Tài liệu Khảo sát tín hiệu điều chế dùng MATLAB, chương 1 doc

CHƯƠNG 1
ĐIỀU BIÊN (AM: Amplitude modulation)
I. Phổ của tín hiệu điều biên:
Điều biên là quá trình làm cho biên độ tải tin biến đổi theo tin tức.
Giả thiết tin tức là tín hiệu âm tần có phạm vi biến đổi tần số từ 
min

max
, ta
có:
V

= V

.cost (1.1)
Tải tin là dao động cao tần:
V
o
= V
0
.cos
0
t (1.2)
Từ (1-1) và (1-2) ta được tín hiệu điều biên có dạng:




   
3.1tcostcosm1V
tcostcos

V
V
1V
tcostcosVVtV
00
0
0
0
00AM

















Trong đó:
0
V
V

m

 là hệ số điều chế hay còn gọi là độ sâu điều chế. Hệ số
điều chế “m” phải thỏa mãn điều kiện m  1. Nếu m > 1 thì mạch có hiện tượng điều
chế và tín hiệu méo trầm trọng (hình 1-1).
Trong thực tế m
max
= 0,7  0,8 để đảm bảo thu tín hiệu không bò méo. Ta xác
đònh “m” trong thực tế bằng cách đo các giá trò V
max
, V
min
và áp dụng công thức:
 
4.1
VV
VV
2
VV
2
VV
V
V
m
minmax
minmax
minmax
minmax
0








Khi m = 1 ta có V
max
= 2V
0
và V
min
= 0.
Biến đổi lượng giác công thức (1.3) ta có:
     
5.1tcos
2
mV
tcos
2
mV
tcosVV
0
0
0
0
00AM

V
0

t
0
t
V

0
0 5 1 0 1 5 2 0
- 3
- 2
- 1
0
1
2
3
t
V
AM
m < 1
0 5 1 0 1 5 2 0
- 4
- 3
- 2
- 1
0
1
2
3
4
t
V

AM
m = 1
0 5 1 0 1 5 2 0
- 6
- 4
- 2
0
2
4
6
t
V
AM
m > 1
Hình 1.1 Dạng tín hiệu V

, V
0
và tín hiệu điều biên V
AM
Như vậy khi điều chế
đơn âm phổ của tín hiệu điều
biên AM có ba thành phần:
Tải tin có tần số 
0
và có
biên độ V
0
; hai dao động biên
có tần số 

0
  và có biên
độ như hình 1-2,a. Khi
m=1 thì
2
V
V
0
AM

Nếu ta điều chế một
dãi âm tần (
min

max
) vào
tải tin, ta sẽ có phổ của tín
hiệu AM như hình 1-2,c.
Ta thấy ngoài tải tin

0
có biên độ V
0
còn có hai
biên tần: biên tần trên có tần
số từ (
0
- 
min
) đến (

0
+

max
) và biên tần dưới có tần
số từ (
0
- 
max
) đến (
0
+

min
) đối xứng qua tải tin.
Thực chất phổ của các dao động hai biên không đồng điều nhau mà càng xa

0
thì biên độ càng giảm do đặc tuyến lọc của bộ cộng hưởng không phải là hình chữ
nhật lý tưởng.
II. Quan hệ năng lượng trong điều biên:
Trong tín hiệu đã điều biên, các biên tần chứa tin tức, còn tải tin không mang
tin tức. Như vậy công suất tải tin là công suất tiêu hao vô ích, còn công suất biên tần
là công suất hữu ích.
 Công suất tải tin là công suất bình quân trong một chu kỳ tải tin:
P
o
= (1.6)
V
2

0
2R
L

0
-
 
0
+

0

min

max




0
-

max

0
+

max

0


0
-

min

0
+

min
0
0
0
Hình 1-2 Phổ của rín hiệu AM
V
AM
V

2
mV
0
V
0
 Công suất biên tần:
   
 
   
 
8.1
2

m
PPPP
7.1
2
m
P
R2
1
2
mV
PP
2
btbtbt
2
L
2
0
btbt
000
000












Khi điều chế sâu (100%): m = 1 thì
2
P
P
0
bt

 (1.9)
 Từ (1.3) ta có: V
Ammax
= V
0
(1+m)
Do đó:


 
2
L
2
2
0
maxAM
m1P
R2
m1V
P
0





(1.10)
Khi m = 1 thì P
AMmax
= 4P
o
(1.11)
Vậy công suất trung bình trong một chu kỳ điều chế:
 
12.1
2
m
1P
2
m
PPPPP
2
btAM
0000 










Nếu m = 1 thì P
AM
= 3/2 P
o
(1.13)
 P
bt
= 1/3 P
AM
(1.14)
 Hệ số lợi dụng công suất:
 
15.1
1m
2
1
2
m
1P
2
mP
P
P
k
2
2
2
AM
bt
0

0














Khi điều chế sâu nhất m = 1 thì
3
1
k
 có nghóa là công suất hữu ích chỉ bằng
một phần ba tổng công suất phát đi.
Trong thực tế để tín hiệu không méo m = 0,7  0,8 thì
3
1
k
 . Đây chính là
nhược điểm của tín hiệu AM so với tín hiệu điều biên (SSB).
III. Các chỉ tiêu cơ bản của dao động đã điều biên:
1. Hệ số méo phi tuyến:
Trong đó:

   
 





0
00
I
II
k
2
3
2
2
I
(t  ns)
(n  2) là biên độ các thành phần dòng điện ứng với hài bậc cao của
tín hiệu điều chế;
I
(t  s)
là biên độ các thành phần biên tần.
Để đặc trưng cho méo phi tuyến
trong mạch điều khiển, người ta dùng đặc
tuyến điều chế tónh (hình 1.3). Đặc tuyến
điều chế tónh cho biết quan hệ giữa biên độ
tín hiệu ra và giá trò tức thời của tín hiệu
điều chế ở đầu vào.
Dạng tổng quát của đặc tuyến điều

chế tónh được biểu diễn trên hình 1-3.
Đường đặc tuyến điều chế tónh lý tưởng là một đường thẳng từ C đến A. Đặc
tuyến điều chế tónh không thẳng sẽ làm cho lượng biến đổi của biên độ dao động cao
tần đầu ra so với giá trò ban đầu (điểm B) không tỷ lệ đường thẳng với trò tức thời của
điện áp điều chế. Do đó trên đầu ra thiết bò điều biên, ngoài các thành phần hữu ích
(các biên tần), còn có các thành phần bậc cao không mong muốn khác. Trong đó đáng
lưu ý nhất là thành phần của tần số 
t
 2
s
có thể lọt vào các biên tần mà không thể
lọc được.
Để giảm méo phi tuyến, cần hạn chế phạm vi làm việc của bộ điều chế trong
đoạn đường thẳng của đặc tuyến điều chế tónh. Lúc đó buộc phải giảm độ sâu điều
chế.
A
B
C
U

I
0
Hình 1-3: Đặc tuyến điều chế tónh.
A–Giá trò cực đại; B–Tải tin chưa điều chế
2. Hệ số méo tần số:
Để đánh giá độ méo tần số, ngươì ta căn cứ vào đặc tuyến biên độ – tần số:
M = f(F
s
)
Us = const

Hệ số méo tần số được xác đònh theo biểu thức:

Trong đó:
m
0
– hệ số điều chế lớn nhất;
m – hệ số điều chế tại tần số đang xét;
Méo tần số xuất hiện chủ yếu trong các tầng khuyếch đại âm tần (khuyếch đại
tín hiệu điều chế), nhưng cũng có thể xuất hiện trong các tầng điều chế và sau điều
chế, khi mạch lọc đầu ra của các tầng này không đảm bảo băng thông cho phổ của tín
hiệu đã điều biên(2F
max
)
IV. Phương pháp tính toán mạch điều biên:
Các mạch điều biên được xây dựng dựa vào hai nguyên tắc sau đây:
- Dùng phần tử phi tuyến : cộng tải tin và tín hiệu điều chế trên đặc tuyến của phần
tử phi tuyến đó.
- Dùng phần tử phi tuyến có tham số điều khiển được: nhân tải tin và phi tín hiệu
điều chế nhờ phần tử phi tuyến đó.
1. Điều biên dùng phần tử phi tuyến:
Các phần tử phi tuyến được dùng để điều biên có thể là đèn điện tử, bán dẫn,
các đèn có khí, cuộn cảm có lõi sắt hoặc điện trở có trò số biến đổi theo điện áp đặt
vào.

M = Hoặc M
dB
= 20logM (1.17)
m
0
m

Tùy thuộc vào điểm làm việc được chọn trên đặc tuyến phi tuyến, hàm số đặc
trưng 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( = 180
0
) hoặc phân tích theo chuỗi Fourier khi mạch
làm việc ở chế độ mà góc cắt  < 180
0
(chế độ lớp AB, B, C). phương pháp tính toán
cho hai trường hợp đó như sau:
a). Trường hợp 1:  = 180
0
.
Giả thiết mạch điều biên dùng Diode (hình 1-5). Nếu các tín hiệu vào
thỏa mãn điều kiện
V
0
 + V

 < E (2.18)
thì mạch làm việc ở chế độ A (
 = 180
0
) Hàm số đặt trưng cho phần tử phi
tuyến (diode) xung quanh điểm làm việc được biểu diễn theo chuỗi Taylor:
i
D
= a
1
u
D

+ a
2
u
D
2
+ a
3
u
D
3
+… (1.18)
với u
D
= E
D
+ U
0
cos
0
t + U

cos

t
Thay u
D
vào biểu thức (1.18), nhận được:
I
D
= a

1
(E+ U
0
cos
0
t + U

cos

t) + a
2
(E + U
0
cos
0
t + U

cos

t)
2
+ + a
3
(E
+ U
0
cos
0
t + U


cos

t)
3
+… (1.19)
Khai triển (1.18) và bỏ qua các số hạng bậc cao n  4 sẽ có kết quả mà
phổ của nó được biểu diễn trên hình 1.6. Phổ của tín hiệu ra trong trường hợp
này gồm thành phần phổ mong muốn. Các thành phần phụ bằng không khí.
A
3
= a
4
= a
5
= … = a
2n+1
= 0 (n = 1, 2, 3,…)
Nghóa là nếu đường đặc tính của phần tử phi tuyến là một đường cong bậc hai
thì tín hiệu đã điều biên không có méo phi tuyến. Phần tử phi tuyến có đặc tính gần
với dạng lý tưởng (bậc 2) là FET.
Để thỏa mãn điều kiện (1.18), tải tin và tín hiệu điều chế phải có biên
độ bé, nghóa là phải hạn chế công suất ra. Vì lý do đó, rất ít dùng điều biên chế
độ A.

0
Hình 1.6 Phổ của tín hiệu điều biên khi mạch làm việc ở chế độ A


2



3



0
+



0
+ 2



0
+ 3



0
-



0
-
2




0
-
3


2

0
2

0
+


2

0
+ 2


2

0
-


2

0

-
2



t
i
i
U
D
0
E
0
t
U
D
0
Hình 1.5 Điều biên ở chế độ A
a) Mạch điện dùng Diode; b) Đặt tuyến của Diode


b
a)
+ E
0
-
C
B
D
b) Trường hợp 2:


< 180
0
Khi  < 180
0
, nếu biên độ điện áp đặt vào diode đủ lớn thì có thể coi đặc tuyến
của nó là một đường gấp khúc (hình 1-7). Phương trình biểu diễn đặt tuyến của diode
trong trường hợp này như sau:

S: hỗ dẫn của đặc tuyến diode
Chọn điểm làm việc ban đầu trong khu tắc của diode (ứng với chế độ C)
Vì dòng qua diode là một dãy xung hình sin (hình 1-7b), nên có thể biểu diễn
i
D
theo chuỗi Fourier như sau:
I
D
= I
0
+ i
1
+ i
2
+…+ i
n
+…= I
o
+ I
1
cos

0
t + I
2
cos2
0
t + + I
n
cosn
0
t (1.21)
Trong đó:
I
0
: thành phần dòng điện một chiều;
I
1
: biên độ thành phần dòng điện cơ bản đối với tải tin;
I
2
, I
3
,…,I
n
: biên độ thành phần dòng điện bậc cao (hài bậc cao) đối với tải tin;
I
0
, I
1
, I
2

,…, I
n
được tính toán theo các biểu thức xác đònh hệ số của chuỗi
Furier:
 
22.1
ttdncosi
n
I

ttdcosi
2
I
tdi
1
I
0
00Dn
0
00D1
0
D0





























Theo biểu thức (1.20):
i
D
= Su
D
= S(E + U

cos

t + U

0
cos
0
t) (1.23)
Khi 
0
t =  thì I
D
= 0 (hình 2-6), do đó ta có:
0 = S(E + U

cos

t + U
0
cos) (1.24)
Lấy (2-22) trừ (2-23) ta có :
i
D
= SU
0
(cos
0
t - cos) (1.25)
0 khi u
D
 0
I
D
= (1.20)

Su
D
khi u
D
>0
Biểu thức (1.25) là một dạng khác của (1.23), nó biểu diễn sự phụ thuộc của i
D
vào chế độ công tác (góc cắt ).
Biên độ thành phần cơ bản I
1
(thành phần hữu ích):

Do đó trò tức thời của thành phần cơ bản:
đây  xác đònh được từ biểu hức (1-24)


26
1
2
sin
2
1
SU
t
td
cos
)
cos
t
(cos

SU
2
I
t
0
0
0
0
t
1






















U
t
cos
U
E
cos
0


a)




(1.28)
t
cos
2
sin
2
1
SU
i
t
t
1













(1.27)
2. 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. Ví dụ về mạch
điện loại này là điều biên dùng bộ nhân tương tự (hình 1-7). Trong mạch điện này,
quan hệ giữa điện áp ra u
db
và điện áp vào u
0
là quan hệ tuyến tính. Tuy nhiên, khi u

biến thiên thì điểm làm việc chuyển từ đặc tuyến này sang đặc tuyến khác làm cho
biên độ tín hiệu ra thay đổi để có điều biên.
Căn cứ vào tính chất của mạch nhân, ta viết được biểu thức của điện áp
ra sau đây:
U
đb
= (E + U

cos

t)U

0
cos
0
t
Hoặc






29
1
t
cos
2
U
U
t
cos
2
U
U
t
cos
EU
u
0
0
0

0
0
0















đb
t
Hình 1.6: Điều biên ở chế độ lớp C (tín hiệu vào lớn)
b) Đặc tuyến của Diode, đồ thò thời gian của tín hiệu vào và tín hiệu ra.
b) Mạch điện.
i
D
i
D
0
0
U

D
U
D
0
U

(t)

a)
U

U
0
b)
-
E
0
+
D
C
B
Theo (1-28) phổ của tín hiệu ra có tải tin và hai biên tần mong muốn.
V. Các mạch điều biên cụ thể:
Để thực hiện theo nguyên tắc thứ nhất, có thể dùng mọi phần tử phi
tuyến, nhưng nếu dùng bán dẫn, đèn điện tử thì đồng thời với điều biên, còn có
thể khuyếch đại tín hiệu. Về mạch điện, người ta phân biệt các loại mạch điều
biên sau: mạch điều đơn biên, mạch điều biên cân bằng và mạch điều biên
vòng.
1. Mạch điều biên đơn:
Mạch điều biên đơn là mạch chỉ dùng một phần tử tích cực để điều chế.

Các mạch điện trên hình 1-5 và 1-6 là các mạch điều biên đơn dùng diode. Như
đã xét trong hai mạch điều biên, dòng điện ra tải ngoài các thành phần hữu ích
(các biên tần) còn có đủ mọi thành phần không mong muốn khác (tải tần và
các hài bậc cao). Đó là đặc điểm cơ bản của các mạch điều biên đơn.
 Đặt tuyến Volt-ampe của diode, Transistor hay đèn điện tử chỉ được coi là
gần đúng là thẳng khi tín hiệu vào đủ lớn. Chính vì vậy đối với máy phát
AM quá trình điều chế thường được tiến hành ở đầu cuối, hay trước cuối.
Nếu chỉ dùng Diode ta chỉ thực hiện được điều biên. Còn nếu dùng
Transistor, FET hay đèn điện tử ta thực hiện được điều biên, lại vừa
khuyếch đại được tín hiệu.
 Khi tín hiệu vào nhỏ, đặc tuyến Volt-ampe của diode, transistor, đèn điện tử
được gọi gần đúng là một đường cong:
i = f(V) = a
0
+ a
1
V + a
2
V
2
+ a
3
V
3
+… (1.30)
U
đb
U

E

U
0
K
U
đb
U
 3
U
 2
U
 1
U
0
b)
a)
Hình 1-7: Điều biên dùng mạch nhân tương tự
a) Mạch điện; b) Đặc tuyến truyền đạt
Sự biểu diễn càng chính xác nếu ta lấy lũy thừa càng cao. Thực tế ta chỉ
xét đặc tuyến đến bậc 3, vì các bậc n > 3 có biên độ rất nhỏ.
 Gọi V
1
= V
o
và V
2
= V

, cho chúng tác dụng vào phần tử phi tuyến ta có:
i=f(V
1

+V
2
)=a
0
+a
1
V
1
+a
1
V
2
+a
2
V
1
2
+
a
2
V
2
2
+2a
2
V
1
V
2
+a

3
V
1
3
+3a
3
V
1
2
V
2
+3a
3
V
1
V
2
2
+a
3
V
2
3
+… (1.31)
 Để có tín hiệu điều biên ở ngõ ra, chúng ta cần lấy ra:
a
1
V
1
là thành phần tần số sóng mang (tải tin): 

0
2a
2
V
1
V
2
là thành phần hai dải biên trên (
0
+ ) và biên dưới (
0
- )
 Nếu ta dùng mạch lọc
có tần số cộng hưởng:

CH
= 
0
như ở hình 1-9
và dải thông có bề rộng
D = 2
, ta sẽ lọc được
hai thành phần trên và
có tín hiệu điều biên
thông thường.
 Nhưng các số hạng 3a
3
V
1
V

2
2
sẽ gồm hai thành phần tần số 
0
và 
0
 2
vì cos
2
x = ½(1 + cos2x). Do  <<
0
nên các thành phần này cũng đi qua
mạch cộng hưởng và gây ra sự méo điều chế không tuyến tính. Còn các
thành phần khác không đi qua được mạch lọc vì
, 2 << 
0
, còn 2
0
,
3

0
>> 
0
 Để khử méo không tuyến tính ta có hai phương pháp:
- Đặc tuyến volt-ampe của phần tử không tuyến tính phải có dạng bậc 2 để
không có các số hạng bậc 3 (hoặc a
3
rất nhỏ). Muốn vậy ta phải dùng FET.
- Khử méo bằng cách cải tiến mạch, thực hiện điều chế cân bằng như sau:

Trong hình 1-9a, điện áp đặt trên D
1
và D
2
lần lược là:
u
1
= U

cos

t + U
0
cos
0
t
u
2
= - U

cos

t + U
0
cos
0
t
Dòng điện qua các diode được biểu diễn thành chuỗi Taylor:
i
1

= a
0
+ a
1
u
1
+ a
2
u
1
2
+ a
3
u
1
3
+…
i
2
= a
0
+ a
1
u
2
+ a
2
u
2
2

+ a
3
u
2
3
+…
(1.32)
(1.33)
1uH
1k
D
L
R
V

o
V

o
Hình 1
-
8 Điều biên một vế
Dòng điện ra: i = i
1
-i
2
(1.34)
Thay (2-32), (2-33) vào (2-34) ta có:
i = Acos



t+ Bcos3

t+ C[cos(
0
+

)t+ cos(
0
-

)t]+ D[cos(2
0
+

)+
cos(2

0
-

)t] (1.35)
Trong đó:
A = U

2a
1
+3a
3
U

0
2
+½(a
3
U

2
)
B = ½(a
3
U

3
)
C =2a
2
U

U
0
D=3/2(a
3
U

U
0
)
Tương tự như vậy cũng chứng minh kết quả đó trên mạch điện hình 1-
9b, Trong trường hợp cần có tải tin ở đầu ra, sau khi điều chế có thể đưa thêm
tải tin vào phổ của tín hiệu ra của mạch điều biên đã cân bằng được biểu diễn

trên hình 1-9c.
1.36
Một dạng khác của mạch điều chế cân bằng là mạch điều chế vòng,
thực chất đây là hai mạch điều chế cân bằng có chung tải. Sơ đồ mạch điều
biên biểu diễn trên hình 1-10.
Gọi phần điện ra của mạch điều chế cân bằng gồm D
1
, D
2
là i
1
và dòng
điện ra của mạch điều chế cân bằng gồm D
3
, D
4
là i
II
. Theo 1.35:
I
I
= Acos

t+ Bcos3

t+ C[cos(
0
+

)t+ cos(

0
-

)t]+ D[cos(2
0
+

)+
cos(2

0
-

)t] (1.37a)
I
II
= i
D3
- i
D4
(1.37b)
Trong đó:
i
D3
= a
0
+a
1
u
3

+a
2
u
3
2
+a
3
u
3
3
+…
i
D4
= a
0
+a
1
u
4
+a
2
u
4
2
+a
3
u
4
3
+…

Với u
3
và u
4
là điện áp đặt lên D
3
và D
4
, được xác đònh như sau:
1.38
C
C
D
1
D
2
i
1
i
2
U
đb
U

U
0
U

U

0
- U
CC
+
U
đb
a)
b)
0


3



t
+3



0
2

0

t
-
3



Hình 1.9: Mạch điều biên cân bằng.
a) Dùng diode; b) Dùng Transistor; phổ tín hiệu ra;

0
-



0
+


2

0
+


2

0
-


u
3
=-U
0
cos
0

t-U

cos

t
u
4
=-U
0
cos
0
t-U

cos

t
Thay (1.38), (1.39) vào (1-37b) ta được:
i
II
=- Acos

t - Bcos3

t+ C[cos(
0
+

)t+ cos(
0
-


)t]- D[cos(2
0
+

)+ cos(2
0
-


)t] (1.40)
A, B, C, D trong các biểu thức (1.37a), (1.40) được xác đònh theo biểu
thức (1.36). Từ (2.37a) và (1.40) xác đònh được dòng điện ra:
i
đb
= i
I
+i
II
= 2 C[cos(
0
+

)t+ cos(
0
-

)t] (1.41)
Vậy dùng mạch điều chế vòng còn có thể khử được các hài bậc lẻ của 


và
các biên tần của 2
0
, do đó méo phi tuyến rất nhỏ. Phổ tín hiệu ra của mạch điều chế
vòng được biểu diễn trên hình 1-10b.
1.39
D
D
D
D
U
đb
U

C
B
C
B
U
0


0
-



0
+




0
Hình 1.10: Mạch điều biên vòng.
a) Mạch điện; b) Phổ tín hiệu
0
Mạch điều chế vòng
cũng có thể coi là một mạch
nhân. Nguyên tắc nhân được
minh họa trên hình 1-11.
Giả thiết tải tin là dãy xung
hình chữ nhật. Tùy thuộc
vào sự thay đổi của tải tin,
lúc thì D
1
, D
2
mở , lúc thì D
3
và D
4
mở, cặp diode còn lại
ngắt làm cho tín hiệu vào u

thay đổi cực tính theo nhòp
của u
0
. Tác dụng của mạch
điều chế vòng đúng như một
mạch nhân.

3. Mạch điều chế bằng Transistor:
Về nguyên lý điều biên bằng Transistor cũng gồm các loại :
Trong trường hợp Tranzistor lưỡng cực, FET, đèn điện tử để điều biên,
người ta phân biệt các loại mạch điều biên sau đây: điều biên base, điều biên
collector, điều biên cửa, điều biên máng, điều biên anot, điều biên lưới,… Các
loại mạch điều biên có tên gọi tương ứng với cực mà điện áp điều chế được đặt
vào.
Các Transistor cũng hoạt động ở chế độ kém áp (
= 0,85 0,95
th
) và
được chọn sao cho có thể duy trì độ tuyến tính của đặc tính điều chế.
Người ta thường sử dụng việc tạo thiên áp hỗn hợp cho base để duy trì
điều chế tuyến tính và giữa góc cắt
 = 90
0
. Trên hình 1-13 là một mạch điều
biên collector biến đổi theo điện áp âm tần:
V
*
CC
=V
CC
+ V

cost (1.42)
V
CC
: điện áp nguồn cung cấp trong trường hợp sóng mang không điều
chế.

V

:Biên độ điện áp âm tần từ bộ khuếch đại công suất âm tần.
U

U
0
U
đb
t
t
t
Hình 1-11: Minh họa tác dụng của
mạch điều chế vòng như một mạch
nhân
0
0
0
Đối với Transistor, điện áp của Collector không được tăng quá giá trò an
toàn cực đại dù trong thời gian ngắn. Bởi vậy cần phải thỏa mãn điều kiện:
V
o
+ V

< V
Cemax
= BV
CEO
(1.43)
Trong đó :

- V
o
: điện áp cao tần cực đại ở collector khi m=1;
- BV
CEO
: điện áp đánh thủng cho phép cực đại;
Khác với đèn điện tử, điều biên Collector có công suất đánh giá bằng
công suất đỉnh:
P
TB
= P
o
(1+m)
2
/
CH
(1.44)

CH
: hiệu suất của mạch cộng hưởng.
 Trong trường hợp tổng quát, đặt tuyến điều chế I
C1
(V
CC
) là phi tuyến như
hình 2-14. Khi đó:
 I
C1
= I
C1max

(V
CC
/V
Ccmax
)
1-
(1.45)
 : hệ số biến thiên 0    0,25
Đặc tuyến điều chế Collector có thể được tuyến tính hóa nhờ điều chế phụ
base.
Khi điện áp Collector thấp mối nối Collector được phân cực thuận bởi
điện áp đầu vào. Do vậy dao động cao tần trực tiếp đi qua mối nối Collector
phân cực thuận. Sự thay đổi của dòng Collector trong vùng 0-a xuất hiện bởi
V
o
V
CC
Tới tầng trước
Tới bộ KĐCS âm tần
V

Ra
L
C

C
1
C
2
C


L
ch
Hình 1
-
12: Điều
biên Collector
điều chế quá mức khi tín hiệu lớn. Để tránh méo phi tuyến gây ra người ta áp
dụng điều chế Collector phụ được thực hiện ở Collector của tầng trước đó.
Ta có thể thực hiện điều chế cân bằng không có mạch lọc đầu ra dùng
Transistor (hình 1-14). Ưu điểm của nó là méo phi tuyến nhỏ, biên độ điều
biên ở đầu ra lớn.
VI. VÍ DỤ MINH HỌA:
1.
Cho tín hiệu điều biên với hệ số điều chế m=2, tần số điều chế  =10Khz.
Tín hiệu tải tin có biên độ V
0
=5mV và tần số 
0
=1Mhz
a) Viết phương trình tín hiệu điều chế và tín hiệu đã điều chế.
b) Vẽ dạng tín hiệu đã điều chế.
Giải:
a) Ta có: V
0
(t) = 0.005 cos (2*10
6
) t
Ta lại có:
0

V
V
m

  V

= mV
0
= 2*0.005 =0.01
 Tín hiệu điều chế:
V

= 0.01 cos (2*10
4
) t
 Tín hiệu đã điều chế:
V
AM
(t) = 0.005 [cos (2*10
6
) *t]*[ 1+ 2 cos(2*10
4
) *t].
b) Mô phỏng dạng tín hiệu đã điều chế:
fc=10^6;fm=10^4;
T=1/fc;
t=0:T/200:100*T;
0
I
C1

V
CC
V

V
AM
V
R
V
o
-
V
AM
+
Hình 1-13: Đặc tuyến
điều chế Collevtor
Hình 1-14:ĐBCB
Transistor
V
AM
(t)=0.005*cos(2*pi*fc*t).*[1+2*cos(2*pi*fm*t)];
plot(t,V
AM
(t))
Title('DC-AM,m>1')

2. Cho mạch điều biên collector như hình vẽ.
Có tín hiệu tải tin: V
0
(t) = 10 cos (2 *10

6
) t
Và tín hiệu điều chế: V

(t) =7 cos (*10
4
) t
Hãy tìm giá trò của hệ số điều chế m và biểu thức của tín hiệu đã điều chế.Vẽ dạng
tín hiệu đã điều chế.
Giải:
+V
+12v
TF
2
TF
1
T
1
2N39C
LF
HF
AM
Hình 1
-
15: Bộ điều biên sử dụng Transistor
- Hệ số điều chế m: m = 7.0
10
7
V
V

0


- Biểu thức của tín hiệu đã điều chế:
V
AM
(t) = 10 cos (2*10
6
) t *[ 1+ 0.7* cos (2*10
4
) t]
- Mô phỏng dạng tín hiệu đã điều chế:
fc=10^6;fm=10^4;
T=2/fc;
t=0:T/50:100*T;
V
AM
(t)=10*cos(pi*fc*t).*[1+.7*cos(2*pi*fm*t)];
plot(t,V
AM
(t))
title('DC-AM,m<1')
3. Hãy tìm biểu thức của tín hiệu điều biên và vẽ dạng tín hiệu điều biên đó với tín
hiệu tải tin: V
0
(t) = 5 cos (2*1.7*10
6
) t.
Và tín hiệu điều chế: V


(t) = 5 cos (2*5*10
4
) t.
Giải:
- Biểu thức của tín hiệu điều chế:
Ta có: m= 1
5
5
V
V
0


Do đó: V
AM
(t) = 5 cos(2*1.7*10
6
) t*[ 1+ 1cos(2*5*10
4
) t]
- Mô phỏng dạng tín hiệu điều chế:
fc=1.7*10^6;fm=5*10^4;
T=1/fc;
t=0:T/200:100*T;
V
AM
(t)=5*cos(2*pi*fc*t).*[1+1*cos(2*pi*fm*t)];
plot(t,V
AM
(t))

title('DC-AM,m=1')
0 0.5 1 1.5
0
2
4
6
8
10