BÀI TẬP LỚN MÔN THIẾT BỊ THU PHÁT VÔ TUYẾN ĐIỆN ppt

+> Khối tổng hợp tần số và tạo tần số phát: Có nhiệm vụ tạo ra nhiều tần số phát theoyêu cầu từ tần số chuẩn của bộ dao động thạch anh.+> Tiền khuếch đại công suất: Có nhiệm vụ khuếch đạ

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 01

PHẦN І : TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ THU PHÁT 02

I Tổng quan về máy phát vô tuyến điện 02

1 Khái niệm: 02

2 Sơ đồ khối 03

3 Phân loại máy phát: 04

4 Các chỉ tiêu kĩ thuật của máy phát 05

II Máy thu 07

1.Các tham số kĩ thuật 07

2.Phân loại máy thu 07

3 Máy thu khuếch đại thẳng: 08

4 Máy thu đổi tần ……….08

PHẦN II PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ KHỐI,SƠ ĐÒ TẦNG PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG ANTEN CỦA MÁY THU PHÁT VTĐ JSS-720 10

I Phân tích phần phát 10

1 Khối phát của JSS 720 bao gồm các khối: 10

2 Nhiệm vụ các khối: 10

3 Phân tích 10

II Phân tích phần thu 14

1 Phần thu gồm các khối: 14

2 Nhiệm vụ các khối: 14

3.Phân tích 14

III Đi sâu phân tích bộ phối hợp trở kháng anten JSS-720 17

1.Khái quát: 17

2.Sơ đồ khối của bộ điều hưởng: 19

IV KẾT LUẬN 26

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của thông tin vô tuyến thì thiết bị vôtuyến điện(VTĐ) đã đóng một vai trò rất quan trọng trong việc truyền tải tin tức đi xa.Thiết bị thu phát được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực thông tin như việc phátthanh truyền bá các thông tin đại chúng, các thông tin quân sự… Đặc biệt thiết bị thuphát được sử dụng trên các tàu thuyền nhằm phục vụ cho mục đích an toàn và cứu nạntrên biển

Thông tin liên lạc trước khi được truyền đi xa nó phải được điều chế để dịch lênmiền tần số cao có khải năng tự bức xạ ra không gian Thiết bị thực hiện xử lý tin tức,điều chế và bức xạ sóng điện từ gọi là máy phát vô tuyến điện Thiết bị làm chức năngngược lại gọi là máy thu vô tuyến điện

Mô hình truyền sóng trong không gian tự do của hệ thống thông tin VTĐ :

Để nghiên cứu kĩ hơn sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu tổng quan về thiết bị vôtuyến điện và đi sâu phân tích chi tiết sơ đồ khối của máy thu phát VTĐ JSS-720.Phân

Máy phát vô

Môi trường truyền

PHẦN І : TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ THU PHÁT

I Tổng quan về máy phát vô tuyến điện.

1 Khái niệm:

Máy phát vô tuyến điện là một thiết bị vô tuyến điện tạo ra dao động cao tần đưavào anten để bức xạ ra không gian tự do dưới dạng sóng điện từ để truyền thông tin đixa

2 Sơ đồ khối

+> Khối dao động: Tạo ra một tần số chuẩn đưa vào khối điều chế

+> Nguồn tin gồm: Nguồn tin tương tự và nguồn tin số Nó tạo ra tin tức mà phía thuyêu cầu

+> Khuếch đại tin tức: Khuếch đại biên độ tin tức đủ lớn để đưa tới khối điều chế.+> Điều chế: Trộn hai tần số từ khối dao động tới và từ nguồn tin tới cho ra tần số phát.+> Khuếch đại ra anten: Có nhiệm vụ: - Đảm bảo công suất bức xạ ra không gian

KĐ ra anten

Nguồn tin

+> Khối tổng hợp tần số và tạo tần số phát: Có nhiệm vụ tạo ra nhiều tần số phát theoyêu cầu từ tần số chuẩn của bộ dao động thạch anh.

+> Tiền khuếch đại công suất: Có nhiệm vụ khuếch đại biên độ tín hiệu từ khối điềuchế tới để có biên độ đủ lớn trước khi bức xạ ra không gian

+> Khuếch đại công suất: Có nhiệm vụ lọc hài, phối hợp trở kháng với mạch ra Anten

3 Phân loại máy phát:

Có nhiều cách phân loại khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng

a.Phân loại theo nhóm công tác có các loại sau:

- Máy phát liên tục: Các sóng siêu cao tần luôn luôn bức xạ ra không gian

- Máy phát không liên tục: Chỉ bức xạ ra không gian khi có tin tức

b.Phân loại theo tần số phát:

Trong dải tần vô tuyến điện người ta chia ra các dải tần:

-sóng dài: 30KHz 300KHz

-Sóng trung: 300KHz ÷ 3000KHz

T/H tần số tạo tần số

K/Đ tin tức

Điều chế

K/Đ

ra anten

Tiền K/Đ công suất

K/Đ công suất

c.Phân loại theo công suất phát bao gồm:

+ Hiệu suất của máy phát:

+ Độ chính xác của tần số: Là sự sai lệch giữa bộ chỉ thị tần số phát với tần số bức xạthực tế của anten của máy phát đó ra không gian Nó phụ thuộc vào cơ cấu chỉ thị củamáy phát đó:

+ Sóng hài: Là các tần số hài bức xạ ra không gian cùng với thành phần tần số cơ bảncủa máy phát, tần số hài sẽ gây nhiễu cho các đài phát khác và gây nhiễu cho đài xungquanh.

+/ Méo phi tuyến điều chế:

Méo phi tuyến do tính chất phi tuyến của các phần tử phi tuyến gây nên Mạch khuếchđại có đặc điểm là chèn ép tạp âm nên ta dựa vào đó để triệt tiêu các thành phần không

có lợi Trong mạch khuếch đại hệ số khuếch đại cũng không đồng đều với các tín hiệukhác nhau

b Các chỉ tiêu kĩ thuật về kết cấu:

Phụ thuộc vào điều kiện, mục đích sử dụng thiết bị để người ta xét đến chỉ tiêu:

+/ Trọng lượng thể tích

+/ Khả năng chịu va đập

+/ Khả năng chịu nhiệt độ, độ ẩm

+/ Thuận lợi cho việc thao tác sử dụng

+/ Hệ số an toàn cơ khí của thiết bị

+/ Giá thành của thiểt bị

II Máy thu

1.Các tham số kĩ thuật

a Độ nhạy trong máy thu:

Độ nhạy là khả năng thu được tín hiệu nhỏ nhất ở đầu vào mà máy thu cho ra được mứctín hiệu tin tức ở bộ chỉ thị bình thường Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giáchất lượng của máy thu Độ nhạy phụ thuộc rất lớn vào các tầng đầu vào và phụ thuộcvào hệ số phẩm chất của các linh kiện Đơn vị để đánh giá độ nhạy là mv hoặc μvv

Nguồn cung cấp gồm điện áp sử dụng, công suất nguồn tiêu thụ

Ngoài ra còn một số thông số khác như kích thước, kết cấu làm việc,nhiệt độ, độ ẩm…

2.Phân loại máy thu

a Phân loại theo dải tần số công tác gồm:

+ Máy thu sóng dài

+ Máy thu sóng trung

+ Máy thu sóng ngắn

+ Máy thu sóng cực ngắn

+ Máy thu sóng siêu cao tần

+ Máy thu toàn sóng

b Phân loại theo chế độ thu gồm:

+ Máy thu điều biên: gồm máy thu đơn biên và máy thu đa biên

+ Máy thu điều tần

+ Máy thu điều pha

c Phân loại theo tín hiệu tin tức gồm:

+ Máy thu hình

+ Máy thu thanh

+ Máy thu chữ(Telex)

+ Máy thu ảnh

+ Máy thu Fax

3 Máy thu khuếch đại thẳng:

+ Mạch vào là khung cộng hưởng để cộng hưởng tần số cần thu, thường là khung dao

động LC

+ Khối tách sóng: tách tần số cần thu ra khỏi tần số cao tần

+ Khối khuếch đại công suất: Khuếch đại biên độ tín hiệu thu đủ lớn đưa ra loa

Nhược điểm của máy thu này là: Độ ổn định kém, dải tần làm việc hẹp, tạp âm lớn vànhiễu

Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền, không đòi hỏi công nghệ

4 Máy thu đổi tần:

Tách sóng

Mạch

vào

K/Đ công suất

+ Mạch vào: Có nhiệm vụ chọn lọc tần số cần thu Tín hiệu được chọn đưa vào khối K/

Đ cao tần, ở đây không quan trọng hệ số khuếch đại mà điều quan trọng là tỉ số S/N.+ Khối đổi tần: Trộn tần số từ khối khuếch đại cao tần với tần số ở khối dao động nộiOSC để đưa ra tần số không đổi Ftt tần số này được đưa qua khối khuếch đại nữa, tầngkhuếch đại này quyết định độ nhạy của máy thu

+ Khối tách sóng: Phục hồi lại tin tức đưa vào bộ khuếch đại công suất để đưa ra loa,tách một phần tín hiệu đưa vào bộ tự điều chỉnh khuếch đại

+ Mạch tự điều chỉnh khuếch đại có nhiệm vụ bảo đảm tín hiệu đến bộ tách sóng là đủlớn và ở trong giới hạn để bộ tách sóng có hiệu quả Bộ tự điều chỉnh khuếch đại thựchiện điều này bằng cách cảm nhận mức tín hiệu ở đầu vào tới bộ khuếch đại cao tần,cũng như tín hiệu vào bộ khuếch đại tin tức và điều chỉnh hệ số khuếch đại của bộkhuếch đại để duy trì nó ở mức ổn định

K/Đ cao tần

Đổi tần

K/Đ trungtần

OSC

Tách sóng

K/Đ côngsuất

AGC

Mạch

vào

Sơ đồ khối

PHẦN II PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ KHỐI,SƠ ĐÒ TẦNG PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG

ANTEN CỦA MÁY THU PHÁT VTĐ JSS-720

I Phân tích phần phát

1 Khối phát của JSS 720 bao gồm các khối:

+ Khối tạo tín hiệu đơn biên SSB

+ Khối tổng hợp tần số và tạo tần số phát

+ Khối khuếch đại công suất

+ Khối điều hưởng Anten

2 Nhiệm vụ các khối:

+ Khối tạo tín hiệu đơn biên SSB: Tín hiệu này được tạo ra bằng cách điều chế tín hiệuAF( tín hiệu âm thanh) với tần số sóng mang 455kHz Nó được dùng cho mạch biến đổitần số để biến đổi thành tần số phát

+ Khối khuếch đại công suất: Khuếch đại biên độ tín hiệu đủ lớn để đưa ra Anten, loại

bỏ tạp âm ra khỏi tín hiệu

+ Khối điều hưởng Anten: Có nhiệm vụ bức xạ tín hiệu ra ngoài không gian, phối hợptrở kháng với tầng khuếch đại công suất

3 Phân tích

a, Khối tạo tín hiệu đơn biên SSB

Dao động thạch anh tạo ra tần số 20MHz sau đó đựơc đưa qua bộ chia 4 và đưa vàomạch vòng khoá pha PLL tạo ra tần số 455kHz

+ Nguyên lý tạo tần số 455kHz bằng mạch vòng khoá pha PLL

Sơ đồ khối mạch vòng khoá pha:

Khi không có tín hiệu vào thì tín hiệu hiệu chỉnh U’d =0 vì tín hiệu ra của bộ tách sóngpha là tích (Uv x U’d ) Mạch VCO dao động tại tần số dao động riêng f = 455kHz Khi

có tín hiệu vào bộ tách sóng pha sẽ so pha tần số tín hiệu vào với tín hiệu so sánh Đầu

ra của bộ tách sóng pha xuất hiện tín hiệu Ud mà trị số tức thời của nó tỉ lệ với hiệu pha

(hiệu tần số) của hai tín hiệu vào thời điểm đó đồng thời có các thành phần tần số f v – f’ r

v à f v + f’ r Tần số tổng bị loại bỏ nhờ mạch lọc thông thấp còn tần số thấp được

khuếch đại lên và được dùng để điều khiển tần số dao động của VCO Tần số dao động

của VCO được thay đổi sao cho f v – f’ r tiến tới 0 nghĩa là f v = f’ r hoặc f r =N f v với N

là hệ số chia của bộ chia tần Ở đây f v = 5MHz vậy hệ số chia 6

Mạch Chia tần

U v , f v

Tín hiệu dữ liệu từ bộ điều khiển qua cổng COM được khuếch đại đảm bảo biên

độ tín hiệu đủ lớn sau đó đưa vào bộ chuyển mạch âm tần (AF SW) CPU sẽ điều khiểnchuyển mạch để phát đi các tín hiệu dữ liệu và các tín hiệu phụ: Tone, Alarm, Fs-In.Tín hiệu ra từ chuyển mạch AF được đưa tới bộ điều chế đơn biên (LSB MOD) đểđiều chế với sóng mang fc = 455kHz tạo tín hiệu SSB Tín hiệu sóng mang fc tạo ra từ

bộ dao động chủ bằng thạch anh DTCXO 20MHz Tín hiệu sau điều chế đưa qua bộ lọcbăng (BPF) để lấy một dải biên tần Quá trình điều chế đơn biên này nhằm mục đích:

+ Giảm độ rộng dải tần đi một nửa

+ Công suất của máy phát giảm

+ Tạp âm đầu thu giảm do biên tần của tín hiệu hẹp hơn

Bộ điều chế nhiều chế độ (VCA) xác lập chế độ làm việc của máy phát, được điềuchỉnh bởi tín hiệu Gain-Cont từ CPU Bộ điều chế này thực hiện điều chế tín hiệu đơnbiên từ bộ lọc băng đưa tới với sóng mang chuẩn fc = 455kHz để tạo ra tín hiệu sóngmang phụ với tần số 455kHz

Để đảm bảo chất lượng của tín hiệu nguồn như:

+ Lọc bỏ tần số ảnh

+ Đảm bảo độ sâu điều chế

+ Giảm nhẹ yêu cầu với các mạch lọc,…

b, Khối tổng hợp tần số và tạo tần số phát

Tín hiệu mang tin tức có tần số 455kHz sẽ được đưa lên tần số sóng mang rất cao, việcnày được thực hiện nhờ các bộ trộn (MIX) Đầu tiên tần số sóng mang 455kHz đượctrộn với tần số fL1 = 70MHz để tạo ra tần số 70.455MHz Sau khi được khuếch đại vàqua bộ lọc băng để đưa tới bộ trộn thứ hai, tại đây nó được trộn với tần số fL2 để tạo tần

Tần số f0 sau khi qua bộ lọc được đưa tới khối khuếch đại công suất để tạo côngsuất đủ lớn đưa ra Anten

c,Bộ khuếch đại công suất gồm: 4 khối chức năng:

+ Tiền khuếch đại (DRIVE AMP): Không yêu cầu về hệ số khuếch đại mà chỉ làm tăng

tỉ số tín hiệu trên tạp âm (S/N)

+ Bộ chia tín hiệu (POWER SPLITTER): Chia tín hiệu từ bộ tiền khuếch đại thành bađường tín hiệu riêng biệt tới 3 bộ khuếch đại công suất

+ Các bộ khuếch đại công suất: Thực hiện khuếch đại công suất Các mạch này đảmbảo hệ số khuếch đại để đưa ra công suất đủ lớn

+ Bộ tổng hợp công suất(POWER COMBINER): Tổng hợp công suất từ 3 bộ khuếchđại công suất

Mục đích của việc sử dụng ba bộ khuếch đại công suất riêng rẽ trong khối khuếch đạicông suất là để giảm bớt yêu cầu về hệ số khuếch đại, khả năng chịu tải, độ phẩm chấtcủa các phần tử khuếch đại do đó làm giảm giá thành thiết bị

Tín hiệu sau khi khuếch đại với công suất đủ lớn sẽ được đưa ra Anten để bức xạ

ra không gian Để phối hợp trở kháng giữa anten và bộ khuếch đại công suẩt phải dùngmạch phối hợp trở kháng Mặt khác, máy phát làm việc ở nhiều tần số khác nhau, Antenchỉ làm việc với một tần số cộng hưởng riêng như vậy đòi hỏi phải có mạch ra Anten để

bù các thành phần cảm hoặc dung để đảm bảo cho anten luôn làm việc ở chế độ cộnghưởng Bộ phối ghép Anten (ANTENNA TUNER) thực hiện các yêu cầu trên của máyphát

d,ANTENNA TUNER gồm các thành phần sau:

+ SENSOR: Đây là tổ hợp nhiều IC được xây dựng từ những mạch thuật toán, triger,các phần tử tích cực, cảm biến… có nhiệm vụ so sánh pha của tín hiệu dòng và áp nhằmphát hiện sự sai pha

+ AUTOMATIC ANTENNA TUNER: Dựa trên sự sai pha giữa dòng và áp nhận được

từ SENSOR tự động điều khiển sự phối ghép cuae anten để anten làm việc ở chế độcộng hưởng

II Phân tích phần thu

+ Mạch vào: có nhiệm vụ chọn lọc tần số cần thu Tín hiệu được chọn đưa vào khối K/

Đ cao tần, Ở đây không quan trọng hệ số khuếch đại mà điều quan trọng là tỉ số S/N.+ Khối đổi tần: trộn tần số từ khối khuếch đại cao tần với tần số ở khối dao động nội đểđưa ra tần số không đổi Ftt tần số này được đưa qua khối khuếch đại nữa, tầng khuếchđại này quyết định độ nhạy của máy thu

+ Mạch K/Đ trung tần: Khuếch đại tín hiệu đủ lớn

+ Khối tách sóng: Tách tín hiệu cần thu ra khỏi sóng mang cao tần

+ Khối khuếch đại công suất: Khuếch đại công suất tín hiệu đủ lớn đưa ra loa

3.Phân tích

Tín hiệu từ anten đi vào máy thu, trước tiên nó đi qua mạch TEST để thử xem máy

đã sẵn sàng làm việc chưa, sau đó được đưa qua mạch bảo vệ ARRESTER vàBKRELAY mạch này có tác dụng bảo vệ máy thu khi mà tín hiệu từ máy phát lớn đượcđưa tới anten nhưng không vào máy thu do lúc này rơle được ngắt ra khỏi anten Vì

- Sơ đồ chuyển mạch sử dụng diot:

Bình thường ta cấp cho catôt của hai diot một điện áp âm hoặc là 0V do đó cácdiot không thông nên mạch vào đóng, khi cấp điện áp dương cho catot hai diot thôngnên mạch vào mở cho tín hiệu đi qua ( người ta tính toán sao cho biên độ điện áp cuẩtín hiệu vào phải nhỏ hơn biên độ điện áp một chiều cấp cho catot của diot) Tín hiệu từchuyển mạch diot được đưa vào bộ lọc thông thấp 35MHz mạch lọc này chỉ cho qua tần

số nhỏ hơn hoặc bằng tần số 35MHz, sau đó được đưa tới mạch khuếch đại cao tầnmạch này chỉ có tác dụng nâng cao tỉ số S/N

Tín hiệu ra của bộ khuếch đại cao tần được trộn lần thứ nhất với tần số dao độngnội(70.455 ~ 100.454999MHz) từ bộ dao động LOOP1 tín hiệu sau bộ trộn được đưavào mạch lọc để được tần số 70.455MHz, việc chọn lọc tín hiệu cần thu do dao độngnội từ LOOP1 tần số này qua bộ khuếch đại trung tần để loại bỏ tần số ảnh đồng thờichống nhiễu-pha đinh sau đó được trộn lần thứ hai với tần số 70MHz từ LOOP2 đưa tần

số trung tần cao xuống thấp trở về tần số ban đầu 455KHz, tín hiệu đi tiếp qua rơle, quamạch lọc thông thấp 455KHz có dải thông 12KHz

D2 UrL

đồng thời tín hiệu 455kHz được đưa vào mạch lọc tạp âm Tiếp theo tín hiệu được đưavào bộ lọc băng gồm 4 dải tần: 0.3KHz, 1KHz, 3KHz, 6KHz Tín hiệu 455KHz đưaqua 4 bộ khuếch đại trung tần ( bốn bộ khuếch đại trung tần này nhằm tăng hệ sốkhuếch đại và tăng độ nhạy của máy thu) tín hiệu ra từ bộ khuếch đại trung tần thứ ba điqua mạch khuếch đại sóng mang (CAR AMP) đi vào bộ giải điều chế (DEMO) cùngvới tín hiệu từ bộ khuếch đại trung tần thứ ba Tín hiệu giải điều chế được đưa vào bộSQLMUTE qua bộ điều chỉnh to nhỏ (volume) điều chỉnh tần số theo ý muốn và qua bộkhuếch đại âm thanh đưa ra loa.

+ LOOP1: Tạo dao động nội quyết định tần số cần thu, tạo tín hiệu TESTL1

+ LOOP2: Tạo ra tần số dao động nội thứ hai, tạo ra tín hiệu TESTL2

+ CPU: Điều khiển quá trình làm việc của các khối trong máy thu

455KHz

12Khz