những bức xạ hài trên đầu ra của bộ tổng hợp tần số bằng phương pháp số của nhân rời rạc tần số

Hình 1 : Sơ đồ chức năng rút gọn của bộ tổng hợp tần số bằng phơng pháp số 2.2 Nguyên lý hoạt động Tín hiệu của PSĐK với tần số FĐK có dạng hình sin đợc đa qua bộ tạo xung TX1 để nhận đ

Chơng 1 Nguyên lý Tổng hợp tần số bằng phơng pháp số

1 Mở đầu

ở đây sẽ nghiên cứu để tạo và ổn định TRT(tập hợp rời rạc tần số) bằngnhững phơng pháp số Cơ sở lý thuyết và xây dựng sơ đồ của hệ thống TĐTF cóchia tần trong mạch điều khiển ở dạng tín hiệu tơng tự nhng khi chuyển sang hệthống số phải sử dụng các thiết bị tạo xung Với những phơng pháp này cho phép

sử dụng rộng rãi kỹ thuật số, một trong những thành tựu lớn của công nghệ số hiệnnay

2 Phơng pháp số và việc tạo ổn định TRT

2.1 Sơ đồ khối chức năng

Để thấy rõ phơng pháp tạo và ổn định tần số của TRT bằng phơng pháp sốchúng ta nghiên cứu sơ đồ đặc trng H1 ở đây PSĐK là bộ phát sóng điều khiển ;PSC là bộ phát sóng chuẩn; TX là bộ tạo xung; TFX là bộ tách pha xung ; LTD là

bộ lọc thông dới ; CX là bộ chia xung

Hình 1 : Sơ đồ chức năng rút gọn của bộ tổng hợp tần số bằng phơng pháp số

2.2 Nguyên lý hoạt động

Tín hiệu của PSĐK với tần số FĐK có dạng hình sin đợc đa qua bộ tạo xung

TX1 để nhận đợc tín hiệu từ đầu dãy xung vuông có cùng tần số FĐK ( hayTPSĐK) Tín hiệu UTX1 đi qua bộ chia xung CX với hệ số chia K nào đó sẽ nhận đợc ở đầu radãy xung có tần số thấp hơn đầu vào và bằng FĐK/K Điện áp Uch đợc đa vào một

đầu vào của bộ tách pha TFX Mặt khác bộ phát sóng chuẩn PSC đợc ổn định bằngthạch anh có độ ổn định cao là một điện áp dạng hình Sin có tần số FSC đợc đa qua

U

PSC

bộ tạo xung TX2 để nhận đầu ra một tín hiệu có dạng xung vuông với tần số giống

đầu vào (nghĩa là cùng FSC hay TSC ) Điện áp này đa vào đầu vào khác của TFX

Bộ TFX thực chất là bộ so sánh pha, ví dụ dùng Ttigơ hai lối vào Tín hiệu racủa TFX phụ thuộc vào độ lệch pha tức thời của hai tín hiệu vào Tín hiệu này đợc

đa qua LTD và sau đó đa tiếp đến PTĐK để tự động điều chỉnh tần số PSĐK đếntrạng thái cân bằng mỗi khi dao động đợc thiết lập (và eĐK=0) Bộ PTĐK thờngdùng là các Varikap hay là phần tử điện kháng nào đó có tham số điện kháng thay

đổi theo điện áp tác dụng lên nó trong giới hạn cho phép Nh vậy , quá trình thay

đổi tự động điều chỉnh tần số của hệ thống (H1) hay cụ thể hơn là PSĐK chỉ có thểxảy ra trong trờng hợp sau :

- Tín hiệu ra của TFX, eTFS phải có chứa thông tin số về pha tức thời giữaPSĐK và PSC Nói cách khác khi có chứa thông tin trên thì eTFS0

- Bộ LTD phải truyền điện áp có chứa thông tin với độ méo nhỏ nhất trongsuốt quá trình tự động điều chỉnh ở chế độ đồng bộ nghĩa là phải phản ánh trungthực giá trị thông tin yêu cầu Để nghiên cứu định lợng điều vừa nói thì cần phảibiết rõ cấu trúc của điện áp ra của TFX trong hệ thống

3 Phơng pháp phủ đoạn tần nhờ nhóm phát sóng điều khiển

Những tiêu chuẩn chất lợng tổng hợp tần số nh : độ rộng của đoạn tần (haygọi là tần đoạn) bớc rời rạc, thời gian chuyển tần số, sử dụng phơng pháp số trongviệc tạo và ổn định phải có giả pháp riêng Chúng ta sẽ nghiên cứu những phơngpháp cơ bản xây dựng sơ đồ tổng hợp đoạn tần khi KF1,2 và bớc rời rạc Fu200Hz và Fu< 200 Hz khi sử dụng phơng pháp số để tạo và sử dụng theo nguyên lýTĐTF Với t cách là thiết bị ra của hệ thống ngời ta sử dụng các bộ phát sóng tựkích (tự dao động) điều khiển rời rạc(gọi là bộ PSĐK rời rạc) Việc điều chỉnh tần

số dao động và ổn định nhờ hệ thống có chia tần CX có hệ số chia K thay đổi (ví

dụ trờng hợp sử dụng dải phổ nhảy tần)

Sử dụng nguyên lý này sẽ mở ra khả năng rộng lớn nó liên quan đến xu hớng

tự động hoá quá trình điều khiển tần số của thiết bị, loại bỏ những phức tạp củathiết bị Để giải quýêt đợc vấn đề này thì việc đầu tiên là chọn phơng pháp hợp lýnhất trong phủ đoạn tần của bộ tổng hợp tần số

Để điều khiển tần số ra của PSĐK , trong trờng hợp này ngời ta mắc vào mạchdao động (mạch cộng hởng) PSĐK mà điện kháng của nó có thể thay đổi khi tác

động lên nó một điện áp (eĐK ) hay dòng điện PSĐK thờng dùng là các Varikaphay Pherit, vì vậy nó có giới hạn điều chỉnh nhất định

Trong thực tế do yêu cầu của thiết bị cần thiết phải có một giá trị KF nào đó đểphủ đoạn tần nhờ công tác (ví dụ máy phát làm việc trong một hay một số đoạn tầnthực tế nhiều khi yêu cầu KF 10).

Để có hệ số KF nh vậy với trợ giúp của PTĐK một cách giản đơn về kết cấu làkhông thực tế vì thông thờng chỉ đạt KPTĐK=1,22 Tất nhiên có thể thay đổi FĐK

của PSĐK bằng cách thay đổi trực tiếp phần tử điện kháng (điện dung hay điệncảm) của mạch dao động Đây là phơng pháp quen biết trong các máy phát đoạntần kinh điển hay các máy ngoại sai của máy thu toàn sóng

Tuy nhiên thực hiện nh vậy có hàng loạt những nhợc điểm :

Thứ nhất, khi dùng tụ điện thay đổi điện dung với hệ số KF lớn sẽ làm giảmhiệu quả tác động điều chỉnh của hệ thống TĐTF , đồng thời những chỉ tiêu của dảigiữ (bám) dải phủ phụ thuộc mạch vào phần làm việc của đoạn tần

Thứ hai khi KF với yêu cầu đảm bảo đặc tuyến PTĐK không thay đổi điện áp

ra trên tải của PSĐK, không thay đổi dải thông của mạch vòng (mạch dao động)PSĐK thực tế là không có khả năng

Nếu thực hiện bằng phơng pháp cơ khí hay cơ điện sẽ giảm tốc độ chính xáccủa bộ điều khiển của bộ tổng hợp, nghĩa là làm tăng thời gian quá độ từ tần số này

đến tần số khác và rất phức tạp khi điều chỉnh từ xa

Nh vậy với hệ thống nghiên cứu phải chọn KF thích hợp Tuy nhiên cũngkhông nên hiểu KF càng nhỏ càng tốt

Khi có dải phủ đoạn tần rộng, con đờng tốt nhất là chia thành những phân

đoạn mà trong đó những phân đoạn cho KPTĐK hợp lý, mà nó có khả năng phủ kínphân đoạn đó với các chỉ tiêu tốt nhất có thể Việc thay đổi KPTĐK trong phân đoạncũng nh chuyển từ phân đoạn này đến phân đoạn khác một cách hợp lý nhất là sửdụng nguồn điện áp Với việc điều chỉnh nh vậy có thể đạt đợc nhanh thờng mất

100 chu kỳ dao động hoặc ít hơn

F

ĐK1

Hình 2 : Sơ đồ chức năng của tổng hợp số tần số thực hiện theo

sơ đồ chia tần trực tiếp PSĐK

Hình 2 trình bày sơ đồ các khối chức năng của bộ tổng hợp tần số bằng phơngpháp số theo nguyên lý TĐTF có chia trong mạch điều khiển (D1) và trong mạchPSC (D2) và nhiều bộ PSĐK(nghĩa là PSĐK1, PSĐK2 PSĐKi)

4.2 Nguyên lý hoạt động

Bộ phát sóng PSC tạo ra dao động hình Sin có độ ổn định cao bằng cộng hởngthạch anh , đợc đa qua bộ tạo xung TX2 để cho ra điện áp xung vuông và đa qua bộchia D2 với hệ số chia Kn (Kn=const) và đa qua một nhánh TFX Từ một hớng khác

có các bộ PSĐKK (với K=1,2,3 ,i) mỗi bộ phát một tần số khác nhau một bớcnào đó Tự bộ phát sóng PSĐKK (trong sơ đò giả thiết K=1) với dao động hình Sin

đợc đa qua bộ chia D1 với hệ số chia Km (ở đây Km=const) và điện áp ra cho qua

bộ CX với hệ số K (Kconst) và sau đó đa vào đầu thứ hai của bộ TFX Điện áp

ra của TFX qua LTD để tạo ra eĐK và thực hiện điều chỉnh giá trị điện kháng củaPTĐK, nghĩa là làm thay đổi FĐK và PSĐK theo yêu cầu

Chú ý trong hình 2 thì bộ thì bộ chia D2 thực hiện nguyên tắc sau :

Trong thời gian hiện tại để PSC có độ ổn định cao nên thực hiện bằng thạchanh Nhiều công trình nghiên cứu chỉ ra ổn định tần số tốt nhất của thạch anh là

FK 100Hz ở đây FK là tần số pát sóng thạch anh Bớc rời rạc của hệ thống vôtuyến từ hàng trăm Hz đến hàng chục KHz Do vậy để đảm bảo yêu cầu chuyển

đổi tần số PSĐK từ giá trị này đến giá trị kia với bớc cho trớc thì phải chú ý chọntần số PSC và trợ giúp của bộ chia D2 với hệ số Kn

Có thể giảm tần số PSC xuống gần tần số so sánh FSS nghĩa là FSS<Fu (ở đây

Fu là bớc điều chỉnh rời rạc tần số ra FĐK; FSS tần số đầu ra của D2) Điều này chophép giảm mức bức xạ phụ trên đầu ra của PSĐK theo bớc điều khiển Tuy nhiêngiảm tần số so sánh dẫn đến giảm tần số điều chỉnh chia của bộ chia trong kênh

điều khiển , một mặt dẫn đến làm tăng thời gian điều chỉnh từ tấn số này đến tần sốkhác và giảm tính chọn lọc của hệ thống khi có nhiễu bên ngoài tác động lên

PSĐK, một mặt khác giảm FSS sẽ dẫn đến làm phức tạp LTD Vì vậy sẽ khôngthuận tiện nếu chọn FSS<100200 Hz.

Thấy ngay rằng chọn FSS phải thoả hiệp trên cơ sở phân tích nhiệm vụ cho vàkhả năng thực thio của kỹ thuật Sau khi có Fu thì chúng ta có thể xác định hệ sốchia Kn theo hai quan hệ sau :

Kn=FSC/Fu

Hoặc Kn=FSC/FSS

Bây giờ ta chuyển sang xem xét ý nghĩa của bộ chia D1 với hệ số chia

Km(Km=const) Trớc hết ta nhận thấy rằng bộ chia CX với hệ số chia K thay đổitrong điều kiện hiện nay, đảm bảo làm việc tin cậy không phải với giới hạn tần sốdao động bất kỳ, mà là một giới hạn nào đó Nếu vợt giới hạn đó sẽ dẫn đến tínhkhông trị (giảm tin cậy của phép chia) Độ tin cậy của CX đợc nâng cao khi giảmtần số đầu vào Nó chịu ảnh hởng do tác động của nhiễu (bên ngoài và nội bộ ) làmbiến dạng pha, biến đổi điện áp nguồn, nhiệt độ, dung động

Để hệ thống hoạt động bình thờng, trong trờng hợp tần số đầu ra của PSĐKxác định , nên phải giảm tần số vào của CX bằng cách sử dụng bộ chia D1 đặt ở

đầu ra của PSĐK và đầu vào của CX Tuy nhiên dẫn đến bộ chia nh vậy trong bộtổng hợp tần số của đoạn tần sẽ dẫn đến một loạt vấn đề có liên quan đến tínhkhông ổn định của bớc điều chỉnh Trớc khi đi vào tính toán ta phải công nhậnmột số tham số coi nh đã biết :

fd

ftr i

log

log log

+ Với PTĐKi : Fdi=FTr (i-1); FTri=FTr=FdiKPTĐK

- Từ điều kiện làm việc của CX ta tìm đợc Km của D1 : Km=FTr/Fgh

- Từ yêu cầu không thay đổi bớc diều chỉnh trên mỗi phân đoạn ta xác định Kn

của D2 : Kn=(FSC/Fu)Km

- Từ các quan hệ trên ta xác định đợc số lợng bớc N của bộ CX :

Fu

fdk Fu

Fd Ftr

Phơng pháp cơ bản để giải quyết vấn đề này sẽ đợc nghiên cứu cụ thể dới

Hình 3 : Sơ đồ chức năng của bộ tổng hợp số tần số với

biến đổi trớc tần số PSĐK

5.2 Nguyên lý làm việc

PSC tạo ra tín hiệu có tần số FSC , ổn định cao nhờ sử dụng thạch anh, một mặt

đa qua TX2 và D2 với Kn=const để nhận đợc đầu ra là tần số so sánh và sau đó đavào một cửa của TFX, khác tín hiệu ra của PSĐK hệ số dịch (hay hệ số nhân tần) 

để đầu ra có fĐ=fSC Điện áp ra PSĐK có trộn tần fĐK một mặt đa ra theo mục

đích yêu cầu , mặt khác đa vào bộ Tr cùng với tín hiệu PSĐ Điện áp ra của Tr cónhiều thành phần , nhng LD chỉ cho ra phần tần số trung gian(ví dụ fĐK-fĐ hoặc fĐ-

fĐK) thấp hơn fĐK, và tiếp tục đa vào bộ TX1 và sau đóp đa qua D1 với hệ số chia

Km Tín hiệu ra D1 đợc đa vào TFX theo một đầu vào khác

ở đây  là nhiệm vụ nâng tần số FSC của PSC lên một giá trị tần số cho phùhợp với yêu cầu chấp nhận của Km trong bộ chia D1 PSĐK thực chất là bộ nhân tínhiệu hình sin về tần số gọi tắt là bộ nhân tần

- Chọn lựa tần số trung gian (hay gọi là trung tần ):

- Vào Tr với hai tín hiệu với tần số FĐK và FĐ nên tín hiệu ra về tổng quát làmột giá trị tần số phức tạp gồm nhiều tổ hợp :  qFĐK  p FKĐ

Nh vậy có thể nói tần số vào của D1 là bộ LD quyết định còn FĐK do yêu cầucủa PSĐK quyết định

5.3 Nghiên cứu các tham số của bộ tổng hợp dao động

Hệ thống này có nhiều tham số và quan hệ vật lý của nó rất phức tạp và phụthuộc vào điều kiện cụ thể của thiết kế Dới đây sẽ xét một số các tham số có liênquan đến tổng hợp tần số

Km Fodk  (   ) (30)

Còn với FTG1 trong quan hệ (27) thì

Fsc K Kn

Km Fodk  (   ) (31)

Để đơn giản ta đặt

K Kn

Km

n1    (32)

K Kn

Ta thấy rằng trong qúa trình điều chỉnh thì n biến thiên rời rạc mà trong đó hệ

số K của CX là một đại lợng biến thiên n, nghĩa là FOĐK phụ thuộc vào K

5.3.2 Xem xét giá trị K trong CX

Khi bớc điều chỉnh nh nhau thì biểu thức k có thể đợc trình bày ;

K= K0+(N-1) (35)

ở đây K0 là giá trị ban đầu của bộ chia CX, N là số bớc chia của CX, nó nhậncác giá trị từ 0 đến +; r là công bội nó là giá trị bớc

Trong trờng hợp nghiên cứu thì N hữu hạn, xác định số lợng K trong thay đổicủa k trong CX Khi r=1 thì thông qua (32), (34), (35), ta có :

Fsc X Kn

Km Fodk  (   ) với X = K0 + N-1 (36)

Đây là trờng hợp tơng ứng với bứơc điều chỉnh nh nhau còn N= 1, 2, 3,

5.3.3 Nghiên cứu một số quan hệ tham số trong hệ thống tổng hợp

Thông thờng khi thiết kế thì đoạn tần làm việc FDFTr và bớc rời rạc cho trớchoặc tự chọn Trong quá trình tính toán còn có các tham số FSC, FTG, FĐ trị giới hạn

Kmin và Kmax của CX Một trong các tham số này một số có thể chọn số còn lại sẽnhận đợc qua tính toán Dới đây sẽ nghiên cứu sự phụ thuộc hàm giữa giá trị tínhtoán và chọn

Để thuận tiện giả thiết biết FSC, FTG, FĐ ta sẽ lập mối quan hệ của chúng với hệ

số chia CX, và chú ý rằng trong quá trình thay đổi tần số thì CX thay đổi rời rạcnghĩa là X là biến số rời rạc từ (36) ta có :

Xmax- Xmin=(fOĐKTr - FOĐKd)1/cfSC (38)

Gọi FOĐKtb là tần số trung bình trong đoạn tần của PSĐK

2

min

cX fc fodktb   

Suy ra nghiệm

fsc

fsc fodktb X

X



( 2 min

Giải (38) và (39) tìm đợc K0 :

) 1 ( ) (

2 ) (

FOĐKTr-FOĐKd=FĐK đoạn tần điều chỉnh của PSĐK;

FOĐKTb-FSC=FTGTB là trị số trung bình của tần số trung gian Ta thay các chú ýtrên vào (40) sẽ đợc :

) 1 ( ) 2

Khi chọn N đủ lớn thì N-1N (42)

Từ (42) cũng cho ta xác định đợc Kmin=K0 còn

) 2

( 1 min

Fu N K

đệm của phân đoạn đầu tiên (phân đoạn thấp nhất trong dải tần FĐK)

Hình 4 trình bày mối quan hệ giữa FĐK với giá trị K (thay đổi trong khoảngcách KminKmax) và FĐ là tham số

Hình 4 : Đặc tuyến thay đổi tần số của những bộ PSĐK

phụ thuộc vào hệ số chia K=KminKmax

Tuy nhiên nếu thực hiện nh vậy sẽ dẫn đến giá trị của FĐ của mỗi phân đoạn

có thể không nguyên (vd : 6,5 ;12,52 ) chắc chắn khi lấy giá trị FSC nguyên củaPSC sẽ có phức tạp cho thiết bị chuyển phân đoạn cần thiết để tạo chúng Khi này

để giải quyết vấn đề tiếp giáp giữa các phân đoạn có thể thực hiện bằng con đờngkhác( thay đổi số phát sóng trên các phân đoạn) Chúng ta nhớ rằng tần số củaPSĐK phụ thuộc vào tham số tổng hợp Trong chế độ thiết lập thì : FOĐK=n1,2 FSC ở

đây khi chọn FTG= FOĐK –FĐ thì :

K Kn

d

tg   

K

Hình 5 : Sự phụ thuộc của tham số tổng hợp  vào hệ số chia KQuan hệ đó xác định đơn vị tính chất thay đổi tần số PSĐK giá trị K

Kn

Km

đặctrng cho mức vi phân rời rạc :

fsc Kn

Km dk

dfodk

Từ hình (5) ta thấy rằng khi 2 <1 thì luôn xảy ra sự cắt nhau của n1 và n2

Điều này có thể sử dụng để tìm con đờng phối hợp quy luật thay đổi tần số phátsóng PSĐK trên phân đoạn thứ 1 và thứ 2 Trong thực tế vì những tham số nh FTG ,

FTGTr, Kmax, Kmin, và 1 xác định từ điều kiện nh phủ kín phân đoạn thứ nhất đồngthời sử dụng những số liệu này để thay đổi quy luật tạo tần số trung gian của phân

đoạn thứ hai có thể tìm giá trị hệ số chuyển 2

Nh vậy giá trị cực đại của tần số PSĐK1 : K fsc

Kn

Km Fodk1  (  1  min) khi thay

đổi quy luật tạo tần số trung gian thứ hai thì giá trị cực tiểu của tần số PSĐK2 đợc

Kn

Km Fodk2  (  2  min) Từ yêu cầu điều kiện tiếp giáp liên tục giữahai phân đoạn nghĩa là : FOĐK1Tr- FOĐK2d = 0 ; ở đây FOĐK1Tr là tần số PSĐK phân

đoạn 1 ở giới hạn trên, FOĐK2d tần số phân đoạn hai ở dới

bộ biến đổi tần số sơ bộ trong bộ Tr trớc khi chia Cũng nh trớc để tính toán phảicho trớc một số các số liệu cần thiết nh đoạn tần làm việc :FdFTr ; mức rời rạc Fu ;tần số giới hạn của CX; Fgh tần số FSC của PSC hệ số diều chỉnh theo đoạn tần

KPTĐK của PTĐK Từ đây có thể xác lập một trật tự toán :

+ Chia đoạn tần thành các phân đoạn bằng nhau : FDPD1=FDvà FTrPD1=KPTĐKFD

nghĩa là xác định đơn vị điều chỉnh giải tần theo quan hệ :

FĐKPD=(KPTĐK-1)FD

+ Xác định số lợng phân đoạn trong đoạn tần cũng có nghĩa là số lợng các bộPSĐK :

Chú ý ở đây tần số FĐ1 tơng ứng giá trị nguyên lớn nhất gần FĐKTr1

+ Chúng ta sẽ xác định giá trị cực đại và cực tiểu của tần số trung gian:

Bộ PSC tạo ra tín hiệu có tần số FSC một mặt đa qua bộ tạo xung TX1 và đến

Đ1 để tạo ra tín hiệu tần số FSS1 và đa đến đầu TFX1 khác , FSC đa đến PSĐ để tạo ra

tín hiệu có tần số FD để đa vào bộ Tr Bộ phát sóng PSĐK1 tạo ra tín hiệu FĐK1 Tínhiệu này một mặt đa qua TX2 qua bộ chia CX Đ2 để đa vào bộ TFX1 Tín hiệu raTFX1 qua LD1 đa dới PSĐK1 Mặt khác tín hiệu ra FĐK1 qua Đ3 để lấy ra FSS2 và đavào TFX2 Tín hiệu PSĐK2 một mặt đa qua Tr để lấy ra tín hiệu có tần số FTGFSS2

đa qua KĐTG và đa vào TFX2 và tín hiệu ra của TFX2 đa qua LTD2 qua PTĐK2 để

đa vào điều chỉnh tần số FĐK2 Mặt khác FĐK2 đợc lấy ra đa vào đối tợng sử dụng.Nhờ các khối PSĐK1, PSC, bộ Đ1, Đ2, TFX1, TFX2, sẽ tạo lới TRT với bớc

điều chỉnh Fu1 mà bớc này lớn hơn (hàng trăm lần ) giá trị Fu2

Cơng 2 Những bức xạ hài trên đầu ra của bộ tổng hợp tần số bằng phơng pháp số của nhân rời rạc tần số (NRT).

1 Mở đầu :

Nghiên cứu số lợng và mức độ ảnh hởng của những thành phần bức xạ phụ(khác thành phần cơ bản) trên đầu ra của thiết bị tổng hợp Vấn đề này quan trọngvì, một mặt, gây nhiễu đến các thiết bị khác làm việc ở dải tần này, mặt khác, lại

có thể gây méo với chính hệ thống đó

Nói tóm lại, bức xạ hài là một vấn đề không mong muốn, có hại, trong các hệthống tổng hợp tần số dù bằng phơng pháp nào cũng vậy

2 Bức xạ phụ thờng xuyên gần tần số dao động cơ bản

Chơng trớc đề cập đến nguyên lý tổng hợp tần số bằng phơng pháp số và cácquan hệ xác định tần số dao động của PSĐK khi không có nhiễu bên ngoài cũng

nh tác động biến dạng và thăng gián bên trong Trong thực tế, các hệ thống luôntồn tại nhiễu Do điều này nên xảy ra phá hoại chức năng thông thờng của thiết bị,làm xấu đi chỉ tiêu chất lợng nh : giảm tính ổn định tức thời, tăng số lợng và cờng

độ bức xạ và ký sinh thờng xuyên

Vì độ ổn định tức thời đợc xác định bởi tác động tổng hợp của kích thíchthăng gián và biến dạng, nên nó là nguyên nhân đầu tiên gây ra tần số phụ trong bộtổng hợp

Trong nhiều công trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng, tồn tại bộ CX trong hệthống tổng hợp tần số có thể tạo ra phổ rất rộng của nhiễu mà nhiễu này xuất hiện

do dao động gián đoạn thực tế trong tất cả đoạn tần từ 100 Hz đến tần số của dao

động làm việc trên đầu ra fr Tất nhiên, điều chắc chắn không nên khẳng định tất cảnhiễu đều tham gia tạo bức xạ phụ Vấn đề là phải xác định tín hiệu đi qua CX cóliên quan đến lời giải của vấn đề nghiên cứu không

Điều đầu tiên gây ra thay đổi trực tiếp phổ của nó, mà phổ này dịch vềphía tần thấp, nghĩa là thiết lập điều kiện dẫn đến suy yếu thành phầntần số cao và xảy ra lôi kéo tần số Ngoài ra với kiểu cấu trúc nào có khả nănghạn chế nhiễu đầu vào khối CX.

Vấn đề đặt ra, những kích thích biến dạng nội bộ nào gây ra bức xạ kýsinh trên đầu ra của bộ tổng hợp nh thế nào?

Từ nghiên cứu nguyên lý làm việc của bộ tổng hợp số nhận thấy rằng ở chế

độ thiết lập trên đầu ra của TFX có tín hiệu điện áp dạng dây xung thị tần cóchu kỳ với tần số bám bằng tần số so sánh, nhỏ hơn hay bằng bớc điều khiển Fss

 Fu Những tổ hợp là bội của tần số Fss đóng vai trò cơ bản tạo ra nhiễu hài trên

đầu ra của bộ tổng hợp hoặc chúng sẽ tác động trực tiếp lên khối diều chỉnhtần số – PTĐK mạch vòng của PSĐK Nguy hiểm nhất là hài cơ bản của Fss Khitồn tại điều này trên PSĐK sẽ gây ra điều chế góc ký sinh tín hiệu cơ bản củaPSĐK

Giá trị của chỉ số điều chế, cũng nh vậy, số lợng và mức thành phần phụ sẽphụ thuộc vào biên độ hài bậc nhất của tần số so sánh, giá trị nén của LTĐ và độdốc của SPTĐK của PTĐK

Chúng ta sẽ nghiên cứu cờng độ của những thành phần này

Để tìm phổ của tín hiệu PSĐK cần phải giải phơng trình về mối quan hệ phụthuộc của tín hiệu số phản ánh PSĐK và PSC trong khoảng thời gian tích phân

Đây là phơng trình vi phân tổng quát bậc cao Lời giải tổng quát cho loại phơngtrình này cha có, muốn giải quyết phải sử dụng phơng pháp giải gần đúng với giảthiết hệ thống không quán tính nghĩa là ĐK << 1 và hệ thống ở trạng thái đồng

Wbn = (w0ĐK + nss) (2)

Biên độ của những thành phần này phụ thuộc vào chỉ số điều chế m.n theo quanhệ:

Vmbn = aJn (m.n) (3)

ở đây a – hệ số tỉ lệ; Jn (m.n) – hàm Becen loại 1, bậc n

Chúng ta giả thiết phơng trình thay đổi tần số PSĐK do thay đổi tham số điệnkháng của PTĐK, mà phần tử này đợc thực hiện nhờ vào Varikap Đồng thời cũngcông nhận rằng ở lân cận điểm làm việc thì điện dung của Varikap phụ thuộc tuyếntính vào điện áp đặt lên nó Biểu thức xác định giá trị tần số PSĐK bằng thựcnghiệm và đợc trình bày bởi quan hệ sau:

w0ĐK  wmn =

ở đây w0ĐK = - tần số góc của dao động PSĐK trong chế độ đồng bộkhi không có điều chế ký sinh; C0 là điện dung của varikap tại điểm làm việc; C– biên độ thay đổi của điện dung Varikap do điện áp hài bậc nhất của tần số sosánh gây ra

w





DK mn

C

C w

Quan hệ (7) cho ta sự phụ thuộc của chỉ số điều chế ký sinh m.n vào các tham sốcủa hệ thống (w0ĐK, C, C0, ss) Nếu cố định một số giá trị thì quan hệ này có thểcho ta sự phụ thuộc của m.n vào C.

Trong thực tế thì C Phụ thuộc vào nguồn điện áp đặt vào nó tại xung quanh

điểm làm việc Co (hình H.1) trình bày sự phụ thuộc của điện dung C vào điện áp Ucủa Varikap Từ đây ta có thể biểu diễn gần đúng C theo các tham số của hệthống

C = U ‘

mss tg = U ‘

mss Sc (8)Với U ‘

mss - biên độ điện áp hài bậc nhất của tần số so sánh tác động lênPTĐK (nghĩa là tác động lên varikap) Sc = C / u - độ dốc của đặc tuyến varikaptại điểm làm việc

3 Những bức xạ phụ trong bộ tổng hợp tần số bằng phơng pháp so với biến

đổi tần số.

Nếu những bức xạ phụ vừa nghiên cứu xảy ra trên đầu ra của bộ tổng hợptần số, thực hiện theo sơ đồ chia tần trực tiếp, cũng nh vậy với sơ đồ biến tần sơ bộcủa PSĐK sang tín hiệu trung tần thì nhiều thực nghiệm chỉ ra rằng trên đầu ra củaPSĐK sẽ co bức xạ ký sinh phụ (bức xạ vệ tinh) Tần số bức xạ phụ đối xứng quatần số làm việc trên những khoảng cách lớn hơn đáng kể giá trị bớc rời rạc Cờng

độ những dao động này trong một số trờng hợp là khả ớc so với biên độ tín hiệu tần

số làm việc Trong những trờng hợp nh vậy thì nguyên nhân nào làm xuất hiện bứcxạ phụ?

Để trả lời câu hỏi này có thể bằng phơng pháp phân tích công tác của từngkhối riêng rẽ của bộ tổng hợp và lý giải các quá trình tín hiệu đi qua chúng Rõràng rằng độ phức tạp giải tích của lời giải vấn đề này có liên quan đến biến đổi

khi chuyển nhiều lần tín hiệu và phổ của nó trong những phần tử và các khối riêng

rẽ của bộ tổng hợp, đợc mất trong kênh điều khiển (biến tần, thiết bị tạo tần số,nhân, chia, tách sóng pha )

Đầu tiên bằng con đờng lập luận lôgích, chúng ta sẽ nhận đợc các quan hệ

mà các quan hệ này sẽ xác định tần số bức xạ ký sinh hay bức xạ phụ, sau đóchúng ta sẽ tìm con đờng thiết lập quan hệ giải tích Trong bộ tổng hợp thì điện áp

ra của PSĐK đa vào bộ trộn và kết quả tác dụng tơng hỗ với điện áp của bộ phátsóng điện sẽ biến thành tín hiệu trung tần Bộ trộn trong trờng hợp này thờng dùngsơ đồ cân bằng hay sơ đồ vòng bằng diot bán dẫn Các dạng sơ đồ trộn khác nhau

đã đợc nghiên cứu trong tài liệu với các điều kiện khác biệt

Thứ nhất, tác động tơng hỗ dải điện áp PSĐK và PSĐ là tín hiệu lớn

Thứ hai, tải của bộ trộn tần là dạng giải rộng Điều này dấn đến trên đầu racủa bộ trộn chứa đựng nhiều thành phần tổ hợp của bộ trộn và đa vào trong dảichuyển động của tải Chúng ta sẽ xác định những tần số nào là nguy hiểm nhấttheo quan điểm xuất hiện tín hiệu bức xạ phản ánh Khi tác động lên bộ trộn điện

áp xoay chiều thì dòng điện trnog mạch của nó sẽ chứa một nhân tố không giới hạncác dao động tổ hợp với tần số đợc biểu diễn

k =  q0ĐK  pĐ + 0tg (28)

ở đây 0ĐK – tần số PSĐK ở chế độ thiết lập fĐ; Đ - tần số PSĐ; 0tg – tần

số trung gian ở chế độ thiết lập; q, p,  là các giá trị nguyên từ 0  

Từ những tổ hợp tần số xác định bởi (28) thì những thành phần cộng có thểloại bỏ bởi bộ lọc Hiệu ứng tuỳ theo của tác động tơng hỗ thứ cấp của những hàitần số trung gian với những hài của tần số 0ĐK và Đhay là với tổng và hiệu củanhững thành phần của chúng với những tác động tong hỗ trực tiếp tần số 0ĐK và Đ

có thể xem nh một tín hiệu, mà nó đã bị điều chế theo biên độ và góc pha bởi một

điện áp của tần số phách

phach = otg – [ (q0ĐK - pĐ )](30)Sau đó dao động tổng đợc đa đến đầu vào của thiết bị tạo xung TX, nhằmbiến đổi tín hiệu thành dãy xung vuông góc nối tiếp Sự tồn tại của điều chế pha-

điều biên ký sinh trên tín hiêụ vào biểu hiện ở chỗ, tín hiệu ra của tần xuất có điềuchế xung theo thời gian- độ rộng xung phức tạp Do dó, điện áp trên đầu ảo TFX

sẽ là nối tiếp những xung điều chế độ rộng Tồn tại những điện áp phụ nh vậy trênPTĐK sẽ làm thay đổi tần số dao động ra Điều này gây nên hiện tợng bức xạ phụ Chúng ta chú ý những điểm quan trọng sau:

3.1 Cấu tạo dao động tổ hợp trên đầu ra của bộ trộn xảy ra trong điều kiện trạng thái của hệ thống ở chế độ đồng bộ, nghĩa là khi điện áp 0ĐKK , otg và ĐK là tín hiệu tơng ứng.

3.2 Tất cả thay đổi, có liên quan đến biến đổi tín hiệu tổng, xảy ra tronh hệ thống, nằm trong nắm nối tiếp.

Điều này cho cơ sở đề nghị rằng, sự tổng hợp tàn số của dao động phụ sẽxảy ra chính xác, cũng nh việc tạo tín hiệu tần số làm việc, khi áy mối qua hệ đểtính toá tần số phụ( vệ tinh) có thể nhận đợc bằng con đờng nghiên cứu tiếp theosau

Trong chế độ thiết lập thì tần số của dao động làm việc trên đầu ra của bộtổng hợp đợc xác định bởi quan hệ :

những tần số phụ vào hệ số của bộ CXTrên trục tung trình bày những tần số bức xạ phụ mà những bức xạ này xảy

ra trên đầu ra của bộ tổng hợp tần số bằng phơng pháp số.Đồng thời phân tíchnhững đờng thẳng trình bày trên H2 chúng ta thấy rằng, với việc nâng cao số sónghài sẽ tăng tóc độ phân ly của (-)

phụ và (+)

phụ tơng ứng 0ĐK Điều này cho phépcông nhận chính xác rằng: cho tính chất lọc của hệ dao động của bộ phát sóng làmgiảm mức thành phần tổ hợp trên đầu ra của bộ trôn vơi việc tăng q và p thì cờng

độ của bức xạ phụ trên đầu ra của bộ tổng hợp sẽ giảm

4- Những quan hệ xuất phát để tính bức xạ phụ dạng vệ tinh“vệ tinh” ”

ở trên đã chỉ rõ, do tác động tơng hỗ giữa điện áp tần số trung gian cơ bản

tg với điện áp của các thành phần tổng hợp, mà những thành phần này rơi vào dảithông của tải bộ biến đổi, thì tín hiệu trung gian đầu ra của bộ trộn dờng nh bị điềuchế theo biên độ của pha bởi tần số phách ( xung quan hệ(30))

Tổng quát, một tín hiệu nh vậy có thể biểu diễn bằng phơng trình

utg(t) = umtg(t) sin[tgt + (t)] (37)với :

nh thế nào đó mà trên đầu ra của nó khởi tạo xung vào thời điểm khi mà dao độnghạ trên đầu vào của nó tăng vợt qua điểm không, còn độ rộng của xung ra sẽ xác

định cũng bởi thời gian nó đi qua chính bộ TX

Kết quả nh vậy có thể nhận đợc nhờ vào việc mắc giữa bộ trộn và TX một bộhạn biên Trong trờng hợp nh vậy thì cấu trúc thời gian và phổ của tín hiệu trên

đầu ra TX phụ thuộc chỉ vào điều chế pha của tín hiệu nhiễu

t s co

t arctg

t

t s co

phach phach phach

(

2 1

(t)

tg

Để xác định phổ của tín hiệu cũng nh dạng điều chế trên đầu ra Tx, cần phảitìm phơng trình (t) đợc biểu diễn dới dạng giải tích Về vấn đề này tập trungnghiên cứu hai vấn đề cơ bản sau:

4.1-Tìm phơng trình đối với góc pha của dao động điều chỉnh.

Phân tích phơng trình thứ 2 trong hệ phơng trình(38) chỉ ra rằng ở dạng tổngquát khi   1là hàm chu kỳ, nhng hàm không phải hài của t

âm của (t) còn dịch về phía phải tơng ứng với giá trị dơng của (t) Mỗi một điểmcủa hàm (t) có thể nhận đợc bằng con đờng sau : trong toạ độ  và góc phácht tiếnhành xây dựng hàm sin của (t) với dạng

1(t) = msinphacht (41)

ở đây m đợc xác định theo quan hệ (39) khi ấy hàm (t) đợc tạo nh là kết qủa củaviệc dịch ra toạ độ của mỗi một tung độ 1(t) về bên trái khi âm và bên phải khi d-

ơng theo trục phacht một giá trị phacht

Để xác định độ lệch này, trong hệ toạ độ ngời ta xây dựng đờng thẳng bổtrợ, đờng thẳng này đi qua các điểm sau : qua điểm trên trục hoành có trị bằng(phacht)m còn qua trục tung tại điểm 1(t) = m bây giờ xây dựng một loạt các đờng

song song với đờng bổ trợ và dịch điểm giao nhau của chúng với đờng cong 1(t)với trục phacht trên giá trị giao nhau của chúng với trục này, chúng ta sẽ nhận đợctoạ độ mỗi một điểm của hàm (t) hình H4.a.b trình bày cách xây dựng hàm (t)theo nguyên tắc vừa nêu.

4.2 Tìm dạng của các tín hiệu trên đầu ra của thiết bị tạo xung, qua CX, TFX,

ở đây f(t) hàm biểu diễn xung riêng rẽ (hàm biểu diễn xung) K = 0,1, 2, 3, ; tk

thời điểm gửi xung thứ K, mà xung này trong trờng hợp cho thì :

= 0 sẽ tỷ lệ với giá trị (t) khi cho tín hiệu đi qua ngỡng cắt Hình H.5.a trình bày

đặc trng quy đổi của (t)

k

k

t t

hµm xung ®iÒu chÕ thêi gian lo¹i 1 §XT – 1 V× hµm (t) Lµ hµm cã chu kú, th×thêi gian dÞch cña xung còng lµ hµm cã chu kú, vµ chu kú cña nã chÝnh lµ chu kúcña tÝn hiÖu ph¸ch (xem h×nh H.5.d)

Tph¸ch = 1/fph¸ch

4.3 trong qu¸ tr×nh ®i qua cña tÝn hiÖu qua bé CX sÏ x¶y ra v¸ch chia kh«ng chØ tÇn sè b¸m cña xung mµ nã ®a vµo trªn ®Çu vµo tg mµ c¶ tÇn sè ®iÒu chÕ

(trong trêng hîp cho lµ tÇn sè ph¸ch ph¸ch).

HiÖu øng nµy kh«ng cã trong c¸c bé chia tÇn kiÓu tham sè :

Ví dụ : Bộ phát sóng khi chia tần hay là tín hiệu liên tục điều pha, nhiềucông trình nghiên cứu chứng minh trong trờng hợp này dẫn đến chỉ làm suy yếuchỉ số điều chế.

Do những đặc trng thời gian cơ bản của tín hiệu trên đầu ra TFX đợc xác định,chúng ta tiến hành tìm phổ của nó Vì chúng ta nghiên cứu hệ thống trong trờnghợp không có nhiễu ( = 0) trên đầu ra TFX có điện áp dạng một dây có chu kỳgồm những xung vuông góc với tần số bằng tần số bám, nghĩa là bằng tần số sosánh

ss = 2/Tss

Tồn tại nhiễu gây ra điều chế theo quy luật điều độ rộng xung một hớng loại

1 (ĐRXM - 1) không có 2 và là tín hiệu có chu kỳ Nh đã biết từ đặc tính thời giancủa tín hiệu (hình H.6) đặc trng điều chế tơng ứng của dãy nối tiếp của những xungvuông góc theo quy luật điều độ rộng xung một hớng loại 2 (ĐRXM - 2)bởi tínhiệu sin Sử dụng những kích quả đạt đợc trong các công trình nghiên cứu khi tìmchuỗi lợng giác, mà chuỗi này đợc trình bày bằng dãy xung vuông góc trong trờnghợp điều chế theo quy luật ĐRXM – 2, thì phổ của tín hiệu ra của TFX có dạng

(48)

ở đây : t chiều dài của xung ra trên TFX Khi  = 0; A – biên độ xung ;ss – tần

số so sánh; K – hệ số chung của bộ chia trong kênh điều khiển;  = tm/Tss - chỉ

số điều chế;mn = m ss + nphach/k – tần số tổng hợp; mn = n - mss th – gócpha của tần số tổ hợp; Jn - hàm Becen loại 1 bậc n của argument

Phổ tín hiệu trên đầu ra của tách pha xung G (w) đợc trình bày trên hình H.7 nhvậy, ngoài thành phần 1 chiều nó còn chứa những thành phần hài của tần số

phach/k, thành phần bội của ss và những thành phần tổng và hiệu của tần số tổ hợp

) (

)

sin(

1

1 1

t t Sinm m

A t

J

A

h ss m

mn mn ss

mn n mn ss

).

( )

1

t k

n Sin k

n J k n

A T

At t

ss

phach n

phach ss

n ss