bài giảng thu phát AM FM

KỸ THUẬT AUDIO-VIDEO


Chương 2

Thu phát thanh


Điều chế biên độ

•

Điều chế biên độ (AM) là quá trình làm thay đổi biên độ của sóng mang
theo tín hiệu âm thanh đầu vào

•
•
•

Tín hiệu âm thanh:
Tín hiệu sóng mang:
Tín hiệu điều chế:

s( t ) = B sin ω s t
c( t ) = A sin ωc t

c AM ( t ) = [ A + s ( t ) ] sin ωc t = A sin ωc t + s ( t ) A sin ωc t

ωc >> ω s

Điều chế biên độ

•

Biểu thức tín hiệu điều chế biên độ trong miền thời gian

c AM ( t ) = [ A + B sinω s t ] sinω c t = A[1 + k sinω s t ] sinω c t
kA
= A sinω c t + [ cos( ω c − ω s ) t + cos( ω c + ω s ) t ]
2
• Với
là độ sâu điều chế
B
k=
A


Tín hiệu AM trong miền thời gian


Tín hiệu AM trong miền tần số

Tín hiệu âm thanh là
sóng hình sin

Tín hiệu âm thanh có
phổ từ ωs1 đến ωs2


Ghép kênh bằng điều chế biên độ

Kênh 1

•
•

Hai tín hiệu âm thanh chưa điều chế bị can nhiễu với nhau
Hai tín hiệu điều chế không bị can nhiễu

Kênh 2


Biến thể của điều chế AM

•

Tín hiệu AM chứa thành phần sóng mang vô ích  để tăng hiệu suất có
thể triệt tiêu sóng mang, giữ lại một trong hai biên tần

– Double Side Band (DSB): Điều chế song biên, hay còn gọi là điều chế cân
bằng (balanced modulation), hoặc điều biên nén (supressed AM)

– Upper Side Band (USB): Điều chế đơn biên trên
– Lower Side Band (LSB): Điều chế đơn biên dưới


Biến thể của điều chế AM

•

Trong miền thời gian


Biến thể của điều chế AM

•

Trong miền tần số


Các phương pháp điều chế AM

•
•
•

Điều chế AM theo luật bình phương (Square Law AM)
Điều chế AM khuếch đại trực tiếp (Direct Amplitude Modulation Amplifier)
Điều chế AM bằng bộ nhân tương tự (Analog Multiplier)


Điều chế AM theo luật bình phương

vs = VS cos ω s t

vc = VC cos ωc t
ω2 =

1
LC

Điều chế AM theo luật bình phương

i = a1v + a2v

2


Điều chế AM theo luật bình phương

•

Dòng điện qua Diode

– Với

•

i = a1v + a2 v

2

v = vs + vc = VS cos ω s t + VC cos ωc t

Thay vào công thức:

i = a1 (VS cos ω s t + VC cos ωc t ) + a2 (VS cos ω s t + VC cos ωc t )

2

= a1VS cos ω s t + a1VC cos ωc t + a2VS2 cos 2 ω s t + a2VC2 cos 2 ωc t + 2a2VSVC cos ω s t cos sωc t

•

Khung cộng hưởng LC hoạt động như một bộ lọc thông dải tần số ωc

i = a1VC cos ωc t + 2a2VSVC cos ω s t cos sωc t


Điều chế AM theo luật bình phương

•

Sau khi cảm ứng qua biến áp, điện áp ra có dạng:



2a2VS
v p = a1n RLVC 1 +
cos ω s t  cos ωc t
a1


2

•

Đặt:

và
2a2VS
k =
a1

ta được:

A = a1n 2 RLVC

v p = A(1 + k cos ω s t ) cos ωc t


Điều chế AM khuếch đại trực tiếp

vcc = VCC + vs
Mạch khuếch đại chế
độ C


Điều chế AM khuếch đại trực tiếp
•

Giả sử biến áp T1 là 1:1, khi đó tín hiệu ra cuộn thứ cấp cũng là vs, và mắc nối tiếp với nguồn
cấp một chiều VCC. Điện áp tại điểm A là:

vcc = VCC + vs = VCC + VS cos ω s t = VCC (1 + m cos ω s t )
–

•

Với

m=

VS
VCC

Tín hiệu ra sau biến áp T 2:

v0 = kvcc vc = kVCC (1 + m cos ω s t )VC cos ωc t = kVCCVC (1 + m cos ω s t ) cos ωc t


Mạch khuếch đại chế độ C tải thuần trở

•
•

Điểm làm việc tĩnh dưới chế độ khóa (IC < 0; IB < 0)
Transistor chỉ dẫn khi tín hiệu vào làm cho tiếp giáp JE phân cực thuận
(Vin ≥ -VBB + UBE)


Mạch khuếch đại chế độ C tải thuần trở


Khung dao động LC

-

+

+

•

Chuyển mạch S ở vị trí 1, tụ được sạc đầy, S chuyển sang vị trí 2, trong
khung LC xuất hiện dao động (LC lý tưởng)

•

Giải thích:

– Khi S ở vị trí 2, tụ C xả điện tích qua L, do hiện tượng tự cảm, hai đầu L xuất
hiện suất điện động cảm ứng, có hướng ngược lại với điện áp trên C

– Khi C xả hết, suất điện động cảm ứng nạp lại điện tích cho C theo hướng
ngược lại

– Khi C được nạp đầy, lại xả điện tích qua L, lại xuất hiện hiện tượng tự cảm.
Quá trình cứ lặp lại như vậy và sinh ra dao động


Khung dao động LC

•

Dao động tắt dần (khung LC thực tế, có R)

•

Dao động điều hòa (khung LC lý tưởng)


Mạch khuếch đại chế độ C tải LC

•

Mỗi khi transistor dẫn, trên khung dao động xuất hiện một dao động tắt
dần

•

Tần số cộng hưởng khung LC được chỉnh bằng tần số tín hiệu vào. Do
vậy, duy trì dao động trên khung LC

•

Biên độ điện áp dao động xấp xỉ VCC


Điều chế AM bằng bộ nhân tương tự

vs = A + cos ω s t

v0 = vs × vc = ( A + cos ω s t ) B cos ωc t
= AB(1 +

vc = B cos ωc t

1

AB

cos ω s t ) cos ωc t


Sơ đồ khối máy phát AM


Sơ đồ khối máy phát AM

•

Chức năng các khối:

– Dao động thạch anh: tạo dao động ổn định (tần số thấp)
– Nhân tần số: nhân (x n lần) tần số dao động thạch anh để đạt được tần số
sóng mang

– Điều chế AM: Điều chế tín hiệu
– Khuếch đại âm tần và khuếch đại cao tần: Khuếch đại các tín hiệu tương ứng
tới công suất đủ lớn.