11 khao sat tin hieu dieu che dung matlab

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN TỐT
NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT TÍN
HIỆU ĐIỀU CHẾ
DÙNG MATLAB
Giáo viên hướng dẫn:
NGUYỄN THANH HẢI
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN NHƯ CƯỜNG
Lớp
KĐĐ

TP. HỒ CHÍ MINH 3 - 2000

: 95


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 Ωmin÷Ω max, ta có:
VΩ = VΩ.cosΩt

(1.1)

Tải tin là dao động cao tần:
Vωo = V0.cosω0t

(1.2)

Từ (1-1) và (1-2) ta được tín hiệu điều biên có dạng:
VAM ( t ) = ( V0 + VΩ cos Ωt ) cos ω0 t
 V

= V0 1 + Ω cos Ωt  cos ω0 t
V0


= V0 (1 + m cos Ωt ) cos ω0 t

(1.3)

VΩ
là hệ số điều chế hay còn gọi là
V0
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 đó:

m=

Trong thực tế mmax = 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 Vmax, Vmin và áp dụng công thức:
Vmax − Vmin
V
V − Vmin
2
m= Ω =
= max
V
+
V
V0
Vmax + Vmin
max
min
2

(1.4)


Khi m = 1 ta có Vmax = 2V0 và Vmin = 0.

Biến đổi lượng giác công thức (1.3) ta có:

VAM = V0 cos ω0 t +
VΩ

mV0
mV0
cos( ω0 + Ω ) t +
cos( ω0 − Ω ) t
2
2
V0

(1.5)

t
0

t
0

VAM

3

2

t

1

m<1

0

-1

-2

-3

0

5

10

15

20

VAM
4
3
2

m=
1

t

1

0
-1
-2
-3
-4
0

5

10

15

20

VAM

6

4

m>
1

t

2

0

-2

-4

-6

0

5

10

15

Hình 1.1 Dạng tín hiệu VΩ, V0 và tín hiệu điều
biên VAM

20


Như vậy khi
điều chế đơn âm
phổ của tín hiệu
điều biên AM có
ba thành phần: Tải
tin có tần số ω0
và có biên độ V0;
hai dao động biên
có tần số ω0 ± Ω
và có biên độ

mV0
như hình 1-2,a.
2
V
Khi m=1 thì VAM = 0
2
Nếu ta điều
chế một dãi âm
tần (Ωmin÷Ω max) vào
tải tin, ta sẽ có
phổ của tín hiệu
AM như hình 1-2,c.
Ta thấy ngoài
tải tin ω0 có biên
độ V0 còn có hai
biên
tần:
biên
tần trên có tần
số từ (ω0 - Ωmin)
đến (ω0 + Ωmax) và
biên tần dưới có
tần số từ (ω0 Ωmax) đến (ω0 + Ωmin)
đối xứng qua tải
tin.

V0

VAM

mV0
2

ω
ω0 - Ω

0

ω0

ω0 + Ω

VΩ

ω
0

0

Ωmin

Ωmax

ω
ω0
ω0 - Ωmax
ω + Ωmax
ω0 - Ωmin ω0 + Ωmin0
Hình 1-2 Phổ của rín
hiệu AM

Thực chất phổ của các dao động hai biên không
đồng điều nhau mà càng xa ω0 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:
2
Pωo = V 0
(1.6)
2RL



•

Công suất biên tần:
2

m2

 mV0  1
Pbt ( ω0 + Ω ) = Pbt ( ω0 − Ω ) = 
=
P

ω0
2
 2  2R L
Pbt = Pbt ( ω0 + Ω ) + Pbt ( ω0 − Ω )

m2
= Pω0
2

(1.8)

Khi điều chế sâu (100%): m = 1 thì Pbt =
•

(1.7 )

Pω0

(1.9)

2

Từ (1.3) ta có: VAmmax = V0(1+m)
V02 (1 + m )
2

= Pω0 (1 + m )
2R L
2

Do đó: PAM max =

Khi m = 1 thì PAMmax = 4Pωo

(1.10)
(1.11)

Vậy công suất trung bình trong một chu kỳ điều chế:
PAM

 m2 
m

= Pω0 + Pbt = Pω0 + Pω0
= Pω0 1 +
2
2 


(1.12)

Nếu m = 1 thì PAM = 3/2 Pωo (1.13)
⇒ Pbt = 1/3 PAM

(1.14)

•Hệ số lợi dụng công suất:

k=

Pbt
=
PAM

Pω0 m 2
2

 m 

Pω0 1 +
2


2

=

1
2
2
m +1

(1.15)

1
có nghóa là

3
công suất hữu ích chỉ bằng một phần ba tổng công suất
phát đi.
Khi điều chế sâu nhất m = 1 thì

k=


Trong thực tế để tín hiệu không méo m = 0,7 ÷ 0,8 thì
1
. Đây chính là nhược điểm của tín hiệu AM so với tín
3
hiệu điều biên (SSB).
k<

III.

Các chỉ tiêu cơ bản của dao động đã điều
biên:

1. Hệ số méo phi tuyến:
Trong đó: k =

I(2ω0 ± 2 ωΩ ) + I(2ω0 ± 3ωΩ ) + ....
I ( ω 0 ± ωΩ )

I(ωt ± nωs) (n ≥ 2) là biên độ các thành phần dòng điện
ứng với hài bậc cao của tín hiệu điều chế;
I(ωt ±

là biên độ các thành phần biên tần.
I0
A
Để đặc trưng cho méo
phi tuyến trong mạch điều
B
khiển, người ta dùng đặc
tuyến điều chế tónh (hình
UΩ
1.3). Đặc tuyến điều chế
tónh cho biết quan hệ giữa
C
biên độ tín hiệu ra và giá
trò tức thời của tín hiệu
Hình 1-3: Đặc tuyến điều chế
điều chế ở đầu vào.
ωs)

Dạng tổng quát của
đặc tuyến điều chế tónh
được biểu diễn trên hình 1-3.

tónh.
A–Giá trò cực đại; B–Tải tin chưa
điều chế

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 ωt ± 2ωs 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.


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(Fs)Us = const
Hệ số méo tần số được xác đònh theo biểu thức:
M = m0
m

Hoặc MdB = 20logM

(1.17)

Trong đó:
m0 – 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(2Fmax)
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.


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(θ = 1800) hoặc phân tích
theo chuỗi Fourier khi mạch làm việc ở chế độ mà góc
cắt θ < 1800 (chế độ lớp AB, B, C). phương pháp tính toán
cho hai trường hợp đó như sau:
a). Trường hợp 1: θ = 1800 .

Giả thiết mạch điều biên dùng Diode (hình 1-5).
Nếu các tín hiệu vào thỏa mãn điều kiện V0 + VΩ
< E (2.18)
thì mạch làm việc ở chế độ A (θ = 1800) Hàm số đặt
trưng cho phần tử phi tuyến (diode) xung quanh điểm
làm việc được biểu diễn theo chuỗi Taylor:
iD = a1uD + a2uD2 + a3uD3 +…

(1.18)

với uD = ED + U0cos0t + UΩcosΩt
Thay uD vào biểu thức (1.18), nhận được:
ID = a1(E + U0 cosω0t + UΩcosωΩt) + a2(E + U0 cosω0t +
UΩcosωΩt)2 + + a3(E + U0 cosω0t + UΩcosωΩt)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.
A3 = a4 = a5 = … = a2n+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.


iD

iD

E

0

0

UD

0

t

D
D

0

UD

1k

ω0

CB
1uF
+

10V

+ E0 t

ωΩ

a)

2ω0 - 2ωΩ
2ω0 - ωΩ
2ω0
2ω0 + ωΩ
2ω0 + 2ωΩ

ω0 + 2ωΩ
ω0 + 3ωΩ

ω0 + ωΩ

ω0 - 3ωΩ

ω0 - 2ωΩ
ω0 - ωΩ

3ωΩ

ωΩ
2ωΩ

b
Hình 1.5 Điều biên ở chế độ A
a) Mạch điện dùng Diode; b) Đặt tuyến
của Diode

ω
Hình 1.6 Phổ của tín hiệu điều biên khi mạch làm
việc ở chế độ A


b) Trường hợp 2: θ < 1800
Khi θ < 1800, 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:
khi uD ≤ 0
ID =
(1.20)
SuD
khi uD >0
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 iD theo chuỗi Fourier như sau:
ID = I0 + i1 + i2 +…+ in +…= Io + I1cosω0t + I2cos2ω0t +..+ Incosnω0t
(1.21)
Trong đó:
I0: thành phần dòng điện một chiều;
I1: biên độ thành phần dòng điện cơ bản đối với tải
tin;
I2, I3,…,In: biên độ thành phần dòng điện bậc cao (hài
bậc cao) đối với tải tin;
I0, I1, I2,…, In được tính toán theo các biểu thức
đònh hệ số của chuỗi Furier:



θ

2
I1 = ∫ i D cos ω0 tdω0 t 
π0

................................... 
θ

n
I n = ∫ i D cos nω0 tdω0 t 
π0


I0 =

1θ
i D dωt
π ∫0

(1.22)

Theo biểu thức (1.20):
iD = SuD = S(E + UΩcosωΩt + U0cosω0t)

(1.23)

xác


Khi ω0t = θ thì ID = 0 (hình 2-6), do đó ta có:
0 = S(E + UΩcosωΩt + U0cosθ)

(1.24)

Lấy (2-22) trừ (2-23) ta có :
iD = SU0 (cosω0t - cosθ)

(1.25)

Biểu thức (1.25) là một dạng khác của (1.23), nó
biểu diễn sự phụ thuộc của iD vào chế độ công tác (góc
cắt θ).
Biên độ thành phần cơ bản I1 (thành phần hữu ích):

θ

2
I1 = ∫ SUt (co ω0t − cosθ) cosω0tdω0t
π0
s
=


SUt 
1
 θ − sin2θ 
π 
2


(1 .

26)

Do đó trò tức thời của thành phần cơ bản:
i1 =


SUt 
1
 θ − sin2θ  cosωtt
π 

2

(1.27)

đây θ xác đònh được từ biểu hức (1-24)
cosθ = −

E + U Ω cosωΩ t
U0

(1.28)


iD

iD

UD
0

0
0

D
D

UD

θ

U

1k

CB
1uF

0

UΩ(t)

10V
+

- E0 +
t
a)

U
Ω

b)

Hình 1.6: Điều biên ở chế độ lớp C (tín hiệu vào lớn)
Đặc tuyến của Diode, đồ thò thời gian của tín hiệu vào
và tín hiệu ra.
2. Điều
biên
dùng phần tử tuyến tính có tham số
b) Mạch
điện.

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 uΩ 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:
b = (E + UΩcosωΩt)U0cosω0t
Hoặc b = EU 0 cosω 0t + U 0U Ω cos(ω 0 + ω Ω )t + U 0U Ω cos(ω 0 − ω Ω )t
2
2

(1 .

29)


Theo (1-28) phổ của tín hiệu ra có tải tin và hai
biên tần mong muốn.
b
E

UΩ
K

UΩ 3

UΩ 2
UΩ 1

b

U0

U0

a)

V.

b)

Hình 1-7: Điều biên dùng mạch
nhân tương tự
Các mạch
điều
biên
cụ thể:
a) Mạch
điện;
b) Đặc
tuyến truyền
đạt

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) = a0 + a1V + a2V2 + a3V3 +…

(1.30)

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 V1 = Vωo và V2 = VΩ, cho chúng tác dụng vào
phần tử phi tuyến ta có:
i=f(V1+V2)=a0+a1V1+a1V2+a2V12+
a2V22+2a2V1V2+a3V13+3a3V12V2+3a3V1V22+a3V23+…
(1.31)
• Để có tín hiệu điều biên ở ngõ ra, chúng ta cần
lấy ra:
a1V1 là thành phần tần số sóng mang (tải tin): ω0
2a2V1V2 là thành phần hai dải biên trên (ω0 + Ω) và
biên dưới (ω0 - Ω)
•

•

Nếu ta dùng
mạch lọc có
tần số cộng
hưởng:
ωCH
= ω0 như ở hình
1-9
và
dải
thông có bề
rộng D = 2Ω, ta
sẽ lọc được hai
thành

phần
trên và có tín
hiệu
điều
biên
thông
thường.

1uH

Vωo

1k

D
L

R

VΩo
Hình 1-8 Điều biên
một vế

Nhưng các số hạng 3a3V1V22 sẽ gồm hai thành phần
tần số ω0 và ω0 ± 2Ω vì cos2x = ½(1 + cos2x). Do Ω
<<ω0 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 Ω, 2Ω << ω0 , còn 2ω0, 3ω0 >> ω0
•

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 a3 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 D1 và D2 lần lược là:
u1 = UΩcosωΩt + U0cosω0t

(1.32)

u2 = - UΩcosωΩt + U0cosω0t
Dòng điện qua các diode được biểu diễn thành
chuỗi Taylor:
i1 = a0 + a1u1 + a2u12 + a3u13 +…

(1.33)

i2 = a0 + a1u2 + a2u22 + a3u23 +…
Dòng điện ra:

i = i1-i2

(1.34)

Thay (2-32), (2-33) vào (2-34) ta có:
i = AcosωΩt+
D[cos(2ω0+ωΩ)+
(1.35)

Bcos3ωΩt+

C[cos(ω0+ωΩ)t+

Trong đó:
A = UΩ2a1+3a3U02+½(a3UΩ2)
B = ½(a3UΩ3)
C =2a2UΩU0
D=3/2(a3UΩU0)

1.36

cos(ω0-ωΩ)t]+
cos(2ω0-ωΩ)t]


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.


D1

C

a)

0

ωΩ

3ωΩ

ω0 - ωΩ

i2

B

U0

ωt -3ωΩ

U0

ω0

ωt +3ωΩ

- UCC
+

b

b)

2ω0 + ωΩ

b

D2

UΩ

ω0 + ωΩ

UΩ

B

2ω0 - ωΩ

i1

C

2ω0

Hình 1.9: Mạch điều biên cân bằng.
a) Dùng diode; b) Dùng Transistor; phổ tín hiệu
ra;

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 D1, D2 là i1 và dòng điện ra của mạch điều chế
cân bằng gồm D3, D4 là iII . Theo 1.35:
II=
AcosωΩt+
Bcos3ωΩt+
D[cos(2ω0+ωΩ)+
(1.37a)

C[cos(ω0+ωΩ)t+

III = iD3- iD4

cos(ω0-ωΩ)t]+
cos(2ω0-ωΩ)t]

(1.37b)

Trong đó:
iD3= a0 +a1u3+a2u32+a3u33+…

1.38

iD4= a0 +a1u4+a2u4 +a3u4 +…
2

3

Với u3và u4 là điện áp đặt lên D 3và D4, được xác
đònh như sau:


u3=-U0cosω0t-UΩcosωΩt

1.39

u4=-U0cosω0t-UΩcosωΩt
D

D

CB

4

U0

D

ω0 + ωΩ

b

3

ω0 - ωΩ

UΩ

1

D

CB

2

ω0
0
Hình 1.10: Mạch điều biên vòng.
Mạch
điện;tab)được:
Phổ tín hiệu
Thay (1.38), (1.39)a)vào
(1-37b)

ω

iII=- AcosωΩt - Bcos3ωΩt+ C[cos(ω0+ωΩ)t+ cos(ω0-ωΩ)t]- D[cos(2ω0+ωΩ)
+ cos(2ω0-ωΩ)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:
iđb = iI+iII= 2 C[cos(ω0+ωΩ)t+ cos(ω0-ωΩ)t]

(1.41)

Vậy dùng mạch điều chế vòng còn có thể khử
được các hài bậc lẻ của ωΩ và các biên tần của 2ω0, do
đó méo phi tuyến rất nhỏ. Phổ tín hiệu ra của mạch điều
chế vòng được biểu diễn trên hình 1-10b.


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 D1, D2 mở ,
lúc thì D3 và D4
mở, cặp diode
còn lại ngắt làm
cho tín hiệu vào
uΩ thay đổi cực
tính theo nhòp của
u0. Tác dụng của
mạch điều chế
vòng đúng như
một mạch nhân.

t
0
U0
t
0
b
t
0

UΩ

Hình 1-11: Minh họa tác dụng
của mạch điều chế vòng
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
(ξ= 0,85 ÷ 0,95ξth) 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 θ = 900. Trên hình 1-13 là một mạch điều biên
collector biến đổi theo điện áp âm tần:


V*CC =VCC + VΩcosΩt

(1.42)

VCC: điện áp nguồn cung cấp trong trường hợp
sóng mang không điều chế.
VΩ:Biên độ điện áp âm tần từ bộ khuếch đại
công suất âm tần.


C→∞

L
Ra
C1

Lch
C→∞

Vωo

C2

Tới bộ KĐCS âm
tần
VΩ

VCC
Tới tầng
trước

Hình 1-12: Điều biên
Collector

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:
Vωo + VΩ < VCemax= BVCEO

(1.43)

Trong đó :

-

Vωo: điện áp cao tần cực đại ở collector khi m=1;

-

BVCEO: 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:
PTB = Pωo(1+m)2/ηCH

(1.44)

ηCH: hiệu suất của mạch cộng hưởng.
• Trong trường hợp tổng quát, đặt tuyến điều chế
IC1(VCC) là phi tuyến như hình 2-14. Khi đó:
• IC1 = IC1max(VCC/VCcmax)1-δ

(1.45)

δ : hệ số biến thiên 0 ≤ δ ≤ 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 0a xuất hiện bởi 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.
IC1

Vωo

- VAM+
VR

VAM

VΩ
0

VCC
Hình 114:ĐBCB
Transistor

Hình 1-13: Đặc
tuyến điều chế
Collevtor

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 Ω =10Khz. Tín hiệu tải tin có biên
độ V0=5mV và tần số ω0=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: V0(t) = 0.005 cos (2π*106) t
Ta lại có:

m=

VΩ
V0

⇒ VΩ = mV0 = 2*0.005 =0.01

⇒ Tín hiệu điều chế:


VΩ = 0.01 cos (2π*104) t
⇒ Tín hiệu đã điều chế:
VAM (t) = 0.005 [cos (2π*106) *t]*[ 1+ 2 cos(2π*104) *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;
VAM(t)=0.005*cos(2*pi*fc*t).*[1+2*cos(2*pi*fm*t)];
plot(t,VAM(t))

Title('DC-AM,m>1')
DC-AM
,m
>1
0.015

0.01

0.005

0

-0.005

-0.01

-0.015
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1
-4

x10

2. Cho mạch điều biên collector như hình vẽ.
+12v
+V

LF
TF1

100p

HF

10K

AM

TF2

T1
2N39C

Có tín hiệu tải tin: V0 (t) = 10 cos (2π *106) t
Hình 1-15: Bộ điều biên sử dụng Transistor


Và tín hiệu điều chế: VΩ (t) =7 cos (π*104) 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:

-

VΩ
7
=
= 0.7
V0 10
Biểu thức của tín hiệu đã điều chế:
VAM (t) = 10 cos (2π*106) t *[ 1+ 0.7* cos (2π*104) t]
Mô phỏng dạng tín hiệu đã điều chế:
Hệ số điều chế m:

m=

fc=10^6;fm=10^4;
T=2/fc;
t=0:T/50:100*T;
VAM(t)=10*cos(pi*fc*t).*[1+.7*cos(2*pi*fm*t)];
plot(t,VAM(t))
title('DC-AM,m<1')
D
C
-A
M
,m
<
1
2
0
1

5
1
0
5
0
-5
-1
0
-1
5
-2
0
0

0
.5

1

1
.5

2

x1
0
3. Hãy tìm biểu thức của tín hiệu điều biên và vẽ
dạng
tín hiệu điều biên đó với tín hiệu tải tin: V0 (t) = 5 cos
(2π*1.7*106) t.

Và tín hiệu điều chế: VΩ (t) = 5 cos (2π*5*104) t.
-4

Giải:
- Biểu thức của tín hiệu điều chế:
VΩ 5
= =1
Ta có: m=
V0 5
Do đó: VAM (t) = 5 cos(2π*1.7*106) t*[ 1+ 1cos(2π*5*104) t]
- Mô phỏng dạng tín hiệu điều chế:
fc=1.7*10^6;fm=5*10^4; DC-AM
,m
=
1
1
0
T=1/fc;
8
t=0:T/200:100*T;
6
VAM(t)=5*cos(2*pi*fc*t).*[1+1*cos(2*pi*fm*t)];
4
plot(t,V
AM(t))
2
title('DC-AM,m=1')
0
-2
-4

-6
-8
-1
0
0

2

4

6
-5

x1
0