(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu đề xuất bộ dao động nội cho máy thu tín hiệu truyền hình quảng bá qua vệ tinh vinasat 1 luận văn ths kỹ thuật điện tử viễn thông 60 44 03

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN    Nguyễn Thị Thảo NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT BỘ DAO ĐỘNG NỘI CHO MÁY THU TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH QUẢNG BÁ QUA VỆ TINH VINASAT - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2011 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN    Nguyễn Thị Thảo NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT BỘ DAO ĐỘNG NỘI CHO MÁY THU TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH QUẢNG BÁ QUA VỆ TINH VINASAT - Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến điện tử Mã số: 60 44 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Bùi Trung Hiếu Hà Nội – 2011 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Lời mở đầu……………………………………………………… ………………… Chương 1: Giới thiệu……………………………………………… ……………… 1.1 Khái quát hệ thống truyền hình vệ tinh, máy thu vệ tinh………… ………….3 1.1.1 Hệ thống truyền hình vệ tinh……………………………….…………….3 1.1.2 Máy thu truyền hình vệ tinh………………………………… ………… 1.2 Đối tượng mục đích đề tài………………………………………… ……….10 1.3 Cấu trúc luận văn……………………………………………………… …… 11 Chương 2: Một số mơ hình dao động nội máy thu truyền hình vệ tinh 12 2.1 Bộ dao động nội máy thu truyền hình vệ tinh……… ……………… 12 2.1.1 Các vấn đề chung tạo dao động………………….………………… 12 2.1.2 Bộ dao động máy thu truyền hình……………………………… 14 2.2 Các tham số đặc trưng……………………………………………………….….16 2.2.1 Ổn định biên độ dao động tần số dao động……………………….….16 2.2.1.1 Ổn định biên độ dao động…………………………………… 16 2.2.1.2 Ổn định tần số dao động……………………………………….17 2.2.2 Tiêu hao khung cộng hưởng biến đổi trở kháng……………18 2.2.3 Sự khởi động…………………………………………………………….19 2.3 Mơ hình dao động riêng……………………………………………………… 22 2.3.1 Bộ dao động cặp ghép chéo dao động Colpitts………………… 22 2.3.2 Bộ dao động tụ điện nối chéo………………………………………… 25 2.4 Mơ hình dao động cầu phương…………………………………………………27 2.4.1 Một số vấn đề ghép cầu phương…………………………………… 27 2.4.2 Mơ hình triển khai dao động cầu phương……………………….35 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chương 3: Bộ dao động cầu phương cho máy thu truyền hình quảng bá qua VINASAT-1………………………………………………………………………… 40 3.1 Vệ tinh VINASAT-1…………………………………………………………… 40 3.1.1 Giới thiệu……………………………………………………………… 40 3.1.2 Các tham số đặc trưng………………………………………………… 41 3.1.3 Yêu cầu máy thu tín hiệu truyền hình từ VINASAT-1…….… 43 3.2 Đề xuất mơ hình dao động cầu phương…………………………………….43 3.2.1 Tính tốn số phần tử……………………………………………….46 3.2.2 Bộ đệm………………………………………………………………….48 3.2.2.1 Các mơ hình đệm tín hiệu nhỏ…………………………… 49 3.2.2.2 Các đệm thực tế…………………………………………….53 3.2.3 Điện cảm……………………………………………………………… 54 3.2.4 Điều chỉnh tần số……………………………………………………….56 3.3 Bộ dao động cầu phương đề xuất cho máy thu tín hiệu truyền hình qua VINASAT-1………………………………………………………………………… 61 3.3.1 Sơ đồ dao động………………………………………………… … 61 3.3.2 Các tham số bản………………………………………………… ….63 Kết luận………………………………………………………………………………66 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Truyền dẫn tín hiệu hệ thống DBS…………… …………………… Hình 1.2: Một vệ tinh GEO điển hình triển khai cho dịch vụ DBS……… Hình 1.3: Cấu trúc chuyển tiếp sóng mang RF vệ tinh GEO………………… Hình 1.4: Một anten thu điển hình thu giải mã tích hợp (IRD: Integrated Receiver Decoder) nhà khách hàng…………………………………………………….…… Hình 1.5 Sơ đồ khối đầu cuối thu DBS TV/FM……………………………………….8 Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát mạch dao động…………………………………… …12 Hình 2.2: Mạch cộng hưởng LC với dạng sóng cho dịng điện ban đầu xác định……………………………………………………………………………………15 Hình 2.3: Biến đổi điện trở nối tiếp thành song song………………………….…… 18 Hình 2.4: Tách dao động để xác định tỉ lệ khởi động……………………….…… 19 Hình 2.5: Các phần tử nguồn nhiễu dao động LC………………….…… 20 Hình 2.6: Phác họa lý tưởng hóa vùng nhiễu pha thường có hầu hết dao động tích hợp, loại trừ nhiễu biên độ………………………………………….21 Hình 2.7: Sơ đồ dao động cặp ghép chéo (a) dao động Colpitts (b)… 23 Hình 2.8: Sơ đồ mạch tương đương dao động tụ điện nối chéo……………25 Hình 2.9: Sự phụ thuộc pha thay đổi dựa thời điểm đưa vào xung dịng điện…………………………………………………………………………………….28 Hình 2.10: Phác họa liên kết cầu phương lý tưởng dựa truyền động xung dòng điện dịch pha 90 o bắt nguồn từ đỉnh điện áp lối vào……………29 Hình 2.11: Mơ tả nhiễu lấy trung bình hàm cường độ liên kết………….31 Hình 2.12: Sơ đồ tóm tắt liên kết cầu phương lý tưởng dựa loạt xung dòng điện dịch pha 90o xuất phát từ đỉnh điện áp khác Các mũi tên cho biết chuyển giao thông tin pha hai khung cộng hưởng…………………………32 Hình 2.13: Sơ đồ dao động cặp ghép chéo liên kết cầu phương……35 Hình 2.14: Sơ đồ dao động Colpitts liên kết cầu phương………… 36 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 2.15: Sơ đồ CCO liên kết cầu phương……… ……………………… 37 Hình 2.16: Khung cộng hưởng khơng bao gồm phần tử tích cực cho thấy hai nút liên kết xảy ra……… … …………………………………………………… …37 Hình 3.1: Sơ đồ phân cực tần số băng C………….…………………………… …42 Hình 3.2: Sơ đồ phân cực tần số băng Ku………… …………………………… 43 Hình 3.3: Mơ hình khối thu vệ tinh Zero-IF………………………………………….44 Hình 3.4: Mơ tả phổ hạ tần theo hai sơ đồ khác Các khối hình chữ nhật……….45 Hình 3.5: Sự chuyển mạch dịch pha để nhận hai băng tần bên bên dưới……….………………………………………………………………………… 47 Hình 3.6: sơ đồ (a) mơ hình tín hiệu nhỏ (b) đệm nguồn chung…… 49 Hình 3.7: Sơ đồ đệm nguồn chung/bộ đổi điện tầng………….………51 Hình 3.8: Sơ đồ (bên trái) mơ hình tín hiệu nhỏ (bên phải) đệm lặp nguồn………………………………….……………………………………………….52 Hình 3.9: Độ tự cảm Q so với tần số cho điện cảm với đường kính 10  m [1]………………… ………………………….…………………… …………55 Hình 3.10: Đường cong C-V  m2 điốt biến dung……………………………….58 Hình 3.11: Đường cong C-V điốt biến dung có kích thước tối thiểu (120  60nm) …………………………… ……………………………………….58 Hình 3.12: Sơ đồ thể kết nối điốt điện dung…………………………………….59 Hình 3.13: Sơ đồ thể kết nối điện dung thay thế…………………………………59 Hình 3.14: Sơ đồ mạch Colpitts lấy tín hiệu I từ cộng hưởng…………………… 62 Hình 3.15: Sơ đồ mạch Colpitts lấy tín hiệu Q từ cộng hưởng ………………… 62 Hình 3.16: Sơ đồ nguồn chung tầng không đối xứng/bộ đệm đảo…………… 63 Hình 3.17: Tín hiệu đầu dao động tần số 11.7GHz………………… …65 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: So sánh cấu trúc liên kết khác dao động [1]…………… 63 Bảng 3.2: Điện dung tính cho phát đáp băng – Ku Vinasat – 1…….64 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHỮ VIẾT TẮT ADC Analog-to-Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự-số AGC Automatic Gain control Tự động điều chỉnh độ lợi CCO Crossed-Capacitor Oscillator Bộ dao động tụ điện nối chéo DBS Direct Broadcast Satellite Vệ tinh quảng bá trực tiếp EPG Electronic Program Guide Hướng dẫn chương trình điện tử FEC Forward Error Correction Chuyển tiếp sửa lỗi FoM Figure of Merit Hệ số phẩm chất GEO Geostatinary Earth Orbit Quỹ đạo địa tĩnh IDU In Door Unit Khối nhà IF Immediate Frequency Trung tần IRD Integrated Receiver Decoder Bộ thu giải mã tích hợp IRR Image - Rejection Ratio Tỉ lệ loại bỏ tần số ảnh ISF Impulse Sensitivity Function Hàm độ nhạy xung LHC Left-Hand Circular Phân cực tròn trái LNA Low Noise Amplifier Khối khuếch đại tạp âm nhỏ LNB Low Noise Block Khối tạp âm nhỏ LNC Low Noise Converter Khối biến đổi tạp âm nhỏ LSB Least Significant Bit Bít quan trọng LO Local Oscillator Bộ dao động nội ODU Out Door Unit Khối trời PLL Phase Locked Loop Vịng khóa pha PSD Power Spectral Density Mật độ phổ công suất QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khóa dịch pha cầu phương TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com RHC Right-Hand Circular Phân cực tròn phải SFD Saturated Flux Density Mật độ thơng lượng bão hịa S/N Signal/noise Tín hiệu/ nhiễu SSB Single-Sideband Dải đơn biên TWT Travelling Wave Tube Bộ khuếch đại đèn sóng chạy UHF Ultra High Frequency Tần số siêu cao VCO Voltage-Controlled Oscillator Bộ dao động điều khiển điện áp VHF Very High Frequency Tần số cao W/L Width/Length Độ rộng/Độ dài TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Lời mở đầu Năm 2008 nước ta có vệ tinh riêng VINASAT-1 Đây vệ tinh viễn thông dịch vụ quảng bá cung cấp nhiều đặc biệt dịch vụ truyền hình vệ tinh Đối với máy thu vệ tinh nói chung máy thu truyền hình quảng bá nói riêng viêc tạo sóng mang sử dụng cho q trình trộn tần đóng vai trị quan trọng việc định chất lượng máy thu Mặc dù chất lượng hình ảnh từ thu tín hiệu truyền hình vệ tinh tốt giá thiết bị tương đối đắt Hơn khối tạp âm thấp (LNB) giải mã thường tách thành hai phần quen thuộc khối trời (ODU) khối nhà (IDU) Hai thành phần nối với cáp có tổn hao Cáp thường dùng để cấp điện chiều cho LNB, địi hỏi phải có thêm đường dây cấp điện cho giải mã Vì lý mà thu vệ tinh đắt nhiều sản xuất lắp đặt so với chọn sóng TV thơng thường Hiện nay, quy trình CMOS thu hẹp độ dài transistor độ mỏng oxit cực cửa hết, tạo chuyển đổi tương tự số (ADC) nhanh xác Vậy nên chuyển đổi trực tiếp hoàn toàn băng Ku lựa chọn Khơng có tầng IF trung gian, hệ số hiệu suất dao động thấp cho phép làm cho việc chuyển đổi hoàn toàn RF thành băng gốc chip CMOS có kích thước hợp lý lựa chọn Với giải pháp thu tín hiệu vệ tinh CMOS chíp, giá thành sản phẩm lắp đặt giảm đáng kể, tính linh hoạt tăng Trọng tâm luận văn đề xuất dao động điều khiển số tích hợp Đối với biến đổi trực tiếp đòi hỏi dao động cầu phương khóa vào tinh thể thạch anh bên ngồi cách thức vịng khóa pha (PLL) Hiệu suất loại dao động cầu phương LC so sánh: Bộ dao động Colpitts, dao động cặp ghép chéo dao động tụ điện chéo Luận văn so sánh dao động cầu phương dao động đơn Mặc dù dao động cặp ghép chéo đạt FoM cao dao động tụ điện chéo đạt IRR cao Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Để điều khiển tải, gm rout phải xấp xỉ Theo (3.17), gm rout không vô cùng, điện dung tải khơng có ảnh hưởng lên điện dung lối vào Thay giá trị thích hợp cho tất biến đổi cho ta giá trị Cin  15.22986 fF CL  24 fF Cin  15.55075 fF CL  36 fF Vì sai khác 320aF, đệm tầng cung cấp nhiều chút bậc hai hệ số bảo vệ cần thiết Tầng đệm thứ hai giải vấn đề Tuy nhiên, lặp nguồn tạo độ lợi không hạn chế biên độ, kết hợp với tiêu thụ điện cao (thường nhiều 40mW cho riêng tầng thứ nhất), nên lựa chọn tốt Bộ đổi điện tầng không đối xứng khơng có kháng đầu vào lớn, cung cấp đủ bảo vệ thường tiêu thụ 24mW điện cấu hình cầu phương vi sai Do đó, loại đệm lựa chọn Từ tính tốn đưa kết luận: Một đệm có đổi điện tầng khơng đối xứng tạo bảo vệ cần thiết dao động điện dung tải biến thiên tiêu thụ điện thấp Do đó, đệm chế tạo theo cách 3.2.3 Điện cảm Tạo phần điện cảm lớn dành cho ứng dụng audio trở nên đơn giản, kích thước dây dẫn thơng thường bỏ qua so với diện tích cuộn dây, điện dung kí sinh nhỏ, quấn nhiều vịng, giảm hiệu ứng biên Tạo phần điện cảm phẳng cho tần số hoạt động vài GHz khơng q phức tạp Các điện dung kí sinh dễ dàng làm giảm tần số cộng hưởng nội cuộn dây tới giá trị không mong muốn giá trị độ tự cảm tính tốn cách dễ dàng từ diện tích quấn quanh cuộn dây, vài nguyên nhân Để lựa chọn thiết kế phần điện cảm thích hợp, mơ hình chung miêu tả cách xác thiết kế phần điện cảm phẳng xác định vận hành 54 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Trong [12] điện cảm 400pH hình bát giác, Q tần số cộng hưởng tối ưu thiết kế hai vòng với độ rộng đường  m khoảng cách đường 10  m Trong trường hợp đó, Q = 26 10GHz tần số cộng hưởng vào khoảng 40GHz Cộng hưởng chọn cách xa tần số hoạt động, đỉnh điện cảm có ảnh hưởng bên tần số cộng hưởng Điều dẫn đến ảnh hưởng khơng kiểm soát đường cong điều chỉnh hiệu ứng khơng mong muốn khác, thích hợp để có độ dốc điện cảm xung quanh tần số hoạt động vừa phải Đối với điện cảm lựa chọn, đồ thị điện cảm Q so với tần số biểu diễn hình 3.9 Hình 3.9: Độ tự cảm Q so với tần số cho điện cảm với đường kính 10  m [12] 55 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Điện cảm nhỏ nhạy với ký sinh, đặc biệt điện trở liên kết, nhạy với độ tự cảm ký sinh Điện cảm tính theo cơng thức sau [18]: L 0l   2l     2l   ln    0, 75    10 7  l  ln    0, 75  2   r    r    3.18 Trong l độ dài dây r bán kính, dây giả định hình trụ Trong thực tế, biểu thức hữu ích cho việc xấp xỉ dây khơng phải hình trụ, độ dài yếu tố quan trọng nhất, hình dạng mặt cắt ngang xác thực không quan trọng Trong nghiên cứu khác, người ta quan sát thấy bỏ qua ảnh hưởng dẫn đến dịch chuyển âm xung quanh 1GHz tần số dao động khung cộng hưởng LC [11] Thậm chí gây hại bao quanh diện tích A vòng dây, bên [18]:  3.19  Lloop  0  A Ngoài độ tự cảm, bao quanh diện tích vịng dây, chí phần đoạn uốn cong lớn, dẫn đến ghép tương hỗ phận khác mạch Điều giảm thiểu cấu trúc bố trí “Manhattan”, đường ngang dọc vẽ lớp kim loại khác đường thẳng ngược pha chạy song song toàn độ dài chúng Khi độ tự cảm ký sinh tách nhờ cách bố trí, người ta phải cẩn thận để khơng thực chu kì dịng điện 3.2.4 Điều chỉnh tần số Nhiều thơng số q trình có dung sai định, dẫn đến khác biệt mạch thiết kế giống Điều quan trọng khác biệt biến đổi tần số dao động Trong luận văn, ý tưởng bù đắp cho khác biệt sản xuất, dự kiến gây độ lệch tần số  5% , cách hiệu chuẩn khởi động thực điều chỉnh PLL sử dụng khối điều chỉnh tần số tốt 56 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Việc điều chỉnh tần số thực cách sử dụng điện dung biến đổi điều chỉnh kỹ thuật số (các điốt biến dung) theo mảng lớn, gọi dãy điốt điện dung Hiệu chuẩn khởi động thực cách sử dụng dãy điốt điều chỉnh giá trị thô điều chỉnh vi cấp liên tục thực sử dụng dãy điốt điện dung điều chỉnh giá trị tinh Trong hình 3.10, điện dung cực cửa so với điện áp điều khiển vẽ cho NMOST Điện dung ổn định xung quanh 0V điện áp lớn 1,2V Điều khai thác cách chuyển đổi điện áp điều khiển kỹ thuật số hai vùng chắn dao động AC nhỏ Bằng cách điện dung tuyến tính bị biến đổi (ví dụ, điện áp cung cấp khơng liên tục) Về nguyên tắc, điốt biến dung tương ứng với bit điều khiển nhị phân, điốt biến dung khác điện dung chuyển đổi cặp nhân tố Đối với dãy điốt biến dung điều chỉnh giá trị tinh, chuyển đổi nhị phân hồn tồn gây khơng đơn điệu dải điều chỉnh tần số, mã nhiệt kế sử dụng cho bít quan trọng nhất, hạn chế điện dung chuyển mạch tối đa thành phần tới LSB Ngoài ra, điện dung điốt biến dung không tỉ lệ tuyến tính với diện tích hiệu ứng biên Điều thấy rõ ràng so sánh hình 3.10 hình 3.11 Để giảm kích thước điốt biến dung, số lượng điện dung cố định tăng lượng biến đổi 57 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Hình 3.10: Đường cong C-V  m2 điốt biến dung Hình 3.11: Đường cong C-V điốt biến dung có kích thước tối thiểu (120  60nm ) 58 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Đối với dao động Colpitts, cách tự nhiên để bổ sung điốt biến dung đưa hình 3.12 Các điện dung C1' C 2' chia thành điện dung, với C3 điện dung biến đổi, minh họa hình 3.13 Trong dao động thực, C4 thực tụ điện vi sai nửa điện dung quy định Hình 3.12: Sơ đồ thể kết nối điốt điện dung Hình 3.13: Sơ đồ thể kết nối điện dung thay 59 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Điện dung đầu vào khung cộng hưởng trường hợp đó: Cin  C1 nt  C3  (C2 nt C4 )   C1C2C4  C1C2C3  C1C3C4 C1C2  C1C4  C2C3  C2C4  C3C4 (3.20) Tỉ lệ chia điện dung n nút C2 C4 xác định nhiễu pha [15] Đối với C3 biến thiên, khơng thể giữ không đổi, biểu thức cho bên dưới: n C1' C1C2  ' ' C1  C2 C1C2  C1C4  C2C3  C2C4  C3C4 (3.21) C3 xuất mẫu số, ảnh hưởng giảm thiểu cách lựa chọn C1 lớn, thông thường C4 phải đủ lớn để đạt tỉ lệ chia 0,3 Điều đặt giới hạn thấp thay đổi giới hạn C3C4 Để tránh thay đổi n, thay đổi C4, điều làm gia tăng kí sinh cho mạch, làm giảm nhiễu pha IRR biến đổi n Ngoài ra, số nghiên cứu cho 0,3 lúc n tối ưu cho cấu hình cầu phương; thực tế, tối ưu cho n không xác định Tụ điện vi sai C4 để tiếp đất tốt ảnh hưởng đến tính đối xứng dạng sóng dao động vi sai Do khơng thích hợp để thực điều chỉnh với điện dung (như biểu diễn hình 3.12), điện dung điều chỉnh tiếp đất Tuy nhiên, phương pháp không chuyển đổi điện trở nối tiếp âm dao động thành giá trị không mong muốn, thực tế giải pháp Cũng kết nối điện dung điều chỉnh với khung cộng hưởng phương pháp tụ chéo phụ Phương pháp làm cho điện dung điều chỉnh dễ dàng dao động điện áp, khơng có điện dung song song làm giảm dao động Tức tụ điện chéo phải nhỏ dãy điốt điện dung cuối chiếm lớn diện tích chíp 60 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo * Điều chỉnh tuyến tính Tần số dao động khơng tuyến tính với điện dung, tỉ lệ với nghịch đảo bậc hai Đối với biến đổi điện dung tương đối nhỏ  , xấp xỉ tuyến tính hợp lệ, coi f0  1 1   20 2 L Cin 2 L C0 1     1   1    2 L C0   (3.22) Đường cong điều chỉnh khơng tuyến tính với lệnh điều chỉnh, đơn giản hóa sử dụng để kiểm tra bước điều chỉnh theo thứ tự độ lớn Lưu ý rằng, kích thước bước tăng tần số cao hơn, thay đổi liên tục điện dung  sau nhân với tần số khởi đầu lớn 3.3 Bộ dao động cầu phương đề xuất cho máy thu tín hiệu truyền hình qua VINASAT-1 3.3.1 Sơ đồ dao động Sơ đồ dao động cầu phương đề xuất minh họa hình 3.14 hình 3.15 với kích thước transistor ghi kèm Các lối I+, I-, Q+ Q- đệm đệm minh họa hình 3.16 Sự bổ sung điốt kỹ thuật số kèm không hiển thị [12] 61 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Hình 3.14: Sơ đồ mạch Colpitts lấy tín hiệu I từ cộng hưởng Hình 3.15: Sơ đồ mạch Colpitts lấy tín hiệu Q từ cộng hưởng 62 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Hình 3.16: Sơ đồ nguồn chung tầng không đối xứng/bộ đệm đảo 3.3.2 Các tham số Mặc dù dao động cặp ghép chéo đạt FoM cao dao động tụ điện chéo đạt IRR cao nhất, dao động Colpitts đề xuất, hiệu suất IRR hợp lý khả hoạt động điện cung cấp cao dao động cặp nối chéo, cho phép hiệu suất nhiễu pha ổn định Bảng 3.1: So sánh cấu trúc liên kết khác dao động [12] Theo (3.21) giảm ảnh hưởng C3 cách lựa chọn C1 lớn, C4 phải đủ lớn để đạt tỉ lệ chia 0,3 Điện dung dao động tính theo cơng 63 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo thức (2.21) Kết tính tốn điện dung dao động ứng với kênh truyền xuống băng Ku Vinasat-1 với L = 400pH bảng bên dưới: Kênh Tần số (MHz) C (pF) Cvar (pF) K1 10950 0,52814 1,7605 K2 10986 0,52469 1,7490 K3 10990 0,52431 1,7477 K4 11026 0,52089 1,7363 K5 11150 0,50937 1,6979 K6 11186 0,50609 1,6870 K7 11200 0,50483 1,6828 K8 11450 0,48302 1,6101 K9 11451 0,48294 1,6098 K10 11487 0,47992 1,5997 K11 11651 0,46650 1,5550 K12 11887 0,44816 1,4939 Bảng 3.2: Điện dung tính cho kênh băng – Ku Vinasat – Để điều chỉnh Cvar , phân thành dãy: Dãy điều chỉnh giá trị thô bao gồm điốt điện dung 0.76  m  0.76  m dãy điều chỉnh giá trị tinh bao gồm it in dung 0.14àmì0.14àm, vi bc iu chnh ti thiu ước tính 500kHz Mỗi dãy tạo thành 63 thành phần (tương đương với bít sơ đồ điều khiển nhị phân), với thành phần 8LSB, thành phần 4LSB thành phần 1LSB Do đó, khơng có thành phần lớn 8LSB cần chuyển mạch, để ngăn ngừa không đơn điệu không phù hợp Điện áp đặt vào điốt biến dung có giá trị thay đổi từ 0V đến 2V Thay qt tồn dải điện áp để chọn kênh mong 64 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo muốn tức chọn giá trị Cvar ứng với kênh truyền xuống giá trị Cvar ta gán cho mã định Dạng sóng tín hiệu đầu dao động thể hình 3.17 (theo mơ Frank Leong [12]) Hình 3.17: Tín hiệu đầu dao động tần số 11.7GHz * Tổng kết chương Chương 3, tác giả giới thiệu vệ tinh Vinasat-1, tham số đặc trưng vệ tinh, đưa yêu cầu máy thu tín hiệu truyền hình từ Vinasat-1 Trong chương này, tác giả sâu phân tích tính tốn tham số cho dao động cầu phương, dao động đề xuất cho máy thu tín hiệu truyền hình vệ tinh qua Vinasat-1: Bộ đệm, điện cảm, điều chỉnh tần số; đưa sơ đồ tham số tính cho kênh truyền xuống băng Ku Vinasat-1 65 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo KẾT LUẬN * Kết đạt luận văn Sau xem xét nhiều cách tạo tín hiệu dải băng tần sở khác máy thu vệ tinh băng Ku, kết luận dao động LC cầu phương dạng Colpitts đề xuất hoạt động tốt dải tần 10.9  11.9 GHz với tỷ lệ loại bỏ tần số ảnh 30dB nhiễu pha -85dBc/Hz 100kHz, dao động phù hợp cho máy thu tín hiệu truyền hình từ Vinasat-1 Với thời gian hạn hẹp luận văn giới thiệu tổng quan hệ thống thu vệ tinh nay; nghiên cứu dao động (bộ dao động cầu phương): Bộ dao động cặp ghép chéo, dao động Colpitts dao động tụ điện nối chéo phù hợp với hệ thống thu homodyne (chuyển đổi Zero-IF); đề xuất dao động phù hợp với dải tần băng Ku Vinasat-1 đưa số thơng số tính tốn cho dao động đề xuất Ngồi ra, tác giả có bước đầu thành công việc ứng dụng simulink matlab để mô linh kiện điện tử Nội dung luận văn có lợi cho việc thiết kế dao động ứng dụng thực tế để bước đưa hệ thống thu homodyne vào hoạt động Việt Nam * Hướng nghiên cứu Thiết kế dao động cầu phương sử dụng cho hệ thống thu homodyne để đáp ứng nhu cầu thiết thực vấn đề cần thiết để truyền hình vệ tinh ngày trở nên phổ biến Theo hướng này, dự kiến học viên tương lai là: - Tiếp tục nghiên cứu, tính tốn, thiết kế đầy đủ cho dao động đề xuất - Cùng nhóm nghiên cứu, thiết kế đầy đủ máy thu tín hiệu truyền hình từ Vinasat1 - Mở rộng tìm hiểu, nghiên cứu truyền dẫn vơ tuyến ứng dụng viễn thông đại, ứng dụng Việt Nam 66 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Lê Xuân Thê (2005), Dụng cụ bán dẫn vi mạch, NXB giáo dục, Hà Nội [2] Ngạc Văn An, Đặng Hùng, Nguyễn Đăng Lâm, Lê Xuân Thê, Đỗ Trung Kiên (2006), Vô tuyến điện tử, NXB giáo dục, Hà Nội [3] Nguyễn Phạm Anh Dũng (2007), Thông tin vệ tinh, Trung tâm đào tạo bưu viễn thơng 1, mã số 411TVT360, Hà Nội [4] Vinasat -1: http://vi.wikipedia.org/wiki/Vinasat-1 Tiếng anh [5] Ahmad Mirzaei et al (Sep 2007), The Quadrature LC Oscillator:A Complete Portrait Based on Injection Locking, IEEE Journal of Solid-State Circuits,vol.42, no.9, pp.1916– 1932 [6] Alan W.L.Ng and Howard C.Luong (Feb 2006), A 1V 17GHz 5mW Quadrature CMOS VCO based on Transformer Coupling, ISSCCD ig Of Tech Papers, pp.711720 [7] Ali Hajimiri and Thomas H.Lee (Feb.1998), A General Theory of Phase Noise in Electrical Oscillators, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.33, no.2, pp.179–194 [8] Alper Demir (Sep.2006), Computing Timing Jitter From Phase Noise Spectra for Oscillators and Phase-Locked Loops With White and 1/f Noise, IEEE Transactions on Circuits and Systems—I: Regular Papers, vol.53, no.9, pp.1869–1884 [9] Behzad Razavi (1998), RF microelectronics, Prentice Hall, Upper Saddle River, ISBN 0-13-887571-5 [10] Domine M.W.Leenaerts et al (July 2003), A 15-mW Fully Integrated I/Q Synthesizer for Bluetooth in 0.18-µm CMOS, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.38, no.7, pp.1155–1162 67 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo [11] Edwin van der Heijden and Cicero S.Vaucher (Mar.2007), Low Phase Noise, Low Power Ka-Band (18GHz) LC-VCOs in QUBiC4X, NXP Semiconductors Technical Note NXP-R-TN 2007/00079, NXP Restricted [12] Frank Leong (2007), Design of an oscillator for satellite reception, M.Sc Thesis, [13] Lukman Sharif, Munir Ahmed, and Nauman Sharif (March 2011), Direct Broadcast Satellite (DBS) Television Systems, International Journal of Research and Reviews in Wireless Communication, Vol 1, No [14] Pepijn van de Ven et al (2001), An optimally coupled 5GHz quadrature LC oscillator, Symposium on VLSI Circuits Dig of Tech Papers, pp.115–118 [15] Pietro Andreani et al (May 2005), A Study of Phase Noise in Colpitts and LCTank CMOS Oscillators, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.40, no.5, pp.1107– 1118 [16] Roberto Aparicio and Ali Hajimiri (Dec.2002), A Noise-Shifting Differential Colpitts VCO, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.37, no.12, pp.1728–1736 [17] Sander L.J Gierkink et al (July 2003), ALow-Phase-Noise 5-GHz CMOS Quadrature VCO Using Super harmonic Coupling, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.38, no.7, pp.1148–1154 [18] Thomas H.Lee (2004), Planar Microwave Engineering, Cambridge University Press, Cambridge, ISBN0-521-83526-7 68 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Vật lý TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Chương 3: Bộ dao động cầu phương cho máy thu truyền hình quảng bá qua VINASAT- 1 3 .1 Vệ tinh VINASAT- 1 3 .1. 1 Giới thiệu Vinasat- 1 vệ tinh viễn thông. .. skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ khoa học Nguyễn Thị Thảo Chương 2: Một số mô hình dao động nội máy thu truyền hình vệ tinh 2 .1 Bộ dao động nội máy thu truyền hình vệ tinh 2 .1. 1 Các vấn đề chung tạo dao động. .. hình vệ tinh 12 2 .1 Bộ dao động nội máy thu truyền hình vệ tinh? ??…… ……………… 12 2 .1. 1 Các vấn đề chung tạo dao động? ??……………….………………… 12 2 .1. 2 Bộ dao động máy thu truyền hình? ??…………………………… 14 2.2 Các tham