3. 1.2 Bộ dao động Colpitts hai tầng có hồi tiếp trễ.
3.2. Phát tín hiệu hỗn loạn băng siêu rộng dùng bộ dao động 2.5 bậc tự
do
Các chuỗi xung hỗn loạn được tạo ra bằng cách điều chế biên độ với sóng mang là tín hiệu hỗn loạn tại đầu ra của bộ phát tín hiệu hỗn loạn. Tuy nhiên, cách tiếp cận này yêu cầu bộ dao động hỗn loạn phải hoạt động liên tục trong cả thời gian có xung truyền đi và thời gian trống giữa các xung. Việc này
chu kỳ làm việc bất kỳ bằng cách dùng tín hiệu xung mang thông tin để kích thích hệ thống phát hỗn loạn [14]. Điều này giúp ta tiết kiệm được năng lượng nhất là trong các hệ thống như mạng cảm biến không dây và một số hệ thống nhạy với công suất tiêu thụ khác.
Mô hình bộ dao động hỗn loạn được chỉ ra trên Hình 3. 8 với transistor lưỡng cực làm thành phần tích cực. Mạch phát dao động này dựa trên mạch ba điểm được mô tả trong [10] với vòng hồi tiếp dùng mạch RLC, tương
đương với một bộ lọc thông thấp. Việc thêm bộ lọc thông thấp này làm tăng số bậc tự do của hệ thống lên 2. 5 và có thể lọc phổ của tín hiệu hỗn loạn vào băng tần cần dùng [15]. Nguồn tín hiệu kích thích cho bộ dao động được thực hiện với nguồn bao gồm việc cấp nguồn cho mạch hoạt động.
Hình 3. 8 Sơ đồ mạch dao động 2. 5 bậc tự do
Bộ phát dao động hỗn loạn được mô tả bằng hệ phương trình vi phân sau:
Với là điện áp thông thuận (
và . lần lượt là điện áp collector-emitter và base-emitter, là điện áp tại điểm trên mạch, là các nguồn áp, lần lượt là dòng điện qua cuộn dây , cuộn dây , cực collector và cực base với , là hệ số khuếch đại của transistor.
là điện trở tiếp giáp base-emitter.
Để mô tả transistor trong bộ dao động, ta xấp xỉđặc tuyến bằng một
đường tuyến tính từng đoạn:
với (3. 14) Mạch phát dao động này có tính chất sau: với một vài bộ tham số thích
hợp như
giữ nguyên. Điều này có thể thấy rõ trên Hình 3. 9(b)(c) với và .
Hình 3. 9 Sơđồ phân nhánh (a) và quỹđạo pha (b)(c) của bộ dao
động 2. 5 bậc tự do
Nhờ tính chất này, [14] đã dùng tín hiệu xung tuần hoàn có biên độ lớn hơn để kích thích dao động hỗn loạn như trên Hình 3. 10a đồng thời chỉ ra băng siêu rộng của tín hiệu đó. Như vậy, bộ dao động chỉ tạo tín hiệu hỗn loạn khi tín hiệu ở mức “1” với biên độđiện áp lơn hơn và không phát tín hiệu hỗn loạn khi tín hiệu ở mức “0”. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống.
(a) (b)
Hình 3. 10 Tín hiệu hỗn loạn của bộ dao động 2. 5 bậc tự do trong miền thời gian (a) và miền tần số (b)
Một phiên bản khác của mạch dao động này với được dùng trong bộ thu phát hỗn loạn băng siêu rộng sẽđược trình bày ở Phần 5.2.1.