Tỏch súng tớn hiệu điều tần thực hiện quỏ trỡnh ngược với điều tần, chuyển đổi sựthay đổi tần số sang sựthay đổi biờn độ. Trong phần này sẽ trỡnh bày hai phương phỏp giải điều chế thụng dụng hay được dựng trong thực tế là bộ giải điều chế dựng vũng khoỏ pha PLL và bộ tỏch súng tỷ số.
4.2.2.1. Bộ tỏch súng tỷ số
Hỡnh (4.25) là sơ đồ mạch tỏch súng tỷ số thường dựng trong cỏc ứng dụng viễn thụng. Mỏy thu dựng mạch này thường cú một bộ giới hạn băng thụng ở tầng trước đú. Mạch C1L1 và C2L2 cộng hưởng với tần số súng mang. Diode chỉnh lưu D1 và D2 cú tỏc dụng làm điện ỏp DC qua Ca và Cb cú cựng cực tớnh. Tụ C3 nối giữa B và D phải cú điện khỏng khụng đỏng kể. Mạch sẽ hoạt động sao cho điện ỏp V2 và V1cú độ lệch pha là 900..
Hỡnh 4.25. Sơ đồ mạch tỏch súng tỷ số
Xột mạch điều hưởng hỡnh (4.26 ). Vỡ mạch cộng hưởng nờn V1 đồng pha với I và dũng IL chậm pha với V1 một gúc 900. Trong đồ thị vector hỡnh (4.27), VEC sẽ nhanh pha so với VBA
137
= VDA một gúc 900 . Khi tần số đầu vào tăng lớn hơn tần số trung tõm (tần số súng mang fc)
nờn cuộn thứ cấp sẽtăng tớnh cảm khỏng và VEC sẽ dịch chuyển theo chiều kim đồng hồ (hỡnh (4.27a) Nếu tần số vào giảm nhỏ hơn fc, cuộn thứ cấp sẽtăng tớnh dung khỏng và VEC sẽ dịch chuyển ngược chiều kim đồng hồ so với vị trớ 90o (hỡnh 4.27c) Trong hỡnh (4.27), chỳ ý rằng khi tần số thay đổi thỡ VBA = VEC vẫn giữ nguyờn.
Hỡnh 4.26. Sơ đồ mạch điều hưởng
Hỡnh 4.27. Đồ thị vector mạch tỏch súng tỷ số
Trong hỡnh (4.25), xột trường hợp nếu thay thế tụ Cc bằng nguồn một chiều Ex. Khi điện ỏp
đỉnh-đỉnh của tớn hiệu vào nhỏ hơn EX thỡ hai đi ốt D1 và D2 sẽ khụng dẫn và điện ỏp ra sẽ
bằng khụng. Điện ỏp ra chỉcú khi điện ỏp đỉnh-đỉnh của tớn hiệu vào lớn hơn EX. Đồng thời,
điện ỏp trờn R1 và R2 cũng được ghim ở mức EX. Do đú, EXđúng vai trũ như một bộ hạn chế biờn độ khi biờn độ tớn hiệu điều chế đầu vào thay đổi. Khi thay thế nguồn EX bằng tụ Cc, hằng số thời gian CC (R1 + R2) sẽ duy trỡ điện ỏp khụng đổi trờn R1 và R2 cũng như Ca và Cb.
Gọi ea là điện ỏp trờn Ca, điện ỏp này tỷ lệ với VEA. Gọi eblà điện ỏp trờn Cb, điện ỏp này tỷ lệ
với VCA và ta cú (ea + eb)=EX và điện ỏp tại điểm A (điểm nối giữa R1 và R2) bằng hằng số (= EX/2). Xột 3 trường hợp. Nếu f= fcthỡ VEA = VCA, ea = ebvà điện ỏp ra bằng 0. Nếu f < fcthỡ VEA > VCA, ea > eb, điện thế tại F sẽtăng cao hơn tại A và điện ỏp d.c đầu ra sẽdương. Ngược lại, nếu f > fcthỡ VEA < VCA, ea < eb, điện thế tại F sẽ nhỏ hơn tại A và điện ỏp d.c đầu ra sẽ õm. Do đú, điện ỏp ra sẽ phụ thuộc vào tần số tớn hiệu vào và cực tớnh của điện ỏp ra tuỳ thuộc vào tần số lớn hơn hay nhỏhơn fc quyết định.
138
Trong mạch tỏch súng này, chỉ cú tỷ lệ giữa ea và eb thay đổi nờn mạch được gọi là mạch tỏch súng tỷ số.
4.2.2.2. Bộ tỏch súng tần số dựng vũng khoỏ pha PLL
Vũng khoỏ pha PLL sẽđược trỡnh bày kỹtrong chương 5. Với ứng dụng là mạch giải điều chế
tớn hiệu điều tần cú sơ đồ khối như hỡnh (4.28). Đõy là bộ giải điều chế thụng dụng và đơn
giản nhất trong cỏc hệ thống thụng tin.
Hỡnh 4.28: Sơ đồ khối bộ tỏch súng tần số dựng PLL
- Khối so pha cú 2 đầu vào, một đầu vào từ bộ dao động điều khiển bằng điện ỏp VCO (f2) và đầu vào kia là tớn hiệu điều tần FM (f1). Bộ so pha sẽ so sỏnh pha của VCO với
pha của tớn hiệu điều tần. Đầu ra của bộ so pha sẽ tỷ lệ với độ lệch pha của 2 tớn hiệu đầu vào.
- Bộ lọc thụng thấp sẽ lọc bỏ cỏc thành phần tần số cao khụng cần thiết, đầu ra của bộ
lọc sẽ điều khiển bộ VCO, khoỏ nú vào tớn hiệu đầu vào FM.
- VCO (Bộ dao động điều khiển bằng điện ỏp) cú nhiệm vụ bỏm tớn hiệu điều tần FM đầu vào trong phạm vi lệch tần của hệ thống. Tớn hiệu giải điều chế FM được lấy từ bộ
lọc thụng thấp (điện ỏp lệch). Độ tuyến tớnh của đầu ra chỉ phụ thuộc vào đặc tớnh
chuyển đổi điện ỏp-tần số của VCO.
Hỡnh (4.29) là vớ dụ một bộ dao động điều khiển bằng điện ỏp (VCO) dựa trờn bộ dao động dịch pha. Bộ VCO thay thế 2 tụ điện trong bộ tạo dao động nguyờn bản bằng cỏc đi ốt biến dung (Varactor).
139
Hỡnh 4.29. Bộ dao động điều khiển bằng điện ỏp VCO
Nguồn cấp
Điện ỏp điều khiển
Diode biến dung
Khi phõn cực thuận, diode sẽ dẫn điện, khi phõn cực ngược sẽ hỡnh thành vựng nghốo ở tiếp xỳc p-n nờn cỏc hạt dẫn khụng đi qua được vựng này và diode khụng dẫn điện. Diode phõn cực ngược sẽcú điện dung tớnh theo cụng thức sau:
=
d là độ rộng của miền nghốo
A là tiết diện của tiếp xỳc p-n.
Tăng điện ỏp ngược đặt vào diode sẽ tăng khoảng cỏch giữa 2 bản cực tụ làm giảm điện dung của tụ nờn ta cú:
{ } = { }
Hiệu ứng này xảy ra với tất cảcỏc diode thụng thường khỏc nhưng với diode biến dung được chế tạo đặc biệt để tạo sự biến thiờn mạnh của điện dung diode khi điện ỏp thay đổi.
Bằng cỏch thay thế cặp tụđiện thụng thường trong mạch tạo dao động di pha bằng cỏc diode biến dung (VC) sẽ được mạch dao động cú tần số biến đổi theo điện ỏp điều khiển, điện ỏp này sẽ phõn cực ngược cho diode. Từđú cú thể dựng VCO để tạo tớn hiệu FM (hoặc PM) dựng mạch điều chế với tớn hiệu điều chếdựng làm điện ỏp điều khiển.
140
CHƯƠNG 5: MẠCH TRỘN TẦN VÀ VềNG KHểA PHA