Đề tài Thí nghiệm tách sóng trong chương trình điện tử đại cương của khoa Vật Lý

thí nghiệm tách sóng trong chương trình điện tử đại cương của khoa Vật Lý PHẦN MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, điện tử là một trong những ngành khoa học mũi nhọn của tất cả các nước trên thế giới. Điện tử có ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, khoa học kỹ thuật và trong đời sống của con người. Các thiết bị điện tử dần dần đã thay thế các thiết bị cơ học như trước đây với độ chính xác rất cao. Sự phát triển của điện tử sẽ góp phần rất lớn thúc đẩy sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật khác. Để thực hiện thành công công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đòi hỏi nước ta phải đầu tư phát triển nghành điện tử để nó có được bước tiến nhanh hơn nữa. Một lĩnh vực quan trọng hàng đầu của kỹ thuật điện tử là kỹ thuật truyền tín hiệu đi xa (truyền thanh, truyền hình). Ngày nay kỹ thuật truyền tín hiệu đi xa đã đạt đến trình độ rất cao (truyền hình số), để đạt được đến trình độ đú thì các nhà kỹ thuật hiện nay cũng phải bắt đầu nghiên cứu từ những nguyên lý cơ bản của kỹ thuật truyền tín hiệu đi xa (kỹ thuật truyền tín hiệu tương tự). Để sinh viên khoa Vật Lý dễ dàng hiểu được nguyên lý tỏch súng, là một nguyên lý cơ bản của kỹ thuật truyền tín hiệu đi xa đề tài đã tập trung xây dựng bài thí nghiệm tỏch sóng trong chương trình điện tử đại cương của khoa Vật Lý. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Mục tiêu Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng bài thí nghiệm tách sóng, viết tài liệu hướng dẫn thực hành nội dung này để phục vụ cho học phần thực hành điện tử đại cương. Nhiệm vụ Nghiên cứu lý thuyết về tách sóng. Thiết kế bài thí nghiệm tách sóng. Viết tài liệu hướng dẫn thực hành bài tỏch sóng. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu các tài liệu liên quan về tỏch sóng, điều chế, mạch lọc, khung cộng hưởng, các tài liệu hướng dẫn thực hành điện tử đại cương… Tiến hành thực nghiệm. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI Ngoài phần mở đầu và kết luận, đề tài gồm hai phần: Phần A: Tổng quan về lý thuyết Chương 1: Mạch lọc Chương 2: Đại cương về điều chế Chương 3: Lý thuyết tỏch súng Phần B: Thực hành I. Tiến trình thiết kế và lắp ráp mạch II. Tài liệu hướng dẫn thực hành A. TỔNG QUAN VỀ MẶT LÝ THUYẾT Chương 1: MẠCH LỌC I. KHÁI NIỆM VỀ MẠCH LỌC Mạch lọc là những mạch điện căn cứ theo yêu cầu của sự lọc lựa và tính năng của các phần tử cơ bản của mạch điện mà bố trí chúng nhằm lấy ra những dao động điện cần thiết. Mạch lọc thụ động là mạch lọc chứa các phần tử thụ động R, L, C mà không cú cỏc phần tử tích cực như BJT hay KĐTT. Có nhiều loại mạch lọc khác nhau căn cứ theo các cách khác nhau: - Căn cứ theo công dụng của bộ lọc chia thành bộ lọc tần số thấp, bộ lọc tần số cao, bộ lọc tần số cao, bộ lọc dải tần, bộ lọc bỏ dải tần. - Căn cứ theo hình dạng của bộ lọc chia thành bộ lọc chữ L ngược, bộ lọc chữ T, bộ lọc chữ Π. - Căn cứ theo các linh kiện tham gia lọc chia thành bộ lọc RC, bộ lọc LC, bộ lọc RL. Để đánh giá tính năng của bộ lọc người ta dùng khái niệm hệ số truyền đạt k hay hệ số suy giảm β:

U1: Điện áp vào của bộ lọc U2: Điện áp ra của bộ lọc Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của k hay β theo tần số gọi là đặc tuyến tần số của bộ lọc. Các mạch lọc thụ động có hệ số truyền đạt k < 1, mạch lọc lí tưởng có hệ số truyền đạt k = 1 II. CÁC MẠCH LỌC THỤ ĐỘNG 2.1. Mạch lọc tần số thấp Mạch lọc tần số thấp là mạch lọc chỉ cho qua các tần số thấp và dòng một chiều, cũn cỏc tần số cao thì không cho qua

Hình 1.1: a) Mạch lọc tần số thấp RC và LC b) Đặc tuyến tần số của mạch lọc tần số thấp Ở vùng tần số thấp tụ C có trở kháng rất lớn nờn nó khụng thoỏt qua tụ được, khi đó U2 ≈ U1. Ở vùng tần số cao, trở kháng của tụ C đủ nhỏ nờn nó thoỏt qua tụ, khi đó U2 ≈ 0. Do đó ở đầu ra ta chỉ thu được thành phần tần số thấp. 2.2. Mạch lọc tần số cao Là bộ lọc cho qua các dòng điện tần số cao và không cho qua cỏc dũng một chiều và tần số thấp.

Hình 1.3: a) Đặc tuyến tần số của bộ lọc b) Các mạch lọc tần số cao RC và LC Ở tần số thấp, trở kháng của C lớn, còn cảm kháng của L nhỏ nên nó khụng đi qua được tụ, do đó U2 ≈ 0. Ở tần số cao, trở kháng của C nhỏ, còn cảm kháng của L lớn nên thành phần này qua được tụ, do đó U2 ≈ U1. Do đó ở đầu ra ta chỉ thu được thành phần cao tần. 2.3. Mạch lọc dải tần Là mạch lọc cho các dòng điện trong một dải tần từ f1 đến f2 qua, còn các tần số ngoài khoảng đú thỡ không cho qua.

Hình 1.6: a) Đặc tuyến tần số của mạch lọc dải tần b) Các mạch lọc dải tần RC và LC - Trong mạch RC: Khâu RC đầu tiên lọc tần số tần số thấp từ 0 đến f2, khâu CR sau lọc tần số cao từ f1 đến f2. Kết quả là mạch này cho qua dải tần từ f1 đến f2. - Trong mạch LC: Những dòng điện có tần số gần bằng tần số riêng của mạch f0 (từ f1 đến f2) dao động LC thì dễ dàng đi qua mạch nối tiếp và khó đi qua mạch song song. Trái lại, với các dòng điện có tần số khác xa với tần số f0 thì càng khó qua mạch nối tiếp và dễ dàng qua mạch song song. Kết quả là mạch này cho qua dải tần từ f1 đến f2. 2.4. Mạch lọc bỏ dải tần (mạch lọc chặn dải tần) Là mạch lọc bỏ qua các dòng điện trong dải tần từ f1 đến f2, còn các tần số ngoài khoảng đú thỡ đi qua.

 Hỡnh 1.5: a) Đặc tuyến tần số của mạch lọc bỏ dải tần b) Các mạch lọc bỏ dải tần RC và LC. - Trong mạch LC: Những dòng điện có tần số gần bằng tần số riêng của mạch f0 (từ f1 đến f2) dao động LC thì dễ dàng đi qua mạch nối tiếp và khó đi qua mạch song song. Trái lại, với các dòng điện có tần số khác xa với tần số f0 thì càng khó qua mạch nối tiếp và dễ dàng qua mạch song song. Kết quả là mạch này lọc bỏ dải tần từ f1 đến f2. Chương 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU CHẾ Trong thực tế tin tức thường là các dao động có tần số thấp (như tần số của sóng âm thanh từ 16 Hz đến 2000 kHz), dao động tần số thấp có năng lượng nhỏ nên khó có thể truyền đi xa được. Còn tín hiệu cao tần lại có năng lượng lớn và ít bị hấp thụ trong khí quyển nờn nó có khả năng truyền đi xa. Do đó người ta phải gửi tin tức có tần số thấp vào dao động có tần số cao để truyền đi xa. Quá trình đó gọi là quá trình điều chế. Khi đến nơi thu, muốn thu được tín hiệu thì người ta phải tách tín hiệu ra khỏi dao động cao tần, quá trình đó gọi là quá trình tỏch súng. Vậy để nghiên cứu về tỏch súng ta phải hiểu được ở nơi phát người ta đã điều chế tín hiệu như thế nào? KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU CHẾ 1.1. Khái niệm điều chế Điều chế là quá trình điều khiển dao động cao tần không tắt theo một qui luật nào đó của dao động tín hiệu cần truyền đi. Dao động cao tần được gọi là sóng mang, dao động tín hiệu cần truyền đi gọi là sóng làm điều chế, dao động cao tần đã bị điều chế gọi là sóng điều chế. 1.2. Phân loại điều chế Do một dao động điện được đặc trưng bởi biên độ, tần số và pha xác định u = Um cos(ωt+φ) Nên theo định nghĩa trên có thể làm dao động cao tần điều chế bằng cách tác dụng lên một trong ba đại lượng trên, để đại lượng đó biến đổi theo một qui luật nào đó của tín hiệu cần truyền đi F(t). Vậy có ba loại điều chế cơ bản: Điều chế biên độ (gọi tắt là điều biên) là loại điều chế mà biên độ của sóng mang biến đổi theo qui luật F(t) của tín hiệu cần truyền đi. Tức là Um biến đổi theo F(t): Um ~ F(t), còn ω = const, φ = const (hình 2.1). Điều chế tần số (gọi tắt là điều tần) là loại điều chế mà tần số của sóng mang biến đổi theo qui luật F(t) của tín hiệu cần truyền đi: ω ~ F(t), còn Um = const, φ = const (hình 2.2).
Hình 2.1:a) Dao động cao tần ; b) Dao động âm tần ; c) Dao động điều biên
Hình 2.2: a) Dao động cao tần ; b) Dao động âm tần ; c) Dao động điều tần Điều chế pha (điều pha) là loại điều chế mà pha của sóng mang biến đổi theo qui luật của tín hiệu cần truyền đi: φ ~ F(t), còn Um = const, ω = const. Trong vô tuyến truyền thanh người ta thường dùng điều chế biên độ và tần số, trong vô tuyến truyền hình người ta dùng điều tần nên ta xem xét đến hai quá trình điều biên và điều tần II. ĐIỀU CHẾ BIÊN ĐỘ 2.1. Nguyên tắc tạo nên dao động điều biên 2.1.1. Nguyên lý điều biên thường một điốt hay Trandito Giả sử máy phát cho dao động sóng mang cao tần có dạng: u1 = UMcosωt (2.1) Còn dao động tín hiệu cần truyền đi có tần số thấp Ω coi là điều hoà có dạng: u2 = Um cosΩt (trong đó Ω ô ω) (2.2) Ta đặt hai tín hiệu này lên một yếu tố phi tuyến tính như điốt (hình 2.4a) hay tranzito ( hình 2.4b), với tranzito hoạt động ở phần cong của đặc tuyến
Hình 2.4: Mạch nguyên lý điều biên: A)1 điốt; B) Tranzito Lúc này dòng điện cực góp biến thiên là một hàm phi tuyến của điện áp gốc phụ thuộc cả vào u1 và u2: uB = u1 + u2 và i = ik = f(u1,u2) = I0 + auB + buB2 + … Để đơn giản ta chỉ giới hạn ở số hạng bậc hai của uB đủ cho mục đích ta dặt ra là dòng cực góp là dòng phi tuyến. Do đó: i = ik = f(u1,u2) = I0 + auB + buB2 (2.3) Thay (1),(2) v ào (3), sau các biến đổi phức tạp ta sẽ được dòng điện cực góp là một dòng điện phức tạp có nhiều thành phần có tần số và biên độ khác nhau:

(2.4) Ta thấy dòng điện i gồm các thành phần: Thành phần không đổi:
Thành phần tần số Ω với biên độ aUm Thành phần tần số 2Ω với biên độ
Thành phần cao tần 2ω với biên độ
Thành phần cao tần ω có biên độ
Ta thấy thành phần cao tần ω này là dao động có biên độ biến đổi thao thời gian theo qui luật của tín hiệu làm điều chế . Chính thành phần này là tín hiệu của dao động điều chế biên độ thỏa mãn yêu cầu đặt ra:
(2.5) Theo quan điểm kỹ thuật, sau khi điều chế không nhất thiết phải truyền cả dao động mang đi, mà có thể chỉ truyền đi một dải súng biờn nào đó có chứa tín hiệu cần truyền đi là được. Vì vậy người ta dùng khung cộng hưởng LC điều chỉnh về tần số cộng hưởng với ω để tách riêng thành phần được điều chế ra khỏi các dao động phức tạp khỏc. Trờn mạch cộng hưởng ta có điện áp điều chế:
(2.6) ở đó U0 = aUM.Zch là biên độ cức đại của sóng điều chế. Điện áp này cho cảm ứng sang ăng ten phát, ta có thể truyền dao động điều chế biên độ vào không gian có dạng (3.6) trong đó có chứa tín hiệu âm tần Ω. Vậy ở nơi phát người ta chỉ truyền đi thành phần điện áp có biên độ biến đổi theo qui luật của tín hiệu gọi là sóng điều biên (AM) Ta đặt
và viết biểu thức 5 dưới dạng:
(2.7) M - gọi là hệ số điều chế (hay độ sâu điều chế). Như thế M phụ thuộc vào biên độ của sóng làm điều chế Um. Còn biên độ của sóng điều chế thay đổi theo cosΩt. Vì cosΩt có giá trị cực tiểu là -1 và cực đại là +1, nên biên độ của sóng điều chế có giá trị cực tiểu và cực đại là: Umin = U0(1 - M) ; Umax = U0(1 + M) Để thấy rõ hơn ý nghĩa của M ta xét: Umax – Umin = 2MU0 ; Umax + Umin = 2U0
(2.8) Nếu M = 0 tức là Umax = Umin, khi này không có điều chế (hình 3.5a) Nếu M = 1 tức là Umax = 2U0, Umin = 0, trường hợp này gọi là điều chế tối đa (hinh 3.5b) Nếu M > 1 thì dao động mang cao tần bị cắt (hình 3.5c) Nếu 0 < M < 1, tín hiệu điều chế có dạng (hình 3.5d ) Vậy để có điều chế M phải thỏa mãn 0 < M ≤ 1. Để có hiệu suất cao nhất thì lấy M = 1.
Hình 2.5. Tín hiệu điều biên a) M = 0; b) M = 1 c) M > 1; 0 < M < 1 Vậy ý nghĩa của M là cho biết khả năng (hay mức độ) biên độ của sóng mang bị biến đổi theo dạng của tín hiệu làm điều chế. Từ biểu thức 3.6 ta có thể viết dưới dạng:

(2.9) Từ biểu thức 3.9 ta thấy dao động điều chế gồm ba thành phần có tần số là ω và ω ± Ω. Các tần số này có thể biểu diễn dưới dạng phổ tần số (như hình 2.6)
Hình 2.6: Phổ của tín hiệu điều chế Như vậy muốn để khung cộng hưởng có thể chọn hết cả ba thành phần của phổ, để cho dao động điều chế lấy ra không bị mộo thỡ dải thông của khung không thể bé hơn 2Ω. Khoảng tần số 2Ω gọi là độ rộng của dải sóng. Độ rộng của dải sóng sẽ hạn chế số đài phát có thể hoạt động đồng thời mà không làm nhiễu loạn lên nhau. Vì thế việc mở rộng mạng lưới các đài truyền thanh truyền hình đòi hỏi phải dùng những dải tần ngày càng cao. 2.1.2. Nguyờn lớ điều biên cân bằng
Hình 2.7: Sơ đồ điều biên cân bằng: A) dùng điốt; B) dùng Tranzito Hình 2.7 là sơ đồ điều biên cân bằng dùng hai điốt (hoặc hai BJT). Có thể coi đây là hai sơ đồ điều biên một điốt (một Tranzito) ghép chung trên một tải. Điện áp sóng mang đặt lên hai điốt là đồng pha, điện áp tín hiệu sơ cấp dặt lờn chỳng là ngược pha, nên ta có: uD1(t) = u1ω(t) + u2Ω(t) = U1mcosωt + U2mcosΩt uD2(t) = u1ω(t) - u2Ω(t) = U1mcosωt - U2mcosΩt Thay giá trị của hai điện áp trên vào công thức 2.3 rồi biến đổi ta được dòng điện qua cuộn thứ cấp của biến áp là: i = iD1 – iD2 = I1cosΩt + I2cos3Ωt + I3[cos(ω+Ω)t + cos(ω-Ω)t] + + I4[cos(2ω+Ω)t + cos(2ω-Ω)t] ( 2.10) Tín hiệu điều biên cân bằng chính là thành phần thứ ba trong công thức 2.10. Trong đó biên độ I3 = 2bU1mU2m tăng gấp hai lần so với biên độ tín hiệu điều chế trong sơ đồ một điốt. 2.1.3. Nguyờn lớ điều biờn vũng Sơ đồ điều biờn vũng với bốn điốt trình bày trờn hỡnh 2.8. Sơ đồ này gồm hai sơ đồ điều biên cần bằng.
Hình 2.8: Sơ đồ điều biờn vũng Điện áp tín hiệu sơ cấp U2 đặt lên các điốt D1 và D3, D2 và D4 là đồng pha từng cặp một, còn dao động cao tần U1 thì là các cặp D1 và D2, D3 và D4 nên ta có: uD1(t) = u1ω(t) + u2Ω(t) = U1mcosωt + U2mcosΩt uD2(t) = u1ω(t) - u2Ω(t) = U1mcosωt - U2mcosΩt uD3(t) = - u1ω(t) + u2Ω(t) = - U1mcosωt + U2mcosΩt uD4(t) = - u1ω(t) - u2Ω(t) = - U1mcosωt - U2mcosΩt Thay giá trị của bốn điện áp trên vào công thức (2.3) rồi biến đổi ta được dòng điện qua cuộn thứ cấp của biến áp là: i = (iD1 – iD2) + (iD4 – iD3) i = I[cos(ω+Ω)t + cos(ω-Ω)t] ( 2.11) Tín hiệu điều biên cân bằng chính là thành phần thứ ba trong công thức (2.11). Trong đó I = 4bU1mU2m tăng gấp bốn lần so với biên độ tín hiệu điều chế trong sơ đồ điều biên cân bằng, khử được các hài bậc lẻ của Ω và cỏc biờn tần của ω. Trong thực tế đầu ra của mạch điều biên vồng có thể không cần dùng mạch lọc. 2.2.Các sơ đồ thực hiện điều biên dùng Tranzito 2.2.1. Điều chế cực gốc
Hình 2.9: Sơ đồ điều chế cực gốc Cả dao động cao tần U1(ω) và dao động âm tần U2(Ω) đều được đặt vào cực gốc của tranzito. Dòng cực góp của tranzito là dòng biến thiên phức tạp, trong đó thành phần điều chế biểu diễn bằng biểu thức 4.6 được khung cộng hưởng L3C5 lọc ra. Các tụ C2 và C3 phải chọn sao cho để hai tín hiệu đều được đặt trực tiếp vào giữa cực gốc và phát. Đối với cao tần, tụ C2 và C3 có dung kháng nhỏ nờn cỏc tụ này coi như nối tắt cao tần với cực phát. Đối với âm tần tụ C3 phải có trị số để nối tắt tín hiệu với cực phỏt, cũn tụ C2 có trị số đủ nhỏ để tín hiệu không bị ngắn mạch trờn nó. 2.2.2. Điều chế cực phát
Hình 2.10: Sơ đồ điều chế cực phát Hai tín hiệu U1 và U2 qua hai biến áp cùng đặt vào cực phát và thông qua tụ C2 đặt vào cực gốc. Khung cộng hưởng LC chọn tín hiệu đã được điều chế. Các điện trở R1, R2 định thiờn phõn ỏp cho tranzito 2.2.3. Điều chế cực góp
Hình 2.11: Sơ đồ điều chế cực góp Đặc điểm của sơ đồ này là dùng sơ đồ một máy phát ba điểm. Tín hiệu cao tần U1(ω) do máy phát tạo ra xuất hiện trên khung LC. Tần số dao động cao tần do khung LC quyết định, đồng thời khung LC cũng là khung cộng hưởng để láy tín hiệu cao tần điều chế. Tín hiệu âm tần U2(Ω) làm điều chế qua biến áp đặt trực tiếp vào cực góp của tranzito. Tín hiệu âm tần làm điều chế trong sơ đồ này phải khá lớn thì mới điều khiển được biên độ cao tần ở cực góp của tranzito. III. ĐIỀU CHẾ TẦN SỐ VÀ ĐIỀU CHẾ PHA 3.1. Nguyên tắc điều chế tần số Biến điệu tần số là tần số của sóng mang biến thiên theo qui luật của tín hiệu cần truyền đi.
Hình 2.12: Dạng tín hiệu điều chế tần số Trong nửa chu kỳ đầu của dao động làm điều chế, tần số sóng mang cực đại khi biên độ âm tần cực đại, sau đó giảm dần đến giá trị ω0. Trong nửa chu kỳ sau tần số sóng mang giảm dần đến cực tiểu rồi tăng lên đến ω0. Nguyên tắc chung để thực hiện điều chế tần số là cần tác dụng tín hiệu âm tần cần truyền đi lên một yếu tố nào đó của máy phát cao tần, làm cho tần số của dao động cao tần biến đổi theo qui luật của tín hiệu âm tần.
Hình 2.13: Mạch nguyên lý biến điệu Hình 2.13 nêu nguyên tắc biến điệu tần số. Tụ CX có điện dung biến đổi theo qui luật của tín hiệu, làm cho tần số của mạch dao động LC biến đổi theo qui luật của tín hiệu. 3.2. Quan hệ giữa điều tần và điều pha Điều tần và điều pha là quá trình ghi tin tức vào tải tin, làm cho tần số hoặc pha tức thời của tải tin biến thiên theo qui luật của tín hiệu làm điều chế. Tần số và góc pha có mối qua hệ:
(2.12) Với tải tin là dao động điều hòa: u1(t) = U1mcosψt = U1mcos(ωt+φ0) (2.13) Từ (2.12) rút ra:
(2.14) Thay (2.14) vào (2.13), ta được:
(2.15) Giả sử tín hiệu làm điều chế là tín hiệu đơn âm: u2 = U2mcosΩt (2.16) Khi điều tần hoặc điều pha thì tần số hoặc pha của dao động cao tần biến thiên tỉ lệ với tín hiệu điều chế và được xác định: ω(t) = ω0 + KđtU2mcosΩt = ω0 + ΔωmcosΩt (2.17) φ(t) = φ0 + KđpU2mcosΩt = φ0 + ΔφmcosΩt (2.18) Trong đó Δωm , Δφm là lượng di tần và pha cực đại. Khi điều tần thỡ thỡ gúc pha ban đầu không đổi, do đó φ(t) = φ0. Thay 2.17 và 2.18 vào 2.15 và lấy tích phân lên ta được biểu thức của tín hiệu đã điều tần và điều pha:
(2.19)
(2.12) Lượng di pha đạt được khi điều pha là: Δφ = ΔφmcosΩt. Tương ứng có lượng di tần: Δω = dΔφ/Δt = ΔφmΩsinΩt (2.21) Lượng di tần cực đại khi điều pha: Δωm = ΔφmΩ = ΩKđpU2m (2.22) Từ (2.21) và (2.22) ta thấy rằng sự khác nhau cơ bản giữa điều tần và điều pha là luộng di tần khi điều pha tỉ lệ với biên độ điện áp và tần số tín hiệu làm điều chế, còn lượng di tần điều tần tỉ lệ với biên độ điện áp làm điều chế. Vì vậy từ một mạch điều chế pha có thể lấy ra tín hiệu điều chế tần số nếu trước khi đưa vào điều chế pha đưa qua mạch tích phân. Và ngược lại, có thể lấy tín hiệu điều pha tuef một mạch điều tần nếu tín hiệu điều chế được đưa qua mạch vi phân trước khi đưa vào điều chế tần số:
3.3. Phổ của dao động đã điều tần và điều pha Trong biểu thức 92.17), cho φ0 = 0, đặt Δφm/Ω = Mf gọi là hệ số điều tần, ta sẽ có biểu thức điều tần: uđt(t) = U1mcos(ω0t + MfsinΩt) Tương tự ta có biểu thức của dao động điều pha: uđp(t) = U1mcos(ω0t + McosΩt) Trong đó M = Δφm Thông thường tín hiệu làm điều chế là tín hiệu bất kỳ gồm nhiều thành phần tần số. Lúc đó tín hiệu điều chế tần số và điều chế pha có thể biểu diễn tổng quát theo biểu thức:
Nếu không xột độn pha thì phổ của tín hiệu diều tần và điều pha là giống nhau, gồm thành phần tải tần ω0 và vô số cỏc biờn tần ω0 + nΩ. Các tính toán trờn đó chỉ ra rằng độ rộng dải tần của tín hiệu điều chế tần số không phụ thuộc vào tin tức: D = 2Δωm Nhưng điều chế pha băng tần lại phụ thuộc tần số tín hiệu làm điều chế: D = 2ΩΔωm 3.4. Mạch điều tần và điều pha 3.4.1. Sơ đồ điều tần dùng VARICAP.
Hình 2.14: a) Sơ đồ mạch điều chế tần số b) Đặc trưng Vụn-Ampe của điốt biến dung Trờn hình là sơ đồ mạch thực hiện điều tần dùng điốt biến dung (Điốt biến dung có điện dung thay đổi phụ thuộc vào điện áp ngược biểu diễn bằng đường đặc trưng Vụn-Ampe như hình vẽ b). Tranzito cùng với tụ điện C1, R1, khung dao động L2C2 tạo thành máy phát cao tần ω. Người ta mắc điốt biến dung vào mạch khung dao động L2C2 của máy phát cao tần. Các tụ C3,C4 có điện dung khá lớn nờn cỏc tụ này coi như ngắn mạch đối với cao tần, nhưng đối với âm tần tác dụng vào mạch làm điện dung của điốt biến dung thay đổi, do đó làm điện dung của mạch L2C2 thay đổi. kết quả là tần số của máy phát cao tần thay đổi theo qui luật của tín hiệu âm tần. Vậy mục đích điều tần đạt được. Chú ý: Trong điều tần có xảy ra điều biên kèm theo, nhưng người ta tìm cách khử nó đi chỉ để lại điều tần. Mạch khử được điều biờn đú được gọi là bộ hạn biên. 3.4.2. Điều tần dùng Tranzito điện kháng Phần tử điện kháng (dung tính hoặc cảm tính) có trị số biến thiên theo điện áp điều chế đặt trờn nó được mắc song song với hệ dao động cảu bộ dao động, làm cho tần số dao động thay đổi theo tín hiệu làm điều chế. Phần tử điện kháng được thực hiện nhờ một mạch di pha trong mạch hồi tiếp của BJT. Có bốn cách mắc phần tử điện kháng như hình vẽ:
Với mạch phõn ỏp RC ta tín