Bài giảng Điện tử tương tự - Chương 5 ( GV. Lê Xuân Thành)

Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com Điện tử tương tự Bộ môn: Lý thuyết mạch GV: Lê Xuân Thành Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com Nội dung chương 5: Giới thiệu chung  Điều chế biên độ  Điều chế đơn biên  Tách sóng điều biên  Điều tần và điều pha  Tách sóng điều tần và điều pha  Trộn tần  Nhân, chia tần số Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com  Điều chế là quá trình ghi tin tức vào tải tin nhờ biến đổi một thông số nào đó của tải tin như biên độ, tần số hay góc pha của dao động cao tần theo tin tức. 1. Khái niệm  Ví dụ: thông qua điều chế, tin tức ở miền tần số thấp được chuyển lên vùng tần số cao để bức xạ, truyền đi xa, cụ thể:  Dao động cao tần mang tin tức gọi là dao động cao tần đã điều chế.  Điều biên: là quá trình làm cho biên độ của tải tín hiệu biến đổi theo tin tức.  Tin tức được gọi là tín hiệu điều chế.  Dao động cao tần được gọi là tải tin hay tải tần.  Tách sóng là quá trình lấy lại tín hiệu điều chế.  Điều tần: là quá trình làm cho tần số của tải tín hiệu biến đổi theo tin tức.  Điều pha: là quá trình làm cho pha của tải tín hiệu biến đổi theo tin tức. Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com a) Phổ của tín hiệu điều biên 2. Điều chế biên độ  Để đơn giản, giả thiết tin tức U S và tải tin đều là dao động điều hoà và tần số tin tức biến thiên từ , ta có: maxSminS ω÷ω tUU SSS ω cos. ˆ = tUU ttt ω cos. ˆ = St ω>>ω Với U đb ttmUttUU ttttSSt ωωωω cos).cos.1.( ˆ cos).cos. ˆˆ ( +=+=  Tín hiệu điều biên (biên độ biến đổi theo tin tức): t S U U m ˆ ˆ = là hệ số điều chế, khi m > 1 thì tín hiệu sau tách sóng sẽ bị méo: t U đb m > 1 U đb 0 t m < 1 Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com a) Phổ của tín hiệu điều biên 2. Điều chế biên độ  Dùng phép biến đổi lượng giác, ta có: t Um t Um tUU St t St t ttdb )cos( 2 ˆ )cos( 2 ˆ cos ˆ ωωωωω −+++= )()( maxStminSt ω+ω÷ω+ω )()( minStmaxSt ω−ω÷ω−ω  Như vậy, ngoài thành phần tải tin, tín hiệu điều biên còn có hai biên tần. Biên tần trên có tần số từ: và biên tần dưới từ: ω ω smin ω smax U S ω 0 U đb U t ω t -ω Smax ω t -ω Smin ω t +ω Smax ω t +ω Smin ω t Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com b) Quan hệ năng lượng trong điều biên 2. Điều chế biên độ  Trong tín hiệu điều biên, các biên tần chứa tin tức, còn tải tin không mang tin tức.  Công suất của tải tin là công suất trung bình trong một chu kỳ tải tin: ~P t~ 2 2 1 t U  2 ) 2 ˆ . ( ~ 2 ~ t bt Um P  Công suất biên tần:  Công suất của tín hiệu điều biên là công suất trung bình trong một chu kỳ của tín hiệu điều chế: ) 2 m 1(PP2P 2 t~bt~t~ +=+= P ~db Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com c) Mạch điều biên cân bằng 2. Điều chế biên độ  Điện áp U S U đb Đ 1 i 1 Đ 2 i 2 C B C B U t (a) U S T 1 (b) U đb T 2 U t E C - + tUtUU tUtUU ttSS ttSS ωω ωω cos.cos. cos.cos. 2 1   +−= +=  Dòng điện qua mỗi điốt được biểu diễn theo chuỗi Taylor:  Dòng điện ra: i = i 1 - i 2 3 23 2 222102 3 13 2 121101 ++++= ++++= UaUaUaai UaUaUaai Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com c) Mạch điều biên cân bằng 2. Điều chế biên độ  Dòng điện ra: i = i 1 - i 2 ]t)2cos(t)2.[cos(D ]t)cos(t).[cos(Ct3cos.Btcos.Ai StSt StStSS ω−ω+ω+ω+ +ω−ω+ω+ω+ω+ω= ˆ . ˆ 2 3 ˆ . ˆ 2 3 2 tS tS UUaD UUaC = = ˆ 2 1 ˆ 2 1 ˆ ).32( ˆ 3 3 2 3 2 31 s stS UaB UaUaaUA = +++= U đb ω S 3ω S ω St - ω S ω St + ω S 2ω St - ω S 2ω St + ω S ω Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com d) Mạch điều chế vòng: thực chất là hai mạch điều chế cân bằng chung tải: 2. Điều chế biên độ U t Đ 1 U S U đb Đ 4 C B C B Đ 2 Đ 3 Dòng qua D 1 D 2 là i I và D 3 D 4 là i II . Ta có: )]2cos(t)2.[cos(D]t)cos( t).[cos(Ct3cos.Btcos.Ai StStSt StSSI ω−ω+ω+ω+ω−ω +ω+ω+ω+ω= ]t)2cos(t)2.[cos(D ]t)cos(t).[cos(Ct3cos.Btcos.Ai StSt StStSSII ω−ω+ω+ω− ω−ω+ω+ω+ω−ω−= ])cos().[cos(.2 ttCii StStIII ωωωω −++=+= Từ đó ta có biểu thức và phổ tương ứng: i db ω t +ω S ω t -ω S 0 ω t ω i db Tel: 0912562566 – Email: thanhqn80@gmail.com  Phổ của tín hiệu điều biên gồm tải tần và hai biên tần, trong đó chỉ có biên tần mang tin tức. 3. Điều chế đơn biên  Vì hai giải biên tần mang tin tức như nhau nên chỉ cần truyền đi một biên tần là đủ thông tin về tin tức. Tải tần chỉ cần dùng để tách sóng nên có thể nén toàn bộ hoặc một phần tải tần trước khi truyền đi. Quá trình điều chế để nhằm tạo ra một giải biên tần gọi là điều chế đơn biên. Ưu điểm: ω 0 U đb U t ω t -ω Smax ω t -ω Smin ω t +ω Smax ω t +ω Smin ω t  Độ rộng tải tần giảm một nửa.  Công suất bức xạ yêu cầu thấp hơn.  Tạp âm đầu thu giảm do giải tần của tín hiệu hẹp hơn. Biểu thức: tU m t Stt )cos(. ˆ . 2 )( ωω += U db a) Khái niệm [...]... ) ˆ U t = U t cos(ωt t + ϕ0 ) = U t cosψ (t ) = U t cos[ ∫ ω(t ) dt + ϕ(t ) ]  U S = U S cos ω S t 0 Tần số (pha) của tín hiệu điều tần (pha) là: ˆ ˆ ω(t ) = ωt + k dtU S cos ωS t ϕ(t ) = ϕ0 + k dpU S cos ωS t ˆ ˆ Đặt ∆ωm = k dtU S và ∆ϕ m = k dtU S Ta có: ( t ) = ϕ 0 + ∆ϕ m cos ωS t ( t ) = ω t + ∆ω m cos ωS t ˆ cos(ω t + ∆ωm sin ω t + ϕ ) U dt = U t t S 0 )ωS U dp = U t cos(ωt t + ∆ϕ m cos... ωt ωS Tel: 091 256 256 6 – Email: thanhqn80@gmail.com 4 Tách sóng điều biên b) Mạch tách sóng điều biên ω t ≥ 100ωS max 1 1 . Tel: 091 256 256 6 – Email: thanhqn80@gmail.com Điện tử tương tự Bộ môn: Lý thuyết mạch GV: Lê Xuân Thành Tel: 091 256 256 6 – Email: thanhqn80@gmail.com Nội dung chương 5: Giới thiệu chung  . có: )]2cos(t)2.[cos(D]t)cos( t).[cos(Ct3cos.Btcos.Ai StStSt StSSI ω−ω+ω+ω+ω−ω +ω+ω+ω+ω= ]t)2cos(t)2.[cos(D ]t)cos(t).[cos(Ct3cos.Btcos.Ai StSt StStSSII ω−ω+ω+ω− ω−ω+ω+ω+ω−ω−= ])cos().[cos(.2 ttCii StStIII ωωωω −++=+= Từ. lớn St CR ω τ ω 1 . 1 <<=<< max 1 . 10 St CR ωω << maxSt 100ω≥ω U c U đb 0 t U C Tel: 091 256 256 6 – Email: thanhqn80@gmail.com 5. Điều tần và điều pha  Quan hệ giữa pha và tần số của tín hiệu: ( ) ( ) d t t dt ω Ψ = 0 0 ( ) ( ) t t t dt ω ϕ Ψ = + ∫ hay  Xét