Bài gia Đo lường điện - Bài 8: Đo các tham số của dao động điều chế - Mai Quốc Khánh

â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 1/28
Bài 8
Đo cỏc tham số của dao động 
điều chế
Mai Quốc Khỏnh
Khoa Vụ tuyến điện tử
Học viện KTQS
Mụn học: Đo lường điện
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 2/28
Nội dung
 Khái niệm chung về đo điều chế
 Đo điều biên
 Đo điều tần 
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 3/28
Phần I
Khái niệm chung
 Khái niệm điều chế
 Tín hiệu điều biên
 Tín hiệu điều tần
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 4/28
Khái niệm điều chế
 Trong lĩnh vực điện tử và viễn thông thường dùng các 
tín hiệu điều chế khác nhau
 Các dạng điều chế:
Điều chế biên độ
Điều chế tần số
Điều chế pha
Điều chế xung
v.v...
 Giới hạn nghiên cứu các phương pháp đo các tham số 
điều chế của tín hiệu điều biên và tín hiệu điều tần
Một số dạng điều chế: OOK, Digital Modulations: ASK Signals, FSK Signal, PSK SignalsBộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 5/28
Tín hiệu điều biên
 Tín hiệu điều biên là một dao động cao tần có biên độ biến 
thiên theo qui luật của hàm S(t) nào đó. 
 S(t) có thể là hàm bất kỳ, được gọi là hàm điều chế. Nếu S(t) là 
một dao động điều hòa S(t) = UΩmcos Ωt thì dao động điều biên 
có dạng:
U(t) = Um (1 + mcosΩt) sinωt
 Um là biên độ của dao động cao tần bị điều chế 
 ω = 2πf với f là tần số cao tần của dao động bị điều chế 
Ω = 2πF với F là tần số của dao động điều chế
m là hệ số điều chế biên độ. 
 Đo tham số điều chế của tín hiệu điều biên chính là phép đo hệ 
số điều biên m
FM SignalAMModulation
Bộ
m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 6/28
Tín hiệu 
điều biên
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 7/28
Tín hiệu điều biên
 Nếu điều chế biên độ tín hiệu cao tần U(t) = Umsinωt
bằng dao động hình sin tần thấp s(t) = UΩmsinΩt thì
hệ số điều biên:
 Hệ số điều biên còn có thể xác định theo
[%]100
mU
Um ∆=
100[%]−=
+
A Bm
A B
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 8/28
Tín hiệu điều tần
 Tín hiệu điều tần là một dao động cao tần được điều chế 
tần số bằng một tín hiệu điều hòa tần thấp
U(t) = Umcos (ωot + mfsin Ωt)
Um là biên độ của điện áp cao tần bị điều chế (sóng 
mang)
ω0 =2πfo với fo là tần số cao tần của tín hiệu bị điều chế
Ω = 2πF với F là lần số của tín hiệu điều chế
mf là chỉ số điều tần
∆f là độ dịch tần: độ lệch tần số cực đại so với giá trị 
trung bình fo
f
fm
F
ω∆
= =
Ω
∆
FM SignalModulation
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 9/28
Tín hiệu điều tần
 Nếu tín hiệu điều chế có dạng:
s(t) = UΩm cosΩt
thì độ dịch tần tỷ lệ với biên độ của dao động điều chế
∆f = K. UΩm
với K là một hệ số tỷ lệ 
 Đo tham số của tín hiệu điều tần bao gồm:
Đo chỉ số điều tần mf (thực hiện khi khai thác các 
thiết bị viễn thông)
Đo độ dịch tần ∆f (thực hiện khi hiệu chuẩn các 
máy thu phát)Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 10/28
Tín hiệu 
điều tần
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 11/28
Phần II
Đo điều biên
 Phương pháp sử dụng máy hiện sóng
Phương pháp quét thẳng
Phương pháp quét sin
Phương pháp quét tròn
 Phương pháp tách sóng kép
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 12/28
Phương pháp sử dụng MHS
 Phương pháp quét thẳng:
MHS thiết lập ở chế độ quét liên tục - đồng bộ 
trong
Y X
UĐB(t)Dao động 
cao tần
Dao động 
điều chế
Máy phát 
điều biên
.100 [%] A Bm
A B
−
=
+
AB
Tớn hiệu AM trờn MHS số
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 13/28
Phương pháp sử dụng MHS
 Phương pháp quét sin
Máy hiện sóng thiết lập ở 
chế độ khuếch đại
Y X
UĐB(t)
UĐC(t)
Dao động
cao tần
Dao động
điều chế
Máy phát 
điều biên
.100 [%] A Bm
A B
−
=
+
BA
AB
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 14/28
Phương pháp tách sóng kép
 Đo hệ số điều chế m theo công thức 
∆U và Um được xác định bằng phương pháp tách 
sóng biên độ
 Sơ đồ thực hiện phương pháp này bao gồm hai bộ tách 
sóng biên độ phương pháp tách sóng kép
[%]100
mU
Um ∆=
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 15/28
Phương pháp tách sóng kép
 Sơ đồ có hai bộ tách sóng biên độ: 
BTS1: TSBĐ có đầu vào mở bao gồm Đ1, C1, biến trở 
R1, R3 và R4
BTS2: TSBĐ có đầu vào đóng bao gồm Đ2, C2 và R2
CCĐ
Đ1
Đ2
C1
C3
R1 R3
R4 R2
C2
CM
1 2
UĐB(t)
A B
C
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 16/28
Phương pháp tách sóng kép
 Bước hiệu chỉnh: CM 1
UĐB(t) = Um (1 + mcosΩt) sinωt BTS1
BTS1 tách sóng biên độ tín hiệu cao tần
UA(t) = Um (1+mcosΩt) = Um + UmmcosΩt
Tín hiệu này đưa tới đồng hồ chỉ thị từ điện trị số 
chỉ thị đồng hồ ~ giá trị biên độ Um của điện áp cao 
tần (sóng mang)
Thay đổi biến trở R1 sao cho kim đồng hồ chỉ thị 
ứng với một số giá trị cố định của thang đo
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 17/28
Phương pháp tách sóng kép
 Bước đo: CM 2
UA(t) = Um + mUmcosΩt BTS2
Tại điểm B
UB(t) = mUmcosΩt
BTS2 tách sóng biên độ tín hiệu âm tần
UC(t) = mUm + mUmcosΩt
Tín hiệu này đưa tới đồng hồ chỉ thị từ điện trị số 
chỉ thị đồng hồ ~ giá trị mUm
α = mUm
vì Um = const, nên có thể khắc độ trực tiếp đồng 
hồ chỉ thị theo giá trị độ sâu điều biên mBộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 18/28
Phương pháp tách sóng kép
Đây là phương pháp 
thông dụng nhất dùng 
để chế tạo các máy 
hệ số điều biên, tích 
hợp ngay trong các 
máy thu phát vô tuyến 
điện
Sai số khoảng 1 ữ5%.
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 19/28
Phần III
Đo điều tần
 Phương pháp tách sóng tần số
 Phương pháp sử dụng tính chất hàm Bessel 
cấp 0
 Phương pháp sử dụng MHS
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 20/28
Phương pháp tách sóng tần số
 Nguyên tắc: sử dụng bộ tách sóng tần số để tách tín hiệu 
điều chế ra khỏi tín hiệu điều tần; sau đó đo biên độ của tín 
hiệu điều chế bằng vôn mét điện tử
Vôn mét là dạng vôn mét tách sóng biên độ
Thang đo của vôn mét khắc độ trực tiếp theo độ dịch tần 
∆f
Đây là phương pháp thông dụng nhất để đo độ dịch tần
Biến đổi
ĐT ĐBĐT
Tách sóng 
biên độ
UĐT(t) UĐC(t)
UĐBĐT(t)
Bộ tách sóng tần số
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 21/28
Phương pháp tách sóng tần số
 Bộ tách sóng tần số: tín hiệu điều tần UĐT(t) được 
biến đổi thành tín hiệu vừa điều biên vừa điều tần 
UĐBĐT(t), sau đó được tách sóng biên độ để lấy ra tín 
hiệu điều chế UΩ(t)
RtUĐT(t) UΩ(t)
Biến đổi 
ĐT ĐBĐT
TSBĐBộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 22/28
Phương pháp 
tách sóng tần số
UBĐ UmĐBĐT
0
f
t
fCH
f0
t
∆f
UĐBĐT(t)
t
UTSBĐ
t
f
0Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 23/28
Phương pháp tách sóng tần số
 Máy đo độ dịch tần bằng phương pháp tách sóng tần 
số tương đương với sơ đồ máy thu đổi tần
Trộn
tần
Ngoại 
sai
Vôn mét
điện tử
Lọc 
tần thấp
Khuếch đại
trung tần
Hạn 
chế
Tách sóng
tần số
UĐT(t)
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 24/28
Phương pháp sử dụng tính chất hàm 
Bessel cấp 0
 Một dao động điều tần có thể biểu diễn dưới dạng phổ:
 Jo(mf) là hàm Bessel 
cấp 0 của chỉ số điều 
chế mf
 Jn(mf) là hàm Bessel 
cấp n của chỉ số điều 
tần mf
J0 (mf)
2,4
5,52
8,65
11,79
mf
Đồ thị hàm Betxen cấp 0 của mf
0 0 0 0
1
( ) ( )cos ( ) cos( ) ( 1) cos( )nm f n f
n
U t U J m t J m n t n tω ω ω
∞
=
  = + + Ω + − − Ω   
∑
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 25/28
Phương pháp sử dụng tính chất hàm 
Bessel cấp 0
 Tính chất của hàm Bessel cấp 0: triệt tiêu ở các điểm 
mf = 2,4; 5,52; 8,65; 11,79...
 khi đó tín hiệu tần số mang ω0 trong phổ dao động điều 
tần cũng bị triệt tiêu
 Phương pháp dựa vào hàm Bessel cấp 0 dựa trên cơ 
sở hiện tượng này dùng để đo chỉ số điều tần mf
 Quan hệ của chỉ số điều tần mf với biên độ điện áp 
điều chế UΩm và tần số điện áp điều chế Ω:
 Hai cách thay đổi mf
 thay đổi Ω; giữ nguyên UΩm (ít dùng)
 thay đổi UΩm; giữ nguyên Ω (thông dụng)
Ω
= Ωmf
UKm .
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 26/28
Phương pháp sử dụng tính chất hàm 
Bessel cấp 0
 Sơ đồ thực hiện phương pháp đo chỉ số điều tần dựa vào tính chất 
hàm Bessel cấp 0
Mạch 
vàoUĐT(t)
UĐC(t)
Dao động
cao tần
Dao động
điều chế
Máy phát 
điều tần
Vôn mét 
ĐT
Trộn
tần
KĐ
trung tần
Bộ
lọc
Chỉ thị
KĐ
âm tầnNgoạisai
UĐT(t)
Máy đo
điều tần
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 27/28
Phương pháp sử dụng tính chất hàm 
Bessel cấp 0
UΩm
mf
U1
U2
U4
U3
2,4 5,52 8,65 11,79
 Bước hiệu chỉnh: khi mf
thay đổi qua các giá trị 2,4; 
5,52; 8,65; 11,79 thì điện 
áp đầu ra của máy thu sẽ 
bằng 0. Ghi lại các giá trị 
của vol mét điện tử tương 
ứng với các thời điểm chỉ thị 
trên máy thu bằng 0, ta có 
các giá trị tương ứng là U1, 
U2, U3... Từ đó xây dựng 
được đặc tuyến UΩm = ϕ(mf)
Bộ
m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 28/28
Phương pháp sử dụng tính chất hàm 
Bessel cấp 0
 Bước đo:
Giả sử máy phát làm việc ở 
một trị số mf nào đó của 
chỉ số điều tần. Muốn xác 
định trị số mf đó chỉ cần 
xác định điện áp ở đầu ra 
của volmet điện tử rồi dựa 
vào đặc tuyến tìm ra giá trị 
mf
UΩm
mf
U1
U2
U4
U3
2,4 5,52 8,65 11,79
Ux
mf
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 29/28
Phương pháp sử dụng MHS
 Máy hiện sóng thiết lập 
ở chế độ khuếch đại
Y X
UĐT(t)
UĐC(t)
Dao động
cao tần
Dao động
điều chế
Máy phát 
điều tần
Dao động
phụ
Mạch
xoay pha
d
D K mở: điều chỉnh tần số dao động phụ 
elip; điều chỉnh xoay pha đường thẳng
 K đóng hình ảnh biến thành hình elip 
mang thông tin về mf
K
[ ]arcsin 100 %f
dm
D
=
 Chỉ đo độ dịch tần nhỏ
 Sai số khoảng 10%
Bộ
 m
ụ
 L
TM
-Đ
L
â Mai Quốc Khỏnh - 04/2010 30/28
VÀ CUỐI CÙNG LÀ ...

CẢM ƠN
Bộ
 m
ụn
 L
TM
-Đ
L