Nguyên LÝ hoạt động máy biến tần LÀ GÌ

Nguyên tắc hoạt động máy biến tần?

Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu Điốt và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

Ngoài ra, biến tần đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Biến tần có tích hợp cả bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống quản lý và giám sát điện năng SCADA.

Diode bán dẫn là gì, nguyên tắc hoạt động, tác dụng, tính chất, ứng dụng

Theo wikipedia: Điốt bán dẫn hay Điốt là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại.

Có nhiều loại điốt bán dẫn, như điốt chỉnh lưu thông thường, điốt Zener, LED. Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N.

Điốt là linh kiện bán dẫn đầu tiên. Khả năng chỉnh lưu của tinh thể được nhà vật lý người Đức Ferdinand Braun phát hiện năm 1874. Điốt bán dẫn đầu tiên được phát triển vào khoảng năm 1906 được làm từ các tinh thể khoáng vật như galena. Ngày nay hầu hết các đi ốt được làm từ silic, nhưng các chất bán dẫn khác như selen hoặc germani thỉnh thoảng cũng được sử dụng.

Điốt bán dẫn, loại sử dụng phổ biến nhất hiện nay, là các mẫu vật liệu bán dẫn kết tinh với cấu trúc p-n được nối với hai chân ra là anode và cathode.

Hoạt động

Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N. Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó - may bien tan).

Sự tích điện âm bên khối P và dương bên khối N hình thành một điện áp gọi là điện áp tiếp xúc (UTX). Điện trường sinh ra bởi điện áp có hướng từ khối n đến khối p nên cản trở chuyển động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kể từ lúc ghép 2 khối bán dẫn với nhau thì quá trình chuyển động khuếch tán chấm dứt và tồn tại điện áp tiếp xúc. Lúc này ta nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng. Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.6V đối với điốt làm bằng bán dẫn Si và khoảng 0.3V đối với điốt làm bằng bán dẫn Ge.

Hai bên mặt tiếp giáp là vùng các điện tử và lỗ trống dễ gặp nhau nhất nên quá trình tái hợp thường xảy ra ở vùng này hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rất hiếm các hạt dẫn điện tự do nên được gọi là vùng nghèo. Vùng này không dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngoài. Đây là cốt lõi hoạt động của điốt.

Nếu đặt điện áp bên ngoài ngược với điện áp tiếp xúc, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống không bị ngăn trở bởi điện áp tiếp xúc nữa và vùng tiếp giáp dẫn điện tốt. Nếu đặt điện áp bên ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc, sự khuếch tán của các điện tử và lỗ trống càng bị ngăn lại và vùng nghèo càng trở nên nghèo hạt dẫn điện tự do. Nói cách khác điốt chỉ cho phép dòng điện qua nó khi đặt điện áp theo một hướng nhất định.

Bạn có biết có bộ chỉnh lưu tăng đôi điện áp?

Một mạch chỉnh lưu nửa sóng đơn giản có thể lắp ráp theo 2 kiểu với cực tính của 2 điốt đối kháng nhau một kiểu nói cho ra điện áp dương, và một kiểu nối cho ra điện áp âm. Nếu kết hợp cả 2 kiểu này cùng với hai bộ lọc san bằng độc lập, có thể đạt được điện áp ra xấp xỉ bằng 2 lần điện áp đỉnh của mạch xoay chiều. Điều này cũng có thể có được bằng cách nối biến áp có điểm giữa cho phép mỗi mạch điện là một mạch cấp nguồn riêng.

Một biến thể khác của mạch này là dùng các tụ điện nối tiếp nhau để làm mạch san bằng dòng ngõ ra của cầu chỉnh lưu. Sau đó đặt một khóa chuyển mạch từ điểm giữa của hai tụ điện đến một trong các đầu AC ngõ vào. Khi khóa này mở, mạch hoạt động như một mạch chỉnh lưu cầu bình thường. Nhưng khi đóng khóa, nó sẽ hoạt động như một mạch nhân đôi điện áp. Nói cách khác, có thể tạo ra điện áp một chiều khoảng 320V một cách dễ dàng từ bất kỳ nguồn nào để cấp cho các mạch ổn áp kiểu đóng cắt.

Với mục đích chia sẻ thông tin mang tính chất phi lợi nhuận nên vì thế Cty biến tần Đại Quang luôn sưu tầm và chia sẻ thông tin tới khách hàng. Nội dung này được trích lọc từ chuyên trang bách khoa toàn thư wikipedia.org.

Ứng dụng thực tiễn của mạch chỉnh lưu

Ứng dụng cơ bản nhất của mạch chỉnh lưu là trích xuất thành phần điện một chiều hữu dụng từ nguồn xoay chiều. Thực ra hầu hết các ứng dụng điện tử sử dụng nguồn điện một chiều, nhưng nguồn cung cấp lại là dòng điện xoay chiều. Vì thế các mạch chỉnh lưu được sử dụng bên trong mạch cấp nguồn của hầu hết các thiết bị điện tử.

Mạch biến đổi điện một chiều từ điện áp này sang điện áp khác sẽ phức tạp hơn. Một trong những phương pháp đổi từ điện một chiều ở điện áp này sang điện một chiều ở điện áp khác là: đầu tiên chuyển từ một chiều thành xoay chiều, (dùng một mạch nghịch lưu)sau đó đưa qua may bien tan để thay đổi điện áp, và cuối cùng là chỉnh lưu lại thành điện một chiều.

Các mạch chỉnh lưu cũng được ứng dụng trong mạch tách sóng các tín hiệu vô tuyến điều biến biên độ. Tín hiệu có thể cần hoặc không cần khuếch đại trước khi tách sóng. Nếu tín hiệu nhỏ quá, phải sử dụng các điốt có điện áp rơi rất thấp. Trong trường hợp này các tụ và điện trở tải phải lựa chọn cẩn thận cho phù hợp. Trị số tụ điện thấp quá sẽ làm cho sóng cao tần lọt sang đầu ra. Chọn cao quá, nó có thể nạp đầy và giữ nguyên điện áp đã được nạp.

Điện áp ra của một mạch chỉnh lưu toàn sóng với các thyristor được điều khiển.

Các mạch chỉnh lưu cũng được sử dụng để cấp điện có cực tính cho máy hàn điện. Các mạch như thế này đôi khi thay thế các điốt trong cầu chỉnh lưu bằng các Thyristor. Các mạch này sẽ có điện áp ra phụ thuộc vào góc kích mồi.

Thông tin sưu tầm bời Máy biến tần Đại Quang từ chuyên trang wikipedia.org.

San bằng điện áp ra của mạch chỉnh lưu

Cả hai mạch chỉnh lưu nửa sóng và toàn sóng đều có nhược điểm là nó thay đổi theo dạng của sóng đầu vào, mà không cung cấp điện áp không đổi. Để tạo ra một dạng điện áp một chiều đều đặn từ ngõ ra của bộ chỉnh lưu, cần phải có một mạch "san bằng", còn gọi là mạch lọc. Mạch lọc đơn giản nhất dùng một tụ tích điện, hay tụ lọc hoặc tụ san bằng đặt vào đầu ra của mạch chỉnh lưu. Mạch này vẫn còn lưu lại một ít thành phần điện áp xoay chiều (gợn sóng) vì điện áp không hoàn toàn bằng phẳng.

Kích thước của tụ điện thể hiện tính kinh tế. Đối với một tải cho sẵn, tụ điện càng lớn càng làm giảm độ gợn sóng, nhưng lại làm tăng giá thành, và làm tăng dòng điện đỉnh trên thứ cấp của cuộn dây thứ cấp máy biến tần và mạch cấp nguồn cho nó. Trong những trường hợp đặc biệt, nhiều bộ chỉnh lưu nối vào điểm phân phối nguồn, sẽ gây khó khăn cho sự bảo đảm dạng hình sin của điện áp.

Với một hệ số gợn sóng cho trước, độ lớn của tụ lọc sẽ tỷ lệ với dòng điện tải, tỷ lệ nghịch với tần số chỉnh lưu, và số lượng các đỉnh của dạng sóng trong mỗi chu kỳ. Dòng điện tải và tần số nguồn cấp thường ngoài tầm kiểm soát của người thiết kế mạch chỉnh lưu nhưng số lượng đỉnh trong mỗi chu kỳ lại có thể điều khiển được bằng cách chọn sơ đồ chỉnh lưu thích hợp.

Mạch chỉnh lưu nửa sóng, chỉnh lưu toàn sóng

Mạch chỉnh lưu nửa sóng

Một mạch chỉnh lưu nửa sóng chỉ một trong nửa chu kỳ dương hoặc âm có thể dễ dàng đi ngang qua điốt, trong khi nửa kia sẽ bị khóa, tùy thuộc vào chiều lắp đặt của điốt. Vì chỉ có một nửa chu kỳ được chỉnh lưu, nên mạch chỉnh lưu nửa sóng có hiệu suất truyền công suất rất thấp. Mạch chỉnh lưu nửa sóng có thể lắp bằng chỉ một đi ốt bán dẫn trong các mạch nguồn một pha.

Chỉnh lưu toàn sóng

Mạch chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu vào thành một chiều. Do đó nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên trong mạch điện không có điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4 điốt thay vì một như trong mạch chỉnh lưu nửa sóng. Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2 điốt để chỉnh lưu, thí dụ như 1 cho trường hợp điểm X dương, và 1 cho trường hợp điểm X âm. Đầu ra còn lại cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 điốt. Các điốt dùng cho kiểu nối này gọi là cầu chỉnh lưu.

Bạn có biết Mạch chỉnh lưu dòng điện là gì?

Theo như chia sẻ của wikipedia mà Máy biến tần Đại Quang sưu tầm thì: Một mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh kiện điện - điện tử, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu có thể được sử dụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến điện trong các thiết bị vô tuyến. Phần tử tích cực trong mạch chỉnh lưu có thể là các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác.

Khi chỉ dùng một điốt đơn lẻ để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, bằng cách khóa không cho phần dương hoặc phần âm của dạng sóng đi qua mạch điện, thì mạch chỉnh lưu được gọi là chỉnh lưu nửa chu kỳ hay chỉnh lưu nửa sóng. Trong các bộ nguồn một chiều người ta hay sử dụng các mạch chỉnh lưu nhiều điốt (2 hoặc 4 điốt) với các cách sắp xếp khác nhau để có thể biến đổi từ xoay chiều thành một chiều bằng phẳng hơn trường hợp sử dụng một điốt riêng lẻ. Trước khi các điốt bán dẫn phát triển, người ta còn dùng các mạch chỉnh lưu sử dụng đèn điện từ chân không, đèn chỉnh lưu thủy ngân, các dãy bán dẫn đa tinh thể seleni.

Các máy thu thanh vô tuyến đầu tiên, người ta gọi là các máy tinh thể, dùng một sợi "râu mèo" hoặc một kim nhọn tiếp xúc nhẹ vào một điểm trên một khối tinh thể galena (sunphát chì) để tạo ra một điốt tiếp điểm, hoặc một bộ tách sóng tinh thể. Trong hệ thống sấy đốt khí, các bộ phát hiện lửa có thể dùng. Hai điện cực trong một vỏ bọc kín có thể sản sinh ra dòng điện và có thể chỉnh lưu được một dòng điện xoay chiều, nhưng chỉ khi chúng nhìn thấy ngọn lửa.

Hệ thống viễn thông thời hiện đại ngày nay của chúng ta

Đối với hệ thống điện thoại có dây truyền thống, người sử dụng ở bên chủ gọi quay số (gửi số bằng xung) hoặc bấm số (gửi số bằng tone) của bên bị gọi. Bên chủ gọi sẽ được kết nối với bên bị gọi thông qua một số tổng đài. Tiếng nói được thu bằng một micrô nhỏ nằm trong ống nghe, chuyển thành tín hiệu điện và truyền tới tổng đài gần nhất. Tín hiệu này sẽ được chuyển thành tín hiệu số để truyền đến tổng đài kế tiếp. Ở đầu người nghe, tín hiệu điện sẽ được chuyển thành tín hiệu âm thanh và phát ra ở ống nghe.
Hầu hết điện thoại cố định là điện thoại tương tự. Các cuộc gọi ở cự li ngắn (cùng một tổng đài) có thể chỉ sử dụng tín hiệu tương tự. Đối với cuộc gọi đường dài, tín hiệu được biến thành tín hiệu số để truyền đi xa. Tín hiệu số có thể được truyền đi chung với dữ liệu Internet, giá rẻ hơn, và có thể phục hồi lại khi truyền qua một khoảng cách xa trong khi đó tín hiệu tương tự thì không tránh khỏi bị nhiễu làm sai lệch.
Điện thoại di động ra đời đã tác động nhiều lên mạng viễn thông. Ở một số nước, số lượng thuê bao điện thoại di động còn nhiều hơn điện thoại cố định.
Mạng viễn thông biến tần đã trải qua nhiều tiến bộ vượt bậc khi xuất hiện những công nghệ mới. Vào thập niên 90, thông tin quang được chấp nhận và sử dụng rộng rãi. Ưu điểm của nó là tốc độ truyền dẫn được tăng lên rất cao. Để có được điều này là do vài nguyên nhân. Thứ nhất, sợi quang nhỏ hơn rất nhiều so với các loại cáp trước đó. Thứ hai, không có hiện tượng xuyên âm nên hàng trăm sợi quang có thể được gộp chung lại thành một sợi cáp. Thứ ba, những công nghệ ghép kênh đã tăng tốc độ truyền dẫn trên sợi quang theo cấp số nhân.
Tín hiệu thoại sau khi được số hóa sẽ trở thành những mẫu có dung lượng một byte. Các mẫu của mỗi cuộc điện thoại sẽ được xếp cạnh và xen kẽ nhau theo một trật tự
may bien tan gia re nhất định để truyền đi xa. Kỹ thuật này gọi là phân kênh theo thời gian

Đôi nét về ngành viễn thông và tần số

Viễn thông là việc truyền dẫn thông tin giao tiếp qua một khoảng cách đáng kể để về địa lý.
Vào thời xưa, viễn thông gồm việc dùng các tín hiệu hình ảnh, chẳng hạn như đèn hiệu, tín hiệu khói, điện báo semaphore, tín hiệu cờ, quang báo, hoặc tin nhắn âm thanh như tiếng trống, tiếng tù và, tiếng còi.
Thời hiện đại, viên thông là việc dùng các thiết bị điện như máy điện báo, điện thoại, máy telex, cũng như dùng thông tin liên lạc vi ba, vô tuyến, sợi quang và kết hợp với vệ tinh thông tin và Internet.
Cuộc cách mạng trong ngành viễn thông không dây bắt đầu vào thập niên 1900 với những phát triển tiên phong trong lĩnh vực vô tuyến và thông tin liên lạc không dây nhờ Nikola Tesla và Guglielmo Marconi. Marconi đã giành giải Nobel Vật lý năm 1909 cho những nỗ lực của ông. Các nhà phát minh và phát triển tiên phong đáng chú ý khác trong lĩnh vực điện và điện tử gồm Charles Wheatstone và Samuel Morse (điện báo), Alexander Graham Bell (điện thoại), Edwin Armstrong điều chế tần số radio may bien tan gia re, và Lee de Forest (vô tuyến), cũng như John Logie Baird và Philo Farnsworth (truyền hình).
Dung lượng hiệu dụng của thế giới để trao đổi thông tin qua mạng viễn thông hai chiều đã tăng từ 281 petabyte thông tin (đã nén tối ưu) năm 1986 lên 471 petabyte vào năm 1993, và tới 2,2 exabyte (đã nén tối ưu) vào năm 2000, cho đến năm 2007 thì lên tới 65 exabyte (đã nén tối ưu). Lượng thông tin này tương đương với 2 trang báo cho mỗi người trong một ngày vào năm 1986 và toàn bộ 6 tờ báo cho mỗi người một ngày vào năm 2007. Với sự tăng trưởng này, viễn thông đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong nền kinh tế thế giới và doanh thu của ngành công nghiệp viễn thông toàn thế giới ước tính đạt 3,85 nghìn tỷ USD vào năm 2008. Doanh thu dịch vụ của ngành công nghiệp viễn thông toàn cầu ước tính đạt 1,7 nghìn tỷ USD năm 2008 và dự kiến đạt 2,7 nghìn tỷ USD vào năm 2013.

Quá trình phát triển ngành viễn thông thế giới

Viễn thông là một thuật ngữ liên quan tới việc truyền tin và tín hiệu. Ngay từ ngày xa xưa, những người tiền sử đã biết dùng khói để báo hiệu, những người thổ dân ở những hòn đảo xa xôi dùng các cột khói để liên lạc, báo hiệu và truyền tin. Mai An Tiêm dùng dưa hấu để truyền tin về đất liền,... có thể nói thuật ngữ viễn thông đã có từ xa xưa.

Tuy nhiên có thể nói, khái niệm viễn thông được chính thức sử dụng khi cha đẻ của máy điện báo Samuel Finley Breese Morse sau bao ngày đêm nghiên cứu vất vả, ông đã sáng chế chiếc máy điện báo đầu tiên. Bức điện báo đầu tiên dùng mã Morse được truyền đi trên trái đất từ Nhà Quốc Hội Mỹ tới Baltimore cách đó 64 km đã đánh dấu kỷ nguyên mới của viễn thông. Trong bức thông điệp đầu tiên này Morse đã viết "Thượng Đế sáng tạo nên những kỳ tích".

Nói đến lịch sử của Viễn thông, không thể không nhắc đến Alexander Graham Bell, ông là người đầu tiên sáng chế ra điện thoại. Để tưởng nhớ ông, ngày 7 tháng 8 năm 1922 mọi máy điện thoại trên nước Mỹ đều ngừng hoạt động để tưởng nhớ và bày tỏ lòng biết ơn nhà khoa học xuất sắc A.G Bell (1847 - 1922).

Modem là gì? Có phải sóng vô tuyến

Modem (viết tắt từ modulator and demodulator) là một thiết bị điều chế sóng tín hiệu tương tự nhau để mã hóa dữ liệu số, và giải điều chế tín hiệu mang để giải mã tín hiệu số. Một ví dụ quen thuộc nhất của modem băng tần tiếng nói là chuyển tín hiệu số 1 và 0 của máy tính thành âm thanh mà nó có thể truyền qua dây điện thoại của Plain Old Telephone Systems (POTS), và khi nhận được ở đầu kia, nó sẽ chuyển âm thanh đó trở về tín hiệu 1 và 0. Modem thường được phân loại bằng lượng dữ liệu truyền nhận trong một khoảng thời gian, thường được tính bằng đơn vị bit trên giây, hoặc "bps".

Người dùng Internet thường dùng các loại modem nhanh hơn, chủ yếu là modem cáp đồng trục và modem ADSL. Trong viễn thông, "radio modem" truyền tuần tự dữ liệu với tốc độ rất cao qua kết nối sóng viba. Một vài loại modem sóng viba truyền nhận với tốc độ hơn một trăm triệu bps. Modem cáp quang truyền dữ liệu qua cáp quang. Hầu hết các kết nối dữ liệu liên lục địa hiện tại dùng cáp quang để truyền dữ liệu qua các đường cáp dưới đáy biển. Các modem cáp quang có tốc độ truyền dữ liệu đạt hàng tỉ (1x109) bps.

Các dạng điều biên độ sóng của sóng vô tuyến

Từ lúc bắt đầu được phát triển cho điện thoại, điều biên đã được sử dụng để thêm thông tin âm thanh vào dòng điện một chiều công suất thấp chảy từ một điện thoại phát đến điện thoại thu. Với giải thích đơn giản là, tại đầu cuối phía phát, micro điện thoại được sử dụng để biến đổi cường độ của dòng điện được truyền, theo tần số và âm sắc của âm thanh nhận được. Sau đó, tại đầu cuối phía thu của đường dây điện thoại, dòng điện tác động vào một nam châm điện, được tăng và giảm để phù hợp cường độ của dòng điện. Lần lượt, các nam châm điện tạo ra rung động trong màng rung của máy thu, vì thế tái tạo gần chính xác máy biến tần số và âm sắc của các âm thanh gốc nghe thấy ở phía phát.

Trái ngược với điện thoại, trong thông tin vô tuyến cái được điều chế là một tín hiệu vô truyến sóng liên tục (sóng mang) được tạo ra bởi một máy phát vô tuyến. Trong dạng cơ bản của nó, điều chế biến độ tao ra một tín hiệu với công suất tập trung ở tần số sóng mang và ở hai dải biên liền kề. Quá trình này được gọi là tạo phách. Điều chế biên độ mà kết quả là hai dải biên và một sóng mang thường được gọi là điều chế biên độ biên kép (DSB-AM). Điều biên kiểu này không có hiệu quả do năng lượng tập trung ít nhất 2 phần 3 ở tần số sóng mang nhưng lại không mang thông tin hữu ích, còn hai biên mang thông tin hữu ích thì chỉ có năng lượng thấp, mặc dù chỉ cần một trong hai dải biên là có thể truyền tin do hai dải biên chứa thông tin giống hệt nhau.

Để tăng hiệu quả máy phát, sóng mang có thể được loại bỏ (hay triệt bỏ một phần) khỏi tín hiệu AM. Kiểu điều biên này tạo ra tín hiệu giảm sóng mang hay tín hiệu biên kép triệt sóng mang (DSBSC). Giải pháp điều chế biên độ triệt sóng mang có hiệu quả về năng lượng gấp 3 lần so với DSB-AM thông thường. Nếu sóng mang chỉ bị triệt một phần, một tín hiệu biên kép triệt một phần sóng mang (DSBRC) được tạo ra. Các tín hiệu DSBSC và DSBRC cần sóng mang của chúng phải được khôi phục (ví dụ bằng một bộ dao động phách) để giải điều chế sử dụng các kỹ thuật thông thường.

Kỹ thuật điều chế biên độ sóng vô tuyến viễn thông

Điều chế biên độ hay còn gọi là điều biên là một kỹ thuật được sử dụng trong điện tử viễn thông, phổ biến nhất là dùng để truyền thông tin qua một sóng mang vô tuyến. Kỹ thuật này là thay đổi biên độ của tín hiệu sóng mang theo biên độ của tín hiệu thông tin cần gửi đi, hay nói cách khác là điều chế sóng mang bằng biên độ theo tín hiệu mang tin. Ví dụ, thay đổi cường độ tín hiệu có thể được dùng để phản ánh các âm thanh được tái tạo lại bởi một người nói, hoặc để xác định độ chói của các điểm ảnh truyền hình. (Trái ngược với điều biên là điều tần hay biến tần, cũng thường được sử dụng để truyền âm thanh, trong đó tần số truyền được thay đổi; và điều pha thường được sử dụng trong điều khiển từ xa, trong đó pha của tín hiệu sóng mang được thay đổi)

Vào giữa những năm 1870, một dạng điều biên—ban đầu được gọi là "những dòng gợn"—là phương pháp đầu tiên thành công tạo âm thanh chất lượng tốt qua các đường dây điện thoại. Bắt đầu với các thuyết minh âm thanh của Reginald Fessenden vào năm 1906, nó cũng là phương pháp đầu tiên được sử dụng cho đài phát thanh, và ngày nay vẫn được sử dụng cho nhiều hình thức viễn thông—"AM" thường được dùng để chỉ dải sóng quảng bá là dải sóng trung

Lịch sử kỹ thuật vô tuyến và điều chế tần số

Edwin Howard Armstrong (1890–1954) là kỹ sư điện Mỹ đã phát minh ra vô tuyến điều chế tần số băng rộng. Ông được cấp bằng sáng chế mạch vào năm 1914, máy thu đổi tầng phát minh năm 1918 và máy tái sinh tín hiệu phát minh năm 1922. Ông trình bày bài báo của mình:"Một phương pháp Giảm Nhiễu trong Tín hiệu Vô tuyến bằng một Hệ thống Điều chế Tần số", đây là bài báo đầu tiên trình bày vô tuyến FM, trước phân viện New York của Viện kỹ sư vô tuyến vào ngày 6/11/1935. Bài báo được xuất bản năm 1936.
Như tên gọi của nó, FM băng rộng (WFM) cần một băng thông tín hiệu rộng hơn so với điều biên cùng một tín hiệu điều chế tương đương, nhưng điều này cũng làm cho tín hiệu kháng tạp âm và nhiễu tốt hơn. Điều tần cũng chống lại hiện tượng fading biên độ tín hiệu đơn giản. Do đóm FM được chọn là tiêu chuẩn điều chế cho máy biến tần với tần số cao, truyền dẫn vô tuyến trung thực cao: do đó thuật ngữ "Vô tuyến FM" (trong nhiều năm qua BBC lại gọi nó là "Vô tuyến VHF", vì quảng bá FM thương mại sử dụng một phần của băng VHF - băng tần quảng bá FM)
Máy thu FM sử dụng một bộ tách sóng đặc biệt cho các tín hiệu FM và đưa ra một hiện tượng gọi là hiệu ứng bắt, bộ cộng hưởng có thể thu tốt hai đài đang được phát song trên cùng một tần số. Tuy nhiên, trôi tần hay thiếu độ chọn lọc có thể làm một đài hoặc tín hiệu bị vượt quá bởi đài hoặc tín hiệu khác trên một kênh lân cận. Trôi tần thường xảy ra trên các máy bay rất cũ và không đắt tiền, trong khi độ chọn lọc không thích hợp có thể làm ảnh hưởng tới bất kỳ bộ cộng hưởng nào.

Điều chế tần số và úng dụng vào sản xuất băng từ thời xưa

FM cũng được sử dụng ở trung tần trong các hệ thống VCR tương tự, bao gồm cả VHS, để ghi lại cả độ chói (đen và trắng) của tín hiệu video. Thông thường, các thành phần chrome được ghi lại như một tín hiệu AM thông thường, bằng cách sử dụng tín hiệu FM tần số cao hơn như thiên áp.

FM là phương pháp chỉ khả thi cho việc ghi lại thành phần độ chói (đen và trắng) của video vào băng từ và truy xuất video từ băng từ mà không bị méo cực, như các tín hiệu video có các thành phần dải tần rất lớn - từ vài Hz tới vài MHz, quá rộng cho các bộ cân bằng làm việc do tạp âm dưới −60 dB.

FM cũng giữ băng ở mức bão hòa, và do đó đóng vai trò như một hình thức giảm tạp âm, và một bộ giới hạn đơn giản có thể ẩn các biến trong phát lại đầu ra, và tác dụng của bắt FM loại bỏ sự sao chuyển và pre-echo. Một tone hoa tiêu liên tục nếu thêm vào tín hiệu – như được thực hiện trên V2000 và rất nhiều định dạng băng cao khác – có thể điều khiển được jitter cơ khí và hỗ trợ hiệu chỉnh gốc thời gian.

Giải tần số trong điều chế tần số

Điều chế

Các tín hiệu FM có thể được tao ra bằng cách sử dụng điều chế tần số trực tiếp hoặc gián tiếp.

• Điều chế FM trực tiếp có thể thực hiện bằng cách đưa trực tiếp bản tin vào một VCO.
• Điều chế FM gián tiếp, tín hiệu bản tin được kết hợp để tạo ra một tín hiệu điều chế pha. Nó được sử dụng để đưa vào một bộ dao động thạch anh và ở đầu ra của bộ tạo dao động đi qua bộ nhân tần sẽ tạo ra được một tín hiệu FM.

Giải điều chế

Hiện này có nhiều mạch tách sóng FM. Một phương pháp phổ biến để khôi phục tín hiệu bản tin là dùng một bộ tách sóng Foster-Seeley. Một vòng khóa pha có thể được sử dụng như một bộ giải điều chế FM.

Tách sóng dốc giải điều chế một tín hiệu FM bằng cách sử dụng một mạch cộng hưởng, mạch này có tần số cộng hưởng của nó bù đắp một phần nhỏ với tần số sóng mang. Vì tần số tăng và giảm, mạch cộng hưởng tạo một biên độ thay đổi của phản ứng, chuyển đổi FM thành AM. Máy thu AM có thể tách một số tín hiệu FM bằng cách này, dù nó không phải là một phương pháp hiệu quả nhất cho giải điều chế phát thanh FM.

 

Điều chế tần số FM

Để điều chế tần số cần tuân theo chỉ số nào?

Như chúng ta đã biết rằng với các chỉ số điều chế, con số này chỉ ra biến điều chế thay đổi như thế nào xung quanh mức không điều chế của nó. Nó liên quan tới các biến tần số của tín hiệu sóng mang:
ở đây là thành phần tần số cao nhất có mặt trong tín hiệu điều chế xm(t), là độ lệch tần số đỉnh, tức là độc lệch tối đa của tần số tức thời so với tần số sóng mang. Nếu , điều chế tần số được gọi là FM băng hẹp, băng thông của nó xấp xỉ .
Nếu , thì điều chế tần số được gọi là FM băng rộng và băng thông của nó xấp xỉ . Do FM băng rộng sử dụng thêm băng thông, nó có thể cải thiện tỉ số tín trên tạp một cách đáng kể. Ví dụ, tăng gấp đôi giá trị của trong khi vẫn giữ nguyên giá trị , kết quả là tỉ số tín trên tạp được cải thiện gấp 8 lần. So sánh với trải phổ chirp sử dụng độ lệch tần số rất lớn để đạt được độ lợi xử lý tương đương với các chế độ trải phổ truyền thống hơn đã biết.

 

Biểu đồ điều chế tần số

Lý thuyết tín hiệu băng gốc hình sin

Giả sử tín hiệu dữ liệu băng gốc (bản tin) cần được truyền là và sóng mang cao tần hình sin , ở đây fc là tần số sóng mang cao tần và Ac là biên độ sóng mang cao tần. Bộ điều chế kết hợp sóng mang với tín hiệu băng gốc để có được tín hiệu truyền là:
Trong phương trình này, là tần số tức thời của bộ tạo dao động và là độ lệch tần số đặc trưng của may bien tan cho độ lệch cực đại so với fc trên một hướng, giả sử xm(t) có giới hạn trong khoảng (-1, +1).
Mặc dù có vẻ như điều này giới hạn tần số sử dụng trong khoảng fc ± fΔ, nó bỏ qua sự khác biệt giữa tần số tức thời và phổ tần số. Phổ tần số của một tín hiệu FM thực tế có phần mở rộng ra đến vô cùng, chúng trở nên rất nhỏ khi vượt qua một điểm.

Điều chế tần số ứng dung trong vô tuyến và xử lý tín hiệu

Điều chế tần số được áp dụng trong kỹ thuật vô tuyến điện và kỹ thuật xử lý tín hiệu. Người ta truyền thông tin trên một sóng mang cao tần bằng hai cách. Thay đổi tần số sóng mang theo tín hiệu cần truyền, trong khi biên độ của sóng mang cao tần không thay đổi, đó là kỹ thuật điều chế tần số. Và điều chế biên độ của sóng mang theo tín hiệu cần truyền mà tần số sóng mang vẫn giữ nguyên. Ngoài ra còn nhiều phương pháp điều chế khác, như điều chế pha, điều chế mạch xung, điều chế biên mã, điều chế đơn biên...

Về phạm vi băng sóng điều tần có những tiêu chuẩn khác nhau: Tiêu chuẩn OIRT (tổ chức quốc tế về truyền thanh và truyền hình) có dải sóng từ 65,8 MHz đến 73 MHz. Tiêu chuẩn CCIR (hội đồng tư vấn quốc tế về vô tuyến điện) có giải tần 87,5 MHz đến 104 MHz. Mỹ và Nhật lại dùng dải rộng hơn là từ 87,5 MHz đến 108 MHz

Người ta đã biết phương pháp điều tần từ lâu trong may bien tan, nhưng ít chú ý, vì cho rằng không có ưu điểm gì nổi bật so với điều biên. Khoảng năm 1940 thì mới dùng rộng rãi kỹ thuật điều tần, vì phát hiện thấy ưu điểm chống can nhiễu của nó. Hiện nay kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi trong phát thanh, hệ thống vô tuyến hai chiều (hữu tuyến), hệ thống ghi băng từ và hệ thống truyền dẫn video. Trong hệ thống vô tuyến, điều tần với băng thông đủ cung cấp một lợi thế trong việc triệt tạp âm tự nhiên. Ma-níp dịch tần (FM số) được sử dụng rộng rãi trong các modem dữ liệu và fax.

Chia sẻ nội dung: "Biến tần là gì?"

Bộ biến tần là một thiết bị điện tử hoặc mạch điện dùng để biến đổi từ dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC).
Điện áp đầu vào, điện áp đầu ra, tần số, và điều chỉnh công suất toàn phần phụ thuộc vào từng thiết bị hoặc mạch điện cụ thể. Bộ biến tần không sinh ra công suất, công suất được cấp từ nguồn một chiều.
Một bộ biến tần có thể là một thiết bị hoàn toàn điện tử hoặc là một phương thức kết hợp các hiệu ứng cơ khí (như các máy điện quay) và mạch điện tử. Các bộ biến tần tĩnh không sử dụng các thành phần chuyển động trong quá trình chuyển đổi.