Tài liệu Soạn giáo trình môn Kỹ Thuật Truyền Thanh, chương 2 doc

CHƯƠNG 2
MÁY PHÁT AM
I . GIỚI THIỆU CHUNG.
Tín hiệu thông tin được truyền từ máy phát đến máy thu, thông qua môi
trường truyền. Tuy nhiên, tín hiệu thông tin gốc ít khi phù hợp với đường
truyền. Cho nên, chúng phải được biến đổi từ dạng tín hiệu thông tin ban đầu
thành dạng tín hiệu thông tin phù hợp với đường truyền. Quá trình biến đổi tín
hiệu thông tin ở tần số thấp thành dạng tín hiệu sóng mang ở tần số cao. Quá
trình này gọi là quá trình điều biến. Giải điều biến là quá trình ngược lại với
điều biến. Tín hiệu thu được phải biến đổi trở lại thành dạng tín hiệu thông tin
ban đầu của chúng. Mục đích chính của chương này là giới thiệu những nguyên
tắc cơ bản của quá trình điều biến biên độ.
II . NHỮNG NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA QUÁ TRÌNH ĐIỀU
BIẾN BIÊN ĐỘ.
Điều biến biên độ AM là quá trình làm thay đổi biên độ của tín hiệu
sóng mang ở tần số cao kết hộp với biên độ của tín hiệu điều biến (tín hiệu
thông tin). Đối với điều biến biên độ thì chất lượng điều biến tương đối thấp và
ít tổn hao. Điều biến biên độ AM được dùng để phát sóng thương mại cả tín
hiệu radio lẫn tín hiệu hình. Điều biến biên độ cũng được dùng trong thông tin
di động như: Citizen’s Band (CB) Radio.
Bộ điều biến biên độ AM là thiết bò được lắp ráp bởi những linh kiện phi
tuyến với 2 tín hiệu ngõ vào. Một tín hiệu sóng mang có biên độ cố đònh, tần số
cao và tín hiệu thông tin tần số thấp. Tín hiệu sóng mang phải có tần số thật
cao để được Antena bức xạ một cách có hiệu quả và truyền xuyên qua không
gian tự do, thường được gọi là tần số radio hay đơn giản là RF. Tín hiệu thông
tin có thể là tần số đơn hay dạng sóng phức hợp của nhiều tần số.
1 . Hình bao AM
Mặc dù mang những đặc điểm chung của điều biến biên độ, quá trình
truyền sóng mang hai dãy biên đủ AM (DSBFC) thường được sử dụng nhất.
DSBFC đôi khi còn được gọi là điều biến biên độ AM truyền thống hay đơn
giản hơn là AM.

Hình 2.1 minh hoạ mối quan hệ giữa sóng mang [V
c
.Sin 2f
c
.t ], tín hiệu
điều biến V
m
.Sin2f
m.
t và dạng sóng đã được điều biến Vam(t) đối với AM
truyền thống. Hình trên cũng biểu diễn cách tạo ra dạng sóng AM khi một tín
hiệu điều biến đơn tần phối hợp với tín hiệu sóng mang tần số cao. Dạng sóng
ngõ ra bao gồm tất cả các tần số tạo ra tín hiệu AM và nó được sử dụng để
truyền tải tín hiệu thông tin thông qua hệ thống đường truyền. Do đó, hình dạng
của sóng mang AM được điều biến gọi là hình bao AM. Nên chú ý rằng, khi
không có tín hiệu điều biến, dạng sóng ngõ ra đơn giản chỉ là tín hiệu sóng
mang.
Tuy nhiên, khi có tín hiệu điều biến (tín hiệu thông tin) đặt vào thì biên
độ của dạng sóng ngõ ra sẽ phối hợp với tín hiệu điều biến và tần số của hình
bao AM bằng với tần số của tín hiệu thông tin, đồng thời dạng của hình bao
AM cũng giống như dạng của tín hiệu điều biến.

Hình 2-1: Phương pháp tạo ra hình bao AM
2 . Băng thông và phổ tần số AM
Mạch điều biến AM được cấu tạo từ những linh kiện phi tuyến, vì vậy
sinh ra mạch trộn không tuyến tính. Hình bao ngõ ra là dạng sóng phức hợp của
nhiều tần số đó là tần số tín hiệu điều biến và tần số sóng mang. Tần số ngõ ra
là tổng giá trò tần số ( f
c
+ f

m
) và hiệu tần số ( f
c
- f
m
). Tổng và hiệu tần số di
chuyển từ tần số sóng mang đến để cân bằng với tần số tín hiệu điều biến. Cho
nên, phổ tần số AM bao gồm những thành phần tần số không gian (f
m
) bên
cạnh tần số sóng mang.
Tuy nhiên, dạng sóng được điều biến không chứa các thành phần tần số,
các thành phần tần số này bằng với tần số tín hiệu điều biến. Ảnh hưởng của
Tín hiệu điều
biến f
m
Sóng
mang f
c
Sóng đã
được điều
biến
Sóng
mang f
c
Hình bao AM
DSBFC
quá trình điều biến đến tín hiệu điều biến là nó phản hồi trở về tần số sóng
mang đối với những tần số cao.

Hình 2.2 _ Phổ tần số của dạng sóng AM DSBFC.
Hình 2.2 biễu diễn phổ tần số của dạng sóng AM DSBFC, phổ tần số
AM tư ø f
c
- f
m(max)
đến f
c
+ f
m(max).
Trong đó : f
c
là tần số sóng mang.
f
m(max)
là tần số tín hiệu điều biến cực đại.
Dải tần số giữa f
c
- f
m(max)
và f
c
được gọi là dải biên dưới (LSB) và những
tần số thuộc dải này đượ c gọi là tần số biên dưới (LSF). Dải tần số giữa f
c

và f
c
+ f
m(max)
gọi là dải biên trên (USB) và những tần số thuộc dải này gọi là tần số
biên trên (USF). Vì vậy, băng thông BW của sóng AM DSBFC là hiệu số giữa
tần số biên trên cực đại và tần số biên dưới cực tiểu hoặc bằng 2 lần tần số tín
hiệu điều biến cực sóng vô tuyến, tần số của tất cả các dạng sóng và tần số
sóng mang đều thuộc dải biên trên và dải biên dưới. Những giá trò tần số này
phải đủ lớn để có thể truyền xuyên qua bầu khí quyển của trái đất.
3. Hệ số điều biến và phần trăm điều biến.
Hệ số điều biến là một thông số được sử dụng để miêu tả số lần biên
độ thay đổi trong dạng sóng AM. Phần trăm điều biến là một hệ số đơn giản
cuả sự điều biến được xem như là tỉ lệ phần trăm. Nói cách khác là phần trăm
điều biến cho biết sự thay đổi tỉ lệ phần trăm theo biên độ của dạng sóng ngõ
ra khi sóng mang bò tác động bởi tín hiệu điều biến.


c
m
E
E
m 
(2.1)
Trong đó : m là hệ số điều biến (không đơn vò).
E
m
là sự thay đổi biên độ điện áp (V).
E
c

là biên độ điện áp đỉnh cuả sóng mang chưa điều biến (V).
Tần số biên
trên
Dải biên dưới
Sóng mang
Tần số biên
dưới
Dải biên trên
A
f
f
c
-f
m(max)
f
c
f
c
+f
m(max)
Biểu thức (2..1) được sắp xếp lại như sau:
E
m
= m. E
c
(2.2)


c
E

E
m
c

(2.3)
Phần trăm điều biến (M) là :
%x
E
E
M
c
m
100
(2.4)
Hay : M = m x 100.
Quan hệ giữa m, E
m
và E
c
được biểu diển trên hình 2.3. Nếu tín hiệu
điều biến là dạng sóng Sin đơn tần thuần tuý và quá trình điều biến là đối xứng
(sự thay đổi giá trò biên dương và âm cuả hình bao là bằng nhau). Phần trăm
điều biến được xuất phát từ biểu thức sau:
E
m
= 0.5 (V
max
- V
min
) (2.5)

E
c
= 0.5 (V
max
+ V
min
) (2.6)



%x
VV
VV
%x
)VV(,
)VV(,
M
min
(2.7)
Trong đó : V
max
= E
c
+ E
m
V
min
= E
c
- E

m
Thay đổi biên độ đỉnh cuả dạng sóng ngõ ra (E
m
) là tổng giá trò điện áp
cuả tần số biên trên và tần số biên dưới.
E
m
= E
usf
+ E
lsf
mà : E
usf
= E
lsf
Nên : E
usf
= E
lsf
= E
m
/2
= 0.5 (V
max
-V
min
)/2
= 0.25 (V
max
- V

min
) (2.8)
Trong đó : E
usf
là biên độ đỉnh của tần số biên trên (Volt).
E
lsf
là biên độ đỉnh của tần số biên dưới (Volt).
Từ biểu thức (2.1) ta có thể thấy rằng khi phần trăm điều biến là 100

thì E
m
= E
c
. Điều kiện này được vẽ trên hình (2.4d). Khi điều biến 100 thì
biên độ nhỏ nhất cuả hình bao là 0V (V
min
= 0V). Hình (2.4c) vẽ dạng hình bao
được điều 50
. Sự thay đổi biên độ đỉnh của hình bao bằng 1/2 biên độ sóng
mang chưa điều biến.
Phần trăm điều biến lớn nhất mà không gây ra biến dạng tín hiệu là
100
. Đôi khi phần trăm điều biến được biểu diễn giống như quan hệ của sự