Thiết kế và thi công mô hình Radio-Cassette, chương 1

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ RADIO
A. NGUYÊN LÝ THU PHÁT SONG VÔ TUYẾN:
I. BỨC XẠ ĐIỆN TỪ:
Các sóng vô tuyến điện dùng trong kỹ thuật thông tin, tia
hồng ngọai mà chúng ta cảm nhận được hiệu ứng nhiệt trên da
hoặc ánh sáng thấy được từ màu tím -> đỏ, hay tia tử ngọai, tia
X, tia gamma phát từ các chất phóng xạ… đều là những sóng có
tần số khác nhau của bức xạ điện từ. Bức xạ điện từ còn gọi là
sóng điện từ, nó có thể chuyển đổi lẫn nhau trong không gian
truyền dẫn từ dạng điện trường sang dạng từ trường và ngược
lại.
Sóng điện từ lan truyền trong không gian với vận tốc
300.000 Km/s. Nếu gọi C là vận tốc truyền sóng, f là tần số và

là bước sóng của bức xạ ta có:

C
f 
Tần số của sóng điện từ là hec (Hz). Trong kỹ thuật thông
tin sóng vô tuyến điện có bước sóng
 tính bằng (m) hay
centimet (cm) còn các bức xạ khác như ánh sáng, tia X, tia
Gamma … có bước sóng tính bằng A
0
với 1A
0
= 10
-10
m.
II. TÍN HIỆU ĐIỆN:
Trong kỹ thuật thông tin, âm thanh hoặc hình ảnh được biến

đổi thành một đại lượng điện dưới dạng dòng điện hoặc điện áp.
Dòng điện hoặc điện áp tín hiệu được gọi là tín hiệu điện. Tín
hiệu điện thường gặp là tín hiệu âm tần (AF) và tín hiệu hình
(VF).
1.Tín hiệu âm tần: (AF: audio frequency)
Tín hiệu âm tần là tín hiệu có tần số trong khỏang tần số âm
thanh nghe được (20Hz- 20.000Hz) thiết bò thường dùng để
chuyển đổi âm thanh ra tín hiệu âm tần là micro.
2.Tín hiệu hình: (VF: video frequency)
Tín hiệu hình là tín hiệu điện có cường độ biến thiên theo
độ sáng của các phần tử hình. Tần số tối đa của tín hiệu hình tỉ
lệ với bình phương số đường phân giải của hình ảnh và nó có trò
số tính bằng Mhz.
III. ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU ĐIỆN:
Tiếng nói và âm nhạc sau khi đã được chuyển đổi thành
tín hiệu âm tần dù đã được nâng cao công suất vẫn không thể
đưa ra Antenna phát để truyền tin dưới dạng sóng điện từ là vì:
- Qua antenna phát sóng tín hiệu âm tần không phát xa
được vì tần số không đủ cao (dưới 20Khz).
- Nếu tần số tín hiệu đủ lớn để phát bức xạ được thì hiệu
suất của công tác thấp, đài phát sóng rất phức tạp, phẩm chất
của tín hiệu thu được rất kém.
Do vậy, để truyền tín hiệu âm tần dưới dạng bức xạ điện từ
người ta dùng kỹ thuật điều chế. Dùng tín hiệu âm tần điều chế
một tín hiệu cao tần để được một tín hiệu khác, tín hiệu đã điều
chế vừa chứa tín hiệu âm tần truyền đi vừa có tần số cao đủ khả
năng đưa ra antenna phát dễ dàng bức xạ thành các sóng điện từ
truyền lan trong không gian. Quá trình “điều chế” là nhằm lồng
tín hiệu âm tần vào tín hiệu cao tần, dùng sóng cao tần “mang”
sóng âm tần đi. Sóng cao tần gọi là sóng mang.

Tại máy thu, tín hiệu âm tần (chứa tin tức cần truyền đi)
được tách khỏi tín hiệu cao tần tiếp tục xử lý khuếch đại … được
chuyển ra loa để tái tạo lại tín hiệu âm thanh.
Trong kỹ thuật biến điệu, ta có biến điệu biên độ (AM)
và biến điệu tần số (FM) được sử dụng trong hệ thống âm thanh.
1. Biến điệu tín hiệu AM: (Amptitude Modulation)
Biến điệu biên độ còn được gọi là điều chế biên độ hay
điều biên. Hình (1a) là tín hiệu cao tần (RF: Radio Frequency)
chưa được điều chế. Hình (1b) là tín hiệu âm tần (AF) của tin
tức cần truyền đi và hình (1c) là kết quả ca sự điều biến, tín
hiệu điều biến hay còn gọi là sóng AM.
Tín hiệu đã được điều biến biên độ có tần số bằng tần số
tín hiệu cao tần nhưng biên độ thay đổi theo tín hiệu âm tần.
Người ta chứng minh được rằng nếu tín hiệu cao tần RF
có tần số f
0
được điều chế biên độ bởi tín hiệu âm tần AF có tần
số f thì tín hiệu điều biên AM có ba thành phần: sóng mang f
0
và hai biên tần mang f
0
– f và f
0
+ f (hình 2).
Hiệu số (f
0
+ f )- (f
0
- f) = 2f = BW được gọi là băng
thông, dải thông hoặc phổ sóng. Các đài phát thanh thường có

BW = 10Khz.
Hình a
Hình b
Hình 1: Biến điệu biên độ.
a)Tín hiệu cao tần RF
b)Tín hiệu âm tần AF
c)Tín hiệu điều biên AM
Hình 2: Tần phổ của tín hiệu cao tần điều chế bởi tín hiệu
âm tần.
a)Bởi một đơn âm
b)Bởi một dải âm tần
2. Biến điệu tần số FM: (Frequency Modulation)
Biến điệu tần số còn được gọi là điều tần.
Hình 3 cho ta thấy dạng tín hiệu cao tần đã được điều chế
tần số bởi tín hiệu âm tần. Tín hiệu âm tần làm thay đổi tần số
của tín hiệu cao tần (sóng mang) biên độ giữ nguyên.
Gọi f
0
là tần số tín hiệu cao tần chưa điều chế, sau khi đã
biến điệu thì ở nửa chu kỳ dương tần số tăng lên f
0
+f =f
1
và ở
nữa chu kỳ âm tần số giảm xuống còn f
0
-f =f
2
. Sóng FM phát
f

0
-f
f
0
+f
f
0
f
0
đi có tần số là f= f
0
 f. Trong đó f
0
gọi là tần số trung tâm, f
gọi là độ lệch tần, di tần hoặc gia tần.
Băng thông BW của đài phát sóng FM giới hạn ở 150Khz.
BW = 2
f =150Khz.
Hình 3: Sóng đã biến điệu âm tần.
3. So sánh sóng biến điệu FM và AM:
So với sóng biến điệu AM sóng biến điệu tần số FM có
những ưu điểm sau:
- Chất lượng âm thanh tốt, tính chống nhiễu cao.
- Máy phát sóng FM cung cấp công suất cố đònh có hiệu
suất công tác cao.
Tuy nhiên khuyết điểm của nó có băng thông quá rông
nên chỉ thích hợp với sóng ngắn và cực ngắn. Do đó cự ly truyền
xa chỉ dưới 100Km. Từ sự so sánh trên, sóng FM thường được sử
dụng phát thanh âm nhạc cho từng đài đòa phương vì nó có chất
lượng tốt hơn sóng AM.

IV. SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN:
Sóng vô tuyến điện gọi là sóng điện từ. Tín hiệu cao tần
(sóng mang) sau khi được điều chế (biến điệu) bởi tín hiệu âm
tần và khuếch đại được antenna phát bức ra không gian haiphần:
điện trường và từ trường cùng tần số nằm trên hai mặt phẳng
vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.