mô phỏng quá trình điều chế biên độ tín hiệu tương tự cơ bản_có mô phỏng đầy đủ

MỤC LỤC
Lời mở đầu
CHƯƠNG I: ĐIỀU CHẾ TƯƠNG TỰ
1.1. Khái niệm chung về điều chế tín hiệu
1.1.1. Khái niệm
1.1.2. Phân loại
1.1.3.Các thông số đặc trưng
1.2. Điều chế biên độ
1.3. Điều tần và điều pha
CHƯƠNG II: ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ
2.1. Khái niệm chung về điều chế biên độ
2.1.1. Điều chế biên độ
2.1.2. Các dạng điều chế biên độ
2.2.DSB – AM
2.3. AM cổ điển
2.4. SSB – AM
CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ
3.1. Mô phỏng quá trình điều chế DSB-AM
3.2. Mô phỏng quá trình điều chế AM truyền thống
3.3. Mô phỏng quá trình điều chế SSB-AM
3.4. Mô phỏng quá trình giải điều chế DSB-AM
3.5. Mô phỏng quá trình giải điều chế AM truyền thống
3.6. Mô phỏng quá trình giải điều chế SSB-AM
1
Lời mở đầu

Trong thời đại ngày nay, để truyền tải thông tin đi xa là một việc vô cùng
quan trọng. Để truyền tải thông tin đi xa chúng ta phải chuyển tin tức từ miền tần số
thấp sang miền tần số cao. Vì vậy em đã chọn đề tài ‘‘Mô phỏng quá trình điều chế
biên độ tín hiệu tương tự cơ bản”
Em đã dùng chương trình matlap, để mô phỏng quá trình điều chế biên độ tín

hiệu. Từ đó có thể so sánh quá trình điều chế biên độ tín hiệu thực tế so với lí thuyết
Trong quá trình thực thực hiện đồ án em chân thành cảm ơn Ts: Lê Quốc
Vượng đã tận tình hướng dẫn để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp
Trong quá trình làm đồ án do vốn kiền thức và kinh nghiệm còn ít em không
tránh khỏi những sơ suất, mong các thầy các cô và các bạn chỉ dẫn thêm để em có
thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp
Em xin cảm ơn các thầy các cô đã nhiệt tình dạy dỗ em trong suốt bốn năm
qua để em có thể hoàn thành khoá học
2
Chương I
ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU
1.1.1 Khái niệm
Điều chế là quá trình ghi tin tức vào một dao động cao tần nhờ biến đổi một
thông số nào đó (Biên độ, tần số, góc pha, độ rộng xung…) của dao động cao tần
theo tin tức.
Trong trường hợp này tin tức gọi là tín hiệu điều chế, dao động cao tần gọi là
tải tin, còn dao động cao tần mang tin tức gọi dao động cao tần đã điều chế.
đối với tải tin điều hoà, người ta phân biệt hai loại điều chế: điều biên và
điều chế góc, trong đó điều chế góc bao gồm điều tần và điều pha.
1.1.2. Phân loại
Các phương pháp điều chế tương tự thông dụng là:
+Điều biên(Amplitude modulation)
-Điều chế hai biên (DSB-Double-sideband modulation)
Điều chế hai biên không triệt sóng mang(DSB-WC)
Điều chế hai biên triệt sóng mang(DSB-SC)
Điều chế hai biên nén sóng mang(DSB-RC)
-Điều chế đơn biên
Điều chế đơn biên (SSB hoặc SSB-AM)
Điều chế đơn biên triệt sóng mang(SSB-SC)

Điều chế Vestigial sideband(VSB hoặc VSB-AM)
+điều tần
+điều pha
1.1.3. Các thông số đặc trưng
-Độ sâu điều chế (m):là tỷ số giữa biên độ tín hiệu điều chế và biên độ tín
hiệu sóng mang
Độ sâu điều chế m phải thoả mãn điều kiện m ≤ 1. khi m > 1 thì mạch có
hiện tuợng bị méo trầm trọng
3

- Công suất phát đi bằng tổng công suất sóng mang và công suất hai dải biên
T C USB LSB
P P P P= + +
Công suất các dải biên phụ thuộc vào giá tri chỉ số điều chế. Tỷ lệ điều chế
lớn sẽ cho công suất dải biên cao hơn. Tất nhiên công suất của dải biên đạt giá trị
cực đại khi điều chế sóng mang đạt 100%. Công suất của mỗi dải biên P
s
được tính
theo công thức sau:
2
4
C
s USB LSB
P m
P P P= = =
U
m < 1
Hình 1.1. Độ sâu điều chế t/h khi m<1
u
m > 1

Hình 1.2. Độ sâu điều chế t/h khi m>1
4
1.2. ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ
Có 3 phương pháp cơ bản để điều chế biên độ hay tách sóng
-Tách sóng đồng bộ.
-Tách sóng đường bao trung bình.
-Tách sóng đường bao đỉnh.
Phương thức cơ bản đằng sau tất cả các cách thức điều chế là tái phục hồi
điều biến thông tin hàm g(t) từ việc điều chế sóng mang mà nó có hàm truyền:
v
i
(t) = g(t).cosω
c
t
(Nếu là tín hiệu AM bình thường : g(t) ≥0; Nếu là sóng mang A đã được lọc
nhiễu: g(t) = 0).
Đây là cách thức điều chế tín hiệu khác của phương thức điều chế tín hiệu
SSB. Tách sóng tín hiệu SSB chỉ là cách giải quyết khác nằm ngoài phạm vi điều
chế và sẽ không được xem xét đến.
1.2.1.Tách sóng đồng bộ:
Sơ đồ khối của tách sóng đồng bộ

Hình 1.3.Sơ đồ khối tách sóng đồng bộ
Nếu v
i
= g(t)cos(ω
c
t) thì khi đó việc nhân với hằng số K sẽ là:
v
m

(t) = K.g(t)cos(ω
c
t).Bcos(ω
c
t) = KB[
tw
tgtg
c
2cos
2
)(
2
)(
+
]
Nếu mạch lọc thông thấp loại bỏ bớt một phần của v
m
(t) (tổ hợp các tín hiệu
2ω
0
) thì khi đó tách sóng ở ngõ ra có dạng:
v
0
(t) =
)().(
2
thtg
KB
L
Khi đó H

L
(jω) là biến đổi Fourier của hàm h
L
(t). Như vậy, tách sóng đồng bộ
không khác nhiều lắm so với việc trộn tín hiệu. Trong việc trộn tín hiệu, chúng ta
nhân 2 tín hiệu có tần số khác nhau, tín hiệu có tần số khác là tần số IF; ở đây,
5
x
Lọc thông
thấp H
L
(jω)
V
i
(t)
V
m
(t)
V
0
(t)
chúng ta nhân 2 tín hiệu có cùng tần số, tín hiệu có tần số khác là 0. Đôi khi việc
tách sóng đồng bộ được gọi là “trộn với 0” hay “trộn với băng tần cơ bản”.
Cái khó của việc tách sóng đồng bộ là không ở trong mạch điện: cùng một
mạch điện ta có thể sử dụng cả trộn và điều biên tín hiệu. Vấn đề chính là phải
chuyển đi một điện áp đồng bộ chính xác với sóng mang.
Ta có thể dễ dàng kiểm tra lại trong trường hợp này:
θ
cos
2

)()(
)(
0
oHtKBg
tv
L
=
Tín hiệu này bị suy giảm trong bộ so sánh với trường hợp θ = 0. Để tách
sóng ngõ ra tối ưu θ phải được đưa về giá trị 0.
Chỉ có tín hiệu điều biên AM thông thường có tần số ω
c
. Nó có thể được rút
ra hay thêm vào tín hiện ngõ vào của điều chế đồng bộ. Sóng mang đã được lọc
nhiễu và tín hiệu điều biên SSB không có thành phần này (ω
c
). Và nếu trong việc
lọc nhiễu tín hiệu sóng mang AM này có thể tái tạo trở lại dễ dàng, nó không thể
làm được với tín hiệu SSB, thì vấn đề phức tạp chính là nhận tín hiệu SSB và biến
đổi chúng trở lại tín hiệu v
m
(t).
v
m
(t) = KB[
tw
tgtg
c
2cos
2
)(

2
)(
+
]
Sự phân bố của tín hiệu này được trình diễn như sau:
cos( )
2
KB j
ω
cos( 2 )
2
KB c
ω ω
−
2
o
ω
( )
m
v j
ω
Hình 1.4 sự phân bố của tín hiệu
6
v
i
(t) V
2
(t)
Tái chế
t/h

2w
0
w
0
v
i
(t) V
a
(t) V
0
(t)
H
L
(jω)
Từ hình trên ta có thể thấy rằng yêu cầu so sánh tín hiệu ngõ ra từ phần trung
tâm khoảng 2ω
0
là không bằng nhau. ω
m
<ω
0
thì thỏa yêu cầu.
Rút hàm truyền sóng mang
Nếu chế AM thông thường:
v
i
(t) = A[1+mƒ(t)]cos(ω
c
t) = Acos(ω
c

t) + Amƒ(t)cos(ω
c
t)
Nếu tín hiệu sóng mang đã được khử nhiễu:
v
i
(t) = g(t)cos(ω
c
t)
v
2
(t) = kg
2
(t)cos
2
(w
c
t) =
)(2cos
2
)(
2
)(
22
tw
tkgtkg
c
+
1.2.2Tách sóng giá trị trung bình:
Hình 1.5 Điều biên bằng tách sóng giá trị trung bình

Nếu v
i
(t) = g(t)cos(ω
c
t), thì khi đó v
a
= v
i
khi v
i
> 0 và v
a
= 0 khi v
i
≤ 0
Ta có hàm truyền của v
a
:
v
a
(t) = g(t)cos(ω
c
t).S(t)
với S(t) là hàm có chức năng điều khiển như một công tắc
S(t) = 1 khi cos(ω
c
t)
S(t) = 0 khi cos(ω
c
t)

Khai triển Fourier của hàm s(t) ta được:
1 2 2 1
( ) cos( ) cos(3 )
2 3
c c
S t t t
ω ω
π π
= + − +
Ta tìm được:
7
Khối đk
sóng
vuông
Lọc
băng hẹp
Bộ đếm
xuống
x 2
Lọc
băng hẹp
Tách ½
sóng
Lọc thông
thấp
)3cos().cos(
3
)(2
)(cos
)(2

)cos(
2
)(
)(
2
+−+=
tt
tg
t
tg
t
tg
tv
cccca
ωω
π
ω
π
ω

Tín hiệu điều hòa AM
Tín hiệu sau khi qua mạch lọc thông thấp sẽ là:
)(
)(
)(
0
th
tg
tv
L

∗=
π
Khi đó h
L
(t) là xung hồi phục của lọc thông thấp.
Nếu lọc thông thấp có đủ độ rộng băng thông để cho g(t) không bị
méo thì khi đó:
)(
)(
)(
0
oH
tg
tv
L
π
=
g(t)
g(t)cost
m
ω
-
c
ω
2
/ 2
m c
ω ω
<
t

1
0
2T
ω
Vi(t)
Vo(t)
S(t)
8
½ vùng tách sóng được phục hồi trở lại bởi sự cân chỉnh toàn bộ sóng. Lọc
thông thấp x2 này được đưa đến ngõ ra và di phổ
)(
ω
jV
a
trở lại trung tâm bằng
cách rút ra ω
c
.g(t) nếu ω
m
<ω
e
.
Tách sóng giá trị trung bình không thể ứng dụng để tách sóng của tín hiệu
sóng mang khử nhiễu AM (ngược với việc tách sóng đồng bộ). Nhìn theo sơ đồ
khối bên dưới:
Nó cũng không thể ứng dụng đối với tín hiệu AM SSB.
1.2.3.Tách sóng đường bao đỉnh:
Ngõ ra của tách sóng đường bao đỉnh là giữ và lấy mẫu tín hiệu.
t
t

g(t)
Vo(t)
Vi(t)
D
R
C
9
Phổ của tín hiệu giữ và lấy mẫu:
Hình 1.6 Phổ của tín hiệu giữ và lấy mẫu

t
n
Vi(t)
t
V0(t)
1
( )
o
V j
ω
m m
ω ω
− +
m
ω
c
ω
10
Điều kiện:
ω

m
<ω
c
/2
Cách thực hiện tốt nhất của việc tách sóng đường bao đỉnh là thiết kế 2 diode
điều khiển kết nối giữ (một điện trở nối song song với tụ điện).
Hằng số thời gian τ = RC được lựa chọn phù hợp để đáp ứng xóa bỏ dải sóng
giữa và những cạnh sóng bị lỗi.
t
n
Vi(t)
Failure to
follow
Vi(t)
V0(t)
11
1.3. ĐIỀU TẦN VÀ ĐIỀU PHA
1.3.1. Khái niệm
Vì giữa tần số và góc pha của một dao động có quan hệ với nhau, nên dễ
dàng chuyển đổi sự biến thiên tần số thành biến thiên về pha và ngược lại

d
dt
ω
Ψ
=
(1.1)
Điều tần và điều pha là quá trình ghi tin tức vào tải tin, làm cho tần số hoặc
pha tức thời của tải tin biến thiên theo dạng tín hiệu điều chế(tín hiệu âm tần)
Tải tin là dao động điều hoà

0 0 0 0
( ) os( )V t V c t
ω ϕ
= +
(1.2)
từ 1.1 ta có
( ) ( ) ( )t t dt t
ψ ω ϕ
= +
∫
(1.3)
từ trên ta có biểu thức
[ ]
0 0
( ) os ( ) ( )V t V c t dt t
ω ϕ
= +
(1.4)
giả thiết tín hiệu điều chế là tín hiệu đơn âm:
( ) os tV t V c
Ω Ω
= Ω
(1.5)
Khi điều chế tần số hoặc góc pha của tải tin biến thiên tỉ lệ với tín hiệu điều
chế và chúng được xác định theo các biểu thức sau:
0
( ) ost c t
ω ω ω
= + ∆ Ω
(1.6)

ω
∆
: lượng di tần cực đại
Khi đó chỉ số điều tần
f
V
m k
ω
Ω
∆
= =
Ω Ω
(1.7)
k: là hệ số tỷ lệ
0
( ) ost c t
ϕ ϕ ϕ
= + ∆ Ω
(1.8)
ϕ
∆
:lượng di pha cực đại. khi đó chỉ số điều pha
p
m kV
ϕ
Ω
= = ∆
(1.9)
Từ (1.6) ta có
0

kV
ω ϕ
Ω
∆ =
Nên khi
V
Ω
=const thì
ω
∆
=cost Từ (1-8) ta nhận thấy khi V
O
= const thì
mp = const, nhưng độ di tần khi đi pha thì tăng tỷ lệ với tần số điều chế theo
biểu thức:
12

( )
sin
d
t
dt
ϕ
ω ϕ
∆
∆ = = ∆ Ω Ω
(1.11)
Như vậy điều khác nhau cơ bản giữa điều tần và điều pha là lượng tần khi
điều pha tỷ lệ với biên độ điện áp điều chế và tần số điều chế, co lượng di tần khi
điều chế tần số chỉ tỷ lệ với biên độ điện áp điều chế m thôi.

Thay (1.6) và (1.8) vào (1.3) ta nhận được tín hiệu đã điều tần và điều pha
như sau:
0 0 0
( ) cos( )
FM
V t V t
ω
ω ϕ
∆
= + +
Ω
(1.12)
0 0 0
( ) cos( cos )
PM
V t V t t
ω ϕ ϕ
= + ∆ Ω +
(1.13)
Ta nhận thấy nếu ta đưa tín hiệu điều chế qua một mạch tích pha rồi vào
mạch điều chế pha thì ở đầu ra ta sẽ nhận được tín hiệu điều chế ta số. Ngược lại,
nếu ta đưa tín hiệu điều chế qua một mạch vi phân, rồi ra mạch điều chế tần số thì ở
đầu ra ta nhận được tín hiệu điều chế pha (hình)
bộ d/đ
f
0
lọc
t/thấp
t/s pha
d/đ

t/anh
Chia n2
Chia
n:1
k/đ
V
ω
fra
Hình 1.7 Điều tần dùng AFC-P
13
1.3.2 Phổ của dao động điều tần và điều pha:
Khi chỉ tính các thành phần Im(mf) ≥ 0,01I
0
(mf) thì bề rộng dải tần của tín
hiệu điều tần chiếm là:
ax
2( 1)
FM f f m
D m m= + + Ω
- Khi m
f
> 1 ta có biểu thức gần đúng:
D
FM
≈ 2m
f
Ω
max
≈ 2Δω
Như vậy độ rộng dải tần của tín hiệu điều tần không phụ thuộc tần số điều

chế Ω. Đối với tín hiệu điều pha, độ rộng dải tần của nó được xác định gần đúng :
D
PM
≈ 2m
p
Ω
max
= 2Ω
max
.∆ϕ
Vậy độ rộng dải tần của tín hiệu điều pha phụ thuộc tần số điều chế .
-Khi m
f
≤1thì chỉ có một cặp biên tần có biên độ lớn hơn 5% biên độ dải tần.
Do đó:
D
FM
≈ 2Ω
max

Trong trường hợp độ rộng dải tần của tín hiệu điều tần bằng độ rộng dải tần
của tín hiệu điều biên, ta gọi là điều tần dải hẹp. Ngược lại khi m
f
,
p
>1ta gọi là điều
tần dải rộng.
1.3.3: mạch điều tần và điều pha
1: mạch điều tần
Khi điều tần trực tiếp, tần số dao động riêng của mạch tạo dao động được

điều khiển theo tín hiệu điều chế.
Mạch điều tần trực tiếp thường được thực hiện bởi các mạch tạo dao động
mà tần số dao động riêng của nó được điều khiển bởi dòng điện hoặc áp (VCO:
t
0
2
ω
− Ω
0
ω
0
ω
+ Ω
0
2
ω
+ Ω
I
0
I
1
I
2
I
1
0
I
n
(m)
0

ω
−Ω
Hình 1.8 Phổ của dao động điều tần và pha
14
Voltage controlled oscillator và CCO: Circuit controlled oscillator) hoặc bởi các
mạch biến đổi điện áp – tần số. Các mạch tạo dao động biến đổi theo điện áp đặt
vào có thể là mạch tạo dao động xung hoặc các mạch tạo dao động điều hòa LC.
Các mạch tạo dao động LC cho khả năng biến đổi tần số khá rộng và có tần số trung
tâm cao. Nguyên tắc thực hiện điều tần trong các bộ tạo dao động theo điện áp đặt
vào. Phương pháp phổ biến nhất là dùng diode biến dung (varicap) và transistor
điện kháng.
a: điều tần dùng varicap

Diode biến dung (Varicap) có điện dung mặt ghép biến đổi theo điện áp đặt
vào. Nó có sơ đồ tương đương ở hình a. Trị số R
V
và C
V
phụ thuộc vào điện áp đặt
trên diode. Trường hợp diode phân cực ngược R
V
= ∞ và C
V
được xác định theo
công thức:
D
( )
V
T
k

C
V
γ
ϕ
=
+
Trong đó
k: Hệ số tỷ lệ; k = C
V0
. ϕ
T
; C
V0
:C
V
ban đầu khi V
Đ
= 0.
ϕ: hiệu điện thế tiếp xúc của mặt ghép; với diode Silic ϕ
T
≈ 0,7V.
γ: hệ số phụ thuộc vật liệu; γ = 1/3 ÷1/2
V
Đ
= V
PC
+ V
Ω

V

PC
: điện áp cung cấp một chiều định điểm làm việc ban đầu cho Varicap.
15
Đối với transistor Silic γ ≈½.
Nếu R >>1/ω
CV
thì ta có tần số dao động của hình b gần đúng như sau:
Nếu ta chọn C
V
>> C
K
ta có biểu thức gần đúng:
4
0,7
PC
V V
K
L K
ω
Ω
+
+
≈
Ta thấy tần số tỷ lệ với điện áp điều chế V
Ω
qua căn bậc 4 nên V
Ω
phải đủ lớn
để tần số dao động thay đổi theo V
Ω.

Trên hình b ta thấy điện áp cao tần trên L
K
, C
K
sẽ phân cực thuận Varicap
tăng lên. Dẫn tới làm hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng giảm và tạo nên sóng
hài khi Varicap được phân cực liên tiếp âm, dương. Để khắc phục hiện tượng này ta
có một số biện pháp sau:
- Tính toán để sao cho diode luôn luôn phân cực ngược khi trên nó có cả điện
áp cao tần. Điện áp đặt trên diode:
0 0
os cos
D PC
V V c t V t V
ω
Ω
= + −
max 0
0
D PC
V V V V
Ω
= + − ≤
Nhưng điện áp ngược đặt lên diode cũng không được vượt quá trị số cho
phép, nó đồng thời thỏa mãn công thức:
min 0D PC ngchophep
V V V V V
Ω
= − − − ≤
Mắc thêm tụ ghép C

gh
nó sẽ ngăn không cho điện áp cao tần xuất hiện trên
Varicap. Nhưng như vậy khi V
Ω
thay đổi C
V
thay đổi nhưng
.
V gh
V gh
C C
C
C C
=
+
thay đổi rất ít, nên độ di tần sẽ hẹp.
b) Điều tần dùng trasistor điện kháng:
Phần tử điện kháng: dung tính hoặc cảm tính có trị số biến thiên theo điện áp
điều chế đặt trên nó được mắc song song với hệ dao động của bộ tạo dao động làm
cho tần số dao động thay đổi theo tín hiệu điều chế. Phần tử điện kháng được thực
hiện nhờ một mạch di pha mắc trong mạch hồi tiếp của một transistor.
16
Với mạch phân áp RC ta tính được:
1
1 1
1
BE
R
U U U
j C

Z
I SU
S
j C j C
SU
R
j C
ω
ω ω
ω
+
= ≈ = = −
+
S: hỗ dẫn
Nếu chọn các linh kiện sao cho

R
Cj
≤
ω
1
thì trở kháng Z có thể xác định theo biểu thức:
dL t
j CR
Z jX j L
S
ω
ω
≈ = =
Trong đó

dL t
j CR
Z jX j L
S
ω
ω
≈ = =
Rõ ràng, khi điện áp điều chế đặt vào base của phần tử điện kháng thay đổi
thì S thay đổi và do đó các tham số Ltđ hoặc Ctđ thay đổi làm cho tần số dao động
thay đổi theo V
Ω
.
Điều tần dùng phần tử điện kháng có thể đạt được lượng di tần tương đối
Δf/ft khoảng 2%.
17
2: mạch điều pha
A:Điều chế pha theo Amstrong:
Tín hiệu tải tin được tạo ra từ bộ dao động thạch anh (để có độ ổn định tần số
cao),được đưa tới hai bộ điều biên(ĐB1 và ĐB2) lệch pha nhau
0
90
. Còn tín hiệu
điều chế âm tần V
Ω
được đưa đến hai mạch điều biên ngược pha. Điện áp ra trên hai
bộ điều biên sẽ là:
1 01 0
(1 cos ) os
AM
V V m t c t

ω
= + Ω
[ ]
01
01 0 0 0
os os( ) os( )
2
mV
V c t c t c t t
ω ω ω
= + +Ω + − Ω
2 02 0
(1 cos ) os
AM
V V m t c t
ω
= + Ω
[ ]
02
02 0 0 0
os os( ) os( )
2
mV
V c t c t c t t
ω ω ω
= + + Ω + − Ω
Dao động thạch
anh

ĐB1

Tổng

ĐB2
Di pha
V
Ω
Hình 1.9 sơ đồ khối của mạch điều
pha Amstrong
18
Đồ thị vecter của V
AM
và V
AM2
và vecter
PM
V V
∑
=
được biểu diễn như hình
dưới
Từ đồ thị ta thấy rằng tổng các dao động đã điều biên V
Σ
= V
AM1
+ V
AM2
là
một dao động điều chế về pha và biên độ. Điều biên ở đây là điều biên ký sinh.
Mạch có nhược điểm là độ di pha nhỏ. Để hạn chế mức điều biên ký sinh, chọn Δϕ
nhỏ. Để có điều biên ký sinh nhỏ hơn 1% thì Δϕ ≤ 0,35. Mặc khác sau bộ điều pha

ta có thể đặt bộ hạn chế biên độ để loại bỏ điều biên ký sinh. Do gây ra điều biên ký
sinh và độ di pha nhỏ (Δϕ nhỏ) nên phương pháp này ít được sử dụng.
Hình 1.10 Đồ thị vector của tín
hiệu điều pha Amstrong
V
∑
uur
02
V
uur
2AM
V
uuuur
01
V
uur
01
mV
uur
02
mV
uur
V
∑
uur
V
∑
uur
1AM
V

uuuur
0
19
B. mạch điều chế pha dùng mạch lọc.
Sơ đồ nguyên lý điều chế pha dùng mạch lọc được biểu diễn trên hình dưới
Hình 1.11 sơ đồ nguyên lý mạch điều chế pha dung mạch lọc
Trong mạch điện này, trị số điện dung của diot biến dung phụ thuộc vào điện
áp điều chế Us. Khi Us thay đổi thì tần số cộng hưởng của mạch lọc lệch khỏi tần số
tín hiệu vào f
t
một lượng ∆f sao cho đối với tín hiệu vào, mạch cộng hưởng là một
trở kháng phức được xác định như sau
2
1
td
t
R
z
jQ
ω
ω
=
∆
+
Với
td
L
R
Cr
=

,
1
Q
Cr
ω
=
,
1
t
LC
ω
=

t
ω
ω ω
∆ = −
và
2
t t
ω ω ω
+ ≈
Góc pha của trở kháng được được xác định theo biểu thức
2
t
Q
arctg
ω
ϕ
ω

 
∆
= −
 ÷
 
Rõ ràng khi Us thay đổi thì
ω
∆
thay đổi, do đó góc pha
ϕ
biến đổi một lượng
tương ứng. quá trình điều pha này có kèm theo điều biên kí sinh, vì modun
z
cũng
biến thiên
ω
∆
. Cũng tương tự như mạch điều chế pha theo Armstrong, nếu giữ cho
mức điều biên ký sinh nhỏhơn 1% thì góc pha cực đại
ω
∆
= 0,35. nếu dùng nhiều
U
S
U
t
U
cc
20
mắt lọc thì nhờ khâu chọn các khâu ghép hợp lý, có thể làm cho đặc tuyến

( )
s
f U
ϕ
=
tuyến tính hơn, do đạt được lượng di pha tương đối lớn
ϕ π
∆ =
. Trong
thực tế các mạch điều chế pha thường được dùng kết hợp mạch tích phân để thực
hiện điều tần gián tiếp. Mạch điều tần gián tiếp so mạch điều tần trực tiếp thì lượng
di tần nhỏ hơn, vì
ϕ
∆
nhỏ. Nhưng mạch điều tần gián tiếp có độ ổn định tần số
trung tâm cao, vì thế có thể dùng thạch anh trong tần tạo dao động để ổn định tần
số. Để khắc phục nhược điểm về lượng di tần nhỏ, sau tần điều tần có thể mắc thêm
một số tần nhân tần để đảm bảo lượng di tần theo yêu cầu
1. Bộ tạo dao động
2. mạch điều tần gián tiếp
3. mạch nhân tần bậc n
4. mạch trộn tần
5. mạch nhân tần bậc n
6. mạch trộn tần
7. mạch nhân tần bậc n-1

1
2 3
4
5

6
7
Hình 1.12 sơ đồ khối minh hoạ phương pháp nâng cao
lượng di tần trong mạch điều tần gián tiếp
21
Chương II
ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ
2.1.1. Điều chế biên độ
Điều chế biên độ là quá trình làm cho biên độ dải tin biến đổi theo tin tức.
Điều chế biên độ (AM), thường được xem là điều chế tuyến tính là họ các sơ đồ
điều chế trong đó biên độ của một sóng mang hình sin bị biến đổi như một hàm của
tín hiệu điều chế. Lớp các sơ đồ này gồm điều chế hai biên (DSB-AM), điều chế
biên độ truyền thống, điều chế đơn biên và điều chế vết đơn biên. Sự phụ thuộc giữa
tín hiệu điều chế và biên độ của sóng mang đã đuợc điều chế có thể rất đơn giản, ví
dụ như trong trường hợp DSB-AM, hoặc phức tạp hơn nhiều. Như trong SSB-AM
hay VSB-AM. Các hệ thống điều chế biên độ thường được đặc bởi yêu cầu khá thấp
về độ rộng băng và tính không hiệu quả về công suất so với các sơ đồ về điều chế
góc. Yêu cầu về độ rộng băng đối với các hệ thống AM xê xích giữa W và 2W.
trong đó W kí hiệu cho độ rộng băng của tín hiệu bản tin. Đối với SSB-AM độ rộng
băng W. Đối với DSB-AM và AM truyền thống độ rộng băng là 2W. Còn đối với
VSB-AM thì độ rộng băng nằm giữa W và 2W. các hệ thống này được sử dụng
rộng rãi trong phát quảng bá (phát AM và phát trong truyền hình), trong liên lạc tới
điểm (SSB) và trong các ứng dụng ghép kênh
Giả thiết tin tức là tín hiệu âm tần có phạm vi biến đổi tần số từ
min
Ω
÷
axm
Ω

ta có:
axm
Ω
osV V c t
ω
Ω
= Ω
(2.1)
Tải tin là dao động cao tần:
0 0 0
osV V c t
ω
= Ω
(2.2)
Từ (2-1) và (2-2) ta được tín hiệu điều biên có dạng:
0 0
0 0
0
0 0
( os ) os
1 os os
(1 os ) os (2.3)
AM
V V V c t c t
V
V c t c t
V
V mc t c t
ω
ω

ω
Ω
Ω
= + Ω
 
= + Ω
 ÷
 
= + Ω
Trong đó:
0
V
m
V
Ω
=
22
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
Trong thực tế m
max
= 0,7 ÷ 0,8 để đảm bảo thu tín hiệu không bị méo.
2.1.2. các dạng điều chế biên độ
Theo cách xử lí tín hiệu điều chế ta phân chia điều chế tín hiệu thành các
loại:
-Điều chế hai biên (DSB-AM):
Trong DSB-AM, biên độ của tín hiệu đã điều chế tỉ lệ với tín hiệu bản tin.
-AM truyền thống:
-Điều chế đơn biên(SSB-AM)

2.2. DSB-AM
Trong DSB-AM biên độ của tín hiệu đã điều chế tỷ lệ thuận tín hiệu bản tin.
Điều đó có nghĩa là biểu diễn trên miền thời gian của tín hiệu sau điều chế được cho
bởi
( ) ( ) os(2 )
c c
U t A m t c f t
π
=
Trong đó
( ) os(2 )
c c
c t A c f t
π
=
Là sóng mang, còn m(t) là tín hiệu bản tin. Biểu diễn trên miền tần số của tín
hiệu DSB-AM nhận được bằng cách lấy biến đổi fourier của u(t) và dẫn đến
( ) ( ) ( )
2 2
c c
c c
A A
U f M f f M f f= − + +
Trong đó m(f) biến đổi fourier của m(t). Hiển nhiên kiểu điều chế này dẫn
đến một sự dịch chuyển ±
c
f
và một sự đổi tỷ lệ
2
c

A
đối với phổ của tín hiệu bản tin.
Độ rộng băng truyền dẫn được kí hiệu bằng
T
B
bằng hai lần độ rộng băng của tín
hiệu bản tin
2
T
B W=
Một phổ tín hiệu bản tin tiêu biểu và phổ của tín hiệu điều chế DSB-AM
tương ứng được thể hiện
23
Công suất của tín hiệu đã điều chế được cho bởi
/2 /2
2 2 2 2
/2 /2
1 1
lim ( ) ( ) lim ( ) os (2 )
T T
u c c
T T
T T
P u t d t A m t c f t dt
T T
π
→∞ →∞
− −
= =
∫ ∫

/2
2 2
/2
1 os(4 )
1
lim ( )
2
T
c
c
T
T
c f t
A m t dt
T
π
→∞
−
+
=
∫
/2 /2
2
2 2
/2 /2
os(4 )
1 ( ) 1
lim lim ( )
2 2
T T

c
c
T T
T T
c f t
m t
A dt m t t
T T
π
→∞ →∞
− −
 
= +
 
 
∫ ∫
/2
2
2
/2
2
1 ( )
lim
2
2
T
c
T
T
c

m
m t
A dt
T
A
P
→∞
−
=
=
∫
Trong đó
m
P
là công suất của tín hiệu bản tin. Phương trình
/2
2
2
/2
1 ( )
lim
2
T
c
T
T
m t
A dt
T
→∞

−
∫
có được do m(t) là một tín hiệu thông thấp với tần số nhỏ hơn
nhiều so với
2
c
f
là tần số của
os(2 )
c
c f t
π
. Do vậy tích phân
/2
2
/2
os(4 )
1
lim ( )
2
T
c
T
T
c f t
m t t
T
π
→∞
−

∫
A/2U(f)
m(f)
f
-f
c
f
c
Hình 2.1 Phổ của tín hiệu bản tin và của tín hiệu DSB-AM
A
-W w
24
Sẽ tiến tới 0 khi
T → ∞
. Cuối cùng tỷ số tín/tạp(SNR) đối với một hệ thống
DSB-AM thì băng NSR băng gốc. Nghĩa là nó được cho bởi
0
0
W
R
PS
N N
 
=
 ÷
 
Trong đó
R
P
là công suất tín hiệu nhận được (là công suất tính trong tín hiệu

điều chế tính tại máy thu),
0
2
N
là mật độ phổ công suất tạp âm(khi giả sử tạp âm
trắng), còn W là độ rộng băng bản tin.
2.3.AM TRUYỀN THỐNG
Về nhiều phía cạnh, AM truyền thống hoàn toàn tương tự với DSB-AM; sự
khác biệt duy nhất là ở chỗ trong AM truyền thống thì m(t) được thay thế bằng
1 ( )
n
am t+
trong đó
( )
n
am t
là tín hiệu bản tin chuẩn hóa (tức là
( ) 1
n
am t ≤
). Còn a là
chỉ số điều chế mà nó là một hằng số đương nằm giữa 0 và 1.Do vậy chúng ta có
( ) (1 ( )) os(2 )
c n c
u t A am t c f t
π
= +
Và
[ ]
( ) ( ) ( ) ( ) ( )

2
c
c n c c n c
A
U f f f aM f f f f aM f f
δ δ
= − + − + + + +
Tác dụng thực sự của việc thay đổi thang tỷ lệ tín hiệu bản tin và cộng thêm
vào nó một hằng số nằm ở chỗ số hạng
1 ( )
n
am t+
thì luôn luôn dương. Điều này làm
cho việc giải điều chế các tín hiệu này trở nên dễ dàng hơn nhiều nhờ việc áp dụng
các bộ tách sóng đường bao. Hãy chú ý đến thành phần tồn tại hình sin tại tần số
c
f
trong
( )U f
. Điều đó có nghĩa là một phần (thường là đáng kể) của công suất được
phát đi thì nằm trong sóng mang tín hiệu mà nó không thực sự phục vụ việc truyền
tin. Việc này cho thấy rằng so DSB-AM thì AM truyền thống là một sơ đồ điều chế
kém kinh tế hơn về phương diện tận dụng công suất. Độ rộng băng, tất nhiên, bằng
độ rộng băng của DSB-AM và được cho bởi
2
T
B W=
Các đồ thị miền tần số tiêu biểu của tín hiệu bản tin và của tín hiệu AM
truyền thống tương ứng được thể hiện trên hình
25