Giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p2

Chia sẻ: Defwsdg Sdgsg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

102
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p2', kỹ thuật - công nghệ, kĩ thuật viễn thông phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hình thành tín hiệu điều biên và quan hệ năng lượng trong tín hiệu điều biên p2

iD iD UD 0 0 D UD  0 U0 CB U(t) - E0 + t U  b) a) Hình 1.6: Ñieàu bieân ôû cheá ñoä lôùp C (tín hieäu vaøo lôùn) b) Ñaëc tuyeán cuûa Diode, ñoà thò thôøi gian cuûa tín hieäu vaøo vaø tín hieäu ra. b) Maïch ñieän. 2. Ñieàu bieân duøng phaàn töû tuyeán tính coù tham soá Thay ñoåi: Thöïc chaát quaù trình ñieàu bieân naøy laø quaù trình nhaân tín hieäu. Ví duï veà maïch ñieän loaïi naøy laø ñieàu bieân duøng boä nhaân töông töï (hình 1-7). Trong maïch ñieän naøy, quan heä giöõa ñieän aùp ra u db vaø ñieän aùp vaøo u0 laø quan heä tuyeán tính. Tuy nhieân, khi u bieán thieân thì ñieåm laøm vieäc chuyeån töø ñaëc tuyeán naøy sang ñaëc tuyeán khaùc laøm cho bieân ñoä tín hieäu ra thay ñoåi ñeå coù ñieàu bieân. Caên cöù vaøo tính chaát cuûa maïch nhaân, ta vieát ñöôïc bieåu thöùc cuûa ñieän aùp ra sau ñaây: Uñb = (E + Ucos t)U0cos0t U U U U cos 0    t  0 cos0   t 1  29  Hoaëc u ñb  EU 0 cos  0 t  0 2 2
Theo (1-28) phoå cuûa tín hieäu ra coù taûi tin vaø hai bieân taàn mong muoán. Uñb E U U 3 Uñb U 2 K U 1 U0 U0 a) b) Hình 1-7: Ñieàu bieân duøng maïch nhaân töông töï a) Maïch ñieän; b) Ñaëc tuyeán truyeàn ñaït V. Caùc maïch ñieàu bieân cuï theå: Ñeå thöïc hieän theo nguyeân taéc thöù nhaát, coù theå duøng moïi phaàn töû phi tuyeán, nhöng neáu duøng baùn daãn, ñeøn ñieän töû thì ñoàng thôøi vôùi ñieàu bieân, coøn coù theå khuyeách ñaïi tín hieäu. Veà maïch ñieän, ngöôøi ta phaân bieät caùc loaïi maïch ñieàu bieân sau: maïch ñieàu ñôn bieân, maïch ñieàu bieân caân baèng vaø maïch ñieàu bieân voøng. 1. Maïch ñieàu bieân ñôn: Maïch ñieàu bieân ñôn laø maïch chæ duøng moät phaàn töû tích cöïc ñeå ñieàu cheá. Caùc maïch ñieän treân hình 1-5 vaø 1-6 laø caùc maïch ñieàu bieân ñôn duøng diode. Nhö ñaõ xeùt trong hai maïch ñieàu bieân, doøng ñieän ra taûi ngoaøi caùc thaønh phaàn höõu ích (caùc bieân taàn) coøn coù ñuû moïi thaønh phaàn khoâng mong muoán khaùc (taûi taàn vaø caùc haøi baäc cao). Ñoù laø ñaëc ñieåm cô baûn cuûa caùc maïch ñieàu bieân ñôn.  Ñaët tuyeán Volt-ampe cuûa diode, Transistor hay ñeøn ñieän töû chæ ñöôïc coi laø gaàn ñuùng laø thaúng khi tín hieäu vaøo ñuû lôùn. Chính vì vaäy ñoái vôùi maùy phaùt AM quaù trình ñieàu cheá thöôøng ñöôïc tieán haønh ôû ñaàu cuoái, hay tröôùc cuoái. Neáu chæ duøng Diode ta chæ thöïc hieän ñöôïc ñieàu bieân. Coøn neáu duøng Transistor, FET hay ñeøn ñieän töû ta thöïc hieän ñöôïc ñieàu bieân, laïi vöøa khuyeách ñaïi ñöôïc tín hieäu.
 Khi tín hieäu vaøo nhoû, ñaëc tuyeán Volt-ampe cuûa diode, transistor, ñeøn ñieän töû ñöôïc goïi gaàn ñuùng laø moät ñöôøng cong: i = f(V) = a0 + a1V + a2V2 + a3V3 +… (1.30) Söï bieåu dieãn caøng chính xaùc neáu ta laáy luõy thöøa caøng cao. Thöïc teá ta chæ xeùt ñaëc tuyeán ñeán baäc 3, vì caùc baäc n > 3 coù bieân ñoä raát nhoû.  Goïi V1 = Vo vaø V2 = V, cho chuùng taùc duïng vaøo phaàn töû phi tuyeán ta coù: i=f(V1+V2)=a0+a1V1+a1V2+a2V12+ a2V22+2a2V1V2+a3V13+3a3V12V2+3a3V1V22+a3V23+… (1.31)  Ñeå coù tín hieäu ñieàu bieân ôû ngoõ ra, chuùng ta caàn laáy ra: a1V1 laø thaønh phaàn taàn soá soùng mang (taûi tin): 0 2a2V1V2 laø thaønh phaàn hai daûi bieân treân (0 +  ) vaø bieân döôùi (0 -  )  Neáu ta duøng maïch D loïc coù taàn soá coäng Vo 1 uH höôûng: CH = 0 1k nhö ôû hình 1-9 vaø daûi L R thoâng coù beà roäng D V o = 2, ta seõ loïc ñöôïc hai thaønh phaàn treân Hình 1-8 Ñieàu bieân moät veá vaø coù tín hieäu ñieàu bieân thoâng thöôøng.  Nhöng caùc soá haïng 3a3V1V22 seõ goàm hai thaønh phaàn taàn soá 0 vaø 0  2 vì cos2x = ½(1 + cos2x). Do 
Khöû meùo baèng caùch caûi tieán maïch, thöïc hieän ñieàu cheá caân baèng nhö sau: - Trong hình 1-9a, ñieän aùp ñaët treân D1 vaø D2 laàn löôïc laø: u1 = Ucost + U0cos0t (1.32) u2 = - U cost + U0cos0t Doøng ñieän qua caùc diode ñöôïc bieåu dieãn thaønh chuoãi Taylor: i1 = a0 + a1u1 + a2u12 + a3u13 +… (1.33) a2u22 + 3 i2 = a0 + a1u2 + a3u2 +… Doøng ñieän ra: i = i1-i2 (1.34) Thay (2-32), (2-33) vaøo (2-34) ta coù: i = Acost+ Bcos3 t+ C[cos(0+ )t+ cos(0- )t]+ D[cos(2 0+  )+ cos(20- )t] (1.35) Trong ñoù: A = U2a1+3a3U02+½(a3U 2) B = ½(a3U 3) 1.36 C =2a2UU0 D=3/2(a3UU0) Töông töï nhö vaäy cuõng chöùng minh keát quaû ñoù treân maïch ñieän hình 1-9b, Trong tröôøng hôïp caàn coù taûi tin ôû ñaàu ra, sau khi ñieàu cheá coù theå ñöa theâm taûi tin vaøo phoå cuûa tín hieäu ra cuûa maïch ñieàu bieân ñaõ caân baèng ñöôïc bieåu dieãn treân hình 1-9c.
D1 i1 C - UCC U U0 Uñb U Uñb + D2 C i2 b) a) 0 -  U0 20 +  0 +  20 -  t -3 t +3 0 20 0 3  Hình 1.9: Maïch ñieàu bieân caân baèng. a) Duøng diode; b) Duøng Transistor; phoå tín hieäu ra; Moät daïng khaùc cuûa maïch ñieàu cheá caân baèng laø maïch ñieàu cheá voøng, thöïc chaát ñaây laø hai maïch ñieàu cheá caân baèng coù chung taûi. Sô ñoà maïch ñieàu bieân bieåu dieãn treân hình 1-10. Goïi phaàn ñieän ra cuûa maïch ñieàu cheá caân baèng goàm D1, D2 laø i1 vaø doøng ñieän ra cuûa maïch ñieàu cheá caân baèng goàm D3, D4 laø iII . Theo 1.35: II= Acos t+ Bcos3 t+ C[cos(0+ )t+ cos(0- )t]+ D[cos(2 0+  )+ cos(20- )t] (1.37a) III = iD3- iD4 (1.37b) Trong ñoù: iD3= a0 +a1u3+a2u32+a3u33+… 1.38 2 3 iD4= a0 +a1u4+a2u4 +a3u4 +… Vôùi u3vaø u4 laø ñieän aùp ñaët leân D3vaø D4, ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
u3=-U0cos0t-U cost 1.39 u4=-U0cos0t-U cost D D CB U Uñb 0 +  0 -  D CB D U0  0 0 Hình 1.10: Maïch ñieàu bieân voøng. a) Maïch ñieän; b) Phoå tín hieäu Thay (1.38), (1.39) vaøo (1-37b) ta ñöôïc: iII=- Acost - Bcos3 t+ C[cos(0+)t+ cos(0-)t]- D[cos(20+)+ cos(20-)t] (1.40) A, B, C, D trong caùc bieåu thöùc (1.37a), (1.40) ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc (1.36). Töø (2.37a) vaø (1.40) xaùc ñònh ñöôïc doøng ñieän ra: iñb = iI+iII= 2 C[cos(0+ )t+ cos(0- )t] (1.41) Vaäy duøng maïch ñieàu cheá voøng coøn coù theå khöû ñöôïc caùc haøi baäc leû cuûa  vaø caùc bieân taàn cuûa 20, do ñoù meùo phi tuyeán raát nhoû. Phoå tín hieäu ra cuûa maïch ñieàu cheá voøng ñöôïc bieåu dieãn treân hình 1-10b.
Maïch ñieàu cheá voøng cuõng coù theå coi laø t moät maïch nhaân. Nguyeân 0 taéc nhaân ñöôïc minh hoïa U0 treân hình 1-11. Giaû thieát taûi tin laø daõy xung hình t chöõ nhaät. Tuøy thuoäc vaøo 0 söï thay ñoåi cuûa taûi tin, luùc thì D1, D2 môû , luùc thì D3 vaø D4 môû, caëp diode Uñb coøn laïi ngaét laøm cho tín hieäu vaøo u thay ñoåi cöïc t U tính theo nhòp cuûa u0. 0 Taùc duïng cuûa maïch ñieàu cheá voøng ñuùng nhö moät maïch nhaân. Hình 1-11: Minh hoïa taùc duïng cuûa maïch ñieàu cheá voøng nhö moät maïch nhaân 3. Maïch ñieàu cheá baèng Transistor: Veà nguyeân lyù ñieàu bieân baèng Transistor cuõng goàm caùc loaïi : Trong tröôøng hôïp Tranzistor löôõng cöïc, FET, ñeøn ñieän töû ñeå ñieàu bieân, ngöôøi ta phaân bieät caùc loaïi maïch ñieàu bieân sau ñaây: ñieàu bieân base, ñieàu bieân collector, ñieàu bieân cöûa, ñieàu bieân maùng, ñieàu bieân anot, ñieàu bieân löôùi,… Caùc loaïi maïch ñieàu bieân coù teân goïi töông öùng vôùi cöïc maø ñieän aùp ñieàu cheá ñöôïc ñaët vaøo. Caùc Transistor cuõng hoaït ñoäng ôû cheá ñoä keùm aùp (= 0,85 0,95th) vaø ñöôïc choïn sao cho coù theå duy trì ñoä tuyeán tính cuûa ñaëc tính ñieàu cheá. Ngöôøi ta thöôøng söû duïng vieäc taïo thieân aùp hoãn hôïp cho base ñeå duy trì ñieàu cheá tuyeán tính vaø giöõa goùc caét  = 900. Treân hình 1-13 laø moät maïch ñieàu bieân collector bieán ñoåi theo ñieän aùp aâm taàn: V*CC =VCC + Vcos t (1.42) VCC: ñieän aùp nguoàn cung caáp trong tröôøng hôïp soùng mang khoâng ñieàu cheá. V :Bieân ñoä ñieän aùp aâm taàn töø boä khueách ñaïi coâng suaát aâm taàn.
C  L Ra C1 C2 Lch Vo C  Tôùi boä KÑCS aâm taàn VCC V Tôùi taàng tröôùc Hình 1-12: Ñieàu bieân Collector Ñoái vôùi Transistor, ñieän aùp cuûa Collector khoâng ñöôïc taêng quaù giaù trò an toaøn cöïc ñaïi duø trong thôøi gian ngaén. Bôûi vaäy caàn phaûi thoûa maõn ñieàu kieän: Vo + V < VCemax= BVCEO (1.43) Trong ñoù : Vo: ñieän aùp cao taàn cöïc ñaïi ôû collector khi m=1; - BVCEO: ñieän aùp ñaùnh thuûng cho pheùp cöïc ñaïi; - Khaùc vôùi ñeøn ñieän töû, ñieàu bieân Collector coù coâng suaát ñaùnh giaù baèng coâng suaát ñænh: PTB = P o(1+m)2/CH (1.44) CH: hieäu suaát cuûa maïch coäng höôûng.  Trong tröôøng hôïp toång quaùt, ñaët tuyeán ñieàu cheá IC1(VCC) laø phi tuyeán nhö hình 2-14. Khi ñoù:  IC1 = IC1max(VCC/VCcmax)1- (1.45)  : heä soá bieán thieân 0    0,25
Ñaëc tuyeán ñieàu cheá Collector coù theå ñöôïc tuyeán tính hoùa nhôø ñieàu cheá phuï base. Khi ñieän aùp Collector thaáp moái noái Collector ñöôïc phaân cöïc thuaän bôûi ñieän aùp ñaàu vaøo. Do vaäy dao ñoäng cao taàn tröïc tieáp ñi qua moái noái Collector phaân cöïc thuaän. Söï thay ñoåi cuûa doøng Collector trong vuøng 0-a xuaát hieän bôûi ñieàu cheá quaù möùc khi tín hieäu lôùn. Ñeå traùnh meùo phi tuyeán gaây ra ngöôøi ta aùp duïng ñieàu cheá Collector phuï ñöôïc thöïc hieän ôû Collector cuûa taàng tröôùc ñoù. IC1 - VAM+ Vo VR VAM V 0 VCC Hình 1-14:ÑBCB Hình 1-13: Ñaëc tuyeán Transistor ñieàu cheá Collevtor Ta coù theå thöïc hieän ñieàu cheá caân baèng khoâng coù maïch loïc ñaàu ra duøng Transistor (hình 1-14). Öu ñieåm cuûa noù laø meùo phi tuyeán nhoû, bieân ñoä ñieàu bieân ôû ñaàu ra lôùn. VI. VÍ DUÏ MINH HOÏA: 1. Cho tín hieäu ñieàu bieân vôùi heä soá ñieàu cheá m=2, taàn soá ñieàu cheá  =10Khz. Tín hieäu taûi tin coù bieân ñoä V0=5mV vaø taàn soá 0=1Mhz a) Vieát phöông trình tín hieäu ñieàu cheá vaø tín hieäu ñaõ ñieàu cheá. b) Veõ daïng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá. Giaûi: a) Ta coù: V0(t) = 0.005 cos (2*106) t V Ta laïi coù:  V = mV0 = 2*0.005 =0.01 m V0
 Tín hieäu ñieàu cheá: V = 0.01 cos (2*104) t  Tín hieäu ñaõ ñieàu cheá: VAM (t) = 0.005 [cos (2*106) *t]*[ 1+ 2 cos(2*104) *t]. b) Moâ phoûng daïng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá: fc=10^6;fm=10^4; T=1/fc; t=0:T/200:100*T; VAM(t)=0.005*cos(2*pi*fc*t).*[1+2*cos(2*pi*fm*t)]; plot(t,VAM(t)) Title('DC-AM,m>1') 2. Cho maïch ñieàu bieân collector nhö hình veõ. +12v +V LF TF1 AM TF2 HF T1 2N39C Hình 1-15: Boä ñieàu bieân söû duïng Transistor
Coù tín hieäu taûi tin: V0 (t) = 10 cos (2 *106) t Vaø tín hieäu ñieàu cheá: V (t) =7 cos (*104) t Haõy tìm giaù trò cuûa heä soá ñieàu cheá m vaø bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá.Veõ daïng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá. Giaûi: V 7 Heä soá ñieàu cheá m: m= -   0 .7 V0 10 Bieåu thöùc cuûa tín hieäu ñaõ ñieàu cheá: - VAM (t) = 10 cos (2*106) t *[ 1+ 0.7* cos (2*104) t] Moâ phoûng daïng tín hieäu ñaõ ñieàu cheá: - fc=10^6;fm=10^4; T=2/fc; t=0:T/50:100*T; VAM(t)=10*cos(pi*fc*t).*[1+.7*cos(2*pi*fm*t)]; plot(t,VAM(t)) title('DC-AM,m