(Analog radio receiver)

Máy thu tương tự là một thiết bị điện tử tương tự, thu sóng vô tuyến, biến thông tin sóng này mang theo thành tín hiệu hữu ích. Máy thu tương tự xử lý trực tiếp với sóng mang, hiện nay ít dùng mà thường dùng loại đổi tần.

Máy thu đổi tần là một loại máy thu dùng phương pháp trộn tần số giữa tín hiệu thu được có tần số sóng mang là f_c với tín hiệu của máy phát tần số tại chỗ có tần số là f_0, thành một tần số cố định gọi là trung tần f_if=|f_c-f_0 |. Máy thu đã được đổi tần trước khi xử lý. Việc xử lý tiếp theo ở tần số này vì vậy dễ dàng, thuận lợi hơn so với xử lý trực tiếp với tần số sóng mang như trong máy thu điều hưởng. Chất lượng máy thu nhờ vậy được nâng cao.

Trong máy này, sóng vô tuyến thu được từ anten, tác dụng lên mạch lọc tần số ảnh. Tại lối ra mạch lọc, ta thu được tín hiệu ở dải mong muốn, sau đó được khuếch đại, đưa đến bộ trộn tần, tại đó trộn tần với tín hiệu của bộ phát tại chỗ, ở lối ra, qua mạch lọc thông thấp hay thông dải ta thu được tín hiệu trung tần. Bằng cách thay đổi tần số của máy phát tại chỗ, trung tần giữ không đổi trong suốt dải tần của máy thu. Tín hiệu trung tần này được đưa qua bộ khuếch đại trung tần sau đó được tách sóng lấy tín hiệu tin. Cuối cùng tín hiệu tin được khuếch đại và đưa tới phần hiển thị như loa, màn hình v.v.

Sơ đồ các khối chính của máy thu đổi tần

1. Bộ khuếch đại tần số vô tuyến.

2. Bộ dao động tại chỗ

3. Bộ khuếch đại trung tần

4. Bộ tách sóng

5. Bộ tách sóng băng gốc

6. Bộ lọc trung tần

Phần quan trọng nhất của máy thu đổi tần là bộ trộn tần, chức năng là thực hiện phép nhân toán học hai tín hiệu: tín hiệu tin và tín hiệu từ bộ phát tần số tại chỗ. Giả thiết tín hiệu tin là tín hiệu thông dải, có phổ khác không gần tần số f=f_c, khi đó tín hiệu này có được viết dưới dạng: v_in=Re{g_in (t)exp⁡(jω_c t}

Trong đó g_in (t) là hình bao phức của tín hiệu tin, ω_c=2πf_c là tần số góc của sóng mang

Lối ra của bộ trộn tần khi đó sẽ là: v_out=A_0 [Re{g_in (t)exp⁡(jω_c t}]cosω_c t

=1/2 A_0 Re[g_in (t)exp{j(ω_c+ω_0 )t}]+1/2 A_0 Re[g_in (t)exp{j(ω_c-ω_0 )t}]

Tín hiệu gồm hai thành phần này, cho qua mạch lọc trung tần bỏ phần thứ nhất (tần số tổng, cao hơn), lấy phần thứ hai (tần số hiệu thấp hơn) vì việc xử lý với tần số thấp dễ hơn và giá thành rẻ hơn, ta có tín hiệu trung tần mang theo tín hiệu tin để xử lý trong các quá trình sau.

Ta xét thí dụ sau, để thấy máy thu đổi tần thực hiện việc chọn đài phát thanh mong muốn như thế nào. Giả thiết có hai đài phát cạnh nhau với tần số 6MHz và 6,1 MHz. Ta muốn thu tín hiệu đài phát thanh 6MHz. Điều hưởng tần số máy phát tại chỗ tại 5MHz, trung tần là 1MHz, thì sau khi qua bộ trộn tần, ta có hai tần số là 6MHz - 5MHz = 1MHz và 6MHz + 5MHz = 11MHz, tần số này bị loại bỏ, và chỉ có tần số 1MHz là qua được bộ lọc trung tần và được xử lý tiếp. Với đài phát tần số 6.1MHZ thì khi đó lối ra của bộ trộn tần có hai tần số là 11.1MHz và 1.1MHz. Cả hai tần số này đều nằm ngoài dải thông bộ lọc trung tần nên bị loại.

Một câu hỏi có thể đặt ra là, trung tần cao có thể dùng làm gì không trong máy thu đổi tần? Ta xét thí dụ sau. Giả thiết ta có một đài phát thứ ba, tại tần số 4MHz. Với máy thu đổi tần ở phần trên, sau khi qua bộ trộn tần, sẽ có hai tần số trung tần là 5MHz - 4MHz = 1MHz và 5MHz + 4MHz = 9MHz và tần số trung tần thấp này hiển nhiên qua bộ lọc trung tần gây nhiễu cho việc thu đài phát 6MHz. Tần số này gọi là tần số ảnh. Tần số ảnh cách tần số mong muốn hai lần trung tần. Như vậy, dùng trung tần cao sẽ cho khoảng cách lớn giữa tần số mong muốn và tần số ảnh sẽ dễ dàng loại bỏ.

Để nâng cao chất lượng của máy thu đổi tần, hai tầng đổi tần đã được sử dụng: Đổi tần trung tần cao (loại tần số ảnh) và đổi tần trung tần thấp để (loại trừ tần số liền kề). Đó là máy thu đổi tần kép. Có nhiều cách bố trí sơ đồ khối khác nhau, một trong số đó được trình bày dưới đây.

Sơ đồ khối chính máy thu đổi tần kép

1. Bộ khuếch vô tuyến và mạch lọc

2. Bộ trộn tần thứ nhất

3. Bộ lọc trung tần cao (khử tần số ảnh)

4. Bộ trộn tần thứ hai

5. Bộ lọc trung tần thấp (khử các đài liền kề)

6. Bộ phát dao động tại chỗ dùng tinh thể áp điện, thay đổi tần số nhờ chuyển mạch

7. Bộ phát dao động tại chỗ có tần số thay đổi liên tục dùng diện dung

Đây là lại máy thu phổ biến nhất dùng tín hiệu thông dải như trong máy thu hình, máy thu thanh AM, FM, máy thu tín hiệu vệ tinh, radar v.v.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Radio-electronics.com

Leon W. couch, II. Digital and analog communication systems, Prentice Hall 2001