2.3. Hệthống thu phát thanh FM
2.3.4. Máy thu thanh FM
2.3.4.1. Máy thu thanh FM mono
1. Sơ đồ khối 10% 50% 100% 0,03 15 19 23 37,97 38,03 53 67 f(KHz) K
Về cơ bản nó giống sơ đồ khối má y thu AM (Hình 2.20). Đ iểm khá c biệt cơ bản là tín hiệu trung tần có tần số 8,4 Mhz hoặc 10,7 Mhz (tuỳ theo từng tiêu chuẩn). Đ ể trá nh hiện tư ợ ng điều biên ký sinh gây méo tín hiệu sau tá ch sóng, phải có thêm mạ ch hạ n biên trư ớ c mạ ch tá ch sóng hoặc sử dụng mạ ch tá ch sóng tỉ lệ.
Hình 2.20. Sơ đồ khối má y thu thanh FM mono
2. Nguyê n tắc hoạ t động
* Mạ ch vào thư ờng là khung cộng hư ởng song song dù ng đểchọn lọc đài cần thu, vớ i mỗi bă ng sóng sẽ có 1 mạ ch vào. Mạ ch vào là mạ ch điện kết nối từ anten tớ i đầu vào của má y thu. Nó có đặc điểm như sau:
+ Truyền đạ t tín hiệu từ anten vào má y thu, là phần quan trọng quyết định chất lư ợ ng má y thu.
+ Bảo đảm hệ số truyền đạ t lớ n và đồng đều trong cả dải bă ng sóng. Ví dụ bă ng sóng FM theo tiêu chuẩn OIRT có dải tần từ 65,8 Mhzữ 73 Mhz. Một má y thu tốt sẽ phải có hệ số truyền đạ t như hình 2.21.
65,8Mhz 73Mhz vo=20àv V f MIX In Circuit OSC Speaker AF Amp FM Det IF Amp RF Amp AFC
Hình 2.21. Hệ số truyền đạ t
+ Đ ộ chọn lọc tần số: Bao gồm cả tần số lân cận, tần số trung tần phải bảo đảm chỉ tiêu đề ra.
+ Bảo đảm thu hết bă ng thông cho từng đài phá t Mạ ch vào bao gồm 3 thành phần:
- Hệ thống cộng hư ởng (đơn hoặc kép) có thể điều chỉnh đến tần số cần thu. - Mạ ch ghép vớ i nguồn tín hiệu từ anten.
- Mạ ch ghép vớ i tải của mạ ch vào (tầng khuếch đạ i cao tần đầu tiên).
Đ ể điều chỉnh cộng hư ởng mạ ch vào, ngư ời ta thư ờng sử dụng cá c tụ điện có điện dung biến đổi vì chúng dễ chế tạ o, độ chính xá c cao hơn là cuộn dây có điện cảm biến đổi (đặc biệt trong trư ờng hợ p cần đồng chỉnh nhiều mạ ch cộng hư ởng). Mặt khá c, phạ m vi biến đổi của tụ điện lớ n, bền chặt, ổn định.
Muốn mạ ch vào làm việc trong phạ m vi tần số rộng thì phải kết hợ p cả hai cá ch điều chỉnh liên tục và từng nấc. Bă ng sóng đư ợ c chia ra nhiều bă ng nhỏ, khi chuyển từ bă ng nọ sang bă ng kia phải điều chỉnh theo từng nấc, còn trong mỗi bă ng, ngư ời ta sử dụng mạ ch cộng hư ởng điều chỉnh liên tục để chọn kênh. Cá c má y thu thế hệ mớ i thư ờng sử dụng tụ varicap để thực hiện việc điều chỉnh cộng hư ởng này.
* Tầng RF Amp thực hiện khuếch đạ i tín hiệu cao tần này lên trư ớ c khi đư a vào trộn tần. Do tín hiệu sau khi thu đư ợ c có biên độ rất nhỏ cỡ àV.
* Tầng OSC có nhiệm vụ tạ o tần số ngoạ i sai (fns) chỉ khá c vớ i tần số thu f0một lư ợ ng đúng bằng tần số trung tần (ftt). Tín hiệu ngoạ i sai là hình sin đẳng biên.
* Tầng Mix có nhiệm vụ biến đổi tần số thu f0thành tần số fttcố định (ftt= fns- f0 = const). Khi tần số thu f0biến đổi từ fminđến fmaxthì fnscũng biến đổi từ fnsmin đến fnsmax để đảm bảo ở mọi tần số thu, tín hiệu trung tần luôn ổn định ở tần số 10,7 MHz. Ngoài ra đối vớ i má y thu FM, độ ổn định tần số yêu cầu rất cao nên bắt buộc phải có mạ ch tự động điều chỉnh tần số (AFC) ở tầng đổi tần.
* Tầng IF Amp là bộ khuếch đạ i có chọn lọc, chỉ khuếch đạ i tần số trung tần nên độ tă ng ích rất cao, nó quyết định toàn bộ hệsố khuếch đạ i hay độ nhậy của má y thu. Ngư ời ta có thể dù ng từ một đến ba tầng khuếch đạ i trung tần để tă ng độ nhậy.
*Tầng hạ n biên (Limite) để cắt bỏ cá c thành phần biên độ quá điều chế. Do thực hiện điều chế tần số nên tín hiệu thu đư ợ c là dạ ng đẳng biên nên trư ớ c khi đư a vào tá ch sóng tín hiệu đư ợ c đi qua mạ ch hạ n biên.
* Tầng tá ch sóng điều tần (FM Det) dù ng để loạ i bỏ sóng mang của đài phá t lấy ra tín hiệu âm tần ban đầu.
* Tầng AF Out dù ng để khuếch đạ i, nâng cao biên độ tín hiệu âm tần trư ớ c khi đư a ra tải, đảm bảo công suất ra theo yêu cầu.
2.3.4.2. Máy thu thanh FM Stereo 1. Sơ đồ khối
Cấu trúc cơ bản của má y thu thanh FM stereo đư ợ c thể hiện trên hình 2.22.
Hình 2.22. Sơ đồ khối má y thu FM Stereo
BPF.2 BPF.1 BPF.4 BPF.3 Fsc 38kHz X 2 FM Decode MaTrix L.Pre. Amp L.Out R.Pre. Amp R.Out RF Amp MIX OSC 1.IF Amp 2. IF Amp 3. IF Amp FM Det (L+R) (L-R)DSB (L-R) 2L 2R 67kHz AFC L. Speak R. Speak (fps)
2. Nguyên tắc hoạt động
Cá c tầng đầu của má y thu, từ tầng khuếch đạ i cao tần đến tầng tá ch sóng về cơ bản giống như cấu trúc má y thu FM mono. Tín hiệu FM stereo sẽ đư ợ c bộ tá ch sóng FM tá ch ra từ tín hiệu trung tần. Đ ó là tín hiệu tổng hợ p gồm 4 thành phần: tín hiệu FM mono (L+R), tín hiệu FM seereo (L-R)DSB, tín hiệu sóng bá o 19 kHz và tín hiệu thuê bao 67 KHz.
+ Tín hiệu FM mono (L+R) sẽ đư ợ c tá ch ra nhờ bộ lọc bă ng thông 1. + Tín hiệu FM stereo (L-R) DSB sẽ đư ợ c tá ch ra nhờ bộ lọc bă ng thông 2.
+ Tín hiệu sóng bá o fps (19 kHz) đư ợ c tá ch ra nhờ bộ lọc dải hẹp chỉ cho qua tín hiệu có tần số 19 kHz. Sau đó nó đư ợ c nhân đôi tần số lên để phục hồi lạ i sóng mang phụ (fsc) có tần số 38 kHz . Ngoài ra tín hiệu sóng bá o cũng sẽ điều khiển đè n bá o của má y thu để ngư ời sử dụng biết đư ợ c chư ơng trình đang thu là FM stereo hay mono.
+ Bộ giải mã FM stereo nhận hai tín hiệu (L -R)DSB và sóng mang phụ fsc để biến đổi tín hiệu điều biên nén thành điều biên thư ờng, sau đó thực hiện việc tá ch sóng điều biên đểtá i tạ o lạ i tín hiệu stereo (L-R). Tín hiệu FM stereo đư ợ c đư a vào khối ma trận, kết hợ p vớ i tín hiệu (L+R) để tá ch ra tín hiệu riêng biệt của hai kênh L và R. Cá c mạ ch tiền khuếch đạ i và khuếch đạ i công suất âm tần sẽ khuếch đạ i nâng cao biên độ tín liệu đủ công suất danh định để đư a ra loa.