Kỹ thuật truyền thanh 1

Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Kỹ thuật truyền thanh

CHƯƠNG I

KHÁI NIỆM VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN THANH

Bài này giới thiệu sơ lược toàn bộ một hệ thống truyền thanh cơ bản Qua đó, sinhviên làm quen được từng bước các quá trình xử lý tín hiệu âm thanh nói riêng và tin tứchay dữ liệu nói chung từ nguồn đến đối tượng nhận Từ đó có một số vốn thuật ngữ đểhiểu được dễ dàng hơn những vấn đề phức tạp hơn ở bài sau.

Về bản chất, kỹ thuật truyền thanh hay kỹ thuật truyền tin hay dữ liệu, nói tổngquát hơn là kỹ thuật xử lý âm thanh, tin hay dữ liệu trước khi phát, kỹ thuật phát và kỹthuật thu và xử lý sau khi thu bằng các thiết bị có mạch điện tử.

Sau đây là sơ đồ khối một hệ thống truyền tin từ nguồn đến đối tượng nhận.

H I-1

Hệ thống sẽ được trình bày sơ lược từ nguồn tin đến đối tượng nhận tin.

I Nguồn tin và tín hiệu:

Nguồn tin tức hay nguồn thông tin, dữ liệu nói chung và âm thanh nói riêng, chomôn học này, cần được đưa vào bộ phận chuyển đổi ra tín hiệu được gọi là tín hiệu gốchay tín hiệu nền, trường hợp âm thanh thì bộ phận chuyển đổi là micro kèm theo phầnkhuếch đại cho ra tín hiệu âm tần.

Tín hiệu là hiện tượng thay đổi vật lý mang nội dung tin tức.

Nếu hiện tượng thay đổi vật lý mang tin diễn biến liên tục theo thời gian thì tínhiệu được gọi là tín hiệu tương tự Tín hiệu âm tần là điện áp hay dòng điện biến thiênliên tục theo thời gian.

Nếu hiện tượng biểu hiện không liên tục như tín hiệu Morse thì đó là tín hiệu rờirạc chỉ có khả năng mang được một tập nội dung có hạn định như các ký tự từ A, B đến Z, các số từ 0 đến 9, các dấu chấm, dấu phẩy

Muốn mang được một số nội dung hạn định, tín hiệu rời rạc phải được lập ra theoqui ước mà người hay tín hiệu phát lẫn thu đều biết, đó là mã thông tin như mã Morse,Baudot, ASCII Như vậy, tín hiệu phát phải qua quá trình mã hóa trước khi phát vàkhi thu được phải qua quá trình giải mã Lưu ý rằng quá trình mã hóa và giải mã xưakia do người phát và người nhận tin phụ trách, giờ đây do mạch mã hóa ở máy phát vàmạch giải mã ở máy thu làm việc Sau đây là các tín hiệu âm tần gặp trong kỹ thuậttruyền thanh:

Môi trường truyền

Anten phát Anten thuDây dẫn

- Tín hiệu điện thoại hay tín hiệu tiếng nói trong dải tần từ (300  3400)Hz.- Tín hiệu âm tần từ dải vô tuyến phát thanh quảng bá hay từ máy thu vô tuyếnđiều biên (AM) trong dải tần từ (100  5000)Hz.

- Tín hiệu âm tần từ đài phát thanh vô tuyến quảng bá hay từ máy thu vô tuyếnđiều tần (FM) trong dải tần từ (50  15000)Hz.

- Tín hiệu âm tần từ máy hát đĩa Compact trong dải tần từ (50  20000)Hz.

II Máy phát:

Cấu tạo của máy phát phụ thuộc vào đặc tính truyền dẫn của môi trường và bảnchất của tín hiệu Trước khi thiết kế máy phát, ta phải biết bản chất của tín hiệu gốc làgì, tín hiệu này có truyền qua môi trường được không Lấy một thí dụ, nếu tín hiệu gốclà tín hiệu âm tần từ một máy tăng âm 100W có tổng trở ra loa là 8, môi trườngtruyền là một đôi dây dẫn đường kính khá lớn Như vậy, sau khi biết được bản chất củatín hiệu là tín hiệu âm tần công suất 100W phát từ máy tăng âm có tổng trở ra là 8,môi trường truyền lại là một đôi dây dẫn điện có tổng trở rất thấp Như vậy, hẳn cácđộc giả cho dù chưa được học qua kỹ thuật truyền thanh này cũng biết và đồng tìnhquyết định là dùng máy tăng âm làm máy phát Tuy nhiên, nếu môi trường truyền làkhông gian thì mọi độc giả đều biết rằng máy tăng âm 100W này không thể dùng làmmáy phát vì không gian không truyền được tín hiệu âm tần mà chỉ truyền sóng cao tần.Nếu môi trường truyền là một sợi quang thì sợi cũng không truyền được dòng điện âmtần mà chỉ truyền được ánh sáng.

Như vậy, cấu tạo máy phát vô tuyến truyền thanh phải theo sơ đồ khối sau:

1 Nguồn sóng cao tần:

Môi trường truyền thanh là không gian truyền được sóng điện từ là sóng cao tần.Máy phát phải có nguồn sóng cao tần có tần số không được thay đổi 20Hz hay cao hơnhay thấp hơn tần số phát sóng cho phép Do vậy, nguồn sóng cao tần là một mạch daođộng thạch anh được cách ly với phần còn lại của máy phát về từ trường, điện trườngvà nhiệt độ, làm việcở nhiệt độ ổn định từ (40  50)oC gọi là mạch dao động chủ.Ngày nay mạch dao động chủ được thay bằng mạch tổng hợp tần số có ưu điểm là tầnsố ổn định mà lại có thể thay đổi tần số phát trong dải phát sóng qui định với tần sốđược cho phép.

2 Khối cách ly:

Khối này có chức năng cách ly nguồn sóng cao tần với phần còn lại của may phátvề ảnh hưởng của phụ tải là khối khuếch đại trung gian làm cho tần số của nguồn mất

Nguồn sóng cao

Khối cách

Khuếch đạitrung gian

Mạch dung hợp

Anten AntenphátsóngKhuếch đại

âm tần Khuếch đại công suất âm tầnÂm thanh

Micro

ổn định Để khả năng cách ly được tốt hơn, khối này thường nhân đôi hay nhân ba tầnsố nguồn sóng, do vậy cũng được gọi là khối nhân tần số.

3 Khối khuếch đại trung gian:

Là khối có chức năng của khối tiền khuếch đại, tăng biên độ sóng cao tần ở mứcđủ kéo phần khuếch đại công suất cao tần ở khối điều biến.

4 Khối điều biến:

Thí dụ nêu ra ở đây là máy phát điều biến có mạch điều biến ở mức biên độ sóngcao nên khối điều biến là khối sau cùng trong máy phát Khối này có chức năng tạo ramột sóng cao tần có mang nội dung tin tức, với loại sóng này ta mới truyền được tin tứcqua môi trường không gian bằng sóng điện từ.

5 Khối khuếch đại công suất âm tần và khối khuếch đại âm tần:

Cả hai khối đều khuếch đại tín hiệu âm tần Khối khuếch đại tín hiệu âm tần chocó đủ biên độ kéo khối khuếch đại công suất âm tần vì khối điều biến mức cao cần tínhiệu âm tần công suất lớn Như vậy qua sơ đồ khối máy phát, chúng ta đã biết phảinghiên cứu các nội dung gì khi tiếp cận kỹ thuật phát thanh.

III Máy thu:

Do tín hiệu âm tần đã được xử lý qua mạch điều biến để có sóng cao tần mang tintruyền qua không gian nên sóng mang tin phải được xử lý ở máy thu bằng nhiềuphương pháp Sau đây là sơ đồ khối các loại máy thu từ máy thu cũ đến máy hiện đại.

1 Máy thu trực tiếp:

Đây là loại máy phẩm chất kém nhất.

H I-3

Anten thu nhiều sóng, mạch thu sóng còn được gọi là mạch điều hợp, thực chất làmạch cộng hưởng ở tần số sóng cần thu Sóng được đưa vào mạch giải điều biến đểtách tín hiệu gốc là tín hiệu âm tần ra khỏi sóng cao tần mang tin Tín hiệu âm tần đượcđưa vào ống nghe có công suất rất thấp, chỉ cần tín hiệu công suất vài miliwatt là cóthể nghe được Loại máy này trước là máy của người có thu nhập thấp muốn nghe đàivô tuyến truyền thanh, ngày nay là loại máy mà học sinh phổ thông làm bài thực tập sơđẳng về máy thu hoặc là đồ chơi của thiếu nhi.

2 Máy thu khuếch đại trực tiếp:

Sơ đồ máy thu như sau:

H I-4Anten

Mạchthu sóng

Mạch giải

điều biến Ống nghe

Mạch thu sóng

Mạch khuếch đại

Nguyên lý mạch thu sóng đã nói ở phần trên Mạch khuếch đại cao tần khuếchđại tức là tăng biên độ sóng cao tần trước khi đưa vào mạch giải điều biến đã nói ởphần trên Mạch khuếch đại âm tần là mạch tăng âm để có đủ công suất đưa vào loa.

Máy thu khuếch đại trực tiếp được sử dụng phổ biến vào khoảng trước năm 1910,có phẩm chất đạt yêu cầu để thu các đài phát thanh địa phương phát sóng dài (châuÂu) và sóng trung (châu Mỹ, Á), không đạt yêu cầu ở sóng ngắn phát từ các đài ở xa.

3 Máy thu đổi tần số:

Là loại hiện nay vẫn còn được sử dụng phổ biến Sơ đồ khối của máy như sau:

H I-5

Mạch thu sóng, mạch khuếch đại trung tần đã được giới thiệu ở phần trên Mạchdao động tạo ra sóng cao tần trộn với sóng cao tần có mang tin từ mạch khuếch đại caotần tại mạch trộn sóng phi tuyến để có sóng tần số trung gian thấp hơn và mang cùngnội dung tin Sóng tần số trung gian lại được khuếch đại ở mạch khuếch đại trung tầnrồi đưa đến mạch giải điều biến thu hồi tín hiệu gốc Tín hiệu gốc được khuếch đại ởmạch khuếch đại âm tần để có đủ công suất cho loa Máy thu loại này có phẩm chấtđồng đều và đạt yêu cầu đối với mọi dải sóng từ đài gần lẫn đài ở xa.

Sau khi được giới thiệu qua máy thu, độc giả đã biết được các nội dung cần thamkhảo khi tiếp cận kỹ thuật thu thanh qua sóng cao tần.

Phần sóng mang tin và môi trường truyền sẽ được giới thiệu ở bài sau.

IV Các phương thức truyền tin:

Một hệ thống truyền tin có thể được thiết kế để truyền một chiều từ nguồn tinđến đối tượng nhận theo phương thức gọi là truyền một chiều hay truyền đơn công Hệthống cũng được thiết kế để truyền hai chiều, truyền từ người phát đến người nhậnđồng thời người nhận lại truyền được cho người phát như nói chuyện trực tiếp với nhau,đó là phương thức truyền song công hay truyền đồng thời hai chiều Hệ thống cũngđược thiết kế để người phát truyền cho người nhận rồi sau đó người nhận mới truyền lạicho người phát, hai người không truyền cho nhau đồng thời mà phải truyền luân phiênnhau, đó là phương thức truyền bán song công hay truyền hai chiều luân phiên Cũngcó hệ thống nhiều người có thể đồng thời trao đổi tin tức cho nhau, đó là phương thứctruyền đa công, đa chiều hay hội nghị.

Đài phát vô tuyến truyền thanh truyền một chiều, hai người nói chuyện với nhauqua máy điện thoại truyền hai chiều, hai máy bộ đàm vô tuyến chỉ liên lạc được luânphiên nhau.

Mạch thu sóngMạch khuếch đại

cao tần

Mạch trộn sóngMạch

dao động

Mạch khuếch đại

trung tần

Mạch giải điều

biếnMạch khuếch đại

âm tần

thusóng