Quy trình hình thành quá trình khảo sát tín hiệu điều chế mạch từ dùng matlab và thiết bị lõi kép p5

Chia sẻ: Asfdg AgaG | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

96
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'quy trình hình thành quá trình khảo sát tín hiệu điều chế mạch từ dùng matlab và thiết bị lõi kép p5', 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: Quy trình hình thành quá trình khảo sát tín hiệu điều chế mạch từ dùng matlab và thiết bị lõi kép p5

Nhöng do CÑ bieán ñoåi trong moät phaïm vi raát nhoû vaø V khoâng tuyeán tính, neân noù chæ C1 CK ñöôïc söû duïng trong caùc maïch töï C1 LK R2 ñoäng ñieàu chænh taàn soá, maø khoâng duøng ñeå taïo neân tín hieäu ñieàu taàn. Ñeå taïo tín hieäu FM ta I a) coù theå duøng diode tunel nhö hình 3-9  R1, R2: taïo phaân cöïc cho diode Tunel naèm ôû ñoaïn coù VCC V ñieän trôû aâm. 0 V  C1: cho ñieän aùp aâm taàn ñi R+ V qua, ngaên ñieän aùp moät chieàu. 0  C2: ngaén maïch ñieän aùp cao taàn khoâng cho vaøo nguoàn cung caáp VCC . b) Hình 3-9: Ñieàu taàn baèng Diode Tunel. a) Sô ñoà ñieàu taàn; b) Ñaëc tuyeán Volt-ampe vaø R Ñoái vôùi diode Tunel taàn soá dao ñoäng cuûa maïch bieán thieân theo ñieän aùp phaân cöïc. Töø hình 3-9b ta nhaän thaáy chæ caàn moät söï thay ñoåi nhoû cuûa ñieän aùp phaân cöïc cuõng gaây neân söï bieán thieân lôùn cuûa ñieän trôû aâm vaø laøm cho taàn soá dao ñoäng thay ñoåi theo bieåu thöùc: 1 1 1 f0 = - (3.26) C2(CK + C1)R2 2 LK(CK + C2)  Khi V taêng thì VÑ taêng vaø IÑ giaûm neân R = VÑ/IÑ taêng laøm f0 taêng leân.  Khi V giaûm thì VÑ giaûm vaø IÑ taêng neân R = VÑ/IÑ giaûm laøm f0 giaûm xuoáng. Maïch ñieàu taàn baèng diode Tunel khaù ñôn giaûn vaø tuyeán tính hôn duøng diode thöôøng song ñoä di taàn khaù heïp ( nhoû).
Ta thaáy taïo tín hieäu ñieàu taàn baèng ñeøn ñieän khaùng, baèng diode vaø diode Tunel coù ñoä di taàn heïp do chuùng khoâng tröïc tieáp taùc ñoäng leân taàn soá dao ñoäng f0. Töø khi Varicap ra ñôøi ngöôøi ta chuû yeáu söû duïng noù laøm phaàn töû ñieàu taàn vì ñieän dung cuûa noù thay ñoåi theo ñieän aùp phaân cöïc vaø tröïc tieáp laøm thay ñoåi taàn soá dao ñoäng. ÔÛ phaïm vi taàn soá cao khi CV thay ñoåi laøm f0 thay ñoåi raát nhieàu taïo neân ñoä di taàn lôùn vaø ñaëc tuyeán cuûa Varicap tuyeán tính, tính choáng nhieãu cao, khoâng tieâu thuï naêng löôïng neân noù duøng ñeå ñieàu taàn raát toát. c) Ñieàu taàn duøng Varicap: RD a) CD RPC V CK LK b) VPC CD CD c) 0 CD 0 t V Hình 3-10: Sô ñoà töông ñöông (a); Sô ñoà maéc maïch cuûa Varicap (b); vaø ñaëc tuyeán ñieàu cheá CV theo V(c) Diode bieán dung (Varicap) coù ñieän dung maët gheùp bieán ñoåi theo ñieän aùp ñaët vaøo. Noù coù sô ñoà töông ñöông ôû hình 3-10a. Trò soá RV vaø CV phuï thuoäc vaøo ñieän aùp ñaët treân diode. Tröôøng hôïp diode phaân cöïc ngöôïc RV =  vaø coøn CV ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: k CV = (3.27) (VÑ +T) Trong ñoù:
 k: Heä soá tyû leä; k = CV0. T; CV0 :CV ban ñaàu khi VÑ= 0.  : hieäu ñieän theá tieáp xuùc cuûa maët gheùp; vôùi diode Silic T  0,7V.  : heä soá phuï thuoäc vaät lieäu;  = 1/3 1/2 VÑ = VPC + V (3.28)  VPC: ñieän aùp cung caáp moät chieàu ñònh ñieåm laøm vieäc ban ñaàu cho Varicap. Ñoái vôùi transistor Silic   ½.  Neáu R >>1/CV thì ta coù taàn soá dao ñoäng cuûa hình 3-10b gaàn ñuùng nhö sau:  1 1 (3.29)   LK(CK + CV) K LK CK + VPC + V +0,7 Neáu ta choïn CV >> CK ta coù bieåu thöùc gaàn ñuùng:  VPC + VΩ + 0,7 4 (3.20)  L K .K Ta thaáy taàn soá tyû leä vôùi ñieän aùp ñieàu cheá V qua caên baäc 4 neân V phaûi ñuû lôùn ñeå taàn soá dao ñoäng thay ñoåi theo V. Treân hình 3-10b ta thaáy ñieän aùp cao taàn treân LK, CK seõ phaân cöïc thuaän Varicap  taêng leân. Daãn tôùi laøm heä soá phaåm chaát cuûa maïch coäng höôûng giaûm vaø taïo neân soùng haøi khi Varicap ñöôïc phaân cöïc lieân tieáp aâm, döông. Ñeå khaéc phuïc hieän töôïng naøy ta coù moät soá bieän phaùp sau: Tính toaùn ñeå sao cho diode luoân luoân phaân cöïc ngöôïc khi treân noù coù caû ñieän aùp - cao taàn. Ñieän aùp ñaët treân diode: VD=V0cos 0t + Vcost – VPC (3.21) VDmax = V0 + V - VPC  0 (3.22) Nhöng ñieän aùp ngöôïc ñaët leân diode cuõng khoâng ñöôïc vöôït quaù trò soá cho pheùp, noù ñoàng thôøi thoûa maõn coâng thöùc: VDmin = - V0 - V - VPC  Vng cho pheùp (3.23)
Maéc theâm tuï gheùp Cgh noù seõ ngaên khoâng cho ñieän aùp cao taàn xuaát hieän C .C treân Varicap. Nhöng nhö vaäy khi V thay ñoåi CV thay ñoåi nhöng C  V gh seõ C V  C gh thay ñoåi raát ít, neân ñoä di taàn seõ heïp. Rpc Ñeå khaéc phuïc caû hai nhöôïc ñieåm - Cgh V treân, ngöôøi ta khoâng maéc Cgh , maø CK L maéc hai Varicap ngöôïc nhau nhö hình 3-11. Caùch maéc naøy goïi laø maéc Vpc ñaåy keùo Varicap. Hai Varicap ñöôïc phaân cöïc cuøng moät luùc. Khi tín hieäu +Vpc V cc cao taàn aùp vaøo 2 varicap gioáng nhau, noù seõ laùi chuùng ñeán nhöõng giaù trò VR1 ñieän dung cao vaø thaáp luaân phieân CK L nhau: Do ñoù ñieän dung ñuùng trong Lch R maïch gaàn nhö khoâng thay ñoåi theo ñieän aùp cao taàn, maø chæ thay ñoåi ñieän aùp aâm taàn. V Hình 3-11: Maéc ñaåy keùo Varicap Khi ñoù ñeå Varicap phaân cöïc ngöôïc ta chæ caàn thoûa maõn ñeàu kieän: VDmax = V - Vpc  0 vaø VDmin = - V -Vpc Vng cho pheùp Nhö vaäy phaïm vi thay ñoåi cuûa ñieän aùp ñieàu cheá V seõ lôùn hôn, daãn tôùi phaïm vi bieán ñoåi cuûa CV cuõng lôùn hôn, nghóa laø ñoä di taàn seõ lôùn hôn. Tuy nhieân maéc 2 Varicap ñaåy keùo seõ laøm giaûm ñieän dung töông ñöông Ctñ = CV/2 (neáu 2 Varicap gioáng nhau). Ñeå buø laïi ngöôøi ta choïn nhöõng Varicap coù giaù trò baèng 2 laàn Ctoång maø ta mong muoán. (Ví duï CV = 15pF thì ta phaûi choïn CV1 = CV2 =30pF). Vì doøng phaân cöïc Icp =0 neân bieán trôû VR1 vaø R coù theå coù giaù trò raát lôùn. Tuy  nhieân ñeå Varicap ñaùp öùng nhanh vôùi V thì R vaø VR1 khoâng neân choïn lôùn laém vì haèng soá thôøi gian  = (R + VR1) CV Khi ñieàu taàn duøng Varicap caàn chuù yù nhöõng ñaëc ñieåm sau:  Luoân luoân phaân cöïc ngöôïc cho Varicap ñeå traùnh aûnh höôûng cuûa RV ñeán phaåm - chaát cuûa heä dao ñoäng , nghóa laø ñeán ñoä oån ñònh taàn soá cuûa maïch.
Phaûi haïn cheá khu vöïc laøm vieäc trong ñoaïn tuyeán tính cuûa ñaët tuyeán CV = f(VD) - ñeå giaûm meùo phi tuyeán. Löôïng di taàn töông ñoái khi ñieàu taàn duøng Varicap ñaït khoaûng 1%. Duøng Varicap ñeå ñieàu taàn thì kích thöôùc boä ñieàu taàn nhoû vaø coù theå ñieàu taàn ôû - taàn soá sieâu cao, khoaûng vaøi traêm MHz. Tuy nhieân ñoä taïp taùn cuûa baùn daãn lôùn hôn neân keùm oån ñònh. Ta coù sô ñoà ñieàu taàn duøng Varicap ñaåy keùo (3-12) Phaàn töû dao ñoäng C R LK +VCC VR C LchK R2 VFM C V C2 E C C1 R1 RE B Hình 3-12: Ñieàu taàn duøng Varicap ñaåy keùo R1, R2, Re taïo thieân aùp töï caáp ñeå luùc ñaàu maïch dao ñoäng ôû cheá ñoä lôùp A (deã - dao ñoäng) sau chuyeån veà dao ñoäng ôû lôùp B,C (ñeå coù hieäu suaát cao). Ñaây laø maïch ba ñieåm ñieän dung. Trong ñoù LK cuøng Varicap taïo thaønh maïch coäng höôûng song song, nhöng ôû taàn soá dao ñoäng f0 thì noù phaûi töông ñöông nhö moät  1 ñieän caûm  0 L   . Caùc tuï thoaùt C   ngaén maïch ñoái vôùi tín hieäu cao  0C V   
taàn. Lch cho tín hieäu aâm taàn ñi qua, ngaên tín hieäu cao taàn laïi. R vaø VR ñieàu chænh cho ñieåm phaân cöïc ban ñaàu cuûa Varicap ôû ñieåm giöõa cuûa ñoaïn thaúng ñaëc tuyeán CV = f(VÑ) laø phi tuyeán neân thöïc chaát tín hieäu FM vaãn bò meùo. Ñeå khaéc phuïc, ñoái vôùi nhöõng boä ñieàu cheá yeâu caàu ñoä meùo phi tuyeán nhoû ngöôøi ta maéc boä ñieàu taàn theo sô ñoà ñaåy keùo (hình 3 -13) C3 C1 L1 L2 L3 C4 L4 R2 C6 R1 f = f01 – f02 C5 L5 C2 +Vpc2 -VEE Re 1 C’2 V L’5 -Vpc1 C’5 Re 2 C’4 L’4 C’3 R’2 R’1 C’6 L’2 L’3 L’1 C’1 Hình 3-13: Sô ñoà ñieàu cheá ñaåy keùo duøng varicap ñôn Sô ñoà hình 3.13 goàm hai boä ñoåi taàn ñaåy keùo laøm vieäc ôû hai taàn soá khaùc nhau: f01 vaø f02 vaø ñaàu ra boä ñoåi taàn ta coù taàn soá trung gian: f0 = f01 – f02. Ñieän aùp ñieàu cheá aâm taàn V ñöôïc ñöa ñoàng pha tôùi hai boä ñieàu cheá, nhöng do Varicap 2 (V2) maéc ngöôïc pha vôùi Varicap 1 (V1) neân khi f01taêng thì f02 giaûm vaø ngöôïc laïi nhö hình 3-14. Ñoä lôïi cuûa hai boä ñieàu taàn coù theå vieát nhö sau: 2 V +a V +… f1= f01 a1 (3.24) 2 Vpc1 Vpc1 2 V V +… f2= f02 b1 - +b2 (3.25) Vpc2 V pc2 + a1, a2, b1, soá phuï thuoäc ñoä doác vaø daïng cuûa ñaëc tuyeán ñieàu cheá. + Vpc1, Vpc2: ñieän aùp phaân cöïc ngöôïc ñònh ñieåm laøm vieäc ban ñaàu cho Varicap.
+ V: ñieän aùp ñieàu cheá. Daáu (-) trong bieåu thöùc bieåu hieän söï maéc ngöôïc pha cuûa Varicap. Ñeå buø meùo baäc hai ta phaûi thöïc hieän ñieàu kieän: a b 2 2 f  f ( 3 . 26 ) 0 0 V V pc 1 pc 2 Trong thöïc teá ta thöôøng thieát keá Vpc1 = Vpc2 Khi ñoù (3.26) trôû thaønh: f01. a2 = f02.b2 (3.27) Neáu ta choïn Varicap tröôùc (bieát tröôùc a2, b2) thì ta chæ vieäc choïn f01, f02 thoûa maõn (3.27) ta seõ trieät ñöôïc meùo baäc 2. CV2 Khi chöa ñieàu cheá, sau boä ñoåi taàn ta  thu ñöôïc: ftg = f01 – f02. ftg + f = (f01+f1) – (f02+f2). Nghóa laø : f = C’V2 f1 - f2 maø f1, f2 laïi ngöôïc daáu neân ñoä di taàn chung taêng leân (f CV20 taêng). Nhö vaäy duøng ñieàu cheá taàn soá VPC2 ñaåy keùo ngoaøi vieäc buø ñöôïc meùo haøi 0 + V baäc 2, coøn laøm taêng ñoä di taàn. - V 0 VPC1  Ñeå buø meùo baäc 3 ngöôøi ta duøng C’V1 CV10 maïng 4 cöïc hieäu chænh C4, L4, R2, C5, L5 vaø C’4, L’4, R’2, C’5, L’5.  Neáu ta choïn f01, f02 cao thì ñoä di taàn töông ñoái seõ thaáp (f1/f01 vaø f2/f02) CV1 laøm giaûm taát caû caùc thaønh phaàn haøi. Meùo do haøi baäc 2 gaây ra ñöôïc buø phaàn nhö hoaøn toaøn. Hình 3-14: Ñaëc tuyeán CV = f(VD)  Ñeå taêng ñoä di taàn, taêng ñoä oån ñònh taàn soá vaø giaûm meùo phi tuyeán, ôû daûi soùng cöïc ngaén ngöôøi ta söû duïng sô ñoà ñieàu taàn ñaåy keùo duøng Varicap ñaåy keùo nhö hình 3-15.
+VCC CCE L8 L1 C4 C6 L6 R2 C1 C2 C5 L7 L4 L5 L2 AFC R1 L3 L’7 -VPC1 +VCC C’CE C’5 L’8 C’4 L’1 V L’6 R’2 C’1 C’2 C’6 L’4 L’5 Tôùi AFC L’2 L’3 R’1 C’3 +VPC2 Hình 3-15: Sô ñoà ñoåi taàn ñaåy keùo duøng Varicap + L1, L2, L3, L7, L’1, L’2, L’3, L’7 laø caùc cuoän chaën cho ñieän aùp ñieàu cheá V qua, khoâng cho ñieän aùp cao taàn Vo qua. + Zaa’ vaø Zbb’ phaûi töông ñöông vôùi ñieän caûm ñeå taïo thaønh maïch dao ñoäng 3 ñieåm C (Clapp) coù ñoä oån ñònh cao. + AFC: heä soá töï ñoäng ñieàu chænh taàn soá.  Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa sô ñoà hình 3 -15 töông töï sô ñoà hình 3-13, chæ khaùc laø caùc Varicap ñöôïc maéc thaønh töøng caëp ñaåy keùo.
 Sau ñoåi taàn ta thu ñöôïc taàn soá trung gian: 0 = 01 - 02   = 1 - 2 = 15% 0 vaø meùo phi tuyeán  = 1%. Ñeå taàn soá trung gian 0 khaù cao thì 01 vaø 02 phaûi raát cao, do ñoù ta caàn coù heä thoáng AFC ñeå töï ñoäng ñieàu chænh taàn 01 vaø 02 ñaûm baûo yeâu caàu veà ñoä oån ñònh ñaõ cho. 2 . Caùc maïch ñieàu pha: a) Ñieàu cheá pha theo Amstrong: Dao ñoäng Tín hieäu taûi tin ÑB thaïch anh ñöôïc taïo ra töø boä dao 1 ñoäng thaïch anh (ñeå coù ñoä oån ñònh taàn soá cao), ñöôïc ñöa tôùi hai boä ñieàu bieân (ÑB1 vaø ÑB2) leäch pha V Toång nhau 900. Coøn tín hieäu ñieàu cheá aâm taàn V ñöôïc ñöa ñeán hai maïch ñieàu bieân ngöôïc pha. Ñieän aùp Di pha ÑB ra treân hai boä ñieàu bieân 90 0 2 seõ laø: Hình 3-16: Ñieàu cheá pha theo Amstrong VAM1 = V01(1 + mcost) cos0t m = V01cos0t + V01 cos(0t +  ) + cos(0t -  )t (3.28) 2 VAM2 = V02(1 + mcost) cos0t m 02 sin(0t +  ) + sin(0t - )t = V02cos0t + V (3.29) 2 Ñoà thò vector cuûa VAM vaø VAM2 vaø Vector V = VPM ñöôïc bieåu dieãn treân hình 3-17
Töø ñoà thò ta thaáy raèng toång caùc dao ñoäng ñaõ ñieàu bieân V = VAM1 + V VAM2 VAM2 laø moät dao ñoäng ñieàu cheá veà pha vaø bieân ñoä. Ñieàu bieân ôû ñaây laø ñieàu V V02 bieân kyù sinh. Maïch coù nhöôïc ñieåm laø ñoä di pha nhoû. Ñeå haïn cheá möùc ñieàu bieân kyù sinh, choïn  nhoû. Ñeå coù ñieàu V mV02 bieân kyù sinh nhoû hôn 1% thì   0,35.  Maëc khaùc sau boä ñieàu ph a ta coù theå ñaët  boä haïn cheá bieân ñoä ñeå loaïi boû ñieàu bieân kyù sinh. 0 mV01 V01 VAM1 Do gaây ra ñieàu bieân kyù sinh vaø ñoä di pha nhoû ( nhoû) neân Hình 3-17: Ñoà thò vector cuûa tín hieäu ñieàu pha Amstrong phöông phaùp naøy ít ñöôïc söû duïng. b) Maïch ñieàu cheá pha duøng maïch loïc: Trong hình 3-18 boä ñieàu cheá pha ñöôïc thöïc hieän bôûi 3 maéc loïc laø ba maïch coäng höôûng dao ñoäng gioáng nhau, ñöôïc ñieàu chænh coäng höôûng bôûi Varicap. VCC Lch C C C VPM R1 C’ C’ C’ R2 V Hình 3-18: Ñieàu cheá pha duøng maïch loïc Khi V thay ñoåi, CV thay ñoåi, daãn tôùi taàn soá coäng höôûng f0 thay ñoåi neân trôû khaùng töông ñöông cuûa maïch coäng höôûng thay ñoåi theo: RK ZK = (3.30) 2  1+jQ  0 L ,Q= 1 ,  = 1= Trong ñoù: RK = 0 r Cr Cr LCV
 =  - 0 vaø 0 +   20 Goùc pha cuûa trôû khaùng töông ñöông ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc: - 2Q  = arctg (3.30) 0 Roõ raøng khi V thay ñoåi thì  thay ñoåi, do goùc pha  bieán thieân moät löôïng töông öùng. Do ZKcuõng bieán thieân theo  neân maïch naøy coù ñieàu bieân kyù sinh. Neáu choïn caùc maïch coäng höôûng loïc LC hôïp lyù (moãi maéc loïc di pha 60 0), coù theå laøm cho ñaët tuyeán  = f(V) tuyeán tính hôn, do ñoù ñaït ñöôïc löôïng di pha töông ñoái lôùn  =  vaø meùo phi tuyeán nhoû   1%. Treân hình 3-19. Caùc tuï gheùp C ñeå ngaên ñieän aùp moät chieàu vaø cho ñieän aùp cao taàn ñi qua; Caùc tuï thoaùt C’ ñeå ngaên ñieän aùp moät chieàu vaø ñieän aùp cao taàn, chæ cho ñieän aùp aâm taàn V ñi qua. Do ñoù C’ >> C. Moät daïng ñieàu cheá pha khaùc: V1 R2 V1(CV1) V0 V0 C VPM VPM L1 C C2 C’ R5 R4 C2 V V2 Lch V2 L2 R3 R6 +Vpc V Hình 3-19: Ñieàu pha baèng maïch di pha hai cöûa Trong sô ñoà, R1 laøm giaûm bôùt bieân ñoä ña cao taàn Vo. R2, R3, R4, R5, R6 ñeå taïo phaân cöïc ngöôïc cho Varicap V1, V2. Ñeå V2 phaân cöïc ngöôïc thì R3 >> R4. Caùc tuï C ngaên ñieän aùp moät chieàu, cho tín hieäu cao taàn qua. C’ ngaên ñieän aùp moät chieàu vaø tín hieäu cao taàn, chæ cho tín hieäu aâm taàn qua neân C’ >> C. Caùc phaàn töû ñieän khaùng taïo thaønh moät maïng 4 cöïc di pha nhö hình 3.19b. Döôùi taùc duïng cuûa ñieän aùp ñieàu cheá V thì CV1 vaø CV2 seõ thay ñoåi. Maëc duø söï thay ñoåi cuûa ñieän dung laø nhoû nhöng do bieân ñoä cuûa heä soá truyeàn ñaït thay ñoåi khoâng ñaùng keå neân söï thay ñoåi pha coù theå ñaït tôùi  7%. Trong thöïc teá, caùc maïch ñieàu pha thöôøng ñöôïc duøng keát hôïp vôùi maïch tích phaân ñeå thöïc hieän ñieàu taàn giaùn tieáp. Maïch ñieàu taàn giaùn tieáp so vôùi maïch ñieàu taàn tröïc tieáp thì löôïng di taàn nhoû hôn vì  nhoû, nhöng coù ñoä oån