CHƯƠNG 2
ĐIỀU TẦN & ĐIỀU PHA
(FM: Frequency Modulation - PM: Pules
Modulation)
I. Quan hệ giữa điều tần và điều pha:
Vì giữa tần số và góc pha của một dao động có quan hệ với nhau, nên
dễ dàng chuyển đổi sự biến thiên tần số thành biến thiên về pha và ngược
lại: 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 dạng tín hiệu điều chế (tín
hiệu âm tần).
Tải tin là dao động điều hòa:
V
0
(t) = V
0
cos(
0
t +
0
) = V
0
cos(t) (3.2)
Từ 3.1 ta có :
       
3.3tdttt
t
0



Khi đó ta có chỉ số điều tần:

k: hệ số tỷ lệ
(t) = 
0
+  cost (3.8)
: lượng di pha cực đại. Khi đó ta có chỉ số điều pha:
m
p
= kV

=  (3.9)
Từ (3.6) ta có:
 = kV

(3.10)
Nên khi V

= const thì = const nhưng khi  thay đổi thì m
f
cũng thay đổi.
Từ (3-8) ta nhận thấy khi V

= const thì m
p
= const, nhưng độ di tần khi điều
pha thì tăng tỷ lệ với tần số điều chế theo biểu thức:



ωΔ
sint + 
0
) (3.12)
V
PM
(t) = V
0
cos(
0
t + cost + 
0
) (3.13)

m
f= k = (3.7)
V








sint) (3.15)
Khi điều chế đơn âm, phổ của tín hiệu điều tần và điều pha chỉ chứa thành
phần 
0
và nhiều thành phần tần số biên (
0
 n) với n = 1, 2, 3 (được cho trong
bảng 2-1). Biên độ của các thành phần tần số biên tỷ lệ với hàm số Bessel loại 1
bậc n như hình (3-2)
Lọc thông
thấp
Tách sóng
pha
Chia
n:1
Dao động
thạch anh

Chia n
2
Khuyếch
đại
V
f
ra
f
TA
Hình 3
-
1: Điều tần dùng hệ th

J
9
J
10
J
11
J
12

0.25
0.5
1.0
1.5
2.0
2.4
3.0
4.0
5.0
5.5
6.0
7.0
8.0
8.65
0.98
0.94
0.77
0.51
0.22
0
-0.26

-0.12
-0.24
-0.30
-0.11
0.06 0.02
0.06
0.13
0.20
0.31
0.43
0.36
0.26
0.11
-0.17
-0.29
-0.24
0.01
0.03
0.06
0.13
0.28
0.39
0.40
0.36

0.26

0.02
0.05
0.09
0.13
0.23
0.32
0.34 0.02
0.03
0.06
0.13
0.22
0.28

0.01
0.03
0.05
0.01
0.02

0,8

1

Từ đồ thò hình 3.2 ta có nhận xét:

- Biên độ hàm Bessel thay đổi trong khoảng: (-1)  (+1).
- Có một số m
f
= 2,4; 5,5; 8,6; 75… có J
0
= 0. Như vậy ta không được chọn m
f
có
các giá trò này vì nó sẽ làm mất thành phần tải tin 
0
.
- Với một số m nhất đònh thì J
1,2
= 0.
- n càng cao thì J
n
càng giảm và m càng lớn thì J
n
cũng càng giảm. Về lý thuết
n = , nhưng thực tế ta chỉ chú ý đến các thành phần tần số có
J
n
(m

FM
 2m
f

max
= 2 (3.19) Như vậy độ rộng dải tần của tín hiệu điều tần không phụ thuộc tần số
điều chế . Đối với tín hiệu điều pha, độ rộng dải tần của nó được xác đònh
gần đúng :
D
PM
 2m
p

max
= 2
max
. (3.20)
V
FM
= V
0
J
0
(m)cos

1

J
0

J
1

J
2

J
3

J
n
(m)

0

Hình 3
-
3: Phổ của hàm Bessel

Vậy độ rộng dải tần của tín hiệu điều pha phụ thuộc tần số điều chế .
 Khi m
f
1thì chỉ có một cặp biên tần có biên độ lớn hơn 5% biên độ dải
tần. Do đó:
D

tmVV


Trong đó: 
i
góc pha đầu; vì hiệu pha khác nhau của các thành phần
phổ của tín hiệu điều chế có tính chất quyết đònh đối với dạng tín hiệu tổng
quát của nó.
Khai triển (3.22) theo chuỗi Bessel ta có h điều tần với tất cả thành
phần tần số tổng hợp:

Với 
i
: là số nguyên hữu tỷ: -    
Khi tần số điều chế thay đổi ( biến thiên) thì bề rộng phổ của tín
hiệu điều tần không thay đổi nhưng số vạch phổ thay đổi theo . Ngược lại,
khi tần số điều chế thay đổi thì bề rộng phổ của tín hiệu điều pha thay đổi,
nhưng số vạch phổ không thay đổi.
Hình 3-4 minh họa sự khác nhau về bề rộng phổ và số vạch phổ của
tín hiệu điều tần và điều pha.


0
+ 
i

i
(3.23)
m


 = kV

nghóa
là tín hiệu điều
tần bò méo.

min

max


Hình 3
-
5: Phổ của tín hiệu điều chế âm tần (V

)

0

Hình 3
-
6:Mạch nâng cao tần(a) ở ma
ùy phát và
mạch giảm tần cao (b) ở máy thu.
V


V



= 5kHz


= 5kHz













(a)

(b)

Hình 3
-
4: Bề rộng phổ và số vạch phổ của tín hiệu
điều tần (a); và của tín hiệu điều pha (b)
Để khắc phục ở phía máy phát trước khi đưa tín hiệu điều chế V

vào
bộ điều tần, ta phải đưa qua bộ khuếch đại nâng tần số cao (emphasis) để
trong dải tần số điều chế ta có   const.

1
R
Cj
1
SU
U
SU
U
I
U
Z
BE








S: hỗ dẫn
Nếu chọn các linh kiện sao cho
R
Cj
1


thì trở kháng Z có thể xác đònh
theo biểu thức:


phân
áp RL LS
jR
Z

R
LS
C 
tđ

Mạch
phân
áp RC RCS
j
Z

tđ
(3.24)

j

CR

STrong đó: L
td
=
SC

S

I

V

V
R
V
L
I

V

V


V

I

L

R

V

R

I

C

V

I

R

L

V

Tương tự như vậy, có thể chứng minh cho các sơ đồ phân áp còn lại
trong bảng 3-1. Các tham số tương đương của thành phần điện kháng điều
phụ thuộc vào hổ dẫn S.

transistor tạo dao động. Transistor điện kháng được mắc một phần (trên L
1
)
với hệ dao động.
Cũng có thể mắc hai transistor điện kháng thành một mạch đẩy kéo
để tăng lượng di tần trên hình 3.8.
Trên sơ đồ này (hình 3-8), T
1
là phần tử điện kháng cảm tính, với L
tđ
=
1T
S
CR
và T
2
là phần tử điện kháng dung tính với C
tđ
= CRS
T2
.

Hình3
-
7: Sơ đồ bộ tạo dao động điều tần bằng phần tử điện kháng phân áp RC.

C
B1
 C
B4

Theo sơ đồ, khi U
SSB
tăng thì S
T1
tăng, còn S
T2
giảm, làm cho L
tđ
và C
tđ
đều
giảm, do đó tần số giảm nhanh hơn theo điện áp điều chế và lượng di tần tăng lên
gấp đôi (nếu T
1
, T
2
có tham số giống nhau). Mạch còn có ưu tiên, tăng được độ ổn
đònh tần số trung tâm f
t
của bộ tạo dao động (T
3

V
k
(3.25)
k = const
V
Đ
 0,8 V
Đ đánh thủng
Hình 3-8: Sơ đồ tạo dao động điều tần bằng mạch điện kháng đẩy kéo.
C
B1
 C
B4
: tụ điện ngắn mạch cao tần:
C
B5
: tụ điện ngắn mạch âm tần (u

)
U
S

U
B

R

R
1


3
T
2
T
1
R
4

L
C