Bài giảng CƠ SỞ VIỄN THÔNG - Chương 2 pps

Chương 2: Điều chế tương tự

Chƣơng 2
ĐIỀU CHẾ TƢƠNG TỰ

2.1 Mô hình hoá hệ thống:
Định nghĩa: biễu diễn mối quan hệ giữa các đặc trưng của tín hiệu ở đầu vào và đầu ra của
hệ thống tuyến tính.
- Xét hệ thống tuyến tính có đáp ứng xung là k(t) và hàm truyền đạt
)(

K
, x(t) là ngõ vào,
y(t) là ngõ ra.
- Sơ đồ khối hệ thống tuyến tính:

Hình 2.1: sơ đồ khối hệ thống tuyến tính
- Quan hệ ngõ ra - vào:
)(*)()( txtkty 

)().()(

XKY 

Giá trị biên độ:
)(.)()(

XKY 

Giá trị góc pha:
)(arg)()(arg


XY 

2.2 Điều chế và giải điều chế tƣơng tự:
2.2.1 Định nghĩa:
Điều chế là quá trình biến đổi một trong các thông số sóng mang cao tần (biên độ, hay tần
số, hay pha) tỷ lệ với tín hiệu điều chế băng gốc BB (BaseBand).
2.2.2 Điều kiện điều chế:
1) Tần số sóng mang cao tần f
c
(frequency carry), f
c
)108( 
F
max

trong đó F
max
: tần số cực đại tín hiệu điều chế băng gốc.
2) Thông số sóng mang cao tần biến đổi tỷ lệ với biên độ tín hiệu điều chế Bandbase mà
không phụ thuộc vào tần số của nó.
3) Biên độ sóng mang cao tần
m
VV 

(biên độ tín hiệu điều chế băng gốc).
y(t)
)(

Y

x(t)
)(

X

)(
)(

K
tk

Chương 2: Điều chế tương tự

4) Trong điều chế xung – số thì tần số lấy mẫu f
mẫu

max
2F

Phân loại điều chế:
+ Điều chế tương tự: AM, FM, PM, SSB, DSB.
+ Điều chế số: ASK, FSK, PSK, QPSK,…
+ Điều chế xung: PAM (Pulse Amplitude Modulation)
PWM (Pulse Width Modulation)
PPM (Pulse Position Modulation)
PCM (Pulse Code Modulation)
2.2.3 Điều chế biên độ AM (Amplitude Modulation)
2.2.3.1 Điều chế AM:
- Định nghĩa: biên độ sóng mang cao tần tỷ lệ với tín hiệu điều chế băng gốc gọi là điều chế

AM.
- Sơ đồ khối điều chế AM mức thấp:

Hình 2.2: Sơ đồ khối điều chế AM mức thấp.
Ứng dụng: trong truyền hình, truyền thanh.
anten
Sóng mang
carrier
tVtx
ccc

cos)( 

Tín hiệu băng gốc
tVtm
mm

cos)( 

Điều chế AM
mức thấp
KĐCS cao tần
Chương 2: Điều chế tương tự

- Sơ đồ khối mạch điều chế AM mức cao:

Hình 2.3: sơ đồ khối điều chế AM mức cao
- Đường bao cao tần AM lặp lại dạng tín hiệu điều chế.
- Cách đánh giá điều chế AM thơng qua đường bao:

Hình 2.4: điều chế AM đơn âm.
anten
Sóng mang
tVtx
ccc

cos)( 

Tín hiệu băng gốc
tVtm
mm

cos)( 

Điều chế
AM mức
cao
KĐCS cao tần
t
m(t)

V
m
t
Sóng mang
V
AM
(t)

V
max
V
min
-V
max
-V
min
Tín hiệu băng gốc
Tín hiệu điều chế AM
Đường bao
Chương 2: Điều chế tương tự

Tín hiệu sóng mang:
tVtx
ccc

cos)( 
; trogn đó V
c
là giá trị biên độ sóng mang và
c

là tần
số gốc sóng mang.
Tín hiệu băng gốc:
tVtm
mm

cos)( 

; trong đó V
m
là giá trị biên độ tín hiệu băng gốc,
m

là
tần số gốc tín hiệu băng gốc.
Tín hiệu sóng mang:
tVtx
ccc

cos)( 
; trogn đó V
c
là giá trị biên độ sóng mang và
c

là tần
số sóng mang. Lưu ý:
c

rất lớn hơn nhiều
m

.
- Khi chưa có tín hiệu băng gốc đưa vào (V
m
=0), nghĩa là máy phát hoạt động ở chế độ
sóng mang, khi đó ngõ ra có dạng:
tVtV

ccAM

cos)( 

- Khi có tín hiệu băng gốc đưa vào (
0
m
V
) máy phát, khi đó ngõ ra có dạng:
-
( ) cos cos cos )
(1 cos )cos
(1 cos )cos
AM C C m m C
m
C m C
C
C A m C
V t V t V t t
V
V t t
V
V m t t
  





(2.1)

Hệ số điều chế:
minmax
minmax
VV
VV
V
V
m
c
m
A



(2.2)
Để tín hiệu điều chế AM không bị méo thì điều kiện:
1
A
m

Biến đổi công thức (2.1), dùng công thức biến đổi lượng giác ta được:
 
ttm
V
tVtV
mcmcA
c
ccAM
)cos()cos(
2

cos)(



tm
V
tm
V
tVtV
mcA
c
mcA
c
ccAM
)cos(
2
)cos(
2
cos)(


(2.3)
Nhận xét công thức (2.3): tín hiệu AM điều chế đơn âm gồm thành phần sóng mang và hai
biên.





Chương 2: Điều chế tương tự

Vẽ phổ AM điều chế đơn âm:

Hình 2.5: Phổ tín hiệu điều chế AM.
LSB: Lower Side Band.
USB: Upper Side Band.
- Cơng suất ra ở chế độ sóng mang:
eq
c
c
R
V
P
2
2


Trong đó: V
c
là giá trị biên độ sóng mang.
R
eq
là tải tương đương
- Cơng suất ngõ ra AM lớn nhất:
)
2
1(
2
A
cAM

m
PP 
(2.4)
Nhận xét: cơng suất ngõ ra AM lớn nhất phụ thuộc vào cơng suất sóng mang và hệ số điều
chế.
Khi điều chế cực đại, nghĩa là m
A
=1, thì cơng suất ngõ ra AM lớn nhất trong trường hợp này
là: P
AM max
= (3/2) P
C
- Cơng suất trung bình điều chế AM:
LSBUSBcAMtb
PPPP 
(2.5)
Nhận xét: cơng suất trung bình điều chế AM là tổng cơng suất sóng mang, cơng suất biên
dưới và cơng suất biên trên.
- Băng thơng của điều chế AM: BW
AM
=2f
m
. (2.6)
Ví dụ 3: cho tín hiệu AM có V
max
= 100V, V
min
= 20V. Tính hệ số điều chế và cho biết điều
chế này có bị méo hay khơng? Và tính cơng suất sóng mang và cơng suất ngõ ra AM, biết
 50

eq
R
.


V
c
2
A
m
V
c
2
A
m
V
c
mc



c


mc



Phổ biên
dưới LSB

Phổ biên
trên USB
Phổ trung
tâm
Chng 2: iu ch tng t

Gii:
H s iu ch, ỏp dng cụng thc (2.2):
667.0
20100
20100
minmax
minmax







VV
VV
m
A

Biờn súng mang:
V
VV
V
c

60
2
20100
2
minmax






Cụng sut súng mang:
36
50*2
60
2
2
2

eq
c
c
R
V
P
W
Cụng sut ngừ ra mỏy phỏt AM:
44)2/
3
2

1(36)
2
1(
2
2








A
cAM
m
PP
W
Bi tp v nh 1: cho tn s súng mang cao tn AM bng 1MHz, biờn 100V trờn ti
50
eq
R
. Tớn hiu iu ch
tFVtFVtm
2211
2cos2cos)(


v m
A1

=0.2, m
A2
=0.3 ln lt
l cỏc h s ca tớn hiu tn s F
1
=5KHz v F
2
=15KHz. Tớnh cụng sut súng mang v cụng
sut ngừ ra AM, v ph AM.
Bi tp v nh 2: cho tớn hiu iu ch AM nh hỡnh 2.6. Tớnh h s iu ch, v ph biờn
bit tn s súng mang l 100KHz v tn s tớn hiu bng gc l 15KHz.


Hỡnh 2.6: tớn hieọu ủieu cheỏ AM
2.2.3.2: Nhn xột iu ch AM:
- Cụng sut mang khụng ti tin thỡ chim nhiu.
- Cụng sut cao tn ti tin nh hai biờn nh nhau v ph thuc vo h s iu ch m
A
.
- Bng thụng cn truyn ln gp ụi cn thit nờn phớ v tng nhiu.
- Xột v tớnh hiu qu s dng cụng sut cao tn kộm.
- Tớnh chng nhiu kộm.
t
V
AM
(t)

80V

40V

-80V

-40V

ẹửụứng bao
Chương 2: Điều chế tương tự

- Dễ thực hiện tín hiệu AM và máy thu giải điều chế đơn giản, rẽ.
- Điều chế AM dùng trong phát thanh quảng bá MW-SW.
2.2.3.3 Mạch điều chế AM
- Mạch điều chế AM đơn giản dùng diode:

Hình 2.7: mạch điều chế AM đơn giản dùng diode
- Mạch điều chế AM dùng FET:

Hình 2.8: mạch điều chế AM dùng FET
FET có điện trở ngõ ra tuyến tính, vì vậy độ lợi mạch cũng tuyến tính.

R
f
C
1
)(tm

R
G
-V
G

x
c
(t)
C
out
tVtm
mm

cos)( 

R
2
R
1
tVtx
ccc

cos)( 

R
3
D

C

L

C

Ngo ra

Chương 2: Điều chế tương tự

2.2.4: Giải điều chế AM:
-Đònh nghóa: là quá trình khôi phục lại tín hiệu nguyên thuỷ hay tín hiệu băng gốc.

Sự phân tích mạch tách sóng đỉnh dựa vào 2 quan sát: (1) input khơng thể lớn hơn
output ( với một diode lý tưởng ). Và (2) output khơng bao giờ giảm với t. Quan sát thứ nhất
đúng, vì nếu input vượt q output thì diode có thêm một điện thế dương phân cực thuận.
Quan sát thứ 2 do sự kiện là tụ khơng có đường xã điện. Nên output ln ln bằng với trị
đỉnh của input trước thời điểm đó.
* Bây giờ nếu ta đấu thêm một điện trở xã điện cho tụ. Mạch ở hình 4.36 là mạch
tách sóng bao hình. Output sẽ có dạng expo giữa các đỉnh. Nếu chọn lựa thời hằng RC thích
hợp, thì output sẽ xấp xĩ với bao hình. Và mạch tác động như một mạch tách sóng. Output có
chứa sóng dư ( tần số f
C
) nhưng điều đó khơng hề gì, vì ta chỉ quan tâm đến những tần số
dưới tần số f
m
.
Thời hằng RC phải ngắn sao cho bao hình có thể vạch những thay đổi trị đỉnh của sóng
AM . Các đỉnh cách nhau tại những khoảng bằng với tần số sóng mang, trong lúc chiều cao
thì theo biến đổi của biên độ của s(t).

Chương 2: Điều chế tương tự

- Sơ đồ khối giải điều chế AM:

Hình 2.9: sơ đồ khối mạch giải điều chế AM
- Mạch giải điều chế AM dùng diode:

Hình 2.10: Mạch giải điều chế AM dùng Diode
+ Ở bán chu kỳ dương, D
1
dẫn, C
1
nạp đến giá trị biên độ tín hiệu cao tần.
+ Ở bán chu kỳ âm, D
1
tắt, tụ C1 xả qua R
1

Diode D
1
tách sóng nửa bán kỳ biên độ tín hiệu cao tần IF. Với sự lựa chọn R
1
C
1
thích hợp,
điện áp trên tụ C
1
có dạng đường bao cao tần là tín hiệu giải điều chế AM:
1max
2
1
2
1
1
Rf
m

C
A












Thơng thường giá trị R
1
khoảng vài K

.
IF

D
C
1
C
2
C
3
R
1

R
2
C
4
Giải điều chế AM
KĐCS
cao tần
anten
Loại bỏ
sóng
mang
Tín hiệu
băng gốc
Loa
Bộ
lọc
Chương 2: Điều chế tương tự

2.3 Điều chế đơn biên SSB (Single Side Band):
- Định nghĩa: điều chế đơn biên SSB là quá trình điều chế tạo một biên tần (biên trên hay
biên dưới) của tín hiệu AM.
- Cách tạo SSB:

Hình 2.11: Phổ của các tín hiệu điều chế AM, DSB, và SSB.
- Băng thông BW
SSB
=f
m
- Sóng mang phụ tín hiệu SSB từ 100KHz đến 500KHz. Thông thường chọn 100KHz, hay
200KHz.

- Phạm vi ứng dụng: dùng trong thông tin sóng ngắn, quân đội, hàng hải, … có khoảng cách
thông tin rất xa.
- Nhận xét:
+ So với AM thì điều chế SSB thực hiện phức tạp hơn.
+ Băng thông SSB giảm phân nữa so với AM. Tiết kiệm băng tần, giảm nhiễu.
+ Vì chỉ phát phần công suất một biên nên công suất phát SSB thấp hơn nhiều so hơn
công suất phát AM xét cùng một khoảng cách thông tin.
+ S/N của điều chế SSB tốt hơn S/N của điều chế AM.
2.4 Điều chế cân bằng (Balanced Modulation):
- Điều chế cân bằng: tạo tín hiệu DSB.


V
c
2
A
m
V
c
2
A
m
V
c
mc



c


mc



AM


2
A
m
V
c
2
A
m
V
c
mc




mc



DSB


2
A
m
V
c
mc



SSB
Chương 2: Điều chế tương tự

- Sơ đồ mạch điều chế cân bằng:

Hình 2.12: sơ đồ mạch điều chế cân bằng



Hình 2.13: qui trình hoạt động điều chế cân bằng.
m(t)

- +

D
3
D
4
T
1
T

2
v
out
x
c
(t)

D
3
-D
4
dẫn;
D
1
-D
2
tắt

m(t)
D
1
D
2
T
1
T
2
v
out
x

c
(t)

+ -

D
1
-D
2
dẫn;
D
3
-D
4
tắt.
m(t)
Tín hiệu
băng gốc

D
1
D
2
D
3
D
4
T
1
T

2
v
out
x
c
(t) tín hiệu sóng mang

Chương 2: Điều chế tương tự


- Ứng dụng: trong phát thanh FM, đổi tần, điều chế số BPSK.
Giả sử sóng mang vuông có dạng:
tnf
n
tftftx
cccc
)(2sin
1
)3(2sin
3
1
2sin)(

 

(2.7)
Khi đó tín hiệu ngõ ra cân bằng:
)().()( txtmtv
cout


(2.8)
Ví dụ 4: cho tín hiệu băng gốc
ttm )10.5(2sin2)(
3


Hãy cho biết dạng sóng điện áp ngõ ra
của bộ điều chế cân bằng, biết tần số sóng mang là 45KHz.
Giải:
Dạng điện áp sóng mang:
Chương 2: Điều chế tương tự

tn
n
tttx
c
)10.45.(2sin
1
)10.45.3(2sin
3
1
)10.45(2sin)(
333

 

Dạng điện áp ngõ ra, áp dụng (2.8):
tnt
n

tttttxtmtv
cout
)10.45.(2sin.)10.5(2sin
1
)10.45.3(2sin.)10.5(2sin
3
2
)10.45(2sin.)10.5(2sin2)().()(
33
3333






Vẽ phổ DSB:

Hình 2.14: Phổ của tín hiệu điều chế DSB

FM quảng bá stereo:

Hình 2.15: sơ đồ khối âm thanh Stereo



V
2

mc

ff 3

mc
ff 

mc
ff 

m
f

mc
ff 3

f
KHz
19 38
L-R
L-R
L+R
38KHz
L+R
L-R
L
+
-
R
X
+
19KHz

pilot
FM
Chương 2: Điều chế tương tự

Tín hieäu truyeàn hình:

Hình 2.16: Phổ của tín hiệu truyền hình
2.5. Điều chế và giải điều chế góc FM-PM:
2.5.1 Định nghĩa điều chế FM-PM:
 Tín hiệu băng gốc:
tVtm
mm

cos)( 

 Tín hiệu sóng mang cao tần:
)cos()(
0

 tVtx
ccc
chưa điều chế.
c

tần số góc sóng mang.
0

pha ban đầu.
0
)(


 tt
c
pha tức thời của dao động cao tần.
 Nếu tín hiệu điều chế tần thấp làm thay đổi pha tức thời ta có điều chế góc. Trong điều
chế góc biên độ sóng mang không đổi.
+ Nếu như tín hiệu băng gốc làm thay đổi tần số
0

ta có điều chế tần số FM.
+ Nếu như tín hiệu băng gốc làm thay đổi pha ban đầu
0

ta có điều chế pha PM.
 Mối quan hệ giữa pha và tần số:

dt
td
t
c
)(
)(






 dttt
c

)()(

(2.9)
f
f
c
75.0
c
f

5
c
f

f
c
+6.5
8MHz
hình
tieáng
Chương 2: Điều chế tương tự



Chương 2: Điều chế tương tự


2.5.2 Phổ FM (Frequency Modulation):
- Phổ tín hiệu điều chế (FM, PM) khi điều chế đơn âm giống nhay và được xác định:
 

tmtVtv
mfcFM

sincos)( 
(2.10)
Trong đó: m
f
: hệ số điều chế

c

: tần số góc sóng mang
m

: tần số góc tín hiệu băng gốc
V: biên độ điều chế FM
Ap dụng công thức lượng giác cos(a+b)=cosa.cosb – sina.sinb vào công thức (2.10), ta
được (2.11):
 
 
 
 
ttmVttmVtv
cmfcmfFM

sinsinsincossincos)( 
(2.11)

Chương 2: Điều chế tương tự

Lưu ý:
1cos 

,

sin
với

rất nhỏ. (2.12)
* FM dải hẹp (NBFM: Narrow Band FM): m
f
<0.25



Vì m
f
<0.25 nên
25.0sin 

f
m

Chương 2: Điều chế tương tự

1)sincos( 

f
m
và


sin)sinsin(
ff
mm 

Cơng thức (2.11) được viết lại dưới dạng sau:
ttVmtVtv
cmfcNBFM

sinsincos)( 
(2.13)
Nhận xét: cơng thức (2.13) gồm hai thành phần:
+
tV
c

cos
: dạng sóng mang trung tâm
+
ttVm
cmf

sinsin
: dạng sóng biên tần được phân tích thành hai thành phần
biên như sau:

    
t
Vm
t

Vm
ttVm
mc
f
mc
f
cmf
)cos(
2
)cos(
2
sinsin


(2.14)
Biên tần dưới Biên tần trên
-Phổ băng tần hẹp FM:


Hình 2.17: phổ băng tần hẹp FM
Nhận xét: phổ băng tần hẹp FM giống phổ AM.
Ứng dụng: dùng trong thông tin thoại FM với độ di tần (5-15)KHz.








2
f
Vm

2
f
Vm

mc



c


mc



Sóng mang
Chương 2: Điều chế tương tự

* Xeùt FM daûi roäng (WBFM: Wide Band FM): m
f
>0.25

- Gồm thành phần tần số sóng mang và các thành phần biên:
mc
n



với n=1, 2, 3, …
- Biên độ tỷ lệ với hệ số hàm Bessel loại 1 bậc n:

 









1
)()(0
)cos()1()cos(cos)(
n
mc
n
mcmncmFM
nnJtJVtv
ff

(2.15)
Trong đó: J
0
, J
n
: các hệ số hàm Bessel (tra bảng)

m
f
J
0
J
1
J
2

J
3
J
4
J
5
0.00
1.0
-
-
-
-
-
0.25
0.98
0.12
-
-
-
-
0.5

0.94
0.24
0.03
-
-
-
1.0
0.77
0.44
0.11
0.02
-
-
1.5
0.51
0.56
0.23
0.06
0.01
-
2.0
0.22
0.58
0.35
0.13
0.03
-
2.4
0
0.52

0.43
0.20
0.06
0.02
Ví dụ: vẽ phổ điều chế WBFM biết m
f
=1.5, V
WBFM
=2V.
Chương 2: Điều chế tương tự

Giải:
Tra bảng hàm bessel ứng với m
f
=1.5, ta có các giá trị như sau:
J
0
=0.51, J
1
=0.56, J
2
=0.23, J
3
=0.06 và J
4
=0.01.
Vậy n=4.
Ap dụng công thức (2.15) với n=4, ta có:
 
 

 
 
)4cos()4cos(01.0*2
)3cos()3cos(06.0*2
)2cos()2cos(23.0*2
)cos()cos(56.0*2)cos51.0(2)(
mcmc
mcmc
mcmc
mcmccFM
ttv









Vẽ phổ WBFM:

Hình 2.18: Phổ băng tần rộng FM với (m
f
=1.5)
- Công suất phổ biên cực đại: V
2
/2R
eq

- Công suất có điều chế:
)0( 
f
mP
= tổng công suất các vạch phổ (2.16)
Ứng dụng: WBFM có tính chống nhiễu cao dùng trong phát thanh FM stereo, tiếng TV,
Viba, truyền hình vệ tinh. Theo tiêu chuẩn FCC, độ di tần cực đại FM phát thanh và tiếng
TV là
KHz75

* Nhận xét:
- Công suất AM thay đổi theo điều chế. Công suất FM không đổi (sai số không đáng kể).
- Băng thông: xét về mặt lý thuyết thì băng thông FM-PM là vô cùng lớn nhưng trên thực tế
đôi khi băng thông FM được coi là không đổi với công thức:
)1(2
ffmFM
mmfBW 
(2.17)
Lưu ý: khi thiết kế BW(-3dB) của mạch công suất cao tần phải lớn hơn băng thông tính toán
theo công thức (2.17) để tín hiệu không bị méo.
- Tính chống nhiễu: thông tin FM có tính chống nhiễu cao hơn AM, chính vì vậy điều chế
FM thường được chọn ở hệ thống thông tin điều chế tương tự.


1.02

1.12


1.12

0.46

0.46

0.12

0.12

0.02

0.02

c


mc



mc

2

mc

3

mc


4

mc



mc

2

mc

3

mc

4

Chương 2: Điều chế tương tự



Mạch phát FM
Một mạch dao động cao tần tạo sóng mang, có tần số quyết định bởi mạch điều hợp (
hoặc thạch anh ) đấu song song với một doide biến dung (Varicap). Điện dung của varicap
có thể thay đổi bằng cánh làm thay đổi dòng chạy ngang qua nó (nếu phân cực thuận) hoặc
điện thế đặt lên 2 đầu nó (nếu phân cực ngược). Sự thay đổi điện dung của varicap sẽ làm
thay đổi tần số của mạch giao động. Nếu dòng hay thế đi ngang qua varicap thay đổi tỷ lệ
với tín hiệu chứa tin thì tần số của mạch giao động thay đổi tỷ lệ với tín hiệu nầy. Và sóng
FM sẽ được tạo ra.

Trong hình. Bên phải D là mạch giao động mà tần số được làm thay đổi. Bên trái D là
mạch phân cực và ghép tín hiệu s(t) vào doide D. Tụ C
2
có trị rất lớn so với trị của điện dung
Varicap, nên chỉ có tác dụng cách ly DC. RFC, cuộn chặn cao tần, ngừa tín hiệu dao động
ghép ngược lại nguồn phân cực. C
1
: tụ phân dòng.
Chương 2: Điều chế tương tự

Xem mạch điện hình 5.19. Nửa trên của máy biến thế L
1
và C
1
điều hợp tại f
a
. Nửa
dưới máy biến thế và C
2
điều hợp tại f
b
.
Mạch điện trên đây gọi là tách sóng độ dốc ( Slope Detector ) vì nó dùng đoạn dốc của
đặc tuyến mạch lọc để tách sóng.

Trong trường hợp s(t) hình sin trong trường hợp tổng quát độ dời tần tối đa tương tự
ký hiệu là Δf. Công thức tổng quát cho là:
BW ≈ 2( Δf + f
m

)
• Nếu Δf rất lớn so với f
m
, ta có FM băng rộng, và tần số của sóng mang thay
đổi một khoảng rộng, nhưng với nhịp độ chậm. Tần số tức thời của sóng mang thay đổi
chậm từ f
C
-Δf đến f
C
+Δf. Như vậy sóng FM xấp xỉ với một Sinusoide thuần trong một thời
gian dài. Ta có thể nghĩ là nó là tổng của nhiều Sinusoide với các tần số nằm giữa 2 giới hạn.
Nên biến đổi F thì gần bằng với sự chồng ( Superposition ) các biến đổi F của những
sinusoide ấy tất cả nằm trong giới hạn tần số. Vậy thực hợp lý để giả sử rằng khổ băng thì
xấp xỉ với bề rộng của khoảng tần số này, hoặc 2Δf.
• Nếu Δf rất nhỏ, ta có một sóng mang thay đổi trong một khoảng rất nhỏ của
tần số, Với Δf nhỏ, BW = 2f
m
.
2.5.3 Phổ và điều chế PM (Phase Modulation)


Chương 2: Điều chế tương tự


PM là một dạng điều chế quan trọng dùng trong thơng tin FM gián tiếp dải hẹp, thơng
tin vệ tinh, thơng tin vũ trụ bởi vì tính chống nhiễu của PM và FM tốt hơn AM.
Mạch PM dễ thực hiện từ VCXO (mạch dao động bằng thạch anh) có độ ổn định tần
số cao.
Ngồi ra trong mạch FM có độ di tần cao, chỉ số điều chế lớn, nhưng tần số sóng
mang bị trơi. Trong khi đó điều chế PM thì độ ổn định tần số sóng mang là một tiêu chuẩn

rất quan trọng mà dễ dàng thực hiện.
- Định nghĩa: điều chế PM là dạng điều chế pha trong đó tần số sóng mang cao tần khơng
đổi, chỉ có pha sóng mang cao tần biến đổi tỉ lệ với điều chế.
- Cơng thức:
 
 
)(cos)(cos)( ttVtmktVtv
cpcPM



Với
tfVtm
mm

2cos)( 
, ta được
)(t

:
tfVkt
mmp

2cos)( 
(2.18)
Trong đó: k
p
là hằng số [rad/s] gọi là độ nhạy điều chế (modulation sensitivity)
Vậy
mpp

Vkm 

độ di pha PM hay chỉ số điều chế PM.
Dạng sóng điều chế PM:
)2cos2cos()( tfmtfVtv
mpcPM


(2.19)
Chương 2: Điều chế tương tự

* Xét trường hợp m
p
<0.25: điều chế PM dải hẹp (Narrow –PM)
p dụng công thức biến đổi lượng giác và gần đúng, công thức (2.19) được viết lại:
ttmVtVtv
cmpcNPM

sin)cos(cos)( 
(2.20)
(1) (2)
Nhận xét cơng thức (2.20):
+ Thành phần (1) trong cơng thức là thành phần sóng mang.
+ Thành phần (2) trong cơng thức là thành phần biên.
Sơ đồ khối điều chế:


Hình 2.19: sơ đồ khối điều chế PM dải hẹp
* Xét trường hợp m
p

>0.25: điều chế PM dải rộng (Wide –PM)
- PM dải rộng dựa vào ngõ ra PM dải hẹp đưa qua bộ nhân. Ý nghĩa bộ nhân làm tăng độ
dịch pha tạo PM dải rộng:
- Với chỉ số m
p
cho trước thì biên độ, cơng suất của điều chế PM và FM hồn tồn giống
nhau.
- Sự khác biệt giữa điều chế PM và FM có thể phân biệt khi tăng hoặc giảm tần số tín hiệu
điều chế F
m
, vì:
+ Đối với PM:
mPM
Fconstm 


+ Đối với FM:
m
m
c
FM
Fconst
F
f
m 



-
Bal-Mod

Dieu che can bang
m(t)
tV
c

sin

tV
c

cos

+
X
-90
0
OSC
output
Chương 2: Điều chế tương tự

2.5.4: Giải điều chế PM:
Sơ đồ mạch:

Hình 2.20: sơ đồ mạch giải điều chế PM
Nhận xét:
 giống mạch dạng điều chế cân bằng.
 f
c
= f
i

 tín hiệu có tần số f
c
thì D
1
, D
2
dẫn
 Nếu f
c
≠ f
i
mạch hoạt động như bộ đổi tần
 Mạch lọc RC chọn lọc lấy thành phần điện áp V
d
của phách hiệu (f
i
- f
c
)
 Khi khố pha (đồng bộ) f
i
=f
c
chỉ còn sự sai pha giữa hai tín hiệu f
i
và f
c
. Điện áp ra V
d

tỉ
lệ với sai pha
 Mạch đổi tần thực hiện hàm nhân 2 tín hiệu điện áp. Điện áp ra:
)cos(2).sin(
cciid
ttVV



)]()sin[()]()sin[(
cciicciid
ttVttVV


(2.21)
(1) (2)
- Khi khoá pha
ic


, thành phần (2) bò loại khỏi LPF thì công thức (2.21) được
viết lại:
)(~)sin(
cicid
VV



- V
d

tỉ lệ với biên độ tín hiệu vào f
i
và độ sai pha
e



PM
input
f
i
D
1
D
2
T
1
V
d
f
c
R

R

C

C