hiệu suất,các khối biến điệu

hiệu suất,các khối biến điệu hiệu suất,các khối biến điệu Bởi: phạm văn Hiệu suất Sự cộng thêm sóng mang vào sóng biến điệu làm cho hoàn điệu dễ dàng Cái ta phải trả hiệu suất Một phần lượng truyền dùng để gửi sóng mang không mang thông tin hữu ích Ta thấy từ phương trình (4.9) : Công suất sóng mang công suất A cos2πfCt, hay A(2/2)watts Công suất tín hiệu công suất s(t) cos2pi.fCt, trị trung bình s2(t) chia Công suất trung bình s2(t) đơn giản s(t), hay PS Vậy công suất tín hiệu Ps/2 Công suất truyền toàn phần tổng số hạng Ta định nghĩa hiệu suất tỷ số công suất tín hiệu công suất toàn phần: (4.10) TD: Giả sử ta xem dạng sóng hình 12c, đặt A với biên độ hình sin Vậy hiệu suất 33% Các khối biến điệu: Hình 4.13 Sơ đồ khối biến điệu AM - Hình 4.13a: Hệ thống tạo nên DSBSC AM - Hình 4.13b,c: Hệ thống tạo nên DSBTC AM Hình 4.13: Khối biến điệu AM 1/10 hiệu suất,các khối biến điệu Tại biến điệu không tuyến tính ? Ta biết, hệ tuyến tính không đổi theo thời gian điều có output mà biến đổi F tích ảnh F input với H(f) Nếu biến đổi tín hiệu vào zero khoảng tần số đó, ảnh F output phải zero khoảng Nghĩa là, tính chất tổng quát hệ tuyến tính không đổi theo thời gian cho output input ngỏ vào Vậy có hệ tuyến tính không theo t cho sm(t) ngỏ nhận s(t) ngỏ vào ? Nói khác, ta tìm hay không H(f) để cho: Sm(f) = S(f) H(f) Hình 4.14 2/10 hiệu suất,các khối biến điệu Rõ ràng, câu trả lời không Sự biến điệu tiến trình dời tần Và hệ tuyến tinh thực điều Một hệ phi tuyến thay đổi theo t, nói chung, phức tạp Tuy nhiên, trường hợp biến điệu, người ta thực kiểu gián tiếp: Biến điệu cổng (Gated mudolator) biến điệu theo luật bình phương (Square - Law Mudolator ) Biến Điệu Cổng: Dựa vào kiện: Phép nhân s(t) với hàm tuần hoàn tạo chuổi sóng AM với sóng mang bội số tần số hàm tuần hoàn Hình_4.15 Hình 4.15: Tích s(t) hàm cổng tuần hoàn Output mạch nhân (hình 4.15) fc Là tần số hàm tuần hoàn an , hệ số chuỗi F Giả sử P(t) hàm chẳn ( để tránh phải viết số hạng sin chuỗi ) 3/10 hiệu suất,các khối biến điệu Lọc BPF chận tất cả, trừ thành phần chuỗi mà ta chọn Kết ngỏ có sóng AM Mạch lọc điều hợp với tần số bản, điều hợp với họa tần sóng AM, có tần số sóng mang cao Trong thực tế, ta chọn họa tần thấp (Vì hệ số F làm giảm biên độ tín hiệu n tăng) P(t) hàm cổng gồm đoàn xung tuần hoàn (Hình 4.16) Hình 4.16: Hàm cổng * Vì P(t) hay 1, mạch nhân xem có chế hoạt động on/off ( switch ) Output BPF tìm cách khai triển P(t) thành chuỗi F tìm a1 Phương trình (4.12) viết cho hàm cổng có nửa thời gian cao nửa thời gian zero Nhưng sóng AM tạo với trị giá chu kỳ thao tác xung Bộ phận tạo hàm cổng thụ động tác động hình 4.17 phận biến điệu gồm thành phần thụ động Hình 4.17a: Mạch tạo xung cổng thụ động dùng Switch 4/10 hiệu suất,các khối biến điệu Hình 4.17b: Mạch tạo xung cổng thụ động dùng diode - Hình 4.17a, SW đóng ngắt tuần hoàn Khi SW hỡ, tín hiệu tín hiệu vào Khi SW đóng, tín hiệu zero R điện trở nguồn Bất lợi SW học đóng ngắt chậm Tần số đóng ngắt SW phải tần số sóng mang ( ước số, ta chọn họa tần ) Với tần số sóng mang cở MHz, SW học đáp ứng kịp - Hình 4.17b: Sự đóng ngắt thực nhờ cầu diode Khi cos2pi.fCt dương ( điểm B có điện dương điểm A ), doide bị khóa: Mạch tương tự hình 4.17a SW hỡ, tín hiệu s(t) Ngược lại cos2pi.fCt âm ( điểm B có điện âm điểm A ) Cả diode dẫn: mạch giống hình 4.17a SW đóng Giới hạn cho mạch đóng ngắt nầy tần số đóng ngắt loại Diode dùng ( Tính không lý tưởng diode, thường thời gian hồi phục ( recovery time ) điện dung mối nối lớn so với chu kỳ sóng mang ) - Hàm cổng tạo cách dùng linh kiện tác động, transistor hoạt động vùng khóa vùng bảo hòa Một transistor khóa, tương đương với SW hỡ Một transistor bảo hòa, xem SW đóng - Hình 4.18, trình bày kiểu mạch biến điệu dọi biến điệu vòng (ring modulator) Sóng mang sóng vuông, đưa vào mối biến Output phiên bị “ cổng hóa “ input, cần lọc có sóng AM Biến Điệu Theo Luật Bình Phương Loại nầy dựa vào định luật: “ Bình phương tổng hàm có chứa số hạng tích hàm “: 5/10 hiệu suất,các khối biến điệu Nếu s1(t) tín hiệu chứa tin s2(t) sóng mang, ta có: Số hạng thứ sóng AM mong muốn Ta phải tìm cách tách khỏi thành phần Ta biết, tách đơn giãn, chúng không phủ ( phạm vi thời gian phạm vi tần số ) Rỏ ràng, chúng phủ thời gian Vậy, ta xem phạm vi tần số Các xung lực gốc 2fC kết khai triển lượng giác Đường cong liên tục ( tần số thấp ) biến đổi F s2(t) Ta dạng xác s(t) Nhưng biết ảnh F bị giới hạn tần số nhỏ fm Biến đổi F s2(t) bị giới hạn tần số 2fm Một cách để thấy điều xem biến đổi F s2(t) phép chồng S(f) lên Phép chồng đồ hình cho thấy biến đổi nầy từ zero đến 2fm Cách khác, xem s(t) tổng hình sin có tần số (riêng) fm Khi bình phương tổng nầy, ta có kết tất tích số hạng Điều nầy đưa đến tổng hiệu tần số khác ( dùng lượng giác) Không có tổng hay hiệu vượt 2fm nên tần số gốc không vượt fm 6/10 hiệu suất,các khối biến điệu Hình 4.18: Biến điệu vòng 7/10 hiệu suất,các khối biến điệu Hình 4.19: Biến đổi F (4.13) Hình 4.19 cho thấy fC >> 3fm số hạng không phủ ( tần số ) Vậy tách chúng lọc BPF để có sóng AM Trong hầu hết trường hợp thực tế, fC>>fm, nên điều kiện nầy dễ thỏa Hình 4.20: Mạch biến điệu bình phương Hình 4.20 toàn thể khối biến điệu theo luật bình phương Các phận tổng tác động, thụ động hay op.amp - Bộ phận bình phương không đơn giãn Bất kỳ linh kiện phi tuyến cho tín hiệu tương ứng với tín hiệu vào hệ thức mà ta khai triển thành chuỗi lủy thừa Giả sữ tích trữ lượng, nghĩa output thời điểm phụ thuộc vào input thời điểm đó, không kể đến trị giá trước Với y(t) output x(t) input: y(t) = a0 + a1x(t) + a2x2(t) + a3x3(t) + (4.14) Số hạng mà ta lưu ý a2x2(t) Và ta tìm cách ta tìm cách tách khỏi thành phần khác Linh kiện phi tuyến chọn dùng phải linh kiện có đặc tính bình phương Thí dụ diode an phương trình (4.14) phải có tính chất: 8/10 hiệu suất,các khối biến điệu an Có vài điều cần nói thêm phi tuyến Nếu số hạng ứng với n = n = 2trong chuỗi chiếm ưu (biên độ lớn) kết sóng TCAM Hơn nữa, Nếu an nhỏ ( với n > ), sóng AM có làm cho s(t) thật nhỏ Vậy sn(t) 1, TCAM chiếm ưu Đây trường hợp không mong muốn, biên độ sóng nhỏ * Các diode bán dẫn có đặc tuyến giống với luật bình phương ( vùng hoạt động ) Sơ đồ khối mạch biến điệu cân (balance modulator) vẽ hình 4.21 Hệ nầy cộng sóng mang cos2pi.fCt với tín hiệu chứa tin s(t), sau đưa chúng vào linh kiện phi tuyến ( bình phương ) Sự vận hành lặp lại với -s(t) Mạch tổng lấy hiệu sôcủa tín hiệu ra, làm loại bỏ số hạng lủy thừa lẻtrong khai triển (4.14) Ví dụ, xem số hạng lủy thừa Khi khai triển [s(t)+cos2pi.fCt]3, Số hạng phủ lên băng tần sóng AM s2(t)cos2pi.fCt Số hạng nầy không đổi dấu -s(t) thay vào s(t) Như mạch tổng (thực trừ ) chúng triệt Số hạng mà ta muốn lấy, s(t).cos2pifCt , đổi dấu -s(t) thay cho s(t) Vậy mạch làm tăng đôi biên độ tín hiệu Ta nhớ rằng, số hạng bậc bị triệt, nên tín hiệu khối biến điệu cân SC AM ( Biến điệu AM sóng mang bị nén ) Mạch điện thực tế biến điệu bình phương vẽ hình 4.22 Đây mạch transistor kiểu E chung Mạch dùng phi tuyến transistor để tạo nên tích tín hệu với sóng mang Mạch điều hợp chân C, lọc bỏ họa tần không mong muốn Hình 4.21: Khối biến điệu AM cân 9/10 hiệu suất,các khối biến điệu Hình 4.22: Mạch biến điệu bình phương Các mạch biến điệu bình phương thực tế dễ thiết độ ngạc nhiên! Thực vậy, Chúng thường hữu ý muốn Các sản phẩm biến điệu xuất mạch điện linh kiện điện tử bị đưa vào vùng hoạt động phi tuyến Vì vậy, người ta thường cố ngăn ngừa mạch hoạt động mạch biến điệu không mong muốn Hình 4.23 mạch máy phát AM biến điệu chân C Chỉ cần thay đổi điện tức thời đặt vào chân B Transistor biến đổi biên độ tín hiệu tin s(t) Sóng xuất đỉnh mạch điều hợp chân C tổng VCC tín hiệu s(t) Như vậy, ta làm thay đổi điện tức thời biên độ s(t) thay đổi Ngõ mạch lạ lọc BPF, nhằm giảm thiểu họa tần sinh họat động phi tuyến transistor Hình 4.23: Mạch phát AM biến điệu chân C 10/10 ... giác) Không có tổng hay hiệu vượt 2fm nên tần số gốc không vượt fm 6/10 hiệu suất,các khối biến điệu Hình 4.18: Biến điệu vòng 7/10 hiệu suất,các khối biến điệu Hình 4.19: Biến đổi F (4.13) Hình... lọc bỏ họa tần không mong muốn Hình 4.21: Khối biến điệu AM cân 9/10 hiệu suất,các khối biến điệu Hình 4.22: Mạch biến điệu bình phương Các mạch biến điệu bình phương thực tế dễ thiết độ ngạc.. .hiệu suất,các khối biến điệu Tại biến điệu không tuyến tính ? Ta biết, hệ tuyến tính không đổi theo thời gian điều có output mà biến đổi F tích ảnh F input với H(f) Nếu biến đổi tín hiệu