Vô tuyến điện đại cương - Chương 12: Bộ trộn

VÔ TUYẾN ĐIỆN ĐẠI CƯƠNG TS. Ngô Văn Thanh Viện Vật Lý Hà Nội - 2016 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2 Tài liệu tham khảo [1] David B. Rutledge, The Electronics of Radio (Cambridge University Press 1999). [2] Dennis L. Eggleston, Basic Electronics for Scientists and Engineers (Cambridge University Press 2011). [3] Jon B. Hagen, Radio-Frequency Electronics: Circuits and Applications (Cambridge University Press 2009). [4] Nguyễn Thúc Huy (1998), Vô tuyến điện tử, NXB KHKT [5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Đức Nhuận (1990), Kỹ thuật điện tử, NXB KHKT [6] Phạm Văn Đương (2004), Cơ sỡ kỹ thuật khuếch đại, NXB KHKT Website : Email : nvthanh@iop.vast.ac.vn Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 3 CHƯƠNG 12. BỘ TRỘN 1. Phần tử Gilbert 2. Biểu diễn toán học của bộ lọc 3. Đáp tuyến nhiễu 4. Máy thu băng thông rộng 5. Tiếng gõ phím Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 4 1. Phần tử Gilbert  Gilbert Cell  Sơ đồ khối bộ trộn Gilbert • LO : local oscillator : bộ tạo dao động • RF : radio frequency; IF: Intermediate frequency (tần số trung gian) • VFO : Variable-frequency oscillator : bộ dao động biến tần • BFO : beat-frequency oscillator = bộ dao động phách • Product detector : tách sóng  (a) : ký hiệu tín hiệu vào và ra  (b) : bộ trộn ở mấy thu radio  (c) : bộ trộn ở máy phát radio Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 5 1. Phần tử Gilbert  Sơ đồ mạch điện  RF : tín hiệu vào  Xét điện áp LO1 lớn  Q3 và Q5 :bật (on)  Q1 nối với R1; Q2 nối với R2 => ta có bộ khuếch đại vị sai chuẩn  Xét điện áp LO2 lớn  Q4 và Q6 :bật (on)  Q1 nối với R2; Q2 nối với R1 => ta lại có bộ khuếch đại vị sai => Tín hiệu ra tráo đổi cho nhau  đổi dấu tín hiệu ra : +1 hoặc -1  Ô Gilbert là sự kết hợp giữa mạch khuếch dại và mạch trộn  Hạn chế: dễ bị quá tải. Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 6 2. Biểu diễn toán học của bộ lọc Mixer Mathematics  Xét tín hiệu vào ở tần số radio có dạng hình sin  Khai triển Fourier  Nhân 2 biểu thức điện áp  Khai triển tích, ta thu được Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 7 2. Biểu diễn toán học của bộ lọc  Đặt  Số hạng bậc 3 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 8 3. Đáp tuyến nhiễu  Spurious Responses  Tín hiệu vào = trộn giữa sóng hình sin + xung vuông  Tín hiệu ra bao gồm nhiều loại tín hiệu với nhiều tần số khác nhau => gây nhiễu lên tín hiệu chính  Tín hiệu ra này được gọi là “spurious responses”.  Xét sự khác nhau giữa tần số LO và tần số trung gian IF :  Tần số ảnh (image frequency), đối xứng với tín hiệu RF qua tần số IF  Nếu tín hiệu vào bộ trộn có tần số = tần số ảnh, nó sẽ gây nhiễu tín hiệu ra ở IF => gây nhiễu ở tín hiệu vào ở tần số RF  Để loại bỏ nhiễu tần số ảo, ta sử dụng mạch lọc băng tần (band-pass) tại RF Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 9 3. Đáp tuyến nhiễu  Tín hiệu có thể gây ra nhiễu khi trộn với tín hiệu điều hòa bậc 3 của LO  Mạch VFO  Sử dụng mạch lọc band-pass để loại bỏ nhiễu này  Tín hiệu gây ra nhiễu khi trộn với tín hiệu điều hòa bậc 5 của LO  Nhiễu mạnh nhất ở tần số  Tần số này khó lọc vì nó xấp xỉ bằng tần số RF Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 10 4. Máy thu băng thông rộng  Broad-Band Receivers  Máy thu có dải tần từ 100 kHz đến 30 MHz  Mạch có 3 tần số trung gian : 73 MHz, 8.83 MHz, 455 kHz.  Tại IF đầu tiên : • tần số cực đại • tần số cực tiểu  Tần số nhiễu bậc 3  Tần số nhiễu bậc 5  Tấn số cao hơn tần số RF được loại bỏ bằng mạch lọc tần thấp (low-pass) Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 11 5. Tiếng gõ phím  Key Clicks  Xét xung phát tín hiệu có dạng đứt quãng  Điện trở tải = 1,  Công suất khi phát xung : 2W  Công suất trung bình : 1W  Điện áp xung có dạng hình chữ nhật  Tần số gõ :  Điện áp sóng mang  Thành phần có tần số lớn nhất tại tần số mang, công suất của nó = 1/2 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 12 5. Tiếng gõ phím  Công suất toàn phần dưới dạng chuỗi  Biến đổi ngược, ta có  Công suất của dải bên ở tần số cao  Khi số điều hòa lớn  Số điều hòa