SlideShare a Scribd company logo
1 of 13
Chương 4
                                 Tín hiệu và phổ của tín hiệu

                                         Tóm tắt lý thuyết
       Tín hiệu điện nói chung là một dao động điện có chứa tin tức trong nó. Nó
thường được ký hiệu là s(t)-signal-đó là điện áp hay dòng điện, được biểu diễn
như một hàm của biến thời gian. Để tìm hiểu cấu trúc tần số trong tín hiệu người
ta thường dùng công cụ chuỗi Fourrie và tích phân Fourrie.
       Một tín hiệu s(t) tuần hoàn (vô hạn ) với chu kỳ T thì nó sẽ được phân tích
thành chuỗi Fourrie dạng sau:
         a0   ∞                                           ∞
s(t) =      + ∑ (ak cos k ω1 t + b k sin k ω k t) =A 0 + ∑ A k cos( k ω1t + ϕ k )
          2 k =1                                         k =1
                                                       ∞
                                                                                     (4.1)
                                                    = ∑ A k cos( k ω1 t + ϕ k )
                                                      k =0
Trong đó :
                            2π
                     ω1 =            (4.2.)
                            T
         -gọi là tần số (sóng) cơ bản- là tần số góc của tín hiệu tuần hoàn (k=1).
          k ω1 = ω k , k = 2,3,4,…sóng hài bậc k.
                 T                                                           
          2      2                                                           
     a0 =   ∫ s(t)dt ; (k = 0)                                               
          T T
            −                                                                
              2                                                              
             T                              T                                
          2  2                           2  2                                
                                                                             
     ak =     ∫ s(t) cos k ω1tdt ; b k = ∫ s(t) sin k ω1tdt ; k = 1,2,3,4...  ; (4.3)
          T T
            −
                                        T T
                                           −                                 
               2                             2                               
                                           b                                 
     A k = a2 + b 2 ;
                k      k      ϕ k = −ac t k
                                      r g                                    
                                           ak                                
                                                                             
                                                                             
                                                                             
             Có thể biểu diễn ở dạng phức như sau
                            ∞ .                    ∞
                     s(t) = ∑ C k e jk ω1t = C 0 + ∑ 2C k cos( k ω1t + ϕ k )        (4.4)
                            −∞                       k =1
                                           T
                     .                 1 2
                     C k = C k e jϕk =   ∫ s(t)e
                                                 − j ω1t
                                                   k
                                                         dt ()                      (4.5)
                                       T T
                                           −
                                               2
       Trong (4.1.) các thành phần thứ k (với k=0,1,2,3..) có biên độ Ak, góc
pha đầu tương ứng là ϕk gọi là sóng hài bậc k của tín hiệu. Đồ thị của Ak biểu

                                                                                             127
diễn theo trục tần số gọi là phổ biên độ, đồ thị của ϕk biểu diễn theo trục tần số
gọi là phổ pha. Trong công thức (4.4) thì biên độ là Ak=2Ck., riêng A0=C0
          Công thức (4.2) hoặc (4.5) gọi là công thức biến đổi Fourrie thuận, cho
phép tìm phổ của tín hiệu khi biết tín hiệu. Công thức (4.1) hoặc (4.4) gọi là
công thức biến đổi Fourrie ngược, cho phép tìm tín hiệu (biểu diễn dưới dạng
tổng của các dao động hình sin) khi biết phổ của nó.
                                               a0    n
         Nếu s(t) là hàm chẵn thì bk=0⇒ s(t) =    + ∑ ak cos k ω1t; (4.6)
                                                2 k =1
                                              n
        Nếu s(t) là hàm lẻ thì ak=0⇒ s(t) = ∑ b k cos k ω1 t;      (4.7)
                                             k =1
        Chú ý: Khi phân tích phổ của tín hiệu tuần hoàn có thể sử dụng công
thức trên tuỳ ý, cho ra cùng kết quả. Tuy nhiên nên phân tích tiện hơn như sau:
        Nếu tín hiệu là hàm lẻ-dùng công thức (4.7), tức tìm b k theo 4.3., lúc đó
Ak=bk. Nếu tín hiệu là hàm chẵn-dùng công thức (4.6), tức tìm ak theo 4.3., lúc đó
                                                                             .
Ak=ak. Nếu tín hiệu là hàm không chẵn không lẻ-dùng công thức (4.4), tức tìm C
ktheo 4.5.,lúc đó Ak=2.Ck.
        Một tín hiệu s(t) không tuần hoàn thì dùng cặp công thức tích phân
Fourrie :
                       1 ∞.          jωt
               s(t) =     ∫ S (ω)e d ω                 (4.8)
                      2π − ∞
               .        .       t2
               S (ω) = G (ω) = s(t)e − jk ω1t dt
                                 ∫                     (4.9)
                                − t1
                       .                          .
        Trong đó hàm S (ω) [hay còn ký hiệu là G (ω) ] gọi là hàm mật độ phổ hay
gọi tắt là hàm phổ của tín hiệu. Đó là một hàm phức:
                     .        .
                     S (ω) =I S (ω) Ie =S(jω) e .
                                      jϕ(ω)    jϕ(ω)


          Công thức (4.9) gọi là công thức tích phân Fourrie thuận, cho phép tìm
phổ của tín hiệu khi biết tín hiệu. Công thức (4.8) gọi là công thức tích phân
Fourrie ngược, cho phép tìm tín hiệu khi biết hàm phổ của nó. Với công thức
(4.8)ta cũng biểu diễn tín hiệu không dưới dạng tổng của các dao động hình sin
                                                .       .
gồm mọi tần số có biên độ phức vô cùng nhỏ là d S m = 1 S ( jω)d ω .
                                                            2π
         Tín hiệu nhận được bằng cách biến đổi các đại lượng vật lý (cần truyền
đi) thành các dao động điện gọi là tín hiệu sơ cấp (tín hiệu tương tự – analog).Để
truyền nó đi cần một sóng mang (hoặc tải tin carrier)-đó là một dao động hình sin
cao tần.
         Tín hiệu sơ cấp ký hiệu là uΩ(t), sóng mang ký hiệu
u0(t)=U0mcos(ω0t+ϕ0)=U0mcos(2πf0t+ϕ0)
        Tín hiệu điều biên đơn âm là một số sơ cấp:
128
uΩ(t)=UΩm cos(Ωt+ϕΩ)= UΩm cos(2πFt+ϕΩ)
Tín hiệu điều biên đơn âm:
                     uđb(t)=U0m[1+mcos(Ωt+ϕΩ)]cos(ω0t+ϕ0)                                               (4.10)
        Trong đó m là độ sâu điều biên :
                                                  a Ωm
                                                   U
                                             m=         ≤ 1                                                (4.11)
                                                   U 0m
        Khi tính trong các bài tập hằng số a thường coi bằng 1.
        m có thể xác định trên đồ thị theo hình 4.1 giá trị max và min của tín
hiệu điều biên đơn âm.
                                                                       u®b(t)
   U     − U min  U    − U min                                  Umax
m = max          = max
   U max + U min     2U 0 m
                            (4.12.)
                                                                Umin
         Biểu thức (4.10 )có thể phân
tích thành:                                                                                                                 t

u db (t) = U om cos( ω 0 t + ϕ 0 ) +
1
  U 0 m cos([ ω0 + Ω)t + ϕ 0 + ϕ Ω ]                                                          H× 4.1
                                                                                               nh
2                                    (4.13)
                                                                 Biªn ®é                      U0m
1
  U 0 m cos([ ω0 − Ω)t + ϕ 0 − ϕ Ω ]
2                                                                                                    m U 0m
       Công thức (4.13) cho thấy tín                                             m U 0m
                                                                                                        2
                                                           a)                       2
hiệu điều biên đơn âm có ba vạch phổ
như ở hình 4.2a.                                                                     ω0 _ Ω    ω0      ω0 + Ω           ω
       Với tín hiệu sơ cấp đa âm u                                     0
          N                                                       Biªn ®é                     U0m
Ω (t) =   ∑ U Ωi m cos( Ω i t + ϕ i ) - được
          i =1
coi là tổng của N dao động điều hoà,                       b)
tức i=1÷N thì biểu thức của tín hiệu
                                                                                                ω0
điều biên đa âm sẽ là :                                                0   ω0 _ ΩN        ω0 _ Ω ω0 + Ω1
                                                                                                1
                                                                                                              ω0 + ΩN   ω


                                                                                          H× 4.2
                                                                                           nh
u db (t) = [ U 0m + aU       Ω1m   cos( Ω1t + ϕ1 ) + aU    Ω2m     cos( Ω 2 t + ϕ 2 ) + ...
+aU   ΩN m       cos( Ω N t + ϕ N )] cos( ω 0 t + ϕ 0 ) = U 0 m [1 + m 1 cos( Ω1t + ϕ1 ) +
+ m 2 cos( Ω 2 t + ϕ 2 ) + ... + m      N   cos( Ω N t + ϕ N )] cos( ω 0 t + ϕ 0 ) =
                              1         N                                                                  (4.14)
U 0 m cos( ω 0 t + ϕ 0 ) +       U 0 m ∑ m i cos[( ω 0 + Ω i )t + ϕ 0 + ϕ i )
                               2        i =1
                              1        N
                                U 0 m ∑ m i cos[( ω 0 − Ω i )t + ϕ 0 − ϕ i )
                              2       i =1
                                             a Ωi m
                                              U             U Ωi m
                                     mi =                =                                                    (4.15)
                                              U om a = 1 U om

                                                                                                                        129
N
                                               2
                            m = ∑m             i   ≤1                                   (4.16)
                                   i =1
       Phổ của tín hiệu điều biên đa âm được biểu biểu diễn tượng trưng như ở đồ
thị hình 4.2b.Từ đó bề rộng phổ của tín hiệu điều biên là ∆ω=2ΩN hay ∆F=2FN
       Với tín hiệu sơ cấp đơn âm uΩ(t)=UΩmcosΩt và sóng mang
u0(t)=U0mcos(ω0t+ϕ0) thì biểu thức của tín hiệu điều tần và điều pha sẽ là các biểu
thức (4.17)và (4.18) tương ứng :
                       uđt=U0m cos( ω0t+ mđtsinΩt+ϕ0)              (4.17)
                       uđt=U0m cos( ω0t+ mđfcosΩt+ϕ0)              (4.18)
       Trong đó m-chỉ số (độ sâu) điều tần (điều pha) :
                                                   aU   Ωm            U Ωm
                                    m dt =                          =                 (4.19)
                                                        Ω        a= 1 Ω
                                                                 U Ωm
                                    m          =aU      Ωm          =                 (4.20)
                                                             a=1  Ω
                                          df

      Lấy đạo hàm pha tức thời sẽ cho tần số của tín hiệu.
      Với tín hiệu điều tần:
       ω dt (t) = ω0 + m dt Ω cos Ωt = ω 0 + aU             Ωm   cos Ωt = ω0 + ∆ω(t) (4.21)
       Trong đó lượng biến thiên tần số ∆ω(t) gọi là độ dịch tần hoặc độ di tần.
∆ωm=aUΩm gọi là độ di tần cực đại.
       Với tín hiệu điều pha:
       ω df (t) = ω 0 − m df Ω sin Ωt = ω 0 − aΩU Ωm sin Ωt = ω 0 + ∆ω(t) (4.22)
       Trong đó lượng biến thiên tần số ∆ω(t) gọi là độ dịch tần hoặc độ di tần.
∆ωm=aΩUΩm gọi là độ di tần cực đại.
       Tín hiệu điều tần và điều pha có góc pha tức thời biến thiên nên gọi chung
là tín hiệu điều góc,ví dụ biểu thức tín hiệu điều góc đơn âm
uđg(t)=U0mcos(ω0t+msinΩt). Muốn biết cấu trúc phổ của nó người ta dùng hàm
Jn(m)- Hàm Besselle loại một bậc n của biến số m, để phân tích. Lúc đó sẽ có:
       uđg(t)=U0mcos(ω0t+msinΩt)=U0mJ0(m)cos(ω0t)
                 + U0mJ1(m)[cos(ω0+Ω)t - cos(ω0 - Ω)t]
                 + U0mJ2(m)[cos(ω0+2Ω)t + cos(ω0 -2 Ω)t]
                 + U0mJ3(m)[cos(ω0+3Ω)t - cos(ω0 -3 Ω)t]
                 + U0mJ4(m)[cos(ω0+4Ω)t + cos(ω0 - 4Ω)t]
                 +………………………………………..                                         (4.23)
       Công thức (4.23) cho thấy ngay cả khi điều góc đơn âm thì về mặt lý
thuyết phổ của tín hiệu đã rộng vô cùng. Thực tế khi n>m thì J n(m)≈0 nên phổ
lấy :                           ∆ω=2(m+1)Ω.                                  (4.24)
       Nếu m >>1 thì             ∆ω≈2mΩ.                                    (4.25)



130
∞             sin ω C (t − k ∆t)
       Định lý Cochenhicop : s(t) = ∑ s(k ∆t)                                             (4.26)
                                                  k = −∞               ω C (t − k ∆t)
      Công thức (4.26) gọi là chuỗi Cochenhicop. Theo đó tín hiệu s(t) liên tục
có phổ 0÷ωC=2πFC được xác định bởi chuỗi rời rạc (4.26) (chuỗi Cochenhicop)
nếu các điểm rời rạc k∆t thoả mãn:
                                                    1
                                         ∆t ≤                                  (4.27)
                                                   2F C
       Liên hệ giữa các đặc tính của tín hiệu và các đặc tính của mạch:
                                                  .
      Nếu tác động là f1(t) có phổ S 1 ( jω) và mạch có đặc tính tần số là T(jω) thì
phản ứng là f2(t) sẽ được xác định:
                                      1 ∞          .
                          f2 (t) =       ∫ T ( jω) S 1 ( jω)e jωtd ω                     (4.27)
                                     2π −∞
                                     .                .
                          T ( jω) S 1 ( jω) = S 2 ( jω)                                  (4.28)
             H(p) là ảnh toán tử của đặc tính quá độ h(t), H(p)=T(p) gọi là hàm
truyền đạt toán tử của mạch.
                         H (p ) = T (p ) = T ( jω)                                       (4.29)
                                                           jω = p
                                                                                 .
              Khi tác động là xung Dirac δ(t) có phổ S δ ( jω) = 1 thì phản ứng là
đặc tính xung g(t) nên : nếu mạch có đặc tính xung là g(t) mà đặc tính xung có
       .
phổ là S g ( jω) thì có quan hệ theo cặp tích phân Fourrie :
                          1 ∞.                    jωt     1 ∞          jωt
                g(t) =       ∫ S g ( jω). T ( jω)e d ω =     ∫ T ( jω)e d ω
                         2π −∞                           2π −∞
                          ∞
                                                                                         (4.30)
                                     − jωt
               T ( jω) = ∫ g(t). e           dω
                         −∞




                                                  Bài tập
4.1. Cho tín hiệu tuần hoàn trên hình 4.3 là dãy xung vuông (còn gọi là xung thị
tần – xung video) tuần hoàn vô hạn.
     1. Tìm phổ của nó theo 2 cách:
           a) Tìm qua ak và bk rồi tìm Ak và ϕk
                              .
          b) Tìm qua C k rồi tìm Ak và ϕk
    2. Viết biểu thức biến đổi Fourrie ngược cho tín hiệu u(t) theo phổ vừa tìm
       ghi nhớ công thức này.
                                                                                                   131
3. Cho độ rộng của xung tX=1µS, chu kỳ lặp T=5µS, độ cao h=20[V], hãy
      tính và vẽ đồ thị 14 vạch phổ biên độ đầu tiên (k=0÷13) của tín hiệu.
                            u(t)

                       h


                   -tX /2            tX /2

                     0        tX                                               t
                                              T
                                                                     H× 4.3
                                                                      nh
4.2. Cho các tín hiệu tuần hoàn trên hình 4.4 a) và 4.4.b).
     1. Hãy áp dụng định lý trễ tìm phổ của chúng dựa vào BT4.1.
      2. Viết biểu thức biến đổi Fourrie ngược cho tín hiệu u(t) theo phổ vừa tìm
và ghi nhớ công thức này.
                                    u(t)
                                                                a)
                               h




                                   tX 0                     T                          t
                                    u(t)

                                    h                           b)




                               0 tX               T                                    t
                                                                      H× 4.4
                                                                       nh
4.3. Cho tín hiệu là dãy xung tuần hoàn vô hạn hai cực tính hình 4.5.Tìm phổ của
nó và viết biểu thức chuỗi Fourrie ngược cho tín hiệu này.
                            u(t)

                          E

                                          T
                                          2
                   _T          0                                                   t
                      2

                               -E
                                                        T
                                                      H× 4.5
                                                       nh
4.4. Cho tín hiệu là dãy tuyến tính tuần hoàn vô hạn hình 4.6. Tìm phổ của nó và
viết biểu thức chuỗi Fourrie ngược cho tín hiệu này.




132
u(t)




                                       T =tX
                          0                                                              t
                                                          H× 4.6
                                                           nh
4.5. Tìm phổ của dãy xung dòng điện tuyến tính tuần hoàn vô hạn hình 4.7. Tìm
phổ và vẽ 14 vạch phổ biên độ đầu tiên của dãy xung này.
                          i(t) [mA]

                          50



                                                                                     t
                            0              2                4       6   8    [µS ]

                                           H× 4.7
                                            nh


4.6. Tìm phổ của tín hiệu xung s(t) tuần hoàn vô hạn trên hình 4.8.
                                s(t)
                      4




                -1         0                   1      2         3           t[µS ]


                     -4
                                                   H× 4.8
                                                    nh

4.7. Trên hình 4.9. là dãy xung xạ tần được coi là dài vô hạn. Chu kỳ đầu tiên có
biểu thức giải tích:
                                       τ
                        0 khi t < − 2
                        
                                               τ      τ
                u (t) = U 0 m cos( ω 0 t) khi − ≤ t ≤
                                               2      2
                                  τ
                        0 khi 2 < t
                        
      a) Tìm biểu thức phổ của dãy xung này.
      b) Tính và vẽ phổ biên độ Ak khi T0=10-6 S; τ=5T0; T=2τ ; U0m=100V




                                                                                             133
u(t)
                                                                       T



                              U0m


  _τ                      τ                                                                                       t
   2                      2



                                                             τ

                                                                               H× 4.9
                                                                                nh


4.8. Tìm phổ của tín hiệu xung s(t)                                            s(t)
tuần hoàn vô hạn trên hình 4.10,                                               A
có biểu thức giải tích
s(t)=AIcosω0tI
                                                                                                                       t
                                                                                           H× 4.10
                                                                                            nh
4.9. Cho dãy xung tuần hoàn vô
hạn hàm mũ hình 4.11, biểu thức
giải tích trong một chu kỳ là                                                  A
                                                                                       s(t)

             −α t               T     T
u (t) = Ae          khi        − ≤ t≤
                                2     2
(Với α>>1 - ứng với sự biến thiên
                                                                                                                           t
nhanh của hàm).                                                           _T           T
                                                                                                     H× 4.11
                                                                                                      nh
                                                                           2       0   2

4.10. Tìm phổ của dãy xung hình thang hai cực tính tuần hoàn vô hạn hình 4.12.
                                                  u(t)
                                                             E




                    -5        -3
                                    0
                                        -2   -1          0       1    2        2               5               t[ µS
                                                                                                                   ]

                                                    -E


                                                                     H× 4.12
                                                                      nh
4.11. Cho tín hiệu là dãy xung tuần hoàn vô hạn hai cực tính hình 4.13.Tìm phổ
của nó và viết biểu thức chuỗi Fourrie ngược cho tín hiệu này.




134
u(t)

                                E



                                     0
                           _T            T                                                              t
                            2            2

                                -E                   T
                                                  H× 4.13
                                                   nh
4.12. Xác định phổ AK và vẽ đồ thị của 25 vạch phổ đầu tiên (k=0÷24) của tín
hiệu tuần hoàn vô hạn hình 4.14. với T=2 mS, U0=50 V.

                                                            U0




                                                   _ T           0   T                              t[ µS ]
                                                     2               2
                                                         H× 4.14.
                                                          nh


4.13.Với tín hiệu điều hoà s(t), công suất trung bình của nó được xác định theo
biểu thức:
                                                     T
                                                  1 . *
                                                     2
                                         p TB =     ∫ S (t) S (t)dt
                                                  T T
                                                    −
                                                        2
                                                                                                              .
       Hãy biểu diễn công thức công suất trung bình trên qua các hệ số A k của
chuỗi Fourrie tương ứng của tín hiệu này.

4.14. Tìm hàm phổ của các xung vuông đơn hình 4.15.
         a)                                                 b)                       u(t)            c)
                    u(t)                                                 u(t)       A
              A
                                                                         A




                   0                                                     0
              τ                          t                  τ                   t
                                                                                        0
                                                                                                τ                 t


                                                    H× 4.15.
                                                     nh


4.15.Tìm phổ của tín hiệu có biểu thức giải tích là :
                         0 khi t < 0
                                                                                       u(t)
                  s(t) =  −αt             ;                     α >0
                         A
                          e     khi 0 ≤ t

                                                                                                                      135


                                                                                    0                                 t
                                                                                                    τ
                                                                                            H× 4.16.
                                                                                             nh
4.16.Tìm phổ của tín hiệu cho bởi biểu thức :
                  0 khi t < 0
                  
           s(t) = A βt khi 0 ≤ t ≤ τ ; β >0 ;
                    e
                  0 khi τ < t
                  
                                (Hình 4.16.)
4.17. a)Tìm hàm phổ của chuỗi n xung vuông tuần hoàn hình 4.17.
       b) Vẽ phổ biên độ trong trường hợp tX=1 µS,  A = 40 V, T=5tX, n=8.
                     u(t)

                      A


                                          2                   3                      n
                       1

                 0 tX                 T                                                      t
                                                     H× 4.17
                                                      nh


4.18. a)Tìm hàm phổ của một xung xạ tần (Hình 4.18.)
                                                        τ
                                         0 khi t < − 2
                                         
                                                                     τ      τ
                                 u (t) = U 0 m cos ω 0 t khi     −     ≤ t≤
                                                                     2      2
                                                  τ
                                         0 khi 2 < t
                                         
      b) Vẽ phổ biên độ với tX=10T0, T0=0,5 µS, U0m =20 V.
4.19. Tìm phổ của n xung xạ tần hình hình 4.19 với τ=m T0 ; T=kτ với m và k
là các số nguyên dương >1.

                                                   u(t)
              u(t)                                                       T
                     U0m


                                                          U0m
                                  t
      _τ                          τ       _τ              τ                                         t
       2                          2        2              2



      H× 4.18
       nh
                            T0                     T0                     H× 4.19
                                                                           nh


                                               0 khi t < 0
                                               
4.20.Tìm phổ của tín hiệu s(t)=                                               với α1≠α2 và α1, α2 >0
                                               (e −α1t − e −α 2 t ) khi 0 ≤ t
                                               
4.21. Tìm phổ của tín hiệu s(t) = cos2ω0t với                         -∞ <t < ∞.

136
2.22. Tìm tín hiệu s(t) khi biết phổ của chúng:
                  .           A0
           a) S ( jω) =                 Vi A 0 , α −h »ng sè t ý.
                                         í                   uú
                           1 + α 2 ω2
                  .           A0
           b ) S ( jω) =              Vi A 0 , α −h »ng sè t ý
                                       í                    uú
                           1 + α 4 ω4
                      .            A0
           c)         S( jω) =           Vi A 0 , α −h »ng sè t ý
                                          í                    uú
                               (α + jω)3
                  .              A0
           d ) S ( jω) =                   Vi A 0 −h »ng sè t ý; α ≠ β; αv β > 0.
                                            í               uú            µ
                           (α + jω)α + jω)

                                        0 khi t < 0
                                        
2.23.Cho tín hiệu như sau: s(t) =               7                  .Tìm dải tần số ω=0÷ωm tập
                                        15 e −10 t khi
                                                             0≤t
trung 90% năng lượng của tín hiệu.
2.24.Tín hiệu là một xung vuông có độ rộng τ= 5µS. Hãy xác định xem có bao
nhiêu % năng lượng tập trong dải phổ f=0÷575 Khz.

2.25. Tín hiệu điều biên đơn âm có Umax=130 V, Umin=20 V.
              a) Vẽ dạng đồ thị của tín hiệu điều biên này.
              b) Tìm biên độ sóng mang U0m và chỉ số điều biên m

2.26. Một tín hiệu điều biên cho bởi biểu thức :
                uđb(t)= (12+6 cos Ωt+2 cos 2Ωt)cos ω0t [V]
  Xác định giá trị max và min của đường bao của tín hiệu này.

4.27. Cho phổ của một tín
hiệu điều biên hình 4.20.                                              30 V

Hãy xác định các chỉ số                            20 V                       20 V
điều biên thành phần và chỉ                                                          15V
                                         15V
số điều biên toàn phần.
                                                                            f
4.28. Cho biểu thức tín hiệu      f0-F      f0 -F
                                            2         f0  1  f0+F     f0 +F     1    2


điều biên:                                          H× 4.20
                                                     nh
       uđb(t)=20[1+0,6cos2π.10 t+0,5cos6π.10 t+m3cosπ.105t]cos2π.107t[V]
                                3                 3

       1. Hãy chỉ ra tần số sóng mang, các tần số tín hiệu sơ cấp với đơn vị là
       Khz.
       2. Tìm chỉ số điều biên m3 để tín hiệu không bị điều chế qua mức.
       3. Với m3 max vừa tìm được hãy vẽ phổ của tín hiệu với trục tần số f có
       đơn vị Khz và điền trị số của các vạch phổ trên đồ thị, đơn vị [V].

                                                                                           137
4.29. Cho tín hiệu sơ cấp là :
                       uΩ(t)=8 cos Ω1t+6 cos Ω2t+ 4 cos Ω3t+ 2cos Ω4t[V].
Hãy tìm biên độ sóng mang tối thiểu để tín hiệu không bị điều chế qua mức.

4.30. Tín hiệu điều biên ở đầu ra của bộ khuếch đại công suất có biểu thức :
       uđb(t)=75(1+0,4 cos103t) cos 106t. [V].Tín hiệu này cấp cho điện trở tải Rt
       = 2 KΩ. Hãy xác định công suất tác dụng max và min mà khuếch đại
       phải cung cấp cho tải trong 1 chu kỳ tần số sóng mang.


4.31. Tín hiệu điều biên là một nguồn dòng có biểu thức(hình 4.21b):
          iđb(t)=10[1+0,8cos100t+0,6cos10 000t) cos106t                   [mA].
      Ngoài tín hiệu này còn có các tần số nhiễu nằm ngoài dải phổ của nó(hình
4.21a) nên cần lọc bỏ bằng khung cộng hưởng song song (hình 4.21b).Biết C=1
nF.
a) Chọn giá trị của điện cảm L và giá trị tối ưu của điện trở R để lọc bỏ được
nhiễu và nhận được phổ tín hiệu điều biên không bị méo.
b)Với R tối ưu vừa chọn, tính các chỉ số điều biên thành phần, các thành phần
phổ và vẽ phổ của điện áp ra.

                     a)                                              b)


                                                                     i db(t)
                                                                                  C   L   R
                     B iªn d ­ í i        B iªn trªn                                          udb(t)
          N hiÔu                                            N hiÔu
                                     ω0                              ω

                                                       H× 1.21.
                                                        nh

4.32. Cho cấu trúc phổ của một dòng điện điều biên trên hình 4. 22.
a) Từ phổ hãy xác định (viết ra) tần số sóng mang ω0, các tần số tín hiệu sơ cấp
Ωk và bề rộng phổ ∆ω với đơn vị là rad/s?
b) Xác định các chỉ số điều biên thành                    40 mA
phần và chỉ số điều biên toàn phần của
tín hiệu.                                               15mA 15mA
                                                10mA                 10mA
c) Dòng điện này kích thích vào một
khung cộng hưởng RLC song song để
lọc lấy điện áp điều biên để kích thích      0,9995.10 7   107            ωrad / s
                                                              1,0003.107
cho tầng tiếp theo. Chọn điện cảm L                         7
                                                   0,9997.10       1,0005.107
có trị số là 10 µH; Hãy xác định trị số
                                                                          H× 4.22.
                                                                           nh

138
của điện dung C và trị số tối ưu của điện trở R để có thể lọc tốt nhất tín hiệu điều
biên này.
d) Với R tối ưu vừa chọn, tính các chỉ số điều biên thành phần, các thành phần
phổ và vẽ phổ của điện áp ra.

4.33. Cho tín hiệu điều góc:
                                                      π
           uđg(t)=15cos (108t+3sin.106t+1,4sin 105t+ ) [V]
                                                      4
   a) Hãy xác định biểu thức tần số của dao động, độ di tần và độ di tần cực đại
   b) Tần số của dao động tại thời điểm t = 1 s.

4.34.   Hãy tìm ωmax và ωmin trong tín hiệu điều tần sau:
                                             π
           uđt(t)=U0mcos (3.109t+2sin.107t+ ) [V]
                                             6
4.35. Hãy chọn tần số cực đại của tín hiệu sơ cấp Ωmax sao cho trong phổ của tín
hiệu điều tần không còn sóng mang, biết độ di tần cực đại ∆ωm=6.104 rad/s.

4.36. Một đài phát thanh FM Stereo có mạch điều tần dùng khung cộng hưởng
song song LC, với C là varicap tạo ra điện dung biến thiên theo quy luật tín hiệu
sơ cấp C(t)=C0+CmcosΩt. Biết trị số điện dung cố định là C0=8pF, tần số sóng
mang là 82,25Mhz, độ sâu điều tần m=70, tần số tín hiệu sơ cấp Fmax=15Khz.
Tìm các thông số L và Cm (biên độ biến thiên của điện dung) để tín hiệu đảm bảo
được các thông số trên.




                                                                                139

More Related Content

What's hot

xử lý số tín hiệu -Chuong 4
xử lý số tín hiệu -Chuong 4xử lý số tín hiệu -Chuong 4
xử lý số tín hiệu -Chuong 4Ngai Hoang Van
 
Công thức tính nhanh điện xoay chiều
Công thức tính nhanh điện xoay chiềuCông thức tính nhanh điện xoay chiều
Công thức tính nhanh điện xoay chiềutuituhoc
 
Đại số boolean và mạch logic
Đại số boolean và mạch logicĐại số boolean và mạch logic
Đại số boolean và mạch logicwww. mientayvn.com
 
Công thức Vật lý đại cương III
Công thức Vật lý đại cương IIICông thức Vật lý đại cương III
Công thức Vật lý đại cương IIIVũ Lâm
 
Chương 1 kđ
Chương 1 kđChương 1 kđ
Chương 1 kđHa Do Viet
 
Tín Hiệu Và Hệ Thống - Mở Đầu
Tín Hiệu Và Hệ Thống - Mở ĐầuTín Hiệu Và Hệ Thống - Mở Đầu
Tín Hiệu Và Hệ Thống - Mở ĐầuQuang Thinh Le
 
Ly thuyet anten & truyen song
Ly thuyet anten & truyen songLy thuyet anten & truyen song
Ly thuyet anten & truyen songtiểu minh
 
Ngân hàng đề môn điện tử số kỹ thuật số ( có đáp án) 4797768
Ngân hàng đề môn điện tử số kỹ thuật số ( có đáp án) 4797768Ngân hàng đề môn điện tử số kỹ thuật số ( có đáp án) 4797768
Ngân hàng đề môn điện tử số kỹ thuật số ( có đáp án) 4797768nataliej4
 
Tài liệu tham khảo trường điện từ
Tài liệu tham khảo trường điện từTài liệu tham khảo trường điện từ
Tài liệu tham khảo trường điện từCửa Hàng Vật Tư
 
Công thức Máy điện 1 - Chương 3 - Máy điện một chiều
Công thức Máy điện 1 - Chương 3 - Máy điện một chiềuCông thức Máy điện 1 - Chương 3 - Máy điện một chiều
Công thức Máy điện 1 - Chương 3 - Máy điện một chiềuMan_Ebook
 
Truyen song anten thay ngo lam
Truyen song anten thay ngo lamTruyen song anten thay ngo lam
Truyen song anten thay ngo lamVo Phong Phu
 
Bài Tập Xử Lí Tín Hiệu Số
Bài Tập Xử Lí Tín Hiệu SốBài Tập Xử Lí Tín Hiệu Số
Bài Tập Xử Lí Tín Hiệu Sốviethung094
 
[BTL] Kiểm tra tính ổn định của hệ thống liên tục
[BTL] Kiểm tra tính ổn định của hệ thống liên tục[BTL] Kiểm tra tính ổn định của hệ thống liên tục
[BTL] Kiểm tra tính ổn định của hệ thống liên tụcPham Hoang
 

What's hot (20)

xử lý số tín hiệu -Chuong 4
xử lý số tín hiệu -Chuong 4xử lý số tín hiệu -Chuong 4
xử lý số tín hiệu -Chuong 4
 
Kỹ thuật số
Kỹ thuật sốKỹ thuật số
Kỹ thuật số
 
Công thức tính nhanh điện xoay chiều
Công thức tính nhanh điện xoay chiềuCông thức tính nhanh điện xoay chiều
Công thức tính nhanh điện xoay chiều
 
Đại số boolean và mạch logic
Đại số boolean và mạch logicĐại số boolean và mạch logic
Đại số boolean và mạch logic
 
Đề tài: Xây dựng bài thí nghiệm xử lý tín hiệu số trên Matlab
Đề tài: Xây dựng bài thí nghiệm xử lý tín hiệu số trên MatlabĐề tài: Xây dựng bài thí nghiệm xử lý tín hiệu số trên Matlab
Đề tài: Xây dựng bài thí nghiệm xử lý tín hiệu số trên Matlab
 
Công thức Vật lý đại cương III
Công thức Vật lý đại cương IIICông thức Vật lý đại cương III
Công thức Vật lý đại cương III
 
Chương 1 kđ
Chương 1 kđChương 1 kđ
Chương 1 kđ
 
Tín Hiệu Và Hệ Thống - Mở Đầu
Tín Hiệu Và Hệ Thống - Mở ĐầuTín Hiệu Và Hệ Thống - Mở Đầu
Tín Hiệu Và Hệ Thống - Mở Đầu
 
Hệ thống thông tin
Hệ thống thông tinHệ thống thông tin
Hệ thống thông tin
 
Ly thuyet anten & truyen song
Ly thuyet anten & truyen songLy thuyet anten & truyen song
Ly thuyet anten & truyen song
 
Ngân hàng đề môn điện tử số kỹ thuật số ( có đáp án) 4797768
Ngân hàng đề môn điện tử số kỹ thuật số ( có đáp án) 4797768Ngân hàng đề môn điện tử số kỹ thuật số ( có đáp án) 4797768
Ngân hàng đề môn điện tử số kỹ thuật số ( có đáp án) 4797768
 
Tichchap
TichchapTichchap
Tichchap
 
Bien doi lapalce
Bien doi lapalceBien doi lapalce
Bien doi lapalce
 
Ktmt chuong 5
Ktmt chuong 5Ktmt chuong 5
Ktmt chuong 5
 
Tài liệu tham khảo trường điện từ
Tài liệu tham khảo trường điện từTài liệu tham khảo trường điện từ
Tài liệu tham khảo trường điện từ
 
Công thức Máy điện 1 - Chương 3 - Máy điện một chiều
Công thức Máy điện 1 - Chương 3 - Máy điện một chiềuCông thức Máy điện 1 - Chương 3 - Máy điện một chiều
Công thức Máy điện 1 - Chương 3 - Máy điện một chiều
 
Truyen song anten thay ngo lam
Truyen song anten thay ngo lamTruyen song anten thay ngo lam
Truyen song anten thay ngo lam
 
Bài Tập Xử Lí Tín Hiệu Số
Bài Tập Xử Lí Tín Hiệu SốBài Tập Xử Lí Tín Hiệu Số
Bài Tập Xử Lí Tín Hiệu Số
 
[BTL] Kiểm tra tính ổn định của hệ thống liên tục
[BTL] Kiểm tra tính ổn định của hệ thống liên tục[BTL] Kiểm tra tính ổn định của hệ thống liên tục
[BTL] Kiểm tra tính ổn định của hệ thống liên tục
 
Giao tiếp TTL-CMOS
Giao tiếp TTL-CMOSGiao tiếp TTL-CMOS
Giao tiếp TTL-CMOS
 

Similar to Chuong 4.1 tin hieu va pho

Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447
Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447
Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447nhommaimaib7
 
Chuong 4.2
Chuong 4.2Chuong 4.2
Chuong 4.2thanhyu
 
1 tomtat kt-ct-tracnghiem-vatly12
1 tomtat kt-ct-tracnghiem-vatly121 tomtat kt-ct-tracnghiem-vatly12
1 tomtat kt-ct-tracnghiem-vatly12Pham Tai
 
Công thức lý lớp 12
Công thức lý lớp 12Công thức lý lớp 12
Công thức lý lớp 12Oanh MJ
 
Bai Tap Hinh Hoc Vi Phan (CoLoiGiai)
Bai Tap Hinh Hoc Vi Phan (CoLoiGiai)Bai Tap Hinh Hoc Vi Phan (CoLoiGiai)
Bai Tap Hinh Hoc Vi Phan (CoLoiGiai)Bui Loi
 
Tong hop-cong-thuc-vat-ly-12
Tong hop-cong-thuc-vat-ly-12Tong hop-cong-thuc-vat-ly-12
Tong hop-cong-thuc-vat-ly-12hotuli
 
Chuong 3.1 qua trinh qua do
Chuong 3.1 qua trinh qua doChuong 3.1 qua trinh qua do
Chuong 3.1 qua trinh qua dothanhyu
 
Chuong 2.1 mach hinh sin
Chuong 2.1 mach hinh sinChuong 2.1 mach hinh sin
Chuong 2.1 mach hinh sinthanhyu
 
Nhị thức newton và Phương pháp giải các bài tập về Nhị thức newton
Nhị thức newton và Phương pháp giải các bài tập về Nhị thức newtonNhị thức newton và Phương pháp giải các bài tập về Nhị thức newton
Nhị thức newton và Phương pháp giải các bài tập về Nhị thức newtonLinh Nguyễn
 
Chuong2 mach xac lap dieu hoa
Chuong2  mach xac lap dieu hoaChuong2  mach xac lap dieu hoa
Chuong2 mach xac lap dieu hoathanhyu
 
Lý Huyêt Dao Động Cơ
Lý Huyêt Dao Động CơLý Huyêt Dao Động Cơ
Lý Huyêt Dao Động CơHarvardedu
 
Tong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hot
Tong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hotTong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hot
Tong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hotHải Nam Đoàn
 
Chuong 3.2 loi giai dap so
Chuong 3.2 loi giai   dap soChuong 3.2 loi giai   dap so
Chuong 3.2 loi giai dap sothanhyu
 
Chương 4 - Make by Ngo Thi Phuong
Chương 4 - Make by Ngo Thi PhuongChương 4 - Make by Ngo Thi Phuong
Chương 4 - Make by Ngo Thi PhuongHajunior9x
 
Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12
Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12
Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12Hải Finiks Huỳnh
 
10 mat102-bai 7-v1.0
10 mat102-bai 7-v1.010 mat102-bai 7-v1.0
10 mat102-bai 7-v1.0Yen Dang
 

Similar to Chuong 4.1 tin hieu va pho (20)

Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447
Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447
Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447
 
Baocao sbe phonon
Baocao sbe phononBaocao sbe phonon
Baocao sbe phonon
 
Chuong 4.2
Chuong 4.2Chuong 4.2
Chuong 4.2
 
1 tomtat kt-ct-tracnghiem-vatly12
1 tomtat kt-ct-tracnghiem-vatly121 tomtat kt-ct-tracnghiem-vatly12
1 tomtat kt-ct-tracnghiem-vatly12
 
Công thức lý lớp 12
Công thức lý lớp 12Công thức lý lớp 12
Công thức lý lớp 12
 
Bai Tap Hinh Hoc Vi Phan (CoLoiGiai)
Bai Tap Hinh Hoc Vi Phan (CoLoiGiai)Bai Tap Hinh Hoc Vi Phan (CoLoiGiai)
Bai Tap Hinh Hoc Vi Phan (CoLoiGiai)
 
Tong hop-cong-thuc-vat-ly-12
Tong hop-cong-thuc-vat-ly-12Tong hop-cong-thuc-vat-ly-12
Tong hop-cong-thuc-vat-ly-12
 
Chuong 3.1 qua trinh qua do
Chuong 3.1 qua trinh qua doChuong 3.1 qua trinh qua do
Chuong 3.1 qua trinh qua do
 
Chuong 2.1 mach hinh sin
Chuong 2.1 mach hinh sinChuong 2.1 mach hinh sin
Chuong 2.1 mach hinh sin
 
3 2
3 23 2
3 2
 
Nhị thức newton và Phương pháp giải các bài tập về Nhị thức newton
Nhị thức newton và Phương pháp giải các bài tập về Nhị thức newtonNhị thức newton và Phương pháp giải các bài tập về Nhị thức newton
Nhị thức newton và Phương pháp giải các bài tập về Nhị thức newton
 
Chuong2 mach xac lap dieu hoa
Chuong2  mach xac lap dieu hoaChuong2  mach xac lap dieu hoa
Chuong2 mach xac lap dieu hoa
 
Lý Huyêt Dao Động Cơ
Lý Huyêt Dao Động CơLý Huyêt Dao Động Cơ
Lý Huyêt Dao Động Cơ
 
Tong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hot
Tong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hotTong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hot
Tong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hot
 
Chuong 3.2 loi giai dap so
Chuong 3.2 loi giai   dap soChuong 3.2 loi giai   dap so
Chuong 3.2 loi giai dap so
 
Chương 4 - Make by Ngo Thi Phuong
Chương 4 - Make by Ngo Thi PhuongChương 4 - Make by Ngo Thi Phuong
Chương 4 - Make by Ngo Thi Phuong
 
Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12
Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12
Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12
 
Công Thức Vật Lý
Công Thức Vật LýCông Thức Vật Lý
Công Thức Vật Lý
 
10 mat102-bai 7-v1.0
10 mat102-bai 7-v1.010 mat102-bai 7-v1.0
10 mat102-bai 7-v1.0
 
Chuong Ii3
Chuong Ii3Chuong Ii3
Chuong Ii3
 

More from thanhyu

Huongdansudung packet tracer5.0
Huongdansudung packet tracer5.0Huongdansudung packet tracer5.0
Huongdansudung packet tracer5.0thanhyu
 
Báo cáo nhóm 9
Báo cáo nhóm 9Báo cáo nhóm 9
Báo cáo nhóm 9thanhyu
 
Chuong 7.2 bai giai
Chuong 7.2   bai giaiChuong 7.2   bai giai
Chuong 7.2 bai giaithanhyu
 
Chuong 7.1 mach loc dien
Chuong 7.1 mach loc dienChuong 7.1 mach loc dien
Chuong 7.1 mach loc dienthanhyu
 
Chuong 6.2 loi giai dap so
Chuong 6.2 loi giai   dap soChuong 6.2 loi giai   dap so
Chuong 6.2 loi giai dap sothanhyu
 
Chuong 6.1 duong day dai
Chuong 6.1 duong day daiChuong 6.1 duong day dai
Chuong 6.1 duong day daithanhyu
 
Chuong 5.2 m4 c bai giai
Chuong 5.2 m4 c bai giaiChuong 5.2 m4 c bai giai
Chuong 5.2 m4 c bai giaithanhyu
 
Chuong 3.3 loi giai dap so
Chuong 3.3 loi giai   dap soChuong 3.3 loi giai   dap so
Chuong 3.3 loi giai dap sothanhyu
 
Chuong 2.3 bai giai dap so
Chuong 2.3 bai giai   dap soChuong 2.3 bai giai   dap so
Chuong 2.3 bai giai dap sothanhyu
 
Chuong 2.2 bai giai dap so
Chuong 2.2 bai giai   dap soChuong 2.2 bai giai   dap so
Chuong 2.2 bai giai dap sothanhyu
 
Chuong 1.2 bai giai dap so
Chuong 1.2 bai giai   dap soChuong 1.2 bai giai   dap so
Chuong 1.2 bai giai dap sothanhyu
 
Chuong 1.1 ly thuyet de bai tap
Chuong 1.1 ly thuyet   de bai tapChuong 1.1 ly thuyet   de bai tap
Chuong 1.1 ly thuyet de bai tapthanhyu
 
Chuong 9 mach phi tuyen
Chuong 9 mach phi tuyenChuong 9 mach phi tuyen
Chuong 9 mach phi tuyenthanhyu
 
lap trinh c Phan2 chuong5
 lap trinh c Phan2 chuong5 lap trinh c Phan2 chuong5
lap trinh c Phan2 chuong5thanhyu
 

More from thanhyu (14)

Huongdansudung packet tracer5.0
Huongdansudung packet tracer5.0Huongdansudung packet tracer5.0
Huongdansudung packet tracer5.0
 
Báo cáo nhóm 9
Báo cáo nhóm 9Báo cáo nhóm 9
Báo cáo nhóm 9
 
Chuong 7.2 bai giai
Chuong 7.2   bai giaiChuong 7.2   bai giai
Chuong 7.2 bai giai
 
Chuong 7.1 mach loc dien
Chuong 7.1 mach loc dienChuong 7.1 mach loc dien
Chuong 7.1 mach loc dien
 
Chuong 6.2 loi giai dap so
Chuong 6.2 loi giai   dap soChuong 6.2 loi giai   dap so
Chuong 6.2 loi giai dap so
 
Chuong 6.1 duong day dai
Chuong 6.1 duong day daiChuong 6.1 duong day dai
Chuong 6.1 duong day dai
 
Chuong 5.2 m4 c bai giai
Chuong 5.2 m4 c bai giaiChuong 5.2 m4 c bai giai
Chuong 5.2 m4 c bai giai
 
Chuong 3.3 loi giai dap so
Chuong 3.3 loi giai   dap soChuong 3.3 loi giai   dap so
Chuong 3.3 loi giai dap so
 
Chuong 2.3 bai giai dap so
Chuong 2.3 bai giai   dap soChuong 2.3 bai giai   dap so
Chuong 2.3 bai giai dap so
 
Chuong 2.2 bai giai dap so
Chuong 2.2 bai giai   dap soChuong 2.2 bai giai   dap so
Chuong 2.2 bai giai dap so
 
Chuong 1.2 bai giai dap so
Chuong 1.2 bai giai   dap soChuong 1.2 bai giai   dap so
Chuong 1.2 bai giai dap so
 
Chuong 1.1 ly thuyet de bai tap
Chuong 1.1 ly thuyet   de bai tapChuong 1.1 ly thuyet   de bai tap
Chuong 1.1 ly thuyet de bai tap
 
Chuong 9 mach phi tuyen
Chuong 9 mach phi tuyenChuong 9 mach phi tuyen
Chuong 9 mach phi tuyen
 
lap trinh c Phan2 chuong5
 lap trinh c Phan2 chuong5 lap trinh c Phan2 chuong5
lap trinh c Phan2 chuong5
 

Chuong 4.1 tin hieu va pho

  • 1. Chương 4 Tín hiệu và phổ của tín hiệu Tóm tắt lý thuyết Tín hiệu điện nói chung là một dao động điện có chứa tin tức trong nó. Nó thường được ký hiệu là s(t)-signal-đó là điện áp hay dòng điện, được biểu diễn như một hàm của biến thời gian. Để tìm hiểu cấu trúc tần số trong tín hiệu người ta thường dùng công cụ chuỗi Fourrie và tích phân Fourrie. Một tín hiệu s(t) tuần hoàn (vô hạn ) với chu kỳ T thì nó sẽ được phân tích thành chuỗi Fourrie dạng sau: a0 ∞ ∞ s(t) = + ∑ (ak cos k ω1 t + b k sin k ω k t) =A 0 + ∑ A k cos( k ω1t + ϕ k ) 2 k =1 k =1 ∞ (4.1) = ∑ A k cos( k ω1 t + ϕ k ) k =0 Trong đó : 2π ω1 = (4.2.) T -gọi là tần số (sóng) cơ bản- là tần số góc của tín hiệu tuần hoàn (k=1). k ω1 = ω k , k = 2,3,4,…sóng hài bậc k. T  2 2  a0 = ∫ s(t)dt ; (k = 0)  T T −  2  T T  2 2 2 2   ak = ∫ s(t) cos k ω1tdt ; b k = ∫ s(t) sin k ω1tdt ; k = 1,2,3,4...  ; (4.3) T T − T T −  2 2  b  A k = a2 + b 2 ; k k ϕ k = −ac t k r g  ak     Có thể biểu diễn ở dạng phức như sau ∞ . ∞ s(t) = ∑ C k e jk ω1t = C 0 + ∑ 2C k cos( k ω1t + ϕ k ) (4.4) −∞ k =1 T . 1 2 C k = C k e jϕk = ∫ s(t)e − j ω1t k dt () (4.5) T T − 2 Trong (4.1.) các thành phần thứ k (với k=0,1,2,3..) có biên độ Ak, góc pha đầu tương ứng là ϕk gọi là sóng hài bậc k của tín hiệu. Đồ thị của Ak biểu 127
  • 2. diễn theo trục tần số gọi là phổ biên độ, đồ thị của ϕk biểu diễn theo trục tần số gọi là phổ pha. Trong công thức (4.4) thì biên độ là Ak=2Ck., riêng A0=C0 Công thức (4.2) hoặc (4.5) gọi là công thức biến đổi Fourrie thuận, cho phép tìm phổ của tín hiệu khi biết tín hiệu. Công thức (4.1) hoặc (4.4) gọi là công thức biến đổi Fourrie ngược, cho phép tìm tín hiệu (biểu diễn dưới dạng tổng của các dao động hình sin) khi biết phổ của nó. a0 n Nếu s(t) là hàm chẵn thì bk=0⇒ s(t) = + ∑ ak cos k ω1t; (4.6) 2 k =1 n Nếu s(t) là hàm lẻ thì ak=0⇒ s(t) = ∑ b k cos k ω1 t; (4.7) k =1 Chú ý: Khi phân tích phổ của tín hiệu tuần hoàn có thể sử dụng công thức trên tuỳ ý, cho ra cùng kết quả. Tuy nhiên nên phân tích tiện hơn như sau: Nếu tín hiệu là hàm lẻ-dùng công thức (4.7), tức tìm b k theo 4.3., lúc đó Ak=bk. Nếu tín hiệu là hàm chẵn-dùng công thức (4.6), tức tìm ak theo 4.3., lúc đó . Ak=ak. Nếu tín hiệu là hàm không chẵn không lẻ-dùng công thức (4.4), tức tìm C ktheo 4.5.,lúc đó Ak=2.Ck. Một tín hiệu s(t) không tuần hoàn thì dùng cặp công thức tích phân Fourrie :  1 ∞. jωt s(t) = ∫ S (ω)e d ω (4.8)  2π − ∞ . . t2 S (ω) = G (ω) = s(t)e − jk ω1t dt  ∫ (4.9)  − t1 . . Trong đó hàm S (ω) [hay còn ký hiệu là G (ω) ] gọi là hàm mật độ phổ hay gọi tắt là hàm phổ của tín hiệu. Đó là một hàm phức: . . S (ω) =I S (ω) Ie =S(jω) e . jϕ(ω) jϕ(ω) Công thức (4.9) gọi là công thức tích phân Fourrie thuận, cho phép tìm phổ của tín hiệu khi biết tín hiệu. Công thức (4.8) gọi là công thức tích phân Fourrie ngược, cho phép tìm tín hiệu khi biết hàm phổ của nó. Với công thức (4.8)ta cũng biểu diễn tín hiệu không dưới dạng tổng của các dao động hình sin . . gồm mọi tần số có biên độ phức vô cùng nhỏ là d S m = 1 S ( jω)d ω . 2π Tín hiệu nhận được bằng cách biến đổi các đại lượng vật lý (cần truyền đi) thành các dao động điện gọi là tín hiệu sơ cấp (tín hiệu tương tự – analog).Để truyền nó đi cần một sóng mang (hoặc tải tin carrier)-đó là một dao động hình sin cao tần. Tín hiệu sơ cấp ký hiệu là uΩ(t), sóng mang ký hiệu u0(t)=U0mcos(ω0t+ϕ0)=U0mcos(2πf0t+ϕ0) Tín hiệu điều biên đơn âm là một số sơ cấp: 128
  • 3. uΩ(t)=UΩm cos(Ωt+ϕΩ)= UΩm cos(2πFt+ϕΩ) Tín hiệu điều biên đơn âm: uđb(t)=U0m[1+mcos(Ωt+ϕΩ)]cos(ω0t+ϕ0) (4.10) Trong đó m là độ sâu điều biên : a Ωm U m= ≤ 1 (4.11) U 0m Khi tính trong các bài tập hằng số a thường coi bằng 1. m có thể xác định trên đồ thị theo hình 4.1 giá trị max và min của tín hiệu điều biên đơn âm. u®b(t) U − U min U − U min Umax m = max = max U max + U min 2U 0 m (4.12.) Umin Biểu thức (4.10 )có thể phân tích thành: t u db (t) = U om cos( ω 0 t + ϕ 0 ) + 1 U 0 m cos([ ω0 + Ω)t + ϕ 0 + ϕ Ω ] H× 4.1 nh 2 (4.13) Biªn ®é U0m 1 U 0 m cos([ ω0 − Ω)t + ϕ 0 − ϕ Ω ] 2 m U 0m Công thức (4.13) cho thấy tín m U 0m 2 a) 2 hiệu điều biên đơn âm có ba vạch phổ như ở hình 4.2a. ω0 _ Ω ω0 ω0 + Ω ω Với tín hiệu sơ cấp đa âm u 0 N Biªn ®é U0m Ω (t) = ∑ U Ωi m cos( Ω i t + ϕ i ) - được i =1 coi là tổng của N dao động điều hoà, b) tức i=1÷N thì biểu thức của tín hiệu ω0 điều biên đa âm sẽ là : 0 ω0 _ ΩN ω0 _ Ω ω0 + Ω1 1 ω0 + ΩN ω H× 4.2 nh u db (t) = [ U 0m + aU Ω1m cos( Ω1t + ϕ1 ) + aU Ω2m cos( Ω 2 t + ϕ 2 ) + ... +aU ΩN m cos( Ω N t + ϕ N )] cos( ω 0 t + ϕ 0 ) = U 0 m [1 + m 1 cos( Ω1t + ϕ1 ) + + m 2 cos( Ω 2 t + ϕ 2 ) + ... + m N cos( Ω N t + ϕ N )] cos( ω 0 t + ϕ 0 ) = 1 N (4.14) U 0 m cos( ω 0 t + ϕ 0 ) + U 0 m ∑ m i cos[( ω 0 + Ω i )t + ϕ 0 + ϕ i ) 2 i =1 1 N U 0 m ∑ m i cos[( ω 0 − Ω i )t + ϕ 0 − ϕ i ) 2 i =1 a Ωi m U U Ωi m mi = = (4.15) U om a = 1 U om 129
  • 4. N 2 m = ∑m i ≤1 (4.16) i =1 Phổ của tín hiệu điều biên đa âm được biểu biểu diễn tượng trưng như ở đồ thị hình 4.2b.Từ đó bề rộng phổ của tín hiệu điều biên là ∆ω=2ΩN hay ∆F=2FN Với tín hiệu sơ cấp đơn âm uΩ(t)=UΩmcosΩt và sóng mang u0(t)=U0mcos(ω0t+ϕ0) thì biểu thức của tín hiệu điều tần và điều pha sẽ là các biểu thức (4.17)và (4.18) tương ứng : uđt=U0m cos( ω0t+ mđtsinΩt+ϕ0) (4.17) uđt=U0m cos( ω0t+ mđfcosΩt+ϕ0) (4.18) Trong đó m-chỉ số (độ sâu) điều tần (điều pha) : aU Ωm U Ωm m dt = = (4.19) Ω a= 1 Ω U Ωm m =aU Ωm = (4.20) a=1 Ω df Lấy đạo hàm pha tức thời sẽ cho tần số của tín hiệu. Với tín hiệu điều tần: ω dt (t) = ω0 + m dt Ω cos Ωt = ω 0 + aU Ωm cos Ωt = ω0 + ∆ω(t) (4.21) Trong đó lượng biến thiên tần số ∆ω(t) gọi là độ dịch tần hoặc độ di tần. ∆ωm=aUΩm gọi là độ di tần cực đại. Với tín hiệu điều pha: ω df (t) = ω 0 − m df Ω sin Ωt = ω 0 − aΩU Ωm sin Ωt = ω 0 + ∆ω(t) (4.22) Trong đó lượng biến thiên tần số ∆ω(t) gọi là độ dịch tần hoặc độ di tần. ∆ωm=aΩUΩm gọi là độ di tần cực đại. Tín hiệu điều tần và điều pha có góc pha tức thời biến thiên nên gọi chung là tín hiệu điều góc,ví dụ biểu thức tín hiệu điều góc đơn âm uđg(t)=U0mcos(ω0t+msinΩt). Muốn biết cấu trúc phổ của nó người ta dùng hàm Jn(m)- Hàm Besselle loại một bậc n của biến số m, để phân tích. Lúc đó sẽ có: uđg(t)=U0mcos(ω0t+msinΩt)=U0mJ0(m)cos(ω0t) + U0mJ1(m)[cos(ω0+Ω)t - cos(ω0 - Ω)t] + U0mJ2(m)[cos(ω0+2Ω)t + cos(ω0 -2 Ω)t] + U0mJ3(m)[cos(ω0+3Ω)t - cos(ω0 -3 Ω)t] + U0mJ4(m)[cos(ω0+4Ω)t + cos(ω0 - 4Ω)t] +……………………………………….. (4.23) Công thức (4.23) cho thấy ngay cả khi điều góc đơn âm thì về mặt lý thuyết phổ của tín hiệu đã rộng vô cùng. Thực tế khi n>m thì J n(m)≈0 nên phổ lấy : ∆ω=2(m+1)Ω. (4.24) Nếu m >>1 thì ∆ω≈2mΩ. (4.25) 130
  • 5. sin ω C (t − k ∆t) Định lý Cochenhicop : s(t) = ∑ s(k ∆t) (4.26) k = −∞ ω C (t − k ∆t) Công thức (4.26) gọi là chuỗi Cochenhicop. Theo đó tín hiệu s(t) liên tục có phổ 0÷ωC=2πFC được xác định bởi chuỗi rời rạc (4.26) (chuỗi Cochenhicop) nếu các điểm rời rạc k∆t thoả mãn: 1 ∆t ≤ (4.27) 2F C Liên hệ giữa các đặc tính của tín hiệu và các đặc tính của mạch: . Nếu tác động là f1(t) có phổ S 1 ( jω) và mạch có đặc tính tần số là T(jω) thì phản ứng là f2(t) sẽ được xác định: 1 ∞ . f2 (t) = ∫ T ( jω) S 1 ( jω)e jωtd ω (4.27) 2π −∞ . . T ( jω) S 1 ( jω) = S 2 ( jω) (4.28) H(p) là ảnh toán tử của đặc tính quá độ h(t), H(p)=T(p) gọi là hàm truyền đạt toán tử của mạch. H (p ) = T (p ) = T ( jω) (4.29) jω = p . Khi tác động là xung Dirac δ(t) có phổ S δ ( jω) = 1 thì phản ứng là đặc tính xung g(t) nên : nếu mạch có đặc tính xung là g(t) mà đặc tính xung có . phổ là S g ( jω) thì có quan hệ theo cặp tích phân Fourrie : 1 ∞. jωt 1 ∞ jωt g(t) = ∫ S g ( jω). T ( jω)e d ω = ∫ T ( jω)e d ω 2π −∞ 2π −∞ ∞ (4.30) − jωt T ( jω) = ∫ g(t). e dω −∞ Bài tập 4.1. Cho tín hiệu tuần hoàn trên hình 4.3 là dãy xung vuông (còn gọi là xung thị tần – xung video) tuần hoàn vô hạn. 1. Tìm phổ của nó theo 2 cách: a) Tìm qua ak và bk rồi tìm Ak và ϕk . b) Tìm qua C k rồi tìm Ak và ϕk 2. Viết biểu thức biến đổi Fourrie ngược cho tín hiệu u(t) theo phổ vừa tìm ghi nhớ công thức này. 131
  • 6. 3. Cho độ rộng của xung tX=1µS, chu kỳ lặp T=5µS, độ cao h=20[V], hãy tính và vẽ đồ thị 14 vạch phổ biên độ đầu tiên (k=0÷13) của tín hiệu. u(t) h -tX /2 tX /2 0 tX t T H× 4.3 nh 4.2. Cho các tín hiệu tuần hoàn trên hình 4.4 a) và 4.4.b). 1. Hãy áp dụng định lý trễ tìm phổ của chúng dựa vào BT4.1. 2. Viết biểu thức biến đổi Fourrie ngược cho tín hiệu u(t) theo phổ vừa tìm và ghi nhớ công thức này. u(t) a) h tX 0 T t u(t) h b) 0 tX T t H× 4.4 nh 4.3. Cho tín hiệu là dãy xung tuần hoàn vô hạn hai cực tính hình 4.5.Tìm phổ của nó và viết biểu thức chuỗi Fourrie ngược cho tín hiệu này. u(t) E T 2 _T 0 t 2 -E T H× 4.5 nh 4.4. Cho tín hiệu là dãy tuyến tính tuần hoàn vô hạn hình 4.6. Tìm phổ của nó và viết biểu thức chuỗi Fourrie ngược cho tín hiệu này. 132
  • 7. u(t) T =tX 0 t H× 4.6 nh 4.5. Tìm phổ của dãy xung dòng điện tuyến tính tuần hoàn vô hạn hình 4.7. Tìm phổ và vẽ 14 vạch phổ biên độ đầu tiên của dãy xung này. i(t) [mA] 50 t 0 2 4 6 8 [µS ] H× 4.7 nh 4.6. Tìm phổ của tín hiệu xung s(t) tuần hoàn vô hạn trên hình 4.8. s(t) 4 -1 0 1 2 3 t[µS ] -4 H× 4.8 nh 4.7. Trên hình 4.9. là dãy xung xạ tần được coi là dài vô hạn. Chu kỳ đầu tiên có biểu thức giải tích:  τ 0 khi t < − 2   τ τ u (t) = U 0 m cos( ω 0 t) khi − ≤ t ≤  2 2  τ 0 khi 2 < t  a) Tìm biểu thức phổ của dãy xung này. b) Tính và vẽ phổ biên độ Ak khi T0=10-6 S; τ=5T0; T=2τ ; U0m=100V 133
  • 8. u(t) T U0m _τ τ t 2 2 τ H× 4.9 nh 4.8. Tìm phổ của tín hiệu xung s(t) s(t) tuần hoàn vô hạn trên hình 4.10, A có biểu thức giải tích s(t)=AIcosω0tI t H× 4.10 nh 4.9. Cho dãy xung tuần hoàn vô hạn hàm mũ hình 4.11, biểu thức giải tích trong một chu kỳ là A s(t) −α t T T u (t) = Ae khi − ≤ t≤ 2 2 (Với α>>1 - ứng với sự biến thiên t nhanh của hàm). _T T H× 4.11 nh 2 0 2 4.10. Tìm phổ của dãy xung hình thang hai cực tính tuần hoàn vô hạn hình 4.12. u(t) E -5 -3 0 -2 -1 0 1 2 2 5 t[ µS ] -E H× 4.12 nh 4.11. Cho tín hiệu là dãy xung tuần hoàn vô hạn hai cực tính hình 4.13.Tìm phổ của nó và viết biểu thức chuỗi Fourrie ngược cho tín hiệu này. 134
  • 9. u(t) E 0 _T T t 2 2 -E T H× 4.13 nh 4.12. Xác định phổ AK và vẽ đồ thị của 25 vạch phổ đầu tiên (k=0÷24) của tín hiệu tuần hoàn vô hạn hình 4.14. với T=2 mS, U0=50 V. U0 _ T 0 T t[ µS ] 2 2 H× 4.14. nh 4.13.Với tín hiệu điều hoà s(t), công suất trung bình của nó được xác định theo biểu thức: T 1 . * 2 p TB = ∫ S (t) S (t)dt T T − 2 . Hãy biểu diễn công thức công suất trung bình trên qua các hệ số A k của chuỗi Fourrie tương ứng của tín hiệu này. 4.14. Tìm hàm phổ của các xung vuông đơn hình 4.15. a) b) u(t) c) u(t) u(t) A A A 0 0 τ t τ t 0 τ t H× 4.15. nh 4.15.Tìm phổ của tín hiệu có biểu thức giải tích là : 0 khi t < 0  u(t) s(t) =  −αt ; α >0 A  e khi 0 ≤ t 135 0 t τ H× 4.16. nh
  • 10. 4.16.Tìm phổ của tín hiệu cho bởi biểu thức : 0 khi t < 0  s(t) = A βt khi 0 ≤ t ≤ τ ; β >0 ; e 0 khi τ < t  (Hình 4.16.) 4.17. a)Tìm hàm phổ của chuỗi n xung vuông tuần hoàn hình 4.17. b) Vẽ phổ biên độ trong trường hợp tX=1 µS, A = 40 V, T=5tX, n=8. u(t) A 2 3 n 1 0 tX T t H× 4.17 nh 4.18. a)Tìm hàm phổ của một xung xạ tần (Hình 4.18.)  τ 0 khi t < − 2   τ τ u (t) = U 0 m cos ω 0 t khi − ≤ t≤  2 2  τ 0 khi 2 < t  b) Vẽ phổ biên độ với tX=10T0, T0=0,5 µS, U0m =20 V. 4.19. Tìm phổ của n xung xạ tần hình hình 4.19 với τ=m T0 ; T=kτ với m và k là các số nguyên dương >1. u(t) u(t) T U0m U0m t _τ τ _τ τ t 2 2 2 2 H× 4.18 nh T0 T0 H× 4.19 nh 0 khi t < 0  4.20.Tìm phổ của tín hiệu s(t)=  với α1≠α2 và α1, α2 >0 (e −α1t − e −α 2 t ) khi 0 ≤ t  4.21. Tìm phổ của tín hiệu s(t) = cos2ω0t với -∞ <t < ∞. 136
  • 11. 2.22. Tìm tín hiệu s(t) khi biết phổ của chúng: . A0 a) S ( jω) = Vi A 0 , α −h »ng sè t ý. í uú 1 + α 2 ω2 . A0 b ) S ( jω) = Vi A 0 , α −h »ng sè t ý í uú 1 + α 4 ω4 . A0 c) S( jω) = Vi A 0 , α −h »ng sè t ý í uú (α + jω)3 . A0 d ) S ( jω) = Vi A 0 −h »ng sè t ý; α ≠ β; αv β > 0. í uú µ (α + jω)α + jω) 0 khi t < 0  2.23.Cho tín hiệu như sau: s(t) =  7 .Tìm dải tần số ω=0÷ωm tập 15 e −10 t khi  0≤t trung 90% năng lượng của tín hiệu. 2.24.Tín hiệu là một xung vuông có độ rộng τ= 5µS. Hãy xác định xem có bao nhiêu % năng lượng tập trong dải phổ f=0÷575 Khz. 2.25. Tín hiệu điều biên đơn âm có Umax=130 V, Umin=20 V. a) Vẽ dạng đồ thị của tín hiệu điều biên này. b) Tìm biên độ sóng mang U0m và chỉ số điều biên m 2.26. Một tín hiệu điều biên cho bởi biểu thức : uđb(t)= (12+6 cos Ωt+2 cos 2Ωt)cos ω0t [V] Xác định giá trị max và min của đường bao của tín hiệu này. 4.27. Cho phổ của một tín hiệu điều biên hình 4.20. 30 V Hãy xác định các chỉ số 20 V 20 V điều biên thành phần và chỉ 15V 15V số điều biên toàn phần. f 4.28. Cho biểu thức tín hiệu f0-F f0 -F 2 f0 1 f0+F f0 +F 1 2 điều biên: H× 4.20 nh uđb(t)=20[1+0,6cos2π.10 t+0,5cos6π.10 t+m3cosπ.105t]cos2π.107t[V] 3 3 1. Hãy chỉ ra tần số sóng mang, các tần số tín hiệu sơ cấp với đơn vị là Khz. 2. Tìm chỉ số điều biên m3 để tín hiệu không bị điều chế qua mức. 3. Với m3 max vừa tìm được hãy vẽ phổ của tín hiệu với trục tần số f có đơn vị Khz và điền trị số của các vạch phổ trên đồ thị, đơn vị [V]. 137
  • 12. 4.29. Cho tín hiệu sơ cấp là : uΩ(t)=8 cos Ω1t+6 cos Ω2t+ 4 cos Ω3t+ 2cos Ω4t[V]. Hãy tìm biên độ sóng mang tối thiểu để tín hiệu không bị điều chế qua mức. 4.30. Tín hiệu điều biên ở đầu ra của bộ khuếch đại công suất có biểu thức : uđb(t)=75(1+0,4 cos103t) cos 106t. [V].Tín hiệu này cấp cho điện trở tải Rt = 2 KΩ. Hãy xác định công suất tác dụng max và min mà khuếch đại phải cung cấp cho tải trong 1 chu kỳ tần số sóng mang. 4.31. Tín hiệu điều biên là một nguồn dòng có biểu thức(hình 4.21b): iđb(t)=10[1+0,8cos100t+0,6cos10 000t) cos106t [mA]. Ngoài tín hiệu này còn có các tần số nhiễu nằm ngoài dải phổ của nó(hình 4.21a) nên cần lọc bỏ bằng khung cộng hưởng song song (hình 4.21b).Biết C=1 nF. a) Chọn giá trị của điện cảm L và giá trị tối ưu của điện trở R để lọc bỏ được nhiễu và nhận được phổ tín hiệu điều biên không bị méo. b)Với R tối ưu vừa chọn, tính các chỉ số điều biên thành phần, các thành phần phổ và vẽ phổ của điện áp ra. a) b) i db(t) C L R B iªn d ­ í i B iªn trªn udb(t) N hiÔu N hiÔu ω0 ω H× 1.21. nh 4.32. Cho cấu trúc phổ của một dòng điện điều biên trên hình 4. 22. a) Từ phổ hãy xác định (viết ra) tần số sóng mang ω0, các tần số tín hiệu sơ cấp Ωk và bề rộng phổ ∆ω với đơn vị là rad/s? b) Xác định các chỉ số điều biên thành 40 mA phần và chỉ số điều biên toàn phần của tín hiệu. 15mA 15mA 10mA 10mA c) Dòng điện này kích thích vào một khung cộng hưởng RLC song song để lọc lấy điện áp điều biên để kích thích 0,9995.10 7 107 ωrad / s 1,0003.107 cho tầng tiếp theo. Chọn điện cảm L 7 0,9997.10 1,0005.107 có trị số là 10 µH; Hãy xác định trị số H× 4.22. nh 138
  • 13. của điện dung C và trị số tối ưu của điện trở R để có thể lọc tốt nhất tín hiệu điều biên này. d) Với R tối ưu vừa chọn, tính các chỉ số điều biên thành phần, các thành phần phổ và vẽ phổ của điện áp ra. 4.33. Cho tín hiệu điều góc: π uđg(t)=15cos (108t+3sin.106t+1,4sin 105t+ ) [V] 4 a) Hãy xác định biểu thức tần số của dao động, độ di tần và độ di tần cực đại b) Tần số của dao động tại thời điểm t = 1 s. 4.34. Hãy tìm ωmax và ωmin trong tín hiệu điều tần sau: π uđt(t)=U0mcos (3.109t+2sin.107t+ ) [V] 6 4.35. Hãy chọn tần số cực đại của tín hiệu sơ cấp Ωmax sao cho trong phổ của tín hiệu điều tần không còn sóng mang, biết độ di tần cực đại ∆ωm=6.104 rad/s. 4.36. Một đài phát thanh FM Stereo có mạch điều tần dùng khung cộng hưởng song song LC, với C là varicap tạo ra điện dung biến thiên theo quy luật tín hiệu sơ cấp C(t)=C0+CmcosΩt. Biết trị số điện dung cố định là C0=8pF, tần số sóng mang là 82,25Mhz, độ sâu điều tần m=70, tần số tín hiệu sơ cấp Fmax=15Khz. Tìm các thông số L và Cm (biên độ biến thiên của điện dung) để tín hiệu đảm bảo được các thông số trên. 139