KHỐI HOÀN ĐIỆU

Tách sóng phân biệt. (discriminator)

Lấy đạo hàm một Sinusoide là tiến trình nhân Sinusoide với tần số tức thời của nó:

Hình 5.15: Đạo hàm của sóng FM

Giả sử tần số tức thời thì lớn hơn nhiều so với f_m (hợp lý với thực tế). Thành phần sóng mang lấp đầy vùng giữa biên độ và ảnh qua gương của nó. Thực tế, vùng diện tích giữa đường biên trên và đường biên dưới bị che kín do tần số quá cao của sóng mang. Như vậy, ngay cả khi tần số sóng mang không là hằng, bao hình của sóng vẫn được định nghĩa:

2pi A[f_C + K_f s(t)] (5.34)

Sự thay đổi chút ít của tần số sóng mang sẽ không đáng kể bởi một tách sóng bao hình.

Trong các hệ thông tin thực tế, f_C >> K_f s(t). Vậy lượng nằm trong ngoặc của (5.34) thì dương, và ta có thể bỏ đấu trị tuyệt đối.

Tóm lại: Một mạch vi phân và sau đó là một tách sóng bao hình sẽ có thể dùng để hồi phục lại s(t) từ sóng FM.

Hình 5.16: Hoàn điệu FM.

Nếu sự biến điệu là PM, thì output của hệ hình 5.16 là đạo hàm của s(t). Khi đó cần thêm một mạch tích phân ở ngỏ ra của hệ.

Hàm hệ thống của mạch vi phân:

H(f) = 2pi.jf (5.35)

Hình 5.17: Đặc tuyến Suất của mạch vi phân.

Đặc tuyến Suất được vẽ ở hình 5.17. Suất của output của mạch vi phân thì tỉ lệ tuyến tính với tần số của input. Như vậy mạch vi phân đổi FM thành AM. Khi một mạch vi phân dùng như thế, ta gọi nó là một discriminator.

Có một loại Discriminator khác. Bất kỳ hệ thống nào có một suất hàm hệ thống gần - Tuyến tính với tần số trong khoảng dãy tần của sóng FM sẽ điều đổi FM thành AM.

Thí dụ: Một BPF sẽ làm việc như một Discriminator nếu cho nó hoạt động trên một khoảng giới hạn của khổ băng, như hình 5.18.

Hình 5.18

Ta có thể chứng minh sự tuyến tính của BPF Discriminator theo cách thức tương tự như khối biến điệu cân bằng.

Xem mạch điện hình 5.19. Nửa trên của máy biến thế L₁ và C₁ điều hợp tại f_a . Nửa dưới máy biến thế và C₂ điều hợp tại f_b.

Hình 5.19: Tách sóng độ dốc

Hình 5.20: Discriminator

Mạch điện trên đây gọi là tách sóng độ dốc ( Slope Detector ) vì nó dùng đoạn dốc của đặc tuyến mạch lọc để tách sóng.

Bây giờ ta trở lại khối vi phân gốc. Ta sẽ thấy một cách tiếp cận khác. Ta có thể tinch đạo hàm một cách gần đúng bằng với tín hiệu của hai trị mẫu của sóng:

Điều này dẫn đến khối hoàn điệu như hình 5.21.

Vì một sự dời thời gian thì tương đương với một sự dời pha, nên khối nầy gọi là hoàn điệu dời pha ( Phase Shif Demodulator ).

Hình 5.21: Hoàn điệu dời pha.

Vòng khóa pha (phase - lockloop).

Vòng khóa pha PLL là một mạch hồi tiếp, có thể được dùng để hoàn điệu sóng biến điệu góc. Mạch hồi tiếp thường được dùng để giảm thiểu error (về zero). Trong trường hợp PLL, error là một hiệu pha giữ tín hiệu ở ngỏ vào sóng FM và một tín hiệu chuẩn hình sin. (VCO) .

PLL để tách sóng FM:

Trước hết, xem mạch so pha; gồm 1 mạch nhân và một lọc LPF.

Cho hai tín hiệu vào cùng tần số và pha lần lượt là θ₁ và θ₂

Thành phần cos(a+b) có tần số 2f_c nên bị lọai bỏ bởi LPF. Ngỏ ra là. Đây là Error của mạch so pha. Error sẽ tiến đến 0 khi θ₁-θ₂ tiến đến 90^o.

Mạch PLL gồm 1 mạch so pha và 1 VCO, nằm trên đường hồi tiếp. Mạch tạo nên một vòng điều chỉnh tự động.

Hình 5.22: Vòng khóa pha (PLL)

VCO tạo ra một sóng sin. Một phần tín hiệu ra V_o(t) được hồi tiếp về để làm Error sửa sai pha cho VCO. Mạch có tác dụng tự điều chỉnh sao cho Error tiến đến 0. Nghĩa là có khuynh hướng làm hiệu pha tiến đến 90^o. Khi đó, ta nói vòng bị khóa (locked).

Bây giờ, ta áp dụng PLL để tách sóng FM

.

Hình 5.23: Tách sóng FM

VCO tạo 1 sóng sin, biên độ B, tần số f_c và lệch pha với sóng FM đến 1 góc pi/2. Sóng hình sin này được Error biến điệu FM nên có dạng:

s₂(t) là ngỏ ra mạch nhân nên:

⇒ +Bậc cao

Đaịt hai heô soâ pha:

ngo ra cụa LPF:

Neâu heô so pha nho:

Tm ap ng transient, laây áo ham hai veâ:

Cuoâi cung, phng trnh vi phađn c cho bi:

ap ng thng trc la nghieôm cụa phng trnh nay. Cho áo ham tieân ti zero.

=>