phoå, töông quan coâng suaát cuûa PM vaø FM hoaøn toaøn nhö nhau. Löu yù raèng trong baûng haøm Bessell duøng ñuùng chæ soá ñieàu cheá cho PM hoaëc FM. Söï khaùc bieät veà phoå PM vaø FM coù theå phaân bieät khi taêng hoaëc giaûm taàn soá tín hieäu ñieàu cheá Fm. Phoå PM, mp = const khoâng phuï thuoäc Fm trong khi ôû FM,

tyû leä nghòch vôùi Fm.

m

cf F

Δfm

Vd

PMinput

fi Ref f0

D1

D2

R

R

C

C

Hình 8.50

8.22 GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ PM

Maïch giaûi ñieàu cheá pha töông töï coù daïng maïch caân baèng. Ñaây chính laø kieåu giaûi ñieàu cheá nhaát quaùn (coherent), fi vaø fo baèng nhau. Tín hieäu coù taàn soá f0 taét vaø daãn D1,2. Neáu fi fo, maïch hoaëc ñoäng nhö boä ñoåi taàn, taïo neân toå hôïp fi fo

Maïch LPF (RC) choïn loïc laáy thaønh phaàn ñieän aùp Vd cuûa phaùch hieäu (fi - fo )

Khi khoaù pha (ñoàng boä ) fi = fo, chæ coøn söï sai pha giöõa 2 tín hieäu fi vaø fo ñieän aùp ra vd tyû leä vôùi sai pha e=i -o

Maïch ñoåi taàn thöïc hieän haøm nhaân hai tín hieäu. Ñieän aùp ra:

vd=Vsin(it + i )2cos(ot + o )

= Vsin[(it + i ) - (ot + o)]+Vsin[(it + i ) + (ot + o)]

Khi khoaù pha o=i ; thaønh phaàn thöù 2 bò loaïi khoûi LPF, do ñoù: ,

vd=Vsin(i -o )=Vsine

Ñieän aùp naøy (Vd) tyû leä vôùi bieân ñoä tín hieäu vaøo fi vaø ñoä sai pha e. Neáu V=const, tacoù Vd tyû leä vôùi e. Vôùi e nhoû, haøm tuyeán ñaït boä taùch soùng pha tuyeán tính

-/2

/2

V

-V

Vd

e (rad)

Hình 8.51

PM vaø FM coù nhieàu ñieåm gioáng nhau, tuy nhieân söï löïa choïn kieåu ñieàu cheá naøo phuï thuoäc lòch söû phaùt trieån kyõ thuaät coâng ngheä. Ñoái vôùi caùc öùng duïng quaûng baù, PM coù nhöôïc ñieåm -ñoøi hoûi taùch soùng nhaát quaùn khoù thöïc hieän tröôùc ñaây khi coâng ngheä PLL chöa phaùt trieån. FM khoâng caàn taùch soùng nhaát quaùn do ñoù maùy thu ñôn giaûn, reû. Ngaøy nay coâng ngheä vi maïch hoaøn thieän IC PLL giaù reû, chaát löôïng, khoâng caàn bieán aùp hay maïch ñieàu höôûng LC cho taùch soùng pha vaø taàn soá.

Ñieàu khaùc bieät quan troïng giöõa PM vaø FM ôû heä soá ñieàu cheá :

Do PM coù mp=const, cho duø taàn soá tín hieäu ñieàu cheá thay ñoåi, neân tyû soá sau

giaûi ñieàu cheá toát hôn so vôùi FM vaø khoâng caàn maïch emphasis-deemphasis. Hôn nöaõ,

PM taïo ra töø dao ñoäng chuaån thaïch anh,ñoä oån ñònh taàn soá cao, soùng mang oån ñònh do ñoù thu oån ñònh, töùc laø baêng thoâng thu PM nhoû hôn so vôùi FM, nhieãu ít hôn, lôùn hôn trong cuøng ñieàu kieän.

Tuy nhieân FM coù öu ñieåm so vôùi PM ôû choã: FM-VCO coù theå cho chæ soá ñieàu cheá FM(mf) lôùn tröïc tieáp, trong khi ôû PM coù ñöôïc baèng caùch nhaân (giaùn tieáp).

;m

mf

mmf

pp

Vk

F

fm

Vmkm

N

S

N

S

8.23 SO SAÙNH PM VAØ FM

N

S

Tín hieäu ñieàu cheá qua boä tích phaân tröôùc khi ñeán PM. Ngoõ ra boä PM laø tín hieäu coù ñoä di taàn tyû leä vôùi Vm töùc laø FM.

Ví duï phöông phaùp Amstrong taïo FM töø PM cho chæ soá ñieàu cheá cao.

PM

FM : (t) = dt

dθ(t)

tsinV

kt mm

mf0 ω

ωωθ(t)

t.sinωω

Vm

m

m

tcosωVtcos2πVm mmmmt FHình 8.52

Maùy thu FM ñôn giaûn,reû hôn maùy thu PM. Phaùt thanh quaûng baù FM seõ toàn taïi khoâng bò thay theá baèng PM do quaù trình lòch söû toàn taïi ñeán nay. FM daûi roäng deã thöïc hieän hôn PM daûi roäng. Taàn soá trung taâm FM ñöôïc oån ñònh baèng PLL, AFC coù ñoä oån ñònh cao, tin caäy. 8.24 FM TÖØ PM

NBPM vaø FM coù m <.25. Ñeå coù m =5

caàn nhaân ít nhaát 20 laàn. Nhaân taàn soá nhaân caû ñoä di taàn,

cho FM daûi roäng (WBFM). Ñaây laø moät phöông phaùp coå ñieån

cuûa phaùt haønh FM quaûng baù.

5

15

75

KHz

KHz

F

fm

mf

X0 + xf Limiter

- 900

V . cosctWBFM

Bal Mod

Vsinc

t

NBFM

DSB - SC

m(t) = Vmcosmt

Hình 8.53

Quy ñònh FCC cho FM quaûng baù veà ñoä baát oån ñònh taàn soá: 2KHz. Chuaån naøy khoù thöïc thi ñoái vôùi VCO. Do ñoù duøng PLL vaø AFC (Automatic Frequency Control) ñeå ñaït oån ñònh taàn soá treân.

8.25 OÅN ÑÒNH TAÀN SOÁ VAØ AFC

VCO N1 N2 N3

LPF

BPF X X0

Gen

m(t)

k0

f0

f*

1

2f0

BFM

fx0f

fd = fx0 - f*Freq

Disciminator

f

a)

b)

kd

Vo

Hình 8.54

Cuõng gioáng nhö AM, chaát löôïng ñieàu cheá goùc ñaùnh giaù theo ñaùp tuyeán ñieàu cheá tónh vaø ñoäng. Ñaùp tuyeán ñieàu cheá goùc tónh ñoä leäch taàn soá (FM) hay ñoä leäch pha (PM) phuï thuoäc vaøo yeáu toá ñieàu cheá.

Döïa vaøo ñoä tuyeán tính ñaùp tuyeán ñieàu cheá treân ñaùnh giaù meùo phi tuyeán cuûa boä ñieàu cheá.

0

a)

V 0 V

b)

Hình 8.55. a) Ñaùp tuyeán ñieàu cheá taàn soá tónh FM.b) Ñaùp tuyeán ñieàu cheá pha tónh PM

8.26 ÑAÙNH GIAÙ CHAÁT LÖÔÏNG ÑIEÀU CHEÁ FM, PM

Ñaùp tuyeán ñieàu cheá ñoäng: söï phuï thuoäc ñoä di taàn ôû FM hay chæ soá ñieàu cheá pha mp ôû PM vaøo taàn soá tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp. Ñaùp tuyeán ñoäng cho pheùp ñaùnh giaù baêng thoâng tín hieäu ñieàu cheá maø ñoä di taàn hay di pha coi nhö khoâng ñoåi.

mf

Fmin Fmax

Fm

Fmin Fmax

Fm

m =

a) b)

p

p

Hình 8.56. a) Ñaùp tuyeán ñieàu cheá ñoäng FM.b) Ñaùp tuyeán ñieàu cheá ñoäng PM.

8.27 MAÏCH ÑIEÀU TAÀN VAØ ÑIEÀU PHA

Hình 8.57. FM phaùt thanh vaø tieáng TV duøng vari caùp.

1/ Ñieàu taàn tröïc tieáp duøng varicap:

Cv

0vC

0VT

Vmcosmt

V

m(t) RC R2

R3

From AFC

R1 C1

CB

R5 CB

C3

L3

R4 R6C5

+ Vcc

C1

C4

R7 C2

Cv

.01

.5p

330

2SK212

RFC

470

.001

390330K

180

47 RFC

270Km(t)

Hình 8.58 FM duøng FET-vari caùp.

+ Vcc

m(t)

R4 C3 R2

R1

RFC L1

CV

C1

C2

C6

R3 C4

RFC

RFC

C5

Hình 8.59. FM duøng vari caùp – MOS FET.

+ Vcc

220K

.

Ñoä di taàn coù theå tính gaàn ñuùng:

-ñoä di taàn

o -taàn soá trung taâm khi chöa coù ñieàu cheá öùng vôùi ñieän dung Cvo cuûavaricap.

C- ñoä leäch ñieän dung cuûa maïch ñieàu höôûng.

Caùc giaù trò khuyeán nghò tính toaùn:

Vm 12V

VT Ñieän aùp phaân cöïc Varicap (5 10)V

V-ñieän aùp dao ñoäng (2 7)V

Caùc kieåu ñieàu taàn tröïc tieáp treân cho ñoä di taàn roäng duøng trong tieáng TV phaùt thanh FM, viba, truyeàn hình veä tinh. Tuy nhieân caàn voøng khoaù pha hay AFC ñeå oån ñònh taàn soá soùng mang trung taâm.

Phaân tích taàn soá ñieàu taàn duøng varicap cho thaáy:

(t)= o(1+Ko)+ cosmt+K2 cos2mt+K3 cos3mt +K4 cos4mt +…

oVo C

C

2

1

Caùc heä soá Ko theå hieän söï troâi taàn soá soùng mang K1,2,3,4 - heä soá meùo phi tuyeán ñieàu cheá FM, haøi 2,3,4..

Ñeå khaéc phuïc tình traïng naøy, trong caùc heä thoáng chuyeân duïng coù maïch oån ñònh taàn soá soùng mang, caùc maïch söûa daïng ñaùp tuyeán ñieàu cheá giaûm meùo, löïa choïn linh kieän hôïp lyù. OÅn ñònh taàn soá soùng mang coù theå laø phöông phaùp voøng khoaù pha hay AFC.

Moät bieän phaùp giaûm meùo ñieàu taàn ñaåy keùo daûi roäng sau.

Hình 8.60. Ñieàu taàn ñaåy keùo.

m(t)

+V1

-V2

RFCf02 RFC

+Vc

c

-VccC2

C3

f01RFC

C4 L4

C5L5

f1F = f01 – f02

RFC+Vc

c

Moãi veá boä ñieàu taàn ñaåy keùo laø moät boä ñieàu taàn ôû

taàn soá fo1, fo2 coù ñoä di taàn nhoû, tuyeán tính, ít meùo, thoâng

thöôøng .Sau boä troän taàn, loïc laáy taàn soá trung

taàn fIF= fo1 -fo2

Khi coù tín hieäu ñieàu cheá taàn thaáp, hai veá thöïc hieän ñieàu

taàn ngöôïc nhau. Neáu

01,0

of

f

fo1 taêng f thì fo2 giaûm f ngoõ ra ñoåi taàn coù tín hieäu ñieàu taàn vôùi ñoä di taàn lôùn gaáp ñoâi:

(fo1+ f ) - (fo2 - f ) = fIF +2f

Meùo phi tuyeán haøi 2 trieät tieâu laãn nhau.

C4L4 ,C5L5 maïch söûa daïng ñaùp tuyeán haøi 3. Meùo phi tuyeán haøi 4, 5 nhoû khoâng ñaùng keå. Kieåu ñieàu taàn ñaåy keùo duøng nhieàu trong thoâng tin vi ba nhieàu keânh, truyeàn hình veä tinh v.v…

Taàn soá fIF khoaûng 70;140 NHz; ñoä di taàn cöïc ñaïi f=(15 18)MHz, heä soá meùo 0,1%. Kieåu naøy cho ñoä di taàn nhoû, ñoä oån ñònh taàn soá soùng mang thaáp hôn moät caáp so vôùi dao ñoäng thaïch anh maïch ñôn giaûn, duøng phoå bieán trong thoâng tin thoaïi FM, quaân ñoäi, caûnh saùt v.v… Ñeå coù ñoä di taàn (10 30) KHz caàn nhaân taàn tieáp theo.

2/ Ñieàu taàn tröïc tieáp Varicap -thaïch anh.

RA

5048MHz

82p

10p

.001 RFC

47K

50p

.01

68p

120p

Khuyeách ñaïiC2812

X3C2814

.001

68K

560ÑeämC2814

100p

.01

220p1,2K

10K

15K

3,3

390K

100K

m(t)

+

.047180K

Ñieàu taàn C2814

Hình 8.62 FM ñieän thoaïi Cordless telephone.

Hình 8.61 FM daûi heïp FET – Varicap – thaïch anh.

.001

.5p

390p

.001

RFC

470 330K

330

2SK212 47p

180p

220KRFC

27K

m(t)

+ Vcc

390p

.01 10

150K

1n 300

380p330P

C2785

10K84K

+ Vcc

1µ

27K

m(t)

Hình 8.63. Ñieàu taàn duøng 2 varicaùp vôùi thaïch anh.

470µH

120K.01

-Vcc R1L2

C6

C7+Vc

c

R2 L3

C2

CEC

Q1

D2 D3

C1L4

R3R3

R3

-Vcc

R3

C3

C4 L5 R4

L6 C5

Hình 8.64. Ñieàu taàn FM chaát löôïng cao cho FM phaùt thanh tieáng TV.

m(t) Maïch söûa daïng ñaùp tuyeánñieàu cheá haøi 3

L1

3/ Ñieàu höôûng ñieän khaùng Ñaây laø kieåu ñieàu cheá ñieän khaùng treân cô sôû khuyeách ñaïi CE lôùp A.

Hình 8.65. Ñieàu cheá ñieän khaùng.

C3

m(t)C1

+ VccRFC2

RFC1

R2

R1C

C4

C2 R3

R C0L0

Q2

Q1

Maïch ñieàu höôûngboä dao ñoäng

V0

Tuï C3,4 noái taét veà xoay chieàu taïi taàn soá dao ñoäng. Maïch ñieàu cheá ñieän khaùng Q1 ñaáu song song vôùi maïch ñieàu höôûng L0C0 cuûa boä dao ñoäng. Tín hieäu V0 töø maïch dao ñoäng qua C4 ñöa veà maïch xoay pha RC. Tuï C2 coù trôû khaùng raát nhoû, coi nhö noái taét veà xoay chieàu, khoaûng aûnh höôûng ñeán xoay pha, khi coù ñieän trôû R khoâng aûnh höôûng tôùi phaân cöïc Q1. Giaù trò C choïn sao cho taïi taàn soá dao ñoäng.

XC >> R3 (X0 > 10R) Neáu XC > R maïch RC mang tính dung khaùng. Doøng chaûy qua tuï C ñieän trôû R seõ sôùm pha 900 so vôùi ñieän aùp dao ñoäng V0. Töùc laø ñieän aùp VR ñaët vaøo Base Q1 sôùm pha so vôùi V0 laø 900. Doøng Collector vaø Base Q1 ñoàng pha. Doøng IC xoay pha so vôùi ñieän aùp Base, noù sôùm pha 900 so vôùi V0 do ñoù maïch naøy mang tính dung khaùng ñoái vôùi nguoàn V0. Vaäy maïch ñieàu cheá ñieän khaùng Q1 töông ñöông tuï ñieän cuûa maïch ñieàu höôûng boä dao ñoäng. Khi coù tín hieäu ñieàu cheá Vm ñöa vaøo, laøm thay ñoåi ñieän aùp Base vaø doøng Collector theo Vm, goùc pha giöõa doøng Ic vaø ñieän aùp V0 thay ñoåi töông ñöông vôùi ñieän dung (ñieän khaùng ) thay ñoåi, taàn soá dao ñoäng thay ñoåi. Ñieän dung töông ñöông taêng thì taàn soá dao ñoäng giaûm vaø ngöôïc lai ñieän dung giaûm - taàn soá taêng. Maïch thöïc hieän ñieàu taàn tröïc tieáp. Neáu thay ñoåi vò trí R vaø C thì doøng RC vaãn sôùm pha so vôùi ñieän aùp dao ñoäng V0. Tuy nhieân ñieän aùp treân tuï C ñaët vaøo cöïc Base, ñieän aùp naøy treã pha 900 so vôùi V0. Maïch ñieàu cheá ñieän khaùng hoaït ñoäng töông ñöông ñieän caûm bieán thieân khi coù ñieän aùp Vm ñaët vaøo. Taàn soá dao ñoä tyû leä vôùi Vm.

Ñieàu cheá ñieän khaùng thöïc hieän ñieàu taàn tröïc tieáp coù ñoä di taàn roäng, tuyeán tính, meùo ít. FET cuõng thöôøng di taàn roäng, tuyeán tính, meùo ít. FET cuõng thöôøng ñöôïc söû duïng ôû ñieàu cheá ñieän khaùng.

Doøng vaøo cöïc coång cuûa FET baèng khoâng , ta coù:Vg = ig . R;

RjXR

Vv

jXR

Vi

Cg

Cg .;

C0 L0

C

RR4

R3 C1

R1R2

+VDD

m(t)

Hình 8.66. a) Ñieàu cheá ñieän khaùng duøng FET b) Maïch töông ñöông AC.

Czd

R Vg

ig id

V

Maïch ñieàu höôûngboä dao ñoäng

gm - ñoä hôû daãn (Transconductance) cuûa FET.

Trôû khaùng ra cuûa FET:di

Vdz

)1(1

. R

jX

gRg

jXR C

mm

C

dz

Do R << XC neânRCg

jRg

Xj

mm

C

..

1

. dz

Ceq = gm RC laø ñieän dung töông ñöông.

eqC

j

dz

Doøng cöïc maùng RjXR

VgVg

Cmgm ..

di

Vaäy trôû khaùng ra zd töông ñöông ñieän dung. Khi coù tín hieäu ñieàu cheá Vm ñöa vaøo, ñieän aùp cöïc cöûa thay ñoåi, ñoä hoã daãn gm thay ñoåi theo laø Ceq thay ñoåi töùc laø ñieän dung ra töông ñöông zd cuûa maïch ñieàu cheá ñieän khaùng maéc song song vôùi maïch ñieàu höôûng boä dao ñoäng thay ñoåi, taàn soá dao ñoäng thay ñoåi, ta coù ñieàu taàn.

4/ Ñieàu taàn tröïc tieáp duøng IC - VCO. IC - VCO tuyeán tính thöïc hieän ñieàu taàn tröïc tieáp.

Taàn soá dao ñoäng VCO xaùc ñònh bôûi Rt, Ct. Döôùi taùc ñoäng ñieän aùp ñieàu cheá Vm, taàn soá VCO thay ñoåi boä nhaân taàn soá nhaân caû ñoä di taàn leân taàn soá caàn thieát, maïch loïc laáy tín hieäu sin töø xung vuoâng VCO. Taàn ñeäm caùch ly taàng sau vôùi maïch FM. Taàn soá ra FM:

fout = (fc + f).N f - ñoä di taànN - heä soá nhaân taàn.

Ví duï MC1376 laøm FM coâng suaát nhoû cho Cordless Telephone. Taàn soá soùng mang coù theå 1,4 tôùi 14 MHz, coâng suaát ra 600 mw, ñoä di taàn cöïc ñaïi tuyeán tính 150 KHz. Trong khoaûng ñieän aùp vaøo ñieàu cheá töø 2 ñeán 4V.

VCO fC Nhaân taàn N

LoïcSin

ÑeämV

Hình 8.67. FM duøng IC - VCO.

5/ Maùy phaùt FM tröïc tieáp Ñieàu traàn tröïc tieáp: taàn soá soùng mang cao taàn thay ñoåi tyû leä vôùi tín hieäu ñieàu cheá. Ví duï nhö duøng vari caùp, VCO, ñieän khaùng. Taàn soá soùng mang trung taâm dòch. Bieän phaùp khaéc phuïc duøng Automatic Frequency Control AFC so saùnh taàn soá FM vôùi dao ñoäng thaïch anh chuaån laáy ñieän aùp hieäu chænh tyû leä vôùi hieäu hai taàn soá ñieàu khieån dao ñoäng cao taàn FM oån ñònh taàn soá trung taâm theo dao ñoäng chuaån. Heä thoáng ñieàu taàn tröïc tieáp duøng AFC oån ñònh taàn soá goïi laø heä thoáng Crosby.

Hình 8.68. IC MS1376 duøng FM tröïc tieáp

m(t)

270p

33H

1

+ 5

6

7

8 1

2

3

4

MC 1376

56K

1K1,8K

470p

470p

MPSS 6601

+VCC47p

.001

Hình 8.69. Maùy phaùt FM - Crosby

PreemPhasis +

FM5,1 MHz

N1

X3

N2

X2

N3

X3

KÑCSRF

LPF

Discriminator

N4

X214,3 MHz

DC Bias

Audio

f0 = 91,8MHzX 18

fcf1 f2

30,6 MHzfd = 2MHz

+

-

28.6MHz

Theo FCC, ñoä di taàn phaùt thanh FM laø f = 75 KHz.

Ñieàu cheá ñieän khaùng coù ñoä di taàn : KHz167,418

75

Heä soá ñieàu cheá F

m167,4

Vôùi Fmax = 15 KHz.

Coù .2778,015

167,4

KHz

KHzm

Taïi anten heä soá ñieàu cheá laø 0,2778.18 = 5.

Boä KÑCSCT hoaït ñoäng cheá ñoä C coù hieäu suaát cao.

Sau boä ñoåi taàn vaø boä loïc BPF tín hieäu coù taàn soá fd=(30,6 - 28,6) MHz tôùi boä giaûi ñieàu cheá FM coù teân goïi discriminator taùch soùng.

Ñieän aùp DC ngoõ ra boä LPF coäng vôùi tín hieäu ñieàu cheá, töï ñoäng ñieàu chænh taàn soá dao ñoäng buø söï troâi taàn soá soùng mang trung taâm.

VCO cho ñieàu taàn daûi roäng, heä soá ñieàu cheá m lôùn. Taàn soá ñieàu taàn ngoõ raVCO qua boä chia N so saùnh pha vôùi dao ñoäng chuaån thaïch anh f0. Ñieän aùp loãi Vd tyû leä vôùi söï sai bieät giöõa hai taàn soá, qua LPF laáy thaønh phaàn DC coäng vôùi tín hieäu ñieàu cheá hieäu chænh söï troâi taàn soá trung taâm VCO.

Kieåu FM naøy coù ñoä oån ñònh taàn soá toát hôn duøng AFC.

6/ Phaùt FM duøng PLL.

Hình 8.70. Phaùt FM duøng PLL.

PhaseDetector

: N

VCO

+Vd

f0

NfO

FM output

LPF

m(t)

7/ Ñieàu taàn giaùn tieáp

Ñieàu taàn giaùn tieáp qua ñieàu cheá pha.

Hình 8.71. Sô ñoà khoái FM töø PM

PhaseModulator

Nhaântaàn

PowerAmp

m(t)LPF

dtPhase

Modulator

m

mm tV

sin

tV

kt mm

mpt

sin0)(

m(t)=Vmcosmt

dt

Ñieàu cheá pha: ñoä di pha tyû leä vôùi tín hieäu ñieàu cheá.

mp= =kpVm

Taàn soá töùc thôøi ñieàu cheá pha :

(t) =0 + m.cos mt

Ñieàu coù FM giaùn tieáp qua ñieàu pha, tröôùc khi ñieàu taàn cho

tín hieäu ñieàu cheá qua boä tích phaân. Ñaây laø boä daïng thoâng

thaáp, giaûm möùc bieân ñoä phaùi taàn soá cao haøm truyeàn ñaït tyû

leä vôùi .

Do ñoù toång goùc pha ngoõ ra boä PM:

m

mV

t

Vkt m

m

mpot

sin)(

Taàn soá ñieàu taàn qua PM:

Taàn soá chuaån dao ñoäng thaïch anh oån ñònh, ñöôïc ñöa tôùi boä ñieàu cheá pha ñieàu cheá FM giaùn tieáp qua PM. Maïch khoâng caàn duøng AFC hay PLL oån ñònh taàn soá soùng mang kieåu naøy thöôøng ñöôïc duøng trong thoâng tin thoaïi VHF -UHF coù ñoä di taàn nhoû.

ttVkdt

dmommpo

tt

coscos)(

)(

Hình 8.72 Phöông phaùp Armstrong FM.

+Nhaân taàn

n

Troän taàn

Khuyeách ñaïi

cheá ñoä C

xoaypha 900

Ñieàu cheácaân baèng

dt

Vc

fc

fc + f.m nfc + nf.m fc + nf.m

(n+1)fc DSB + 900

m(t)

Ñoä di pha

VDSB -ñieän aùp tín hieäu DSB. VUSB,LSB -ñieän aùp tín hieäu bieân treân vaø döôùi sau ñieàu cheá caân baèng. V2 -ñieän aùp soùng mang. Vôùi goùc pha nhoû hôn 100 thì .

Vaäy ta coù ñieàu cheá pha, ñoä di pha tyû leä vôùi tín hieäu DSB. Ñeå bieán ñoåi PM sang FM thì tín hieäu tröôùc khi ñöa vaøo ñieàu cheá caân baèng phaûi qua boä tích phaân. Sau ñieàu cheá pha coù ñoä di taàn nhoû, thöïc hieän nhaân taàn soá nhaân ñoä di taàn, ñoåi taàn xuoáng, khuyeách ñaïi coâng suaát cao taàn cheá ñoä C hieäu suaát cao.

LSBUSBDSB

C

DSBp

VVV

V

Varctgm

C

DSBp V

Vm

Max

VUSB VC

VLSBVDSBMax

VPM

Hình 8.73. Giaûn ñoà pha phöông phaùp Armstrong.

VDSB

Ví duï: ChoVUSB =0,0048V; VLSB=0,0048V;VC=10Vfmax=15KHzTìm ñoä di pha vaø ñoä di taàn f.

Giaûi : VDSB=VUSB+VLSB=2.0,0048=0,0096V

Ñoä di pha cöïc ñaïi kieåu ñieàu cheá naøy khoaûng = 0,00167rad.

Vaäy ñoä di taàn cöïc ñaïi ôû 15KHz:

fmax=mpmax.Fmax=0,00167.15000=25Hz.

.4,1415.00096,0.

.00096,0180

.055,0

055,010

0096,0

max

00

0

HzKHzFmf

radrad

hayarctgm

p

p

Khi XC =R ñoä xoay pha =450.

Maïch dòch pha thöïc hieän ñieàu cheá pha neáu ñieän trôû hoaëc tuï ñieän bieán thieân theo tín hieäu ñieàu cheá töùc laø pha cuûa soùng mang cao taàn bieán ñoåi tyû leä vôùi tín hieäu ñieàu cheá .

RC

f0

V1 R V0

a) Sôùm pha 0 - 900 so vôùi ngoõ vaøo

C

fc

V1 V0

b) Treã pha 0 - 900 so vôùi ngoõ vaøo

Hình 8.74. Maïch dòch pha RC

Maïch dòch pha ñôn giaûn nhaát laø RC.

Nhieàu maùy phaùt FM duøng ñieàu cheá FM giaùn tieáp qua ñieàu cheá PM vì coù ñoä oån ñònh taàn soá soùng mang cao taàn. Maïch dao ñoäng thaïch anh hay boä toång hôïp taàn soá ñoäc laäp, caùch ly vôùi taàng ñieàu cheá neân coù dao ñoäng chuaån. Tín hieäu naøy tôùi boä ñieàu cheá pha .Taïi ñaây ñoä dòch pha thay ñoåi theo tín hieäu ñieàu cheá. Pha thay ñoåi laøm thay ñoåi taàn soá (ñoä di taàn) - ta coù ñieàu taàn giaùn tieáp nhö ñaõ xeùt phaàn tröôùc.

8.28 ÑIEÀU CHEÁ PHA PM

c

C

soùng mang

Tín hieäuñieàu cheá m(t)

+ Vcc

PM

Hình 8.75. Maïch ñieàu cheá pha duøng BJT.

Thay theá ñieän trôû R ôû maïch xoay pha baèng BJT. BJT hoaït ñoäng nhö moät ñieän trôû thay ñoåi theo tín hieäu ñieàu cheá.

Neáu tín hieäu naøy taêng, doøng IB.IC taêng, ñieän trôû ra BJT giaûm

laøm taêng ñoä xoay pha daãn ñeán taàn soá taêng. Neáu bieân

ñoä tín hieäu ñieàu cheá Vm giaûm, doøng IC , IB giaûm, ñieän trôû ra

BJT taêng, ñoä dòch pha , taàn soá giaûm.

Thay theá tuï C baèng varicap. Ñieän dung cuûa noù thay ñoåi

theo tín hieäu ñieàu cheá .Ngoõ ra laø tín hieäu ñieàu cheá pha cao taàn. R1-2 ñieän trôû phaân cöïc varicap.

Neáu Vm taêng, CV giaûm, dung khaùng XCv taêng, ñoä dòch

pha giaûm. Ngöôïc laïi Vm giaûm, CV taêng, XCv giaûm ñoä xoay

pha taêng. Ta coù ñieàu cheá pha PM.

Ñieàu cheá pha PM duøng varicap:

0

CV

VTV

t

Vmcosmt

+ Vcc

V0 , 0

R

Tín hieäuñieàu cheá m(t)

CR2

R1

PM

Soùng mang

Maïch ñieàu cheá pha caûi tieán duøng FET. Maïch xoay pha goàm tuï ñieän vaø ñieän trôû ra cuûa FET. Tín hieäu cao taàn töø dao ñoäng thaïch anh hay toång hôïp taàn soá ñöa tôùi tuï C1,,C2.

Soùng mang cuõng ñöa vaøo cöïc cöûa G cuûa FET qua C1, R1 laøm

cho VG sôùm pha hôn so vôùi Vo moät goùc nhoû hôn 900. Söï

sôùm pha cuûa ñieän aùp VG = VR1 kieåm soaùt doøng ID (töùc ñieän

trôû RDS).

Nhö vaäy hai ñieän aùp kieåm soaùt doøng ID, ñoä dòch pha

toång coäng laø toång dòch pha gaây bôûi moãi ñieän aùp ñieàu khieån ñieän trôû RDS. Tín hieäu ñieàu cheá Vm cuõng ñieàu khieån

doøng ID laøm cho ñoä dòch pha ngoõ ra tyû leä vôùi tín hieäu

naøy.Tín hieäu ñieàu cheá pha ngoõ ra qua boä nhaân taàn soá hoaëc khuyeách ñaïi cheá ñoä C. toång dòch pha cuûa kieåu ñieàu cheá naøy nhoû, giôùi haïn 200.

V0 , 0

C1C2

+ Vcc

RFC

PM

VDD

SG

R1 R2 C3

RFCm(t)

Hình 8.76. Maïch ñieàu cheá pha caûi tieán

Taïi coäng höôûng song song , maïch ñieàu höôûng LC coi nhö thuaàn trôû raát

lôùn, XL=XC. Goùc pha giöõa doøng vaø aùp baèng khoâng.

LCo

1

Moät phöông phaùp caûi thieän ñoä di pha cuûa ñieàu cheá pha laø duøng maïch coäng höôûng song song. Leäch coäng höôûng song song, maïch ñieàu höôûng mang tính caûm khaùng hay dung khaùng töùc laø cho ñoä dòch pha giöõa doøng vaø aùp cuûa maïch.

Treã phaSôùm pha- 900

- 450

- 00

+ 900

+ 450

0

Zeq

Hình 8.77. Trôû khaùng vaø ñaùp tuyeán dòch pha maïchñieàu höôûng song song

C L

ÔÛ taàn soá < o ,XC >XL, maïch ñieàu höôûng mang tính caûm khaùng. Doøng qua noù treã pha so vôùi ñieän aùp ñaët vaøo. Neáu > o, XC > XL, maïch mang tính dung khaùng, doøng sôùm pha so vôùi ñieän aùp vaøo.

Taàn soá thay ñoåi, L vaø C giöõ nguyeân taïo neân söï dòch pha . Hieäu öùng töông töï neáu taàn soá khoâng ñoåi, thay ñoåi L hoaëc C theo tín hieäu ñieàu cheá cuõng taïo neân söï dòch pha. Ví duï nhö sô ñoà sau duøng varicap coù CV bieán thieân theo Vm.

0

PFC

+ Vcc

PM

Hình 8.78. Ñieàu cheá pha duøng maïch ñieàu höôûng

.

Ba maïch ñieàu höôûng duøng varicap cho ñoä di pha lôùn 1800 tuyeán tính, ñoä di taàn roäng.Cuõng treân nguyeân lyù maïch ñieàu höôûng song coù daïng ñieàu cheá pha sau.

Hình 8.79

RF AmpPM

R3

m(t)C5 R4

R1

R2

C4

RFCC3

C2

C1 L

CV

0

Maïch ñieàu höôûng song L,C1,C2 laø maïch ra cuûa taàng khuyeách ñaïi cao taàn.

C1 >>C2. Taàn soá coäng höôûng xaùc ñònh bôûi L,C2. Varicap coù ñieän dung CV maõi song song

vôùi C2 qua C3 >> CV .R1,2 phaân cöïc varicap C3 -tuï caùch ly DC.

Tín hieäu ñieàu cheá Vm qua boä loïc thoâng thaáp R3C5 (boä tích phaân) ñaët vaøo varicap.

Khi Vm =0, taàn soá coäng höôûng coù ñöôïc :

Cvo -ñieän dung varicap ôû cheá ñoä phaân cöïc.

Khi coù tín hieäu ñieàu cheá Vm nhoû hôn khoâng, CV taêng dung khaùng giaûm, maïch ñieàu höôûng mang tính dung khaùng, do ñoù ñieän aùp ra treã pha so vôùi ñieän aùp vaøo. Ngöôïc laïi khi Vm > 0, CV giaûm. Maïch ñieàu höôûng mang tính caûm khaùng, ñieän aùp ngoõ vaøo.

Nhöôïc ñieåm ñieàu cheá pha:

Toång dòch pha vaø ñoä di taàn nhoû. Do ñoù maïch thöïc hieän ôû taàn soá taáhp roài nhaân taàn, nhaân ñoä di taàn ñeán taàn soá hoaït ñoäng.

Ñoä dòch pha cuûa PM laøm cho bieân ñoä tín hieäu PM cuõng thay ñoåi (ñieàu bieân kyù sinh).Tuy nhieân vaán ñeà naøy ñöôïc khaéc phuïc ôû maïch nhaân taàn, khuyeách ñaïi coâng suaát cao taàn cheá ñoä C, vaø haïn bieân ôû maùy thu.

)(

1

20CCL V

o

Coù nhieàu kieåu giaûi ñieàu cheá FM, PM nhö Foster- Seeley discriminator vaø taùch soùng tyû leä ñaõ ñöôïc duøng nhieàu. Ngaøy nay vi maïch giaûi ñieàu cheá ñöôïc duøng phoå bieán nhö Pulse-averaging discrimnator, quadrature detector, PLL. Trong phaàn naøy xem xeùt caùc loaïi giaûi ñieàu cheá thoâng duïng.

8.29 GIAÛI ÑIEÀU CHEÁ FM

Hình 8.80. Foster - Seeley disciminator.

Q1

C1

C3

T1

C2 RFC

D1 R3

C6

out

R1

R2

+

+

--

V1

V2

V3 V2-3

D2

C5

C4 VR1

VR2

A

a) = 0 b) > 0 c) < 0

V1 V1-3

V3

V2-3V2

V1 V1-3

V3

V2-3V2

V1 V1-3

V3

V2-3V2

V1-3

Tín hieäu trung taàn FM ñaët vaøo cuoän sô caáp bieán aùp T1.

Maïch coäng höôûng ôû taàn soá trung taàn cuûa cuoän sô caáp vaø thöù caáp chænh bôûi tuï C1,C2. Tín hieäu töø cuoän sô caáp bieán aùp

T1 qua C3 ñöa vaøo moät ñaàu cuoän RFC. Ñieän aùp V3 treân cuoän

RFC cuõng chính laø ñieän aùp treân cuoän sô caáp T1 vì C3 vaø C5 noái

taét veà xoay chieàu.

1) Khi khoâng coù ñieàu cheá (=0), doøng chaûy trong cuoän sô

caáp T1 taïo ñieän aùp caûm öùng ôû cuoän thöù caáp T1. Cuoän thöù

caáp coù ñieåm giöõa neân ñieän aùp V1 ngöôïc pha V2. Doøng ôû

cuoän sô caáp chaäm pha so vôùi ñieän aùp teân noù 900, taïo neân ñieän aùp caûm öùng ôû cuoän thöù caáp dòch pha 900 so vôùi ñieän aùp cuoän sô caáp, (hình a). Hai diod taùch soùng D1,2 töông töï soùng

AM. Ñieän aùp V1-3 daët treân D1, R1 vaø C4 baèng toång ñieän aùp

(V1+V3). Ñieän aùp V2-3 daët treân D2, R2 vaø C5 baèng toång (V2+V3). Do

V1 vaø V2 cuøng bieân ñoä, ngöôïc pha, ñoà thò vector ñieän aùp nhö

hình 8.80a. Baùn chu kyø döông D1 daãn, doøng chaûy qua R1, tuï C4

naïp. Baùn chu kyø aââm D2 daãn, doøng chaûy qua R2, tuï C5 naïp.

Ñieän aùp ñieåm A so vôùi ñaát baèng khoâng.

2) Khi coù ñieàu cheá FM, giaû söû taàn soá taêng >o , caûm

khaùng lôùn hôn dung khaùng, maïch mang tính ñieän caûm ñieän aùp V1 sôùm pha hôn V3 moät goùc nhoû hôn 900. V1 vaø V2 ngöôïc pha 1800

töùc laø V2 treã pha so vôùi V3 moät goùc lôùn hôn 900. Töông quan veà

pha -vector ôû hình b. Ta coù V1-3 =V1 +V3 lôùn hôn V2-3 =V2+ V3 töùc

laø VR1>VR2.

Ñieän aùp toång coäng ngoõ ra VA= VR1+VR2> 0

3) Töông töï khi <o coù ñieän aùp ngoõ ra VA< 0. Ñoà thò pha -vector hình c.

Ñieän aùp ngoõ ra taïi ñieåm A chính laø ñieän aùp tín hieäu giaûi ñieàu cheá FM. Ñieän aùp naøy qua maïch Peemphasis R2-C6 laáy laïi daïng tín hieäu nguyeân thuyû.

Ñaùp tuyeán ñieän aùp ra theo taàn soá FM cuûa boä giaûi ñieàu cheá coù daïng.

fmin f0

f

Vuøng tuyeán tính

0

VA

Hình 8.81. Ñaùp tuyeán ñieän aùp ra theo taàn soá FM cuûa boä giaûi ñieàu cheáFoster-Seeley

fmax

Maïch naøy nhaïy vôùi söï bieán ñoåi bieân ñoä ngoõ vaøo (vì D1,2 taùch soùng bieân ñoä ). Do ñoù caàn coù haïn bieân ñoä tröôùc khi giaûi ñieàu cheá .

Ñoä di taàn xaùc ñònh bôûi:

Q-heä soá phaåm chaát maïch coäng höôûng.

Q

ff o

2

2/ Taùch soùng FM tyû leä (Ratio detector)

C1

C3

T1

C2

RFC

D1

C6

out

R1

R2

+

+-

-

V1

V2 V3V2-3

D2

C5

C4

D

A

Hình 8.82. Maïch soùng FM tyû leä

FMinput

V1-3

-

+

C

B

Kieåu naøy öùng duïng nhieàu trong quaù khöù. Noù khaùc so vôùi maïch Foster- Seeley moät chuùt. Hai diod D1 vaø D2 maéc ngöôïc chieàu do ñoù naïp tuï C4, C5 coù cöïc tính cuøng chieàu. Caùc ñieän aùp V1-

3=V1+V3 ;V2-3 =V2+V3. Ñieåm khaùc bieät cô baûn laø coù tuï C6 lôùn ñoùng vai troø haïn bieân. Ñieän trôû taûi boä taùch soùng R1=R2. Ñieän aùp ra laáy ôû ñieåm C.Tuï C4 ,C5 vaø R1, R2 taïo maïch caàu. Ñieän aùp treân tuï C4 ,C5 laø ñieän aùp vaøo maïch caàu. Ñieän aùp ra laáy ôû ñieåm C vaø D.

Khi khoâng coù tín hieäu ñieàu cheá =o ,V1-3=V2-3. Ñieän aùp naøy naïp cho tuï C4 vaø C5. Tuï C6 naïp tôùi ñieän aùp baèng toång ñieän aùp treân tuï C4 vaø C5.

Tuï C6 lôùn, ñieän aùptreân noù oån ñònh. Ñieän trôû R1= R2 , VR1=VR2=VC4 =VC5 caàu caân baèng. Ñieän aùp giöõa ñieåm C vaø D laø VCD=0.Ví duï ñieän aùp treân moãi phaàn töû maïch caàu 2V, VC6 =4V.

Khi coù tín hieäu ñieàu cheá FM, giaû söû >o ,töông quan pha trong maïch thay ñoåi nhö ôû phaàn tröôùc ñaõ xeùt. VC4 >VC5 (ví duï VC4= 3V; VC3=1V), trong khi VR1=VR2=2V vì ñieän aùp VC6 =4V= const. Caàu maát caân baèng.

Ñieän aùp ôû ñieåm C laø 1V so vôùi ñieåm B, do ñoù VCD =-1V.

Töông töï khi <o, giaû söû VC4 =1V< VC5 =3V, ta coù ñieän aùp giöõa C vaø D laø ñieän aùp ra VCD=1V.

Öu ñieåm taùch soùng tyû leä so vôùi Foster-Seeley Discriminator ôû choã khoâng nhaïy caûm vôùi nhieãu vaø bieân ñoä tín hieäu vaøo FM. Bôûi leõ tuï C6 lôùn naïp chaäm, xaû chaäm khoâng ñaùp öùng theo nhieãu xung cuõng nhö söï thay ñoåi bieân ñoä tín hieäu vaøo. Theâm vaøo ñoù ñieän aùp DC trung bình treân tuï C6 töông ñöông ñieän aùp trung bình tín hieäu coù theå duøng laøm AGC.

Tín hieäu FM ñaët vaøo Zero-Crossing Detector or

clipper/limiter. Taïi ñaây taïo tín hieäu ñieän aùp nhò phaân thay

ñoåi theo tín hieäu FM moãi khi tín hieäu FM ñi töø ñieän aùp döông

sang aâm hay töø aâm sang döông. Tín hieäu xung vuoâng bieân

ñoä khoâng ñoåi coù taàn soá truøng vôùi taàn soá FM ñöôïc taïo ra.

Tín hieäu naøy ñöa ñeán one-shot multivibrator hay dao ñoäng ña

haøi ñôn oån (monostable multivibrator) ñeå taïo dao ñoäng coù

bieân ñoä vaø ñoä roäng xung khoâng ñoåi trong moãi chu kyø tín

hieäu FM. Ñoä xung ñöôïc caøi ñaët sao nhoû hôn chu kyø tín hieäu

cao taàn FM cöïc ñaïi. Xung ra qua boä loïc thoâng thaáp LPF, laáy

thaønh phaàn DC trung bình chính laø tín hieäu giaûi ñieàu cheá FM,

bieân ñoä cuûa noù tyû leä vôùi ñoä di taàn.

3/ Pulse- averaging discriminator.

zero crossingDetector

OR clipperlimiter

One - shotMultivibratorFM

input

R

LPF

Output

R1C

Hình 8.83. Pulse-averaging discriminator

Ñaây laø kieåu taùch soùng FM chaát löôïng cao, giaù haï duøng vi maïch. Moät kieåu giaûi ñieàu cheá FM phoå thoâng khaùc laø quadrature Detector. ÖÙng duïng nhieàu Trong taùch soùng aâm thanh TV, phaùt thanh FM, maùy nhaén tin.

Hình 8.84. Daïng soùng cuûa Pulse-averege discrimainator.

one - shot ouput

Tín hieäu giaûi ñieàu cheá FM

FM input

zero - crossing ouput

Tín hieäu FM ngoõ vaøo qua tuï C1 nhoû tôùi maïch coäng höôûng

song song C2L. Taïi coäng höôûng song song, trôû khaùng cuûa maïch

coi nhö thuaàn trôû raát lôùn Req. Tuï C1 nhoû, dung khaùng cuûa noù XC1

> Req. Ñieän aùp treân maïch coäng höôûng sôùm pha so vôùi ñieän aùp

vaøo gaàn 900 ôû taàn soá soùng mang trung taàn 0.

Quadrature Detector – taùch soùng caàu phöông. Chöõ Quadrature Detector laø dòch pha 900 giöõa 2 tín hieäu.

PhaseDetector

FMinput C1

900B

00A

C2 L

RC

Pulse averaging

output

Hình 8.85. Taùch soùng caàu phöông

4/ Quadrature Detector

Khi coù tín hieäu FM. Taàn soá cuûa noù lôùn hôn hay nhoû hôn 0 laøm taêng hoaëc giaûm toång dòch pha giöõa tín hieäu vaøo ñieåm A vaø tín hieäu ra ñieåm B. Hai tín hieäu naøy tôùi boä taùch soùng pha. Tín hieäu ra tyû leä vôùi ñoä leäch pha hai tín hieäu vaøo. Ñoä taùch soùng pha coù theå laø boä troän caân baèng maïch soá AND v.v…

Ngoõ A cuûa AND

Ngoõ B cuûa AND

Phase Detectoroutput

900

900

900

AFM

BFM > 900

Phase Detectorout

AFM

BFM < 900

Phase Detectorout Hình daïng soùng ôû taùch soùng caàu phöông

High average DC

c) < 0

<900 shift

Low average DC

b) < 0

>900 shift

Mediumaverage DC

= 0

a) FM at centerfrequency 900 shift

Khi khoâng coù tín hieäu ñieàu cheá ñieàu taàn:= o, ñieän aùp giöõa hai ngoõ vaøo A vaø B leäch nhau 900, ñieän aùp ra boä taùch soùng pha sau boä loïc thoâng thaáp LPF coù giaù trò trung bình DC tyû leä vôùi ñoä roäng xung.

Khi taàn soá FM taêng > o, ñoä leäch pha giaûm <900, ñoä roäng xung ngoõ ra boä taùch soùng pha taêng, qua boä loïc LPF coù möùc DC lôùn hôn möùc trung bình DC töông öùng vôùi möùc tín hieäu ñieàu cheá löông, taïo neân taàn soá ñieàu taàn lôùn.

Khi taàn soá FM giaûm < o,, ñoä leäch pha taêng > 900, ñoä roäng xung ngoõ ra boä taùch soùng pha giaûm, qua boä LPF coù möùc DC nhoû hôn trò trung bình töông öùng vôùi möùc tín hieäu ñieàu cheá aâm laøm taàn soá FM giaûm.

Ñoä dòch pha giöõa hai ngoõ vaøo

vaø caùc saûn phaåm.

Vaäy tyû leä tuyeán tính vôùi . Ñieän aùp ra Vout tyû leä vôùi hay ñoä di taàn

)2

(2

2

2

2 00

vôùi

QQarctg

oAB

Vout

0 2

Hình 8.86. Quan heä ñieän aùp boä taùch soùng pha vôùi goùc pha ngoõ vaøo

5) Taùch soùng vi sai ñænh

Hình 8.87 a) Taùch soùng ñænh vi sai FM b) Ñaùp tuyeán taùch soùng

Q1 Q2 Q3

Ca

Q6Q5Q4

Cb

Demoduletedoutput

FMinput

4,5 MHzBias

+ Vcc

C2

Q7

C1

L1

4,25

4,5 4,75 fMHz

Vuøng tuyeán tính

A

B

C

Q3,4 khuyeách ñaïi vi sai. Q1,2,5,6 Emitter Fllower

Q7 nguoàn doøng. Maïch coäng höôûng noái giöõa Base Q1,Q6.

L1, C1, C2 thaønh phaàn beân ngoaøi chip IC .

Tín hieäu FM tieáng TV ôû 4,5MHz ñöa ñeán cöïc Base Q1.

A1,A6 maïch Emitter Follower coù trôû khaùng vaøo lôùn khuyeách ñaïi doøng laùi hai Emitter Follwer khaùc Q2, Q5

Tuï Ca vaø Cb laø taùch soùng ñænh.

Tuï Ca,Cb naïp vaø xaû moãi khi ñieän aùp ôû hai ngoõ vaøo thay ñoåi .

Giaû söû tín hieäu FM sin = o, khoâng coù tín hieäu ñieàu cheá FM, ñieän aùp ngoõ vaøo Q1 döông, ñieän aùp ôû Emitter Q2 döông, Ca naïp ñeán giaù trò ñænh cuûa ñieän aùp treân maïch ñieàu höôûng khi tín hieäu sin FM qua giaù trò ñænh giaûm daàn tôùi khoâng vaø giaûm cöïc tính aâm ôû baùn chu kyø sau, ñieän aùp treân tuï Ca vaãn giöõ ôû giaù trò döông lôùn nhaát. Trôû khaùng vaøo Q3 lôùn ñeán möùc söï xaû cuûa tuï Ca qua noù khoâng ñaùng keå. Tuï Ca nhö nguoàn naïp naêng löôïng nhaát thôøi tôùi giaù trò ñieän aùp ñænh cuûa chu kyø tín hieäu.

Tuï Cb ôû Q5 töông töï Ca naïp tôùi ñieän aùp ñænh baùn chu kyø döông. Vca=VCb töùc laø ñieän aùp ngoõ vaøo caëp vi sai Q3, Q4 baèng nhau, ñieän aùp ra hoaëc doøng ra caëp vi sai baèng khoâng vì ngoõ ra caëp vi sai tyû leä vôùi hieäu ñieän aùp vaøo.

Khi taàn soá FM xuaát hieän, seõ coù doøng ra vi sai tyû leä vôùi söï thay ñoåi taàn soá FM.

Maïch ñieàu höôûng ngoaøi ñöôïc tính toaùn sao cho L1 C2 coäng höôûng noái tieáp ôû 4,25 NHz, nhoû hôn taàn soá trung taâm 4,5 NHz vaø L1 C1 coäng höôûng song song ôû taàn soá 4,75 NHz lôùn hôn taàn soá trung taâm.

Khi coù tín hieäu ñieàu taàn ôû taàn soá cöïc tieåu = o+max

truøng vôùi taàn soá coäng höôûng song song L1C1, trôû khaùng cuûa noù raát lôùn, ñieän aùp ngoõ vaøo Q1 lôùn nhaát, trong khi dung khaùng C2 raát nhoû. Ñieän aùp ngoõ vaøo Q6 raát nhoû. Ñieän aùp ra Q4 tyû leä vôùi hieäu ñieän aùp vaøo ñaït giaù trò döông nhaát (ñieåm C).

Taïi = o, ñieän aùp vaøo Q1 vaø Q6 nhö nhau, ñieän aùp ra Q4 baèng khoâng nhö ñaõ giaûi thích ôû treân (ñieåm B).

Khi taàn soá FM taêng töø o ñeán (o+max), ñieän aùp ngoõ vaøo Q1 taêng daàn, daãn ñeán ñieän aùp ra Q4 taêng theo.

Khi taàn soá FM giaûm töø o xuoáng (o - max), ñieän aùp ngoõ vaøo Q6 taêng daàn, ñieän aùp ra Q4 aâm hôn. Trong khoaûng 4,25 ñeán 4,75 NHz coù ñieän aùp ra Q4 tyû leä tuyeán tính vôùi ñoä di taàn chính laø tín hieäu giaûi ñieàu cheá FM.

Kieåu giaûi ñieàu cheá naøy duøng nhieàu trong giaûi ñieàu cheá tieáng TV, thu FM v.v...

PhaseDetector

LPF

VCO

FM input

Vd

Tín hieäu giaûiñieàu cheá FM

Hình 8.88. Taùch soùng FM duøng PLL.

Boä taùch soùng pha (hoaëc troän ) so saùnh taàn soá tín hieäu vaøo vôùi taàn soá VCO. Ñieän aùp ngoõ ra boä taùch soùng pha tyû leä vôùi söï sai bieät pha giöõa hai tín hieäu,töùc laø sai bieät taàn soá töùc thôøi giöõa chuùng. Tín hieäu sai bieät Vd qua heä loïc thoâng thaáp LPF laáy thaønh phaàn moät chieàu bieán ñoåi chaäm chính laø ñieän aùp tín hieäu aùtch soùng FM ngoõ ra coù bieân ñoä tyû leä vôùi ñoä di taàn FM ngoõ vaøo taùch soùng pha. Tín hieäu naøy ñöa laïi ñieàu khieån VCO laøm taàn soá ra cuûa noù baùm khoaù theo tín hieäu FM vaøo. Chi tieát phaàn PLL ñöôïc ñeà caäp ôû chöông dao ñoäng vaø toång hôïp taàn soá. Boä taùch soùng FM duøng PLL toát nhaát. Noù cho boä choïn loïc taàn soá vaø loïc coù tyû soá

lôùn nhaát so vôùi caùc loaïi khoaù, ñaùp tuyeán ñieän aùp ra theo ñoä di taàn tín hieäu FM tuyeán tính, duøng IC giaù haï.

Vi maïch PLL taùch soùng FM XR-2212

N

S

6/ Taùch soùng FM duøng PLL.

Preamp

Amp

-+

VCO

PhaseDetector1

2

3

4

5

6

7

8

16

15

14

13

12

11

10

9

InternalReference

RC

Rr

30p

Demodulatoroutput signal

5K

.1

+FM input

.1

VCO quad output

C0 Timing capacitor

Vref

.1

R1

Timingresistor Timing

resistor

R0

Rx

C1

Hình 8.89

Thoâng soá : Ñoä di taàn cöïc ñaïi FM:fmax=75KHz

Baêng thoâng FM: B = 200KHz

Tín hieäu soùng chuû pilot 19 KHz coù bieân ñoä 1v

Tín hieäu keânh phaûi (R) vaø traùi (L) cöïc ñaïi 4V

Duøng phaân keânh theo taàn soá FDM (frequency division multiplex) taïo tín hieäu stereo.

PreemPhase

PreemPhase

Delaynework

Ñieàu cheá caân baèng

+

-

L

(4v max)50Hz 15 KHz

(4v max)50Hz 15 KHz

R

L + R50Hz 15 KHz

L - R50Hz 15 KHz

+DSB(L-R)23KHz+53KHz

X2

L + RL - RLSB

L - RUSB

50Hz

1519

38 53KHzf

TO FM

19KHz(1v)

19KHz (Pilot)38 KHz

Hình 8.90. Taïo tín hieäu FM-STEREO Stereo.

8.30 TAÏO TÍN HIEÄU FM STEREO

142

15

34

67

12

810

9

Hình 8.91. Vi maïch KA 2102 - KÑIF, Det FM, Preamp giaûi ñieàu cheátieáng trong maùy thu truyeàn hình

+ 12v

out 2

out 1

fIF

KA2101

Hình 8.92. KÑIF, Det FM, duøng AN 7224

From Mix14 12

8 119

CF 10.7MHz

1K

.1

.01 220p 10K

output

10

47p

2,2K

+

AN7224

(L-R)Sideband

Taùch soùngphaân bieät >Deempha

-sis

Compositebaseband

FMinput

Mono

L + R

>Deempha-sis+LPF

>Deempha-sis+Giaûi ñieàu

cheá caânbaèng

BPF23 53 KHz

L

R2R

2L

X2BPF

19KHz

L-R

38 KHz

Stereo decoder

Hình 8.93. Giaûi ñieàu cheá FM Stereo.

L + R

VoltageReg

In phasephase der

1

2

3

4

5

6

7

14

13

12

11

Phasedetector

R.02

19 KHz monitor

Hình 8.94. XR - 1310 Stereo Decoder

76KHzVCO

Decoder

+ Vcc

.02

39K

TriggerX

2

Compositebaseband

1/2

1/2

1/2SW

.25Ñeøn stereo

5K

16K470

.25

.5

.05

DC Amp

.02

39K L

Goïi Vm laø ñieän aùp nhieãu coù goùc pha m so vôùi ñieän aùp tín hieäu FM VC .

VC>>Vn Pha vaø ñieän aùp toång laø n vaø Vv

Do VC>>Vn neân

Vnc laø thaønh phaàn vuoâng goùc(caàu phöông) cuûa nhieãu so vôùi tín hieäu.

C

nq

C

nqn V

V

V

Varctg

Vr Vn Vmq

Vc

n n

Hình 8.95.

8.31 NHIEÃU TRONG ÑIEÀU TAÀN Nhieãu ôû daïng ñieän aùp hay doøng ñieän taïi ngoõ vaøo maùy thu khoâng theå gaây ñieàu taàn kyù sinh. Tuy nhieân chuùng coù theå gaây neân ñieàu bieân vaø ñieàu pha kyù sinh. Ñieàu bieân kyù sinh bò loaïi bôûi boä haïn bieân tröôùc khi taùch soùng FM, ñieàu pha kyù sinh bò taùch soùng taïo neân nhieãu ngoõ ra.

Söï bieán ñoåi pha do nhieãu gaây neân ñieàu taàn kyù sinh. Ñieän aùp ra sau giaûi ñieàu cheá FM tyû leä vôùi toác ñoä bieán thieân goác pha laøm cho maät ñoä phoå nhieãu taêng theo bình phöông taàn

soá laøm cho tyû soá coâng suaát giaûm ôû taàn soá aâm thanh cao. Maïch Deemphasis coù taùc

duïng giaûm nhieãu, taïo neân ñoä lôïi deemphasis ñaõ xeùt ôû tröôùc ñaây.

Nhieãu ñieàu cheá pha kyù sinh tyû leä nghòch vôùi Vc töùc laø coâng suaát nhieãu tyû leä nghòch vôùi V0 chính laø Pc. Maät ñoä phoå coâng suaát nhieãu phuï thuoäc fn . Coâng suaát nhieãu trung bình coù ñöôïc baèng tích phaân ñöôøng cong maät ñoä phoå do ñoù noù tyû leä vôùi fn töùc laø laäp

phöông baêng thoâng tín hieäu. Vaäy coâng suaát nhieãu tyû leä vôùi . Coâng suaát tín hieäu tyû leä

vôùi bình phöông ñoä di taàn (f )2, tyû soá coâng suaát tín hieäu treân nhieãu :

N

S

cP

B3

2 2

3

3

2)(

2

3

BNR

fP

kTN

S c

FM

NR - Noise ratio -tyû soá nhieãu maùy thu.

B- baêng thoâng tín hieäu giaûi ñieàu cheá baêng goác .

So saùnh cuûa FM vôùi SSB cuøng coâng suaát phaùt :SN

SSBFM N

S

B

f

N

S

2

5,1

So saùnh cuûa FM vôùi AM ñieàu cheá 100%.SN

AMFM N

S

B

f

N

S

2

5,4

Ví duï: FM phaùt thanh coù thoâng soá

B=15 KHz. Thay vaøo coâng thöùc ( khoâng keå ñoä lôïi deemphasis)

Chính vì lyù do treân maø coâng suaát aâm thanh ñieàu taàn nhoû hôn nhieàu coâng suaát hình (AM neùm moät phaàn bieân döôùi) trong maùy phaùt truyeàn hình. Tyû leä coâng suaát aâm thanh treâncoâng suaát hình laø 1/5 hoaëc 1/10. FM coù tính choáng nhieãu cao so vôùi AM, SSB. Noù ñöôïc duøng nhieàu trong thoâng tin voâ tuyeán coá ñònh, di ñoäng cuûa daân duïng quaân söï, caûnh saùt, caáp cöùu y teá, cöùu hoaû v.v...

dB

NSNS

dBAM

FM 2015

75.5,4lg20

2

KHzf 75max