CHƯƠNG 3 điều BIẾN và GIẢI điều BIẾN

CHƯƠNG IIIĐIỀU BIẾN VÀ GIẢI ĐIỀU BIẾN Điều biến một tín hiệu là biến đổi tín hiệu này ra một sóng mang có nội dung tin của tín hiệu gốc, sóng có mang tin tức này được gọi là sóng đã điều

CHƯƠNG III

ĐIỀU BIẾN VÀ GIẢI ĐIỀU BIẾN

Điều biến một tín hiệu là biến đổi tín hiệu này ra một sóng mang có nội dung tin của tín hiệu gốc, sóng có mang tin tức này được gọi là sóng đã điều biến hay sóng được điều biến nhằm hai mục đích sau:

- Cho sóng đã điều biến thỏa mãn điều kiện truyền của môi trường truyền tin vì môi trường này không truyền được tín hiệu gốc, sóng truyền tin được gọi là sóng mang

- Tạo điều kiện ghép nhiều kênh truyền tin để truyền qua cùng một môi trường.Tại trạm thu, tín hiệu nhận được có thể trải qua biến đổi ngược lại gọi là quá trình giải điều biến, tái tạo lại tín hiệu gốc Nếu nhiều kênh truyền tin được ghép lại thì tín hiệu nhận được còn phải qua quá trình tách kênh và giải điều biến

Có nhiều kỹ thuật điều biến tùy theo bản chất của tín hiệu gốc và môi trường truyền Trong kỹ thuật truyền thanh, tín hiệu gốc là tín hiệu âm tần, môi trường truyền là không gian truyền được sóng điện từ Vào những ngày đầu của kỹ thuật điều biến biên độ, sóng cao tần đã được áp dụng Vài mươi năm sau, kỹ thuật điều biến tần số được sử dụng trong truyền tin quân đội nhờ đặc tính chống nhiễu tốt

Sau đó, có nhiều kỹ thuật điều biến đã được đem ra sử dụng thỏa mãn yêu cầu ngày một tăng

Bài này chỉ giới thiệu kỹ thuật điều biến biên độ và điều biến tần số sóng cao tần Tuy nhiên, các kỹ thuật khác cũng được giới thiệu qua để sinh viên khái nệm tổng quát hơn về kỹ thuật truyền thanh và truyền các dữ liệu nói chung

I Kỹ thuật điều biến:

1 Định nghĩa:

Kỹ thuật điều biến là kỹ thuật thay đổi biên độ của một sóng có tần số cao, có khả năng phát xạ sóng điện từ theo biên độ của một tín hiệu gốc mang nội dung tin tức cần được truyền trong không gian Tín hiệu gốc tuy có nội dung tin tức nhưng không phát xạ sóng điện từ Sóng cao tần có thể phát xạ sóng điện từ truyền trong không gian,

do vậy biên độ của sóng được cho biến thiên theo tín hiệu gốc để truyền được tín hiệu gốc trong không gian Sóng cao tần truyền được tín hiệu gốc được gọi là sóng mang Tín hiệu gốc làm biến thiên biên độ sóng mang gọi là tín hiệu điều biến Sóng cao tần dùng làm sóng mang tin tức nhưng chưa được biến thiên biên độ gọi là sóng chưa điều biến

Để dễ tiếp cận với kỹ thật này, ta hãy xét trường hợp đơn giản nhất là tín hiệu điều biến điều hòa tức là tín hiệu có biểu thức:

em = Emcosωmt (m: điều biến)

em : điện áp tức thời tín hiệu điều biến tức là điện áp tín hiệu gốc

Em : biên độ cực đại tín hiệu điều biến

ωm = 2πfm : tần số góc tín hiệu điều biến (rad/s)

fm : tần số tín hiệu điều biến (Hz)

Sóng cao tần có thể truyền được trong không gian được gọi là sóng mang tin hay sóng mang.

ec = Ecsinωct

ec : điện áp tức thời của sóng mang là sóng cao tần dùng để mang tin

Ec : biên độ cự đại sóng mang

ωc = 2πfc : tần số góc sóng cao tần

fc : tần số sóng

Khi sóng đã được điều biến biên độ thì:

m= gọi làchỉ số điều biên hay hệ số điều biên.

Khi sử dụng kỹ thuật điều biên cần phải lưu ý là biên độ gốc Em phải nhỏ hơn biên độ sóng mang Ec Như vậy m < 1

Sau đây là hình minh họa dạng sóng được điều biến trong bốn trường hợp hệ số điều biến bằng 0; 0.5; 1 và 1.5 Lưu ý đường bao của dạng sóng là dạng tín hiệu điều biến em = Emcosωmt với bốn biên độ khác nhau:

2 Phổ tần và bề rộng dải tần:

Ta có: e = Ec(1 + mcosωm)sinωct

e = Ecsinωct + Ecmcosωmsinωct

t

mE

m c

2 ω −ω : sóng biên dưới, có tần số là (ωc - ωm) hay (fc - fm)

Ecsinωct : sóng mang, có tần số là ωc (rad) hay fm (Hz)

Phổ sóng điều biên được vẽ như sau:

Hai sóng điều biên nằm ở cả hai dải của tần số cao, độ rộng của dải tần bằng hiệu số của tần số cao nhất là (fc + fm) với tần số thấp nhất là (fc - fm)

t E

m t E

m t E

2)sin(

cmE

3 Sự phân bố công suất trong sóng đã điều biến:

Hình vẽ phổ sóng đã điều biến bởi tín hiệu đơn tần em = Emcosωmt cho thấy sự phân bố điện áp trong sóng Điều này cho thấy công suất được phân bố theo tỷ lệ với bình phương của các giá trị điện áp là

c

R

E m R

E m R

mE P

42

.48

+

=

2

14

4

2 2

P P

m P P

với: Psf: tần số biên dưới, Psf = fc - fm

Pusf: tần số biên trên, Pusf = fc + fm

Ta thấy công suất phân bố cho các tần số biên lệ thuộc vào hệ số điều biến m

4 Trường hợp tín hiệu điều biến là tín hiệu phức tạp:

Nếu tín hiệu điều biến là tín hiệu phức tạp gồm nhiều tần số khác nhau, giả sử có nhiều thành phần thấp nhất là fmin đến cao nhất là fmax thì ta có sóng đã điều biến là:

e = Ec(1 + m1cosωmint + m2cosω2t + + mmcosωmaxt)sinωct

++

+

−+

++

=

t m

t m

t m

t m

t E

e

c m c

m

c c

c c

max max

min 1

min 1

sinsin

sinsin

sin

ωωω

ωω

Hệ số điều biến bằng:

2 2

Phổ sóng có dạng:

Công suất của sóng được phân bố như sau:

- Công suất toàn sóng biên trên:

=

21

2

t c

t

m P

* Lưu ý rằng độ rộng dải tần của sóng bằng:

BW = (fc + fmax) - (fc - fmax) = 2fmax

fmax : tần số cao nhất trong dải tần tín hiệu điều biến

5 Các kỹ thuật truyền sóng điều biên:

Trước khi nghiên cứu các kỹ thuật truyền khác nhau, ta xét lại biểu thức sóng mang đã điều biến:

e = Ec(1 + Ecmcosωm)sinωct

Sóng mang Ecsinωct không mang nội dung tin, cả hai sóng điều biên mang cùng một nội dung tin tức và phụ thuộc vào m và ωm

a Kỹ thuật điều biên với trọn sóng mang:

Gọi tắt là kỹ thuật DSBFC (Double Side Band Full Carrier), là kỹ thuật truyền tin

cổ điển dùng sóng điều biên, có nhược điểm là lãng phí công suất phát sóng và dải tần nhưng lại có ưu điểm là kỹ thuật giản đơn, thiết bị phát và thu cũng giản đơn và đỡ tốn kém Kỹ thuật này được áp dụng trong kỹ thuật truyền thanh bằng sóng điều biên Tiêu chuẩn phát sóng lệ thuộc vào cơ quan quản lý phát sóng các nước Sau đây là tiêu

chuẩn phát thanh sóng điều biên của cơ quan FCC (Federal Communication

Ec

fc - fmax fc - fmin fc fc + fmin fc + fmax f

BW = 2fmax (Hz)

t E

m t E

m t E

2)sin(

2

=

Commission), cơ quan liên bang quản lý việc phân phối sử dụng và phát sóng tại Hoa

Ky,ø được nhiều nước áp dụng, do vậy được nêu ra làm thí dụ:

- Dải tần qui định: từ (540 ÷ 1600)KHz, mỗi cấp tăng tần số là 10KHz (dành cho chương trình đài địa phương)

- Độ rộng dải tần phát sóng 10KHz

- Độ ổn định tần số sóng mang ±20Hz so với tần số qui định phát sóng

- Hệ số điều biên từ (0.85 ÷ 0.95)

- Dải tín hiệu âm tần từ (100 ÷ 5000)Hz, 1KHz là tần số chuẩn ở 0 deciBel

- Hệ số méo biên độ thấp hơn 0.05 cho hệ số điều biên tới 0.85, thấp hơn 0.075 cho hệ số điều biên từ (0.85 ÷ 0.95)

- Can nhiễu và tiếng ù: ít nhất là 45 deciBel khi hệ số điều biên m = 1 ở dải âm tần từ (30 ÷ 20000)Hz

- Công suất phát cực đại cho phép 50KW (để phát chương trình đài địa phương trên sóng trung bình từ (540 ÷ 1600)KHz

Ngoài ra còn có qui định phát chương trình quốc tế bằng sóng ngắn với công suất phát có thể đến 500KW

b Kỹ thuật truyền đơn biên:

Gọi tắt là kỹ thuật SSB (Single Side Band) được phân thành nhiều loại như sau:

- Kỹ thuật đơn biên triệt sóng mang, gọi tắt là kỹ thuật SSBSC (Single Side Band Suppressed Carrier), kỹ thuật này vẫn truyền được tin tức vì nội dung đầy đủ của tin đã

được mang bởi mỗi dải sóng biên Do vậy có ưu điểm là công suất truyền thấp, chỉ còn bằng (mt2.Pc)/4 với mt < 1; Pc : công suất sóng mang

Ưu điểm thứ hai là dải tần sóng bằng một nửa so với kỹ thuật truyền sóng biên Điều này rất có ý nghĩa nếu dùng kỹ thuật ghép kênh Do dãi tần sóng phát chỉ còn một nửa thì số kênh truyền được ghép sẽ gấp đôi Nhược điểm là thiết bị phát và thu phức tạp vì khi thu được sóng, sóng mang phải được tái tạo và chèn vào sóng biên thì quá trình giải điều biến mới thực hiện được Tuy nhiên, tốn kém trong thiết bị được bù lại bởi số kênh truyền tăng gấp đôi

- Kỹ thuật truyền đơn biên với sóng mang giảm biên độ, gọi tắt là kỹ thuật

SSBRC (Single Side Band Reduced Carrier), kỹ thuật này cũng có ưu điểm như kỹ

thuật SSBSC ở trên, nhờ có sóng mang hạn chế biên độ nên sóng mang có thể được tái tạo lại được dễ dàng tại máy thu

c Kỹ thuật truyền hai dải biên độc lập:

Gọi tắt là kỹ thuật ISB (Independent Side Band), kỹ thuật này truyền cả hai dải

sóng biên, mỗi dải mang một nội dung tin độc lập nhau Như vậy là với cùng một sóng có thể được hai tin khác nhau

d Kỹ thuật truyền sóng biên triệt sóng mang:

Gọi tắt là kỹ thuật DSBSC (Double Side Band Suppressed Carrier), kỹ thuật

truyền hai dải sóng biên, sóng mang không truyền Như vậy không phải mất công suất sóng mang nhưng ở máy thu phải dùng mạch giải điều biến tích số tốn kém hơn mạch giải điều biến đường bao Ở máy thu, sóng biên có sóng mang thường gặp

e Kỹ thuật truyền một dải biên hẹp:

Gọi tắt là kỹ thuật VSB (Vestigal Side Band), kỹ thuật này được gặp trong truyền

hình, không được dùng trong kỹ thuật truyền thanh Đây là kỹ thuật tổng hợp của kỹ thuật truyền sóng biên với kỹ thuật truyền một dải biên

II Mạch điều biến biên độ:

Vị trí mạch điều biến trong máy phát cho biết mạch máy phát thuộc loại được điều biên ở mức thấp hay cao Ở máy điều biên mức thấp, mạch điều biến ở phía trước điện cực ra của tầng khuếch đại công suất phát sóng tức là điện cực trước cực thu của transistor khuếch đại công suất cao tần phát công suất như cực khiển hay cực phát Nếu là đèn điện tử thì phải trước anode tức là lưới khiển, lưới màn cathode Nếu là transistor trường thì phải trước cực thoát là cổng hay nguồn Ưu điểm của kỹ thuật điều biến mức thấp là không yêu cầu công suất tín hiệu điều biến cao để có tỷ số điều biến cao Trong máy điều biến mức cao, mạch điều biến ở ngay điện cực ra của tầng khuếch đại công suất cao tần phát sóng tức là ở ngay cực thu của transistor công suất cao tần, anode đèn khuếch đại công suất cao tần hay cực thoát transistor trường khuếch đại công suất cao tần Nhược điểm của kỹ thuật này là phải có công suất tín hiệu điều biến cao

1 Mạch điều biến mức thấp:

a Mạch điều biến cực phát transistor:

Có sơ đồ như sau:

H.III-5n1=n2

Sóng mang

Tín hiệu điều biến

R a

+V 30V

Q1 C1

C2

C3

n1 n2

R1 2K

R2 10K

Rc 10K

Re 10K

Rtai 2K

Nguyên lý làm việc:

Tín hiệu điều biến vào cực phát làm thay đổi điện trở mặt tiếp giáp giữa cực phát với cực khiển re vì

E e

I

r = 2,6 Với IE : dòng vào cực phát bằng miliampe Hệ số khuếch

đại sóng mang của transistor bằng

ie V

b Mạch điều biến cực thu transistor:

Nếu mạch này là tầng khuếch đại công suất cuối cùng của máy phát thì đây là mạch điều biến mức cao vì điện áp điều biến đặt vào cực thu là ngõ ra của mạch khuếch đại cao tần phát sóng Nếu là tầng khuếch đại đặt trước mạch khuếch đại công suất cuối cùng thì đây là mạch điều biến mức thấp Sơ đồ mạch như sau:

n1=n2Sóng mangTín hiệu điều biến +V

n1 n2

n1 n2

Q1

C2 R1

em = Emcosωmt

ec = Ecsinωct

E’c

Nguyên lý làm việc:

Transistor Q1 khuếch đại sóng mang ec ở chế độ C Sóng mang ec được đưa vào cực khiển, khi ec < 0.6V, Q1 không dẫn, khi ec > 0.6V, Q1 dẫn, mỗi chu kỳ sóng mang Q1

chỉ dẫn trong một góc nhỏ hơn 180o Tín hiệu điều biến làm thay đổi điện áp nuôi transistor vì được mắc nối tiếp với điện áp một chiều Vcc (xem hình dưới đây)

H.III-8Như vậy, điện áp ra có tín hiệu điều biến sóng mang và thành phần một chiều Vcc (H.III-8) Do Q1 làm việc không tuyến tính nên còn các thành phần khác như fc ±

fm, 2fc, 2fm, RC2 là mạch tự phân cực ghim điện áp âm vào cực khiển Q1 làm việc ở chế độ C Mạch được cải thiện có thêm mạch cộng hưởng L1C1 thay cho cuộn cảm L để loại các thành phần không cần thiết như hình sau đây:

H.III-9

Tín hiệu điều biến

Sóng mang chưa điều biến

Tụ điện trung hòa chống dao động

ra Vcc

Q1

Cth

C1

C2 C1

C3

L1

n2 n1

n1 n2

R1

em = Emsinωmtt

2VccVcc

2

1

C L

f c

π

=

2 Mạch điều biến mức cao:

Mạch điều biến cực thu vừa nói trên được phân vào loại điều biến mức cao nếu cực thu là ngõ ra của máy phát Q1 là transistor công suất khuếch đại cao tần cuối cùng Để có hiệu suất cao, transistor làm việc ở chế độ C tức là chỉ dẫn trong thời gian ngắn hơn một nửa chu kỳ sóng Với mạch điều biến cực thu, ta có tỉ số điều biến m cao hơn, tín hiệu gốc ít biến dạng hơn, nhưng nếu là mạch mức cao tức là mạch phát sóng ra thì tín hiệu điều biến cần có công suất tương ứng với sự phân bố công suất

Để có thể điều biến sâu hơn với tín hiệu gốc ít méo hơn nữa ta có thể sử dụng mạch điều biến đồng thời cực khiển và cực thu sau đây:

H.III-10

Tín hiệu điều biến đã được đưa vào cực thu của hai transistor khuếch đại công suất cao tần phát sóng Q2 và Q3 và cực thu của transistor khuếch đại sóng cao tần Q1 Như vậy, ở các cực khiển của Q2 và Q3 là các sóng đã điều biến một phần phát ra từ Q1 Các sóng này lại được điều biến lần thứ nhì bởi cùng một tín hiệu tại các cực khiển và cực thu của Q1 và Q3 Mạch này ít làm méo tín hiệu điều biến và sóng được điều biến với tỉ lệ cao hơn

3 Vi mạch điều biến:

Vi mạch tạo hàm có thể dùng làm mạch điều biên phù hợp với các đặc tính máy phát tần số rất ổn định, rất ít gây méo tín hiệu điều biến, rất gọn nhẹ, thiết kế giản đơn Nhược điểm của vi mạch là công suất ra thấp, phạm vi tần số hẹp

Một trong các vi mạch tạo hàm đơn khối là vi mạch XR-2206 của Exar Corporation có thể tạo các sóng sin - vuông - tam giác, tạo hàm dốc với độ chính xác và ổn định cao Ngõ ra sóng lại có thể điều khiển biến tần số hay biên độ Tần số làm việc trong phạm vi từ (0.01Hz ÷ 1MHz) Giáo trình chỉ giới thiệu cho độc giả ở phần mạch phát sóng và tín hiệu

Sóng đã điều biến tại cực thu Q1

Sóng đã điều biến tại cực thu Q1

Sóng chưa điều biến

Sóng đã điều biến e

4 Mạch điều biến dùng đèn điện tử:

Do quỹ thời gian có hạn, kiến thức cơ sở cần giới thiệu cho các sinh viên có nhiều phần quan trọng hơn nên phần này chỉ được giới thiệu sơ lược

Kể từ năm 1970, đã có các máy phát bán dẫn công suất vài kilowatt Như vậy, đèn điện tử chỉ được dùng cho công suất thật cao như đài phát thanh hay truyền hình công suất cực cao Độc giả nào cần nghiên cứu sâu hơn nên tham khảo tài liệu về đèn điện tử

III Mạch giải điều biến:

Phần này chỉ giới thiệu một mạch giải điều biến cơ bản nhất được gọi là mạch tách sóng đường bao, mạch tách sóng đỉnh hay mạch tách sóng thứ nhì do mạch ở phía sau mạch đổi tần số gọi là mạch tách sóng thứ nhất Mạch cơ bản chỉ là một mạch khép kín cuộn thứ cấp máy biến áp trung tần, diode chỉnh lưu nhỏ D và bộ đôi điện trở Rd

mắc song song với tụ điện Cd

H.III-11

Máy biến áp trung tần nhận sóng đã điều biến e = Ec(1 + Ecmcosωmt)sinωct có tần số ωc = 2πfc, fc = 455KHz Lý do tại sao tần số sóng fc = 455KHz sẽ được giải thích ở phần đổi tần máy thu thanh điều biên Diode D là diode gecmani nhỏ có chức năng chỉnh lưu một nửa chu kỳ sóng Điện trở Rd gọi là điện trở tách sóng có chức năng nhập tín hiệu gốc trong quá trình giải điều biến Cd gọi là tụ điện tách sóng có nhiệm vụ loại sóng mang có tần số 455KHz vì sóng này đã làm xong chức năng mang tin Diode D gọi là diode tách sóng

Sau đây là các dạng sóng đã điều biến trước khi đến mạch tách sóng và sau quá trình giải điều biến hay quá trình tách sóng

Rd Cd

Ec

Em

đường bao(2)

VAB khi chưa có tụ Cd

Ec: trị trung bình điện áp chỉnh lưu nửa chu kì

(4)

H.III-12Điện áp sóng tại cuộn thứ cấp máy biến áp trung tần là sóng đã điều biến Để đơn giản hóa, ta hãy tạm coi tín hiệu gốc là tín hiệu đơn tần, biên độ cực đại bằng Em, tần số ωm:

Nếu có tụ điện tách sóng Cd thì ta có điện áp ra như ở hình (3), nếu thỏa điều kiện

fmcực đại << 1/(2πRdCd) << fc Hình (4) là trường hợp Cd quá lớn, tín hiệu gốc sẽ mất thành phần tần số cao nếu tần số tín hiệu gốc như tín hiệu âm tần nằm trong dãi âm tần qui định nào đó

Nếu Cd cực lớn thì tín hiệu gốc sẽ mất hoàn toàn, ta chỉ còn thành phần một chiều tức là trị trung bình bằng biên độ cực đại sóng mang chưa điều biến là Ec Điều này sẽ được nói đến ở phần mạch tự động điều tiết độ lợi của mạch khuếch đại trung tần và cao tần máy thu thanh điều biên

Hình (5) là điện áp ra mạch tách sóng nếu nối đất điểm A của mạch coi điện áp điểm A bằng 0 Như vậy, điện áp ra đảo cực tính so với trường hợp nối đất điểm B Điện áp trung bình ra điểm B bằng -Ec thay vì +Ec như ở hình (3)

Sau đây là các dạng mạch tách sóng điều biên thường gặp:

Tín hiệu gốc (âm tần)

BA

Ec

đường bao VAB khi điện dung Cd

quá lớn-Ec

(4)

H.III-14Để loại thành phần sóng mang có tần số fc triệt để hơn, hai tụ điện lọc C và Cd

thường được lắp thành hai mạng lọc các mạch cho điện áp ra có trị trung bình dương được sử dụng kết hợp với mạch tự động điều tiết độ lợi trong máy thu dùng transistor PNP Máy dùng transistor NPN sử dụng mạch tách sóng có điện áp trung bình ra âm

IV Kỹ thuật điều biến góc:

Sóng cao tần có ba đặc tính có thể thay đổi được là biên độ, tần số và góc pha Phần trước đã giới thiệu kỹ thuật điều biến biên độ gọi tắt là kỹ thuật điều biên Phần này sẽ giới thiệu kỹ thuật điều biến tần số và kỹ thuật điều biến góc pha gọi tắt là kỹ thuật điều tần và kỹ thuật điều pha là hai dạng của kỹ thuật điều biến góc

Kỹ thuật này được đề nghị từ năm 1931 do có ưu điểm ít bị can nhiễu công nghiệp hơn kỹ thuật điều biên EHARMSTRONG là người đã từng phát triển máy thu thanh đổi tần và cũng đã triển khai hệ thống vô tuyến truyền thanh bằng sóng điều tần năm

1936, đài phát thanh điều tần đầu tiên ở châu Mỹ và được phát sóng thường xuyên vào năm 1939 Ngày nay kỹ thuật điều biến góc được sử dụng rộng rãi mọi nơi trong ngành vô tuyến truyền thanh và các hệ thống truyền viba qua các trạm tiếp sóng mặt đất hay vệ tinh

Tuy nhiên, kỹ thuật này cũng có một số nhược điểm nhất định là các mạch điện tử phức tạp hơn và dãi thông rộng hơn ở cả máy phát lẫn máy thu

1 Định nghĩa:

Sóng đã điều biến có biểu thức như sau:

em = Eccos[ωct + θ(t)]

Ec: biên độ cực đại của sóng

[ωct + θ(t)]: góc pha tức thời trong đó ωc = 2πfc là tần số góc tính bằng (rad/s) của sóng mang

fc: tần số sóng mang tính bằng Hz

θ(t): góc lệch pha tức thời (rad)

ωct: góc pha qui chiếu

+

- Tần số tức thời của sóng: là tần số sóng tại một thời điểm, là đạo hàm bậc nhất

của góc pha tức thời [ ( )] '( )

t dt

t t d

)()

(

' t f

t

f c = c + (Hz)

- Tần số lệch tức thời: là tần số lệch tại một thời điểm, là đạo hàm bậc nhất của

góc lệch pha tức thời:

∆ωt = θ'(t) (rad/s) hoặc

π

θ2

)()

- Kỹ thuật điều biến tần số: là kỹ thuật điều biến góc làm tần số lệch tức thời

∆ω(t) = θ'(t) biến thiên tỷ lệ với tín hiệu điều biến em:

∆ω(t) = θ'(t) = Kf.em(t) (rad/s)

Kf: hệ số tỷ lệ

em(t): tín hiệu điều biến

- Kỹ thuật điều biến pha: là kỹ thuật điều biến góc làm góc lệch pha tức thời

biến thiên tỷ lệ với tín hiệu điều biến em:

θ(t) = Kp.em(t) (rad)

Kp: hệ số tỷ lệ

em(t): tín hiệu điều biến

2 Quan hệ giữa kỹ thuật điều biến tần số với điều biến pha:

Từ định nghĩa về kỹ thuật điều biến tần số và điều biến pha, ta có thể phân biệt được sóng điều tần và sóng điều pha bằng cách xác định tần số hay góc pha sóng biến thiên trực tiếp tỷ lệ với tín hiệu điều biến em(t) Như vậy, sóng điều tần có tần số lệch tức thời ∆ω(t) = θ'(t) được xử lý cho biến thiên tỷ lệ với tín hiệu điều biến tức là:

Sự tương quan giữa hai kỹ thuật này cần phải được xác định để có cơ sở chuyển đổi mạch điều tần thành mạch điều pha hay ngược lại

Để xác định sự biến thiên góc lệch pha tức thời θ(t) của sóng điều tần theo tín hiệu điều biến em(t), ta có:

θ(t) = ∫θ'(t)dt , sóng điều tần ta có: θ'(t) = Kf.em(t) Vậy:

Ta cũng có thể dùng mạch điều biến pha để tạo sóng điều tần theo sơ đồ:

Ta cũng có thể giải điều biến sóng điều pha (PM) bằng mạch giải điều tần và giải điều biến sóng điều tần bằng mạch giải điều pha bằng hai sơ đồ sau:

Ta có thể tìm biểu thức tổng quát sóng điều biến góc trong trường hợp tín hiệu điều biến dạng sin từ bảng tổng kết sau đây:

Loại sóng Tín hiệu điều biến Biểu thức sóng điều biến

Điều pha PM em(t) Eccos[ωct + Kf.em(t)]

Điều tần FM em(t) Eccos[ωct + Kf.em(t)]

Điều pha PM Emcosωmt Eccos[ωct + Kf.Emcosωmt]

Điều tần FM -Emsinωmt

ω

cosĐiều tần FM Emcosωmt

e(t) = Eccos[ωct + m.cosωmt]

m.cosωmt = θ(t) là góc lệch pha của sóng điều biến góc chung cho cả sóng điều tần lẫn sóng điều pha khi tín hiệu điều biến có dạng sin

Để biết được yêu cầu dải thông của mạch khuếch đại và mạch khác trong máy phát và thu sóng điều biến góc ta cần biết các thành phần tần số của mạch sóng Ta có thể áp dụng trực tiếp đẳng thức hàm Bessel:

Jn(m) là hàm Bessel cấp một bậc n, argument m

Mạchtích phân

Mạch điều biếnpha PM

Sóng điều tần(FM)

em(t) ∫e m(t)dt

Mạchtích phân

Mạch giảiđiều tần

Mạch

vi phân

Mạch giảiđiều pha

)2(

cos)()

cos

n m

J m