- Nối J1, đo biên độ sóng ra Tính tỉ số biên độ sóng ra khi có tải (VOUT có nối J1) và khi không có tải (VOUT không nối J1).
2. Điều chế góc
2.4. Tách sóng tín hiệu điều tần
Tách sóng tín hiệu điều tần là quá trình biến đổi độ lệch tần số tức thời của tín hiệu điều tần so với tần số trung tâm thành biến thiên điện áp ở đầu ra.
Đặc trưng cho quan hệ biến đổi là đặc tuyến truyền đạt của bộ tách sóng. Đó là đường biểu diễn quan hệ giữa điện áp ra và lượng biến thiên tần số ở đầu vào như trên hình 10.22.
Để hạn chế méo phi tuyến, phải chọn điểm làm
việc trong phạm vi tuyến tính của đặc tuyến truyền đạt (đoạn AB trong đặc tuyến). Theo hình trên có thể xác định được hệ số truyền đạt:
𝑆 𝑑𝑉
𝑑∆𝑓 ∆
Tách sóng tần số và tách sóng pha thường được thực hiện theo một trong những nguyên tắc sau đây:
- Biến tín hiệu điều tần hoặc điều pha thành tín hiệu điều biên, rồi thực hiện tách sóng biên. - Biến tín hiệu điều tần thành tín hiệu điều chế độ rộng xung, rồi thực hiện tách sóng điều chế độ rộng xung nhờ một mạch lọc thông thấp.
- Sử dụng vòng khóa pha PLL (Phase Locked Loop) để tách sóng tần số và pha.
2.5.1.Các mạch tách sóng tần số
a) Mạch tách sóng pha cân bằng dùng diode
Mạch tách sóng pha cân bằng là hai mạch tách sóng biên độ dùng diode ghép với nhau như hình 10.23.
Hình 10.23. Mạch điện bộ tách sóng pha dùng diode (a); Đồ thị vectơ của các điện áp (b)
Tín hiệu cần tách sóng là tín hiệu điều pha 𝑢 được so sánh về pha với một dao động chuẩn 𝑢 .
Biểu thức của vsp và vref như sau:
udf =U1cos(ω01t+ϕ(t) +ϕ01)=U1cosϕ1(t)
Hình 10.22. Đặc tuyến truyền đạt của bộ tách sóng tần số
uch =U2cos(ω02t+ϕ02) =U2cosϕ2(t).
Điện áp đặt lên 2 diode D1, D2 có biên độ tương ứng là:
uD1= U1 cos(ω01t +φ(t)+φ01) +U2 cos(ω02t +φ02 )
uD2= -U1 cos(ω01t +φ(t)+φ01)+U2 cos(ω02t +φ02)
Điện áp ra tương ứng trên hai bộ tách sóng biên độ xác định được theo đồ thị vectơ hình 10.23b.
Trong đó KTS là hệ số truyền đạt của bộ tách sóng biên độ, xác định theo biểu thức sau:
𝐾 (39)
∆φ(t) là hiệu pha của 2 điện áp vào
∆𝜑 𝜔 𝜔 𝑡 𝜑 𝜑 - 𝜑
Điện áp ra của bộ tách sóng:
𝑢 𝑢 𝑈
Vậy giá trị tức thời của điện áp ra trên bộ rách sóng phụ thuộc vào hiệu pha của tín hiệu
điều pha và tín hiệu chuẩn. Trường hợp 𝜔 = 𝜔 , 𝜑 = 𝜑 thì điện áp ra chỉ còn phụ thuộc vào
pha của tín hiệu vào φ(t).
Nếu 𝜔 = 𝜔 , và tín hiệu vào không phải là tín hiệu điều chế pha, nghĩa là φ(t)= 0 thì điện
áp ra có biểu thức sau đây:
Theo biểu thức (6.98) đặc tuyến truyền đạt các bộ tách sóng pha cân bằng uS=f(∆φ) là một hàm
số tuần hoàn theo hiệu pha, nó có cực đại khi ∆φ0=0, 2π, 4π ... cực tiểu khi ∆φ0= π, 3π, 5π ... và
bằng không khi ∆φ0= 0(2π +1), π/2... (với n = 0, 1, 2, ...).
Nguyên lý làm việc của mạch này dựa vào sự so pha của hai dao động giống như mạch tách sóng đồng bộ. Vì vậy có thể dùng mạch tách sóng đồng bộ để tách sóng pha.
b) Bộ tách sóng tần số dùng mạch lệch cộng hưởng
Hình 10.24 trình bày sơ đồ bộ tách sóng tần số dùng mạch lệch cộng hưởng. Đầu vào của hai
số w1 và w2. Nếu gọi tần số trung tâm của tín hiệu điều tần đầu vào là ω0 = ωt ta có:
𝜔 𝜔 ∆𝜔 ;
𝜔 𝜔 ∆𝜔 ;
Hình 10.24: Mạch điện bộ tách sóng tần số dùng mạch lệch cộng hưởng
Sự điều chỉnh mạch cộng hưởng lệch khỏi tần số trung tâm của tín hiệu vào, làm điện áp
vào của hai bộ tách sóng biên độ (U1, U2) thay đổi phụ thuộc vào tần số của điện áp vào. Từ mạch
hình 10.24 ta xác định được:
U1 = m.Uđt Z1
U2 = m.Uđt Z2
Trong đó m là hệ số ghép của biến áp vào;
m = ; M là hệ số hỗ cảm giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp biến áp vào; L là hệ số điện cảm
của cuộn sơ cấp;
Z1 và Z2 là trở kháng của hai mạch cộng hưởng 1 và 2.
Rtđ1, Rtđ2 lần lượt là trở kháng của hai mạch cộng hưởng tại tần số cộng hưởng 𝜔 , 𝜔 .
Q1, Q2 là hệ số phẩm chất của các mạch cộng hưởng tương ứng. Chọn hai mạch cộng hưởng
như nhau, ta có:
(42a) (42b)
𝜉 ,
là độ lệch tần số tương đối giữa tần số cộng hưởng riêng của mạch cộng hưởng so với tần số trung tâm của tín hiệu vào
𝜉 | |là độ lệch tần số tương đối giữa tần số tín hiệu vào và tần số trungtâm của nó.
Khi tần số tín hiệu vào ω thay đổi thì Z1 , Z2 thay đổi, kéo theo sự thay đổi của biên độ điện
áp vào của hai mạch tách sóng biên độ U1, U2, đây là quá trình biến đổi tín hiệu điều tần thành tín
hiệu điều biên. Qua hai bộ tách sóng biên độ, ta nhận được các điện áp ra:
Điện áp ra tổng cộng:
Trong đó:
Độ dốc của đặc tuyến truyền đạt được xác định như sau:
Vậy hệ số truyền của bộ tách sóng phụ thuộc vào , đạo hàm S f theo và xét các cực trị ta
thấy Sf = Sf max khi . Vậy muốn có hệ số truyền đạt cực đại phải chọn lượng lệch tần số ∆ωo
theo điều kiện sau đây:
Tách sóng dùng mạch lệch cộng hưởng có nhược điểm là khó điều chỉnh cho hạch cộng hưởng hoàn toàn đối xứng, nên ít được dùng.
Hình 10.25. Sơ đồ bộ tách sóng tần số dùng mạch cộng hưởng ghép (a); Đặc tuyến truyền đạt của bộ tách sóng (b).
Mạch điện bộ tách sóng tần số dùng mạch cộng hưởng ghép được biểu diễn trên hình 10.25. Mạch làm việc theo nguyên tắc chuyển biến thiên tần số thành biến thiên về pha, sau đó thực hiện tách sóng pha nhờ bộ tách sóng biên độ.
Tín hiệu điều tần một mặt được ghép qua biến áp đưa đến khung dao động thứ cấp, một mặt được
ghép qua tụ Cgh. Do đó điện áp đặt lên các diode D1, D2 lần lượt là: