vÔ tuyẾn ĐiỆn ĐẠi cƯƠng - iop.vast.ac.vnnvthanh/cours/votuyendien/ch14 nhieu va...

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 : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/votuyendien/

Email : [email protected]


CHƯƠNG 14. NHIỄU VÀ MẠCH ĐIỀU BIẾN

1. Nhiễu

2. Biểu diễn phức của nhiễu

3. Công thức Nyquist

4. Nhiễu do suy hao

5. Các thành phần theo tầng

6. Đánh giá nhiễu

7. Điều biến


1. Nhiễu

Noise Định nghĩa :

rms : Root mean square

: thời gian tính trung bình

Công suất trung bình của nhiễu :

• R : điện trở tải

Đặc trưng cho tín hiệu ra của máy thu : signal-to-noise ratio (SNR)

• P : công suất của tín hiệu ra

MDS (minimum detectible signal) : tín hiệu tối thiểu để có thể nhận thấy sao cho

• Công suất vào tối thiểu để tín hiệu ra đạt được tỷ số 1:1

Mật độ công suất của nhiễu (công suất nhiễu trên một đơn vị băng thông)

• B : độ rộng của băng thông (bandwidth)

Công suất nhiễu cân bằng (noise-equivalent power)


2. Biểu diễn phức của nhiễu

Noise Phasors

Ký hiệu điện áp của nhiễu : Vn

Giá trị trung bình tính theo hàm mật độ xác suất :

• p : hàm mật độ xác suất

• dA : yếu tố diện tích trong mặt phẳng phức Vn

Mật độ công suất :

Sử dụng hệ thức số học cho số phức với hằng số thực :

Xét điện áp của 2 nhiễu V1 và V2

sử dụng biểu thức khai triển :

Nếu điện áp nhiễu tạo ra từ 2 nguồn không phụ thuộc lẫn nhau (2 điện trở)

=> số hạng tương quan bằng 0

=> Mật độ công suất :



Nyquist's Formula /ˈnaɪkwɪst/

Xét mạch cộng hưởng nối tiếp

Nhiễu sinh ra do dao động của các nguyên tử trong điện trở R

Điện áp trên tụ điện

Giá trị ước tính :

Ở điều kiện cân bằng nhiệt, năng lượng nhiệt tích trữ của mạch :

Công thức nhiễu Nyquist :

• Điện áp nhiễu không phụ thuộc vào tần số



Đại lượng bất biến của điện áp

Xét mạch tương đương

Nhiễu gây ra bởi điện trở tải R

Điện áp trên tải =

Mật độ công suất

Nhiệt độ hiệu dụng của nhiễu :

Nhiệt độ của nhiễu nói chung :

• Bao gồm các loại

mạch thu tín hiêu, mạch khuếch đại, mạch trộn và antenna

• NEP : Công suất nhiễu cân bằng

• G : độ lợi


4. Nhiễu do suy hao

Attenuator Noise Ký hiệu

• L : hệ số suy hao

• Na : mật độ công suất nhiễu ở đầu ra

Điện trở R ở ngõ vào của mạch suy hao

Giả thiết : hệ có cùng nhiệt độ

Mật độ công suất ở ngõ ra :

Nhiễu bao gồm 2 phần

• Phần do điện trở :

• Phần còn lại do máy giảm nhiễu L

Viết lại biểu thức mật độ công suất dưới dạng:

Suy ra mật độ công suất nhiễu

Nhiệt độ của nhiễu do suy hao


5. Các thành phần theo tầng

Cascading Components

Xác định mật độ nhiễu tổng cộng

Xét thiết bị có 3 tầng khuếch đại

Ta có mật độ nhiễu tổng cộng ở ngõ ra

Nhiệt độ nhiễu của máy thu :

Hệ số tạp âm (noise figure) : F

• T0 : nhiệt độ tham chiếu, thường được chọn là 290K


6. Đánh giá nhiễu

Measuring Noise

Các phương pháp xác định MDS (minimum detectible signal)

Để xác định được nhiệt độ nhiễu Tr :

• Phải có nguồn gây nhiễu

• Phải biết được mật độ công suất

Thường người ta sử dụng 2 nguồn nhiệt :

• nhiệt độ phòng

• nhiệt độ của nitrogen lỏng : 77K

Công suất ra:

• : hệ số tỷ lệ

Tỷ số giữa hai công suất, giả sử T1 > T2

Suy ra nhiệt độ nhiễu ở bộ thu


7. Điều biến

Intermodulation

Xét 2 tín hiệu vào ở tần số f1 và f2 • Đáp tuyến không tuyến tính của các

bộ trộn và bộ khuếch đại sinh ra một số

tín hiệu ở tần số kết hợp điều hoà của f1 và f2

=> Các tần số này gọi là tích hợp điều biến

Tích hợp bậc 3

Tích hợp bậc 5

Khai triển điện áp ra theo chuỗi Taylor

• : độ lợi điện áp

Giả thiết điện áp vào gồm 2 tần số f1 và f2


7. Điều biến

Xét trường hợp đơn giản :

Ta có

Khi khai triển xuất hiện các số hạng :

Số phẩn tử có tần số tổng được xếp theo hàng

ngang của hình tam giác Pascal

vÔ tuyẾn ĐiỆn ĐẠi cƯƠng - iop.vast.ac.vnnvthanh/cours/votuyendien/ch14 nhieu va...

Documents