d. Điều chế AM :
Điều biên là làm cho biên độ sóng mang cao tần tỷ lệ với tín hiệu điều chế băng gốc.
Do đó đường bao cao tần AM lặp lại dạng tín hiệu điều chế : mt
mt Vm.cos ωmt
m
tớn hieọu AM :
vAM V1T 1.mA cos ωmt .cos ωo t
1T
Heọ soỏ ủieàu cheỏ AM :
mA Vm V1T
m
Để điều chế không bị méo thì : mA ≤ 1
Tín hiệu AM điều chế đơn âm gồm thành phần sóng mang và hai biên : vAM V
1T.cos ω0t V1T
2 .mA.cos ωo ωm t cos ωo ωm .t
1T 0.999982
0.999982 sin t( )
10
10 t
10 0 10
1 0 1
1.586349
1.591722 1 0.6 sin t( )
( ) sin 20 t.( .)
10
10 t
10 0 10
2 0 2
V1T
2ωm ω ωO
ωO - ωm ωO+ωm
vAM V
1T. cos ω0 t V1T
2 . mA. cos ωo ωm t cos ωo ωm . t
1T
mA
2 V
.1T
vAM V
1T. cos ω0 t V1T
2 . mA. cos ωo ωm t cos ωo ωm . t
1T
mA
2 V
.1T
Phoồ AM ủieàu cheỏ ủụn aõm
B=2ωmax
ωO
ωO - ωmax ωO+ωmax
V1T Biên dưới
LSB Bieân treân
USB
Phổ AM phức tạp
Trường hợp riêng của điều chế AM : tín hiệu điều chế m(t) có dạng số gồm chuỗi bit 1 và 0. Ta có điều chế số ASK ( Amplifitude shift key ) . Quá trình thực hiện tắt mở máy phát tạo ASK được gọi là OOK ( on – off keying ).
fpdhlk;lkfgjl
e. Mạch điều chế AM :
i. Điều chế AM mức thấp :
Điều chế mức thấp có ưu điểm là có hệ số điều chế cao . Tuy nhiên do điều chế ở mức thấp nên cần phải khuyếch đại . Các tầng khuyết đại này phải là khuyếch đại tuyến tính , và điều này làm giảm hiệu suất . Đây cũng chính là điểm bất lợi của điều chế AM mức thấp. Điều chế AM mức thấp được dùng trong truyền hình, thông tin AM-SSB v.v… Các tầng khuyếch đại công suất cao tầng tuyến tính có thể ở chế độ A,AB,B.
VAM(t)
1.5
0
m t( )
6
00 2 t 4 6
1
1
1 V_AM t( )
5.95
0 t
0 2 4 6
1 1
Vm Re
Vc
1 3
2 4
Rl
S
Cng
R2
Rc
Emitter modulator
Ce Cng
VCC
Vout
Q R1
S
Hình trên là bộ khuếch đại có 2 tín hiệu vào : sóng mang vc và tín hiệu điều chế vm. Khi không có tín hiệu vm , mạch trở thành bộ khuyếch đại tuyến tính lớp A. Khi có tính hiệu điều chế vm, độ lợi của mạch bị biến đổi theo tín hiệu điều chế, và ta có tín hiệu AM
ii. Điều chế AM công suất trung bình :
C1 Vc
R1
Collector modulator
Q
Vout
VCC
1 5
4 8
RFC Vm
1 5
4 8
Hình trên, transitor được phân cực ở lớp C. Mạch hoặc động ở đoạn phi tuyến nên ta có điều chế phi tuyến.
Sau đây là mạch cải tiến lại của mạch trên, nó được thêm khung cộng hưởng.
1 5
4 8
C(Neutralizing)
R1(bias) C2
(Clamper)
VCC
Q C4(RF bypass)
L1 C1
1 5
4 8
...Vm (Modulating signal)
1 5
4 8
C3(bypass)
Vout
...Vc (Unmodulated carrier)
Transitor hoặc động ở giữa vùng bảo hòa và vùng “cut off”, nên dòng collector không phụ thuộc vào điện áp lái ở cực base. Khi Q dẫn, C1 tích điện tới điện áp (Vcc + Vm).Khi Q1 tắt, C1 phóng điện qua L1, và C1 giảm đến -(Vcc + Vm).
Trên hình, R1 là điện trở phân cực cho Q. R1 và C2 tạo thành mạch kẹp, nó tạo ra một phân cực ngược, xác định điện áp dẫn cho transitor. Tụ C là tụ trung hòa, tạo nên hồi tiếp âm để khử hồi tiếp dương do tụ Cbc của transitor gây ra .
iii. Điều chế mức cao :
Điều chế AM mức cao được thực hiện ở tầng cuối công suất cao tầng, mức công suất ra lớn. Kiểu này cho hiệu quả cao, được dùng nhiều trong phát thanh quảng bá AM, thoâng tin AM.
Vout R1
Cn
Cn
Cloc
Vc
Q1
Q2 R2
Dieu che AM- Collector muc cao Vm
VCC
RFC
RFC
Đáp tuyến điều chế Am- Collector là phi tuyến (méo AM) khi điều chế sâu.
Ngoài ra còn có điều chế AM Emitter, AM Base. Tuy nhiên đáp tuyến điều chế AM Base tuyến tính trong khoản nhỏ nên ít được dùng riêng mà dùng kết hợp với AM Collector để cải thiện độ tuyến tính đáp tuyến điều chế Collector
Cn
Rb2
VCC
RFC
Vout
Vm
Rb1
Dieu che AM - Emitter
Vc
Q2 Cn
Q1
Re
VCC
Cb
C2 C4
Vc
RFC
VBB
VCC Cb
m(t)
RFC
1 5
4 8
Dieu che Am - Base
Cn Vout
C1
Q Cb
f. GiảI điều chế AM
i. GiảI điều chế AM dùng diod :
1 2
1 5
4 8
D
C1 Cgh C
R
V_AM Vm
Diod được sử dụng là diod tiếp điểm, có điện trở thuận rf rất nhỏ và điện trở ngược rv
rất lớn . Diod tách sóng nữa bán kỳ tín hiệu cao tần. Ở bán kỳ dương D dẫn, Tụ C1 nạp đến giá trị biên độ tín hiệu cao tần. Ở bán kỳ âm , D tắt , Tụ C1 xả qua R. Điện áp trên tụ C1 có dạng đường bao cao tần, đây là tín hiệu giải điều chế AM. Mạch này được gọi là tách sóng đỉnh hay tách sóng đường bao.
Thông thường C1=0.01÷0.008 ; R = (5÷10)KΩ.
ii. Đánh giá chất lượng điều chế AM :
• Hệ số hài :
K 1
Vm1
2
∞
n
Vmn 2
=
.
m1 mn
Vm1 :biên độ hài 1
Vmn : biên độ n hài ở ngõ ra giải điều chế máy thu .
• Độ lệch hệ số điều chế cho phép trong dải tần tín hiệu điều chế so với giá trị trung bình : ∆mA/mA
mA m1 2 m2 2 m3 2 ......
: heọ soỏ ủieàu cheỏ trung bỡnh.
Mức điều chế ký sinh Pn/PTB
Pn : coâng suaát nhieãu.
PTB :coâng suaát trung bình AM
PTB 1
2 π0
2 π
ωm.t
P1T.1 mTB.cos ωm.t 2d
.ωm.t
=>
PTB P1T 1
mTB 2
.2
P1T
PTB = P1T + Pbiên trên USB + Pbiên dưới LSB
Trong đó : P1T V1T 2
2 Req
1T
V1T = Ic1T * Req :biên độ sóng mang trên tải tương đương Req
• Các giá trị khuyến nghị ;
K ≥ 2÷ 5%; 10lg(∆mA/mA) =±1 ÷ 1.5 dB 10lg(Pn/PTB)= -60dB
Đánh giá K và (∆mA/mA) theo dáp tuyến điều chế tĩnh và động.
Đáp tuyến điều chế tĩnh là sự phụ thuộc biên độ sóng mang cao tần ngỏ ra bộ điều chế và yếu tố điều chế. Yếu tố điều chế là các đại lượng điện như điện áp nguồn cung cấp, điện áp phân cực điện áp kích tần, biến đổi dưới tác động tín hiệu tần số thấp.
Đáp tuyến này được xác định bằng thực nghiệm khi đưa sóng mang vào bộ điều chế mà không có tính hiệu điều chế tần số thấp (Vm = 0).
Dựa vào đáp tuyến điều chế này để chọn hệ số điều chế mA cực đại với hệ số méo hài K nhỏ nhất, chọn nguồn Vcc ở giữa đoạn tuyến tính đáp tuyến ủieàu cheỏ Ic1(vc)
Đáp tuyến điều chế động : thường là biên độ hay tần số. Đáp tuyến điều chế biên độ động có hệ số điều chế m phụ thuộc vào biên độ tín hiệu điều chế tần số thấp Vm. Đáp tuyến điều chế tần số động có hệ số điều chế mA
phụ thuộc vào tần số tín hiệu điều chế Fm.
a) b)
Vm 1
mA
Fm Fmin Fmax
∆mA mA
Đáp tuyến điều chế biên độ động Đáp tuyến điều chế tần số động
Dựa vào đáp tuyến a, ta xác định biên độ tính hiệu điều chế tần số thấp cần thiết để có được hệ số điều chế mA
Dựa vào đáp tuyến b, ta xác định thông số (∆mA/mA) trong băng thông tín hieọu ủieàu cheỏ taàn thaỏp Fmin ữ Fmax .
Đáp tuyến động được đo hoặc tính toán khi đưa vào bộ điều chế sóng mang cao tần và tính hiệu điều chế tần thấp.
g. Điều chế đơn biên SSB
Điều chế đơn biên (SSB – single side band) : là quá trình điều chế tạo ra một biên tần (biên trên hoặc biên dưới) của tín hiệu AM.
Việc thực hiện phức tạp hơn nhưng băng thông cao tần giảm một nửa, tiết kiệm băng tần, giảm nhiểu.
Ở cùng một khoảng cách thông tin thì chỉ cần công suất phát thấp hơn nhiều so với AM vì không truyền công suất sóng mang lớn vô ích và không có 1 biên. Vì vậy SSB có hiệu quả sử dụng công suất cao. Tỷ số S/N của máy thu SSB lớn hơn AM do nhiễu giảm.
Để có tín hiệu SSB cần triệt sóng mang phụ của tín hiệu AM, còn lại hai biên DSB (Double – sideband), sau đó lọc lấy một biên nhờ BPF băng cách đổi tần cân bằng, lọc một biên khuyếch đại công suất đưa ra antenna. SSB còn được phân biệt theo thông số triệt hoặc nén phần sóng mang phụ, triệt hoặc nén một phần biên.
AM nén 1 phần biên gọi là vestigial (VSB) được dùng trong truyền hình quảng bá. SSB được dùng nhiều trong thông tin sóng ngắn, quân đội, hàng hải, nghiệp dư có khoảng cách thông tin rất xa.