I. Định nghĩa
4.Ph−ơng pháp tính toán mạch điều biên
Các mạch điều biên đ−ợc xây dựng dựa vào hai nguyên tắc sau đây:
- Dùng các phần tử phi tuyến: cộng tải tin và tín hiệu điều chế trên đặc tuyến của phần tử phi tuyến đó.
- Dùng phần tử tuyến tính có tham số điều khiển đ−ợc: nhân tải tin và tín hiệu điều chế nhờ phần tử tuyến tính đó.
a. Điều biên dùng phần tử phi tuyến
Các phần tử phi tuyến dùng để điều biên có thể là đèn điện tử, đèn bán dẫn, điện trở có trị số biến đổi theo điện áp đặt vào.
Tuỳ thuộc vào điểm làm việc đ−ợc chọn trên đặc tuyến phi tuyến, hàm số dặc tr−ng cho phần tử phi tuyến có thể biểu diễn gần đúng theo chuỗi Taylor khi chế độ làm việc của mạch là chế độ A(θ=1800) huặc phân tích theo chuỗi Furier khi mạch làm việc ở chế độ góc cắt θ<1800(AB,B,C).
*. Tr−ờng hợp 1: θ=1800
Giả thiết mạch điều biên dùng diode, để mạch làm việc ở chế độ A, phải thoả mãn điều kiện: |Ut| +|Us| <|Eo|
Hàm số đặc tr−ng cho phần tử phi tuyến xung quanh điểm làm việc đ−ợc biểu diễn theo chuỗi Taylor:
iD=a1. uD+ a2. uD2+ a3. uD3+... (II.14) Với uD=ED+Utcosωtt+ Uscosωst (II.15) Thay II.15 vào II.14 ta đ−ợc:
iD=a1.(ED+Utcosωtt+Uscosωst) + a2.(ED+Utcosωtt+Uscosωst)2+ a3. (ED+Utcosωtt+ Uscosωst)3+... (II.16) Rt ws wt L1 1uH + E0 CB D1
Sơ đồ điều chế biên độ dùng diode-và dạng tín hiệu ra
iD
BomonKTDT-ĐHGTVT
92
Khai triển II.16 và bỏ các số hạng bậc lớn hơn 4, ta sẽ biểu diễn đ−ợc dạng phổ tín hiệu nh− sau:
Phổ tín hiệu ra trong tr−ờng hợp này gồm thành phần phổ mong muốn
ωt±ωs và các thành phần phụ không mong muốn. Các thành phần phụ bằng không khi a3=a4=....=0
Nghĩa là nếu đ−ờng đặc tính của phần tử phi tuyến là một đ−ờng cong bậc 2 thì tín hiệu đã điều biên không co méo phi tuyến. Phần tử phi tuyến có đặc tính gần với dạng lý t−ởng.
Làm việc ở chế độ A biên độ của tải tin và tin tức phải có biên độ bé, vì vậy ít dùng chế độ này.
*. Tr−ờng hợp θ<1800
Khi θ<1800, nếu biên độ điện áp đặt vào đủ lớn thì có thể coi đặc tuyến của nó là đ−ờng gấp khúc. Ph−ơng trình biểu diễn đặc tuyến của diode trong tr−ờng hợp này nh− sau:
iD= S.uD (s: hỗ dẫn của diode)khi UD >0, và =0 cho các tr−ờng hợp khác. (II.17) ωt ωt - ω ss ωt + ω ss ωt +2 ω ss ωt +3 ω ss ωt -3 ω ss ωt -2 ω ss ω ss 2 ω ss 3 ω ss 2 ωt 2 ωt - ω ss 2 ωt + ω ss 2 ωt +2 ω ss 2 ωt -2 ω ss
. Phổ tín hiệu điều biên làm việc ở chế A
Rt ws wt L1 1uH + E0 CB D iD uD
Chọn điểm làm việc ban đầu trong khu tắt của diode, ứng với chế độ C. Vì dòng qua diode là một dãy xung hình sin nh− hình7, nên có thể biểu diễn iD theo chuỗi furier nh− sau:
iD= I0+ I1cosωtt+ I2cos2ωtt+ I3cos3ωtt+...+ Incosnωtt (II.18)
Trong đó : Ii = Πi θ∫iD ωttdωtt
0
cos , i=1-n (II.19)
Từ II.15 và II.17 ta có: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
iD= S.Ut(cosωtt - cosθ) (II.21) và: cosθ = - (Eo + Uscosωst)/ Ut (II.22)
Cũng từ II.21 và II.22 biên độ của các thành phần hài theo II.19 đ−ợc xác định.
b.Điều biên dùng phần tử tuyến tính có tham số thay đổi
Thực chất quá trình điều biên này là quá trình nhân tín hiệu, một ví dụ về mạch loại này là điều biên dùng bộ nhân t−ơng tự nh− hình d−ới đây:
Trong mạch điện này quan hệ giữa điện áp ra uđb và điện áp vào ut là quan hệ tuyến tính. Tuy nhiên khi us biến thiên thì điểm làm việc chuyển từ đặc tuyến này sang đặc tuyến khác làm biên độ tín hiệu ra thay đổi để có tín hiệu điều biên.
Căn cứ vào tính chất của mạch nhân ta có biểu thức: uđb= (Eo + Uscosωst) Utcosωtt
= Eo Utcosωtt+(1/2) UsUt cos(ωt + ωs)t + (1/2) UsUt cos(ωt - ωs)t (II.23)