Kỹ thuật truyền thanh 7

Kỹ thuật truyền thanh Trang
CHƯƠNG VII
MẠCH ĐỔI TẦN
I. Đònh nghóa và mục đích:
Mạch đổi tần số là mạch đổi sóng nhận được có tần số f
a
ra sóng có tần số khác là
f
tt
= f
o
– f
a
hoặc f
tt
= f
a
– f
o
tùy theo trường hợp f
o
> f
a
hay f
a
> f
o
.
f
o
là một sóng có từ một mạch dao động hay mạch tổng hợp tần số. Sóng có tần số

f
a
nhận được có thể là sóng được điều biên hay điều tần. Sóng từ mạch dao động hay
mạch tổng hợp tần số là sóng không được điều biến. Sóng tuy có tần số f
tt
khác nhưng
vẫn là sóng đã điều biến mang cùng nội dung tín hiệu gốc.
Mạch đổi tần số nói trên là mạch đổi tần số cao ra tần số thấp hơn gọi là tần số
trung gian hay trung tần được dùng trong các máy thu bởi các lý do sau đây:
- Sóng tần số thấp hơn được khuếch đại thuận lợi hơn với linh kiện cấp thấp hơn.
- Sóng có tần số trung gian có thể được khuếch đại với độ lợi cao hơn mà không có
hiện tượng hồi tiếp dương gây mất ổn đònh cho mạch khuếch đại.
- Sóng trung tần có tần số cố đònh do vậy độ lợi và dải thông mạch khuếch đại ổn
đònh. Do vậy độ nhạy và độ tuyển lọc sóng của máy thu ổn đònh, mạch dễ điều chỉnh ở
tình trạng tối ưu.
- Mạch đổi tần số cũng có thể đổi tần số sóng nhận được f
a
ra sóng có tần số
f
tt
= f
a
+ f
o
cao hơn. f
o
cũng là sóng từ một mạch dao động không điều biến. Sóng mới có
tần số cao hơn là f
tt
vẫn là sóng được điều biến mang cùng nội dung tín hiệu gốc. Mạch

đổi tần này còn được gọi là mạch xê dòch phổ tần được dùng ở máy phát nhiều kênh
tương tự để dòch dải tần sóng điều biến đến vò trí quy đònh trong dãi sóng rộng truyền
nhiều kênh. Mạch dòch phổ tần về phía cao hơn cũng có lý do là mạch điều biến đối
xứng vòng hay đối xứng không làm việc được ở tần số cao nên phổ tần sóng điều biến
quá thấp.
Nguyên lý mạch đổi tần số ra tần số thấp hơn hoặc cao hơn được nói qua ở chương
VI, mục III.
II. Nguyên lý và sơ đồ khối mạch đổi tần (H.VII-1):
Mạch đổi tần số gồm các khối sau:
- Khối trộn tần là khối cộng 2 tín hiệu v
a
= V
a
sinω
a
t với v
o
= V
o
sinω
o
t.
- Khối dao động hay khối khối tổng hợp tần số phát sóng không điều biến
v
o
= V
o
sinω
o
t.

- Khối khuếch đại phi tuyến hay khối phi tuyến, khối này tạo ra các sóng tần số có
tần số sau đây:
ω
a
, 2ω
a
, 3ω
a
, …
ω
o
, 2ω
o
, 3ω
o
, …
ω
o
- ω
a
, 2ω
o
- ω
a
, ω
o
+ω
a
, 2ω
o

+ω
a
, …
Các tần số 2ω
o
, 3ω
o
, 2ω
a
, 3ω
a
do tính phi tuyến của khối.
Các tần số ω
o
- ω
a
, 2ω
o
-ω
a
, 2ω
a
-ω
o
, … do hiện tượng liên điều biến hay điều biến
chéo.
93
- Khối lọc thông dải để loại các dải tần ngoài ý muốn và giữ lại dải tần cần thiết.
Trong thực tế khối trộn tần và khối khuếch đại phi tuyến là một, vì thực chất mạch
chỉ cần khối phi tuyến.

- Khối lọc là mạch lọc thông dải dùng các phần tử R, L, và C, tinh thể thạch anh,
phần tử lọc gốm, sóng bề mặt có dải thông qui đònh.
III. Một số mạch đổi tần dùng mạch dao động dùng trong máy thu thanh:
1. Mạch đổi tần dùng một transistor:
Transistor được dùng làm mạch dao động và mạch trộn sóng (H.VII-2). Transistor
Q nhận sóng tần số f
a
từ cuộn dây điều hợp anten và sóng tần số f
o
vào cực phát.
H.VII-3 cũng là mạch một transistor nhưng khác với H.VII-2 là mạch dao động có
đường hồi tiếp đưa vào cực khiển thay vì cực phát transistor.
Trang 94 Nguyễn Xuân Khai
Khối
trộn
tần
Khối
khuếch đại
phi tuyến
Khối
dao
động
Khối lọc
thông dải
v
a
= V
a
sinω
a

t
v
o
= V
o
sinω
o
t
V
a
sinω
a
t + V
o
sinω
o
t
ra
ω
a
;2ω
a
;...
ω
o
;2ω
o
;...
ω
o

-ω
a
;...
2ω
o
-ω
a
;...
2ω
a
-ω
o
;...
ω
o
-ω
a
H.VII-1
C
va
và C
vo
là hai tụ điện
đồng chỉnh
H.VII-2
Fo
fo-fa=455KHz
Mạch điều hợp
anten
Mạch khuếch đại

trung tần
Biến áp trung tần
455Khz
AGC
Vcc
Cvo
To
La
Ta
CE
CB
Q1
Cva
RE
RB1
RB2
f
a
IB
Q
f
o
AGC
455Khz
Mạch khuếch đại
trung tần
Fo
Biến áp
trung tần 1
Mạch điều hợp anten

CE
CB
Vcc
Cvo
To
La
Ta
Q1
Cva
RE
RB1
RB2
C
va
và C
vo
là hai tụ điện
đồng chỉnh
H.VII-3
f
a
IB
Q
f
o
Kỹ thuật truyền thanh Trang
2. Mạch đổi tần dùng mạch dao động riêng (H.VII-4):
Có nhiều máy thu dùng mạch dao động có transistor khác với transistor trộn sóng.
Sóng dao động không điều biến từ mạch dao động dùng transistor Q
2

được đưa vào cực
khiển Q
1
cùng với sóng thu từ anten f
a
hoặc đưa vào cực phát của Q
1
. Lưu ý: cả 3 mạch
H.VII-2, H.VII-3, và H.VII-4 các transistor Q
1
đều có dòng phân cực IB
Q
rất thấp để có
tính phi tuyến. Khối lọc tần số trung gian f
o
- f
a
của cả ba mạch đều là máy biến áp trung
tần 1 chỉnh ở tần số trung gian 455KHz ở máy thu điều biên và 10,7MHz ở máy thu FM.
Máy biến áp trung tần 1 có thể được thay bằng bộ lọc SAW như H.VII-5.
IV. Các biện pháp giải quyết vấn đề đồng chỉnh:
Muốn có tần số trung gian ổn đònh ở một tần số thí dụ như 455KHz thì tần số mạch
dao động f
o
phải cao hơn (hay thấp hơn) tần số cộng hưởng f
a
của mạch điều hợp anten
455KHz tức là f
o
- f

a
= 455KHz với bất kỳ trò số nào của f
a
trong mỗi dải tần số máy thu.
Do vậy mà hai tụ điện biến đổi C
va
và C
vo
phải được điều chỉnh đồng thời khi chỉnh dò
đài. Để giải quyết vấn đề này hai giải pháp dược đưa ra tùy theo máy thu có một dải hay
nhiều dải tần.
Nếu máy chỉ có một dải tần thì vấn đề được giải quyết bằng cách tính toán thiết kế
hình dạng điện cực quay của các tụ điện biến đổi sao cho đạt điều kiện f
o
– f
a
= 455KHz
ở mọi góc quay của tụ như H.VII-6.
95
Fo
AGC
455Khz
Mạch khuếch đại
trung tần
Biến áp
trung tần 1
Vcc
Cvo
To
Q2

RE
CE
RB2
RB1
Vcc
Vcc
RB2
CE
CB
Vcc
La
Ta
Q1
Cva
RE
RB1
H.VII-4
SAW
Bộ lọc 455KHz
fo-fa
Fo
Mạch khuếch đại
trung tần
Vcc
RC
CE
CB
Vcc
Cvo
To

La
Ta
Q1
Cva
RE
RB1
RB2
H.VII-5
T
o
và T
a
: chỉnh phía tần số cao trong dãi tần.
F
o
, F
a
: chỉnh phía tần số thấp hay giữa.
P
o
, P
a
: thường là tụ điện điện dung lớn kết hợp với tụ điện tinh chỉnh để C
va
và C
vo
dung hợp với từng dải tần số máy thu.
II. Mạch đổi tần số dùng mạch tổng hợp tần số kỹ thuật số (DPLL Synthesize):
Mạch dao động thay đổi tần số có thể được thay bằng mạch tổng hợp tần số đã nói
ở phần III chương VI.

Sau đây là sơ đồ khối phần đổi tần dùng mạch tổng hợp tần số và vòng khóa pha
kỹ thuật số (H.VII-8). Nếu tần số mạch dao động thạch anh là 4MHz.
Ta thử tính trong hai trường hợp:
a. Máy thu FM:
Dải từ 88MHz -108MHz. Mạch chia R = 160 cho tần số chuẩn f
ch
bằng:
MHz
R
f
f
c
ch
025,0
160
4
===
; f
if
= 10,7MHz.
f
o
= f
a
- f
if
. Vậy:
f
omin
= f

amin
– f
if
= 88 –10,7 = 77,3 MHz.
Trang 96 Nguyễn Xuân Khai
2055
1600
995
540
KHz
f
o
-f
o
= 455KHz
C
v
đóng lại
0 30 60 90 120 150 180
o
H.VII-6
f
o
f
a
Nếu máy có nhiều dải tần cùng sử
dụng một đôi tụ điện đồng chỉnh thì
dùng các tụ điện đồng chỉnh T
o
, T

a
, P
o
, P
a
để C
vo
và C
va
dung hợp với mọi dải tần.
Sau đây là sơ đồ khung dao động LC của
mạch điều hợp anten và mạch dao động.
các lõi ferit F
a
và F
o
chỉnh L
a
, L
o
(H.VIII-7).
Ta
Pa
Cva
Fa
La
To
Po
Cvo
Fo

H.VII-7
Khuếch đại
trung tần
Trộn
VCệm
f
o
f

V
So pha
f

V
f

VP
f
c
f
c÷
R
f
if
tách
sóng
f
c
XTAL
f

VP
f

N
Máy AM: R=8000
Máy FM: R=160
f
c
f
ch
f
o
H.VII-8
f
o
Kỹ thuật truyền thanh Trang
f
omax
= f
amax
– f
if
= 108 –10,7 = 98,7 MHz.
ch
o
f
N
f
=

;
ch
o
f
f
N
=
. Vậy:
3092
025,0
3,77
min
min
===
ch
o
f
f
N
3932
025,0
3,98
max
max
===
ch
o
f
f
N

b. Máy thu AM:
Dãi tần từ 540KHz -1600KHz. Mạch chia R = 8000 cho tần số chuẩn f
ch
bằng:
KHz
R
f
f
c
ch
5,0
8000
4000
===
; f
if
= 455KHz.
f
o
= f
a
+ f
if
. Vậy:
f
omin
= f
amin
+ f
if

= 540 + 455 = 995 KHz.
f
omax
= f
amax
+ f
if
= 1600 + 455 = 2055 KHz.
ch
o
f
N
f
=
;
ch
o
f
f
N
=
.Vậy:
1990
5,0
995
min
min
===
ch
o

f
f
N
4110
5,0
2055
max
max
===
ch
o
f
f
N
Sau đây là sơ đồ khối mạch đổi tần có mạch đổi tần dùng mạch tổng hợp tần số
dùng vòng khóa pha kỹ thuật số máy AM-FM (H.VIII-9).
III. Sóng ảnh ở máy thu đổi tần:
Với máy thu đổi tần số ở dãi sóng ngắn AM chúng ta gặp trường hợp máy thu được
cùng một sóng ở hai tần số cộng hưởng của mạch điều hợp anten là f
a1
và f
a2
. Thực ra tần
số sóng chỉ là một, vò trí thứ hai của kim chỉ tần số không phải là tần số thứ hai mà là tần
số gọi là tần số ảnh. Đó là tần số kim chỉ thò chỉ khi mạch dao động có tần số thấp hơn
97
Trộn
AM
Trộn
FM

Khuếch đại
trung tần FM
Khuếch đại
trung tần AM
VCO
AM
Đệm
Đệm
So
pha
Điều
khiển
Hiển
thò
f

N
f
o
f
c
f
c÷
R
XTAL
sóng FM
sóng AM
VCO
FM
f

if
=10,7MHz
f
if
= 455KHz
H.VII-9