Phân tích sơ đồ máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung (sơ đồ 12)

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THU PHÁT VÔ TUYẾN ĐIỆN Đề tài: Phân tích sơ đồ máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung (sơ đồ 12) Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Thuỳ Linh Sinh viên thực Nguyễn Tiến Đạt Lớp ĐTVT 17 Mã SV 18150181 Hà Nội - 2022 Nhiệm vụ tiêu kĩ thuât máy thu 1.1 Nhiệm vụ máy thu Máy thu cần phải bao gồm khâu để thực q trình sau: • Tách từ tất tập hợp dao động điện nhận anten thu trường điện từ bên ngồi khơng gian cảm ứng vào, lấy tín hiệu cần thu từ máy phát (nguồn phát) tín hiệu cần nhận truyền tới • Khuếch đại tín hiệu cao tần • Giải điều chế (tách sóng), nghĩa biến đổi điện áp cao tần điều chế tin tức thành điện áp thay đổi theo quy luật điều chế • Khuếch đại tín hiệu sau tách sóng • Tái tạo lại tin tức 1.2 Chỉ tiêu kĩ thuật máy thu Tính chất máy thu đặc trung loạt tiêu máy phát phụ thuộc vào công dụng cấp máy thu Dưới số phân tích tiêu kĩ thuật chủ yếu máy thu: 1.2.1 Độ nhạy • Độ nhạy máy thu xác định giá trị nhỏ sức điện động 𝑬𝑨 hay cơng suất 𝑷𝑨 tín hiệu cần thu anten để thiết bị cuối máy thu làm việc bình thường (với độ tin cậy sai số cho phép) 𝑬𝑨 hay 𝑷𝑨 có giá trị nhỏ độ nhạy máy thu cao • Độ nhạy máy thu phụ thuộc vào hệ số khuếch đại máy thu, hệ số khuếch đại máy thu lớn độ nhạy cảu máy thu cao • Ngồi ra, độ nhạy máy thu phụ thuộc vào nhiễu tác động Khi mức nhiễu nhỏ mức tín hiệu thu việc thu tín hiệu dễ dàng, mức tín hiệu so sánh với mức tín hiệu dễ dàng, mức nhiễu so sánh với mức tín hiệu khơng thu nhận tín hiệu Do điều kiện tác động nhiễu bên ngồi máy thu có mức độ khác (phụ thuộc vào thời gian dải tần công tác), nên xác định độ nhạy máy thu người ta xác định ảnh hưởng tạp âm nội gây (thông qua tỉ số SNR) 1.2.2 Di tn cụng tỏc ( ữ ) ã L dải tần số công tác máy thu giống máy phát Nó xác định theo dải tần số làm việc máy thu mà tiêu chất lượng thay đổi giới hạn cho phép Đôi số điện đài dải tần công tác máy thu khác với dải tần công tác máy phát • Trong máy thu chuyên dụng, hệ số bao tần 𝑲𝒃 = 𝒇𝒎𝒂𝒙 𝒇𝒎𝒊𝒏 lớn dải tần số cơng tác phân chia thành bang tần để đảm bảo tiêu kĩ thuật đồng toàn dải tần số cơng tác 1.2.3 Độ chọn lọc • Độ chọn lọc đánh giá khả máy thu làm suy giảm tín hiệu tần số khác với tần số cơng tác (tần số tín hiệu cần thu) • Khó khan làm suy giảm nhiễu có tần số gần với tín hiệu cần nhận (nhiễu lân cận) Vì để đánh giá độ chọn lọc máy thu người tan đưa độ chọn lọc tần số lân cận Để thực chọn lọc theo nhiễu lân cận, người ta sử dụng hệ thống chọn lọc phức tạp đánh giá qua đặc tuyến cộng hưởng máy thu Đối với máy thu đổi tần ngồi độ chọn lọc nhiễu lân cận cịn có độ chọn lọc nhiễu ảnh độ chọn lọc nhiễu trung gian 1.2.4 Các tiêu chất lượng tin tức thu • Các tiêu chất lượng tin tức thu gồm có dải âm tần (với tín hiệu âm thanh), tốc độ truyền tin (cho truyền tin tức điện báo), đặc trưng tin hiệu ảnh độ méo loại tín hiệu Tuỳ thuộc vào thiết bị cuối yêu cầu tiêu đầu khác (điện áp, công suất) Độ méo tín hiệu đầu máy thu thường đánh giá theo hệ số méo phi tuyến 1.2.5 Cơng suất đầu 𝑷𝒓𝒂 • Cơng suất đầu 𝑷𝒓𝒂 cơng suất tín hiệu đưa tới thiết bị cuối Sơ đồ khối nguyên lý làm việc máy thu điều chế biên độ (AM – Amplitude Moduration) 2.1 Sơ đồ khối máy thu AM 2.2 Chức nhiệm vụ khối Khối Anten Nhiệm vụ chức • Thực biến đổi song điện từ tác động thành dao động điện từ cảm ứng • Thực ghép anten với máy thu sơ chọn lọc lấy tín hiệu có tần số cần thu nhận từ tầng dao động điện cảm ứng Mạch vào anten • Mạch vào gồm hệ thống mạch dao động cộng hưởng điều chỉnh tần số cần thu nhận (𝒇𝑡ℎ ) lọc dải tần xác đinh • Có chức khuếch đại tín hiệu dải tần cơng tác máy thu • Các khuếch đại cao tần đa số khuếch đại cộng hưởng Tầng khuếch đại cao tần khuếch đại dải • Nhờ hệ thống cộng hưởng sử dụng khuếch đại cao tần mạch vào đảm bảo cho máy thu thực nhiệm vụ suy giảm loại nhiễu ngồi tần số tín hiệu • Mạch vào tầng khuêch đại cao tần gọi Tuyến tần số tín hiệu ( hay tuyến cao tần) máy thu Bộ tách sóng biên độ Bộ khuếch đại tín hiệu điều chế • Có nhiệm vụ tách lấy tín hiệu điều chế (tin tức) từ dao động cao tần thu nhận • Thực khuếch đại tín hiệu tin tức sau tách sóng (tín hiệu điều chế) đến mức đủ lớn để đưa tới thiết bị cuối máy thu • Làm nhiệm vụ tái tạo lại tin tức Thiết bị cuối • Tuỳ thuộc vào dạng tin tức cần tái tạo, thiết bị cuối có dạng khác loa, máy fax, hình,… Nguồn ni • Có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho máy thu làm việc 3 Phân tích sơ đồ máy thu AM khuếch đại thẳng dải song trung 3.1 Sơ đồ nguyên lý 3.2 Sơ đồ khối 3.3 Phân tích chi tiết khối máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung 3.3.1 Phân tích chi tiết mạch vào máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung ❖ Chức năng: Thu nhận tín hiệu cao tần qua anten đưa vào máy thu ❖ Đặc điểm: • Anten nối vào mạch cộng hưởng, mạch cộng hưởng khung LC gồm tụ 𝑪𝟏 cuộn cảm 𝑳𝟏 Thông qua cuộn cảm ghép cao tần 𝑳𝟐 , tín hiệu đưa cực Base mạch khuếch đại cao tần ❖ Tác dụng linh kiện: • 𝑪𝟏 , 𝑳𝟏 : Mạch cộng hưởng LC, 𝑪𝟏 thay đổi để chọn tần số 𝒇𝒕𝒉𝒖 (sóng trung) • 𝑳𝟏 , 𝑳𝟐 : Biến áp ghép tầng mạch vào vào mạch khuếch đại công suất cao tần • 𝑪𝟐 : Tụ ghép nối tầng đưa tín hiệu sang mạch khuếch đại cao tần ❖ Ưu, nhược điểm: • Ưu điểm: Mạch đơn giản, dễ thực hiện, giá thành rẻ • Nhược điểm: Độ chọn lọc khơng cao, hệ số truyền đạt độ ghép cố định phụ thuộc vào tần số 3.3.2 Phân tích chi tiết mạch khuếch đại cao tần máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung ❖ Chức năng: Khuếch đại tín hiệu lên dải tần làm việc máy thu ❖ Đặc điểm: • Mạch khuếch đại cao tần gồm mạch khuếch đại cao tần sử dụng transistor PNP mắc theo kiểu Emitor chung làm việc chế độ A • Tín hiệu đưa vào cực Base transistor 𝑻𝟏 đưa qua cực Collector transistor 𝑻𝟐 ❖ Tác dụng linh kiện: • 𝑹𝟏 , 𝑹𝟑 : Điện trở tải • 𝑹𝟐 , 𝑹𝟒 : Điện trở định thiên phân áp cho cực Base transistor 𝑻𝟏 , 𝑻𝟐 • 𝑪𝟑 : Tụ ghép nối tầng đưa tín hiệu từ mạch khuếch đại cao tần sang mạch khuếch đại cao tần • 𝑻𝟏 , 𝑻𝟐 : Transistor PNP mắc theo kiểu Emitor chung dung để khuếch đại tín hiệu ❖ Ưu, nhược điểm: • Ưu điểm: Mạch khuếch đại dải rộng, có hệ số khuếch đại tương đối ổn định • Nhược điểm: Mạch khơng có khả chọn lọc tần số 3.3.3 Phân tích chi tiết mạch tách sóng biên độ máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung ❖ Chức năng: Tách lấy tín hiệu tin tức từ tín hiệu điều chế ❖ Đặc điểm: • Do tác dụng chỉnh lưu diode, nên có nửa chu kỳ dương tín hiệu cao tần qua diode, điện áp giảm tụ 𝑪𝟓 phóng qua điện trở 𝑹𝟓 Do nạp phóng điện tụ 𝑪𝟓 nên điện áp đầu tách song điện áp tụ 𝑪𝟓 biến đổi theo đường bao điện áp cao tần đầu vào → Đây tín hiệu tin tức cần tách lấy • Giá trị tụ 𝑪𝟓 điện trở 𝑹𝟓 phải chọn cho mạch lọc thông thấp 𝑹𝟓 𝑪𝟓 cho qua thành phần tin tức tần số thấp loại bỏ thành phần tần số cao (sóng mang) Vì u cầu : 𝟏 𝟏 ≪ 𝑹𝟓 𝑪𝟓 ≪ 𝝎 𝛀 Trong o 𝜔 tần số sóng mang o Ω tần số tín hiệu tin tức ❖ Tác dụng linh kiện: • Diode 𝑫: Thơng nửa chu kì dương dao động cao tần phần đầu vào/ • Tụ 𝑪𝟓 điện trở 𝑹𝟓 : Có vai trị lọc thơng thấp cho qua thành phần tin tức tần số thấp loại bỏ thành phần tần số cao biến đổi điện ấp gần với dạng đường bao điện áp cao tần đầu vào • Tụ 𝑪𝟒 , 𝑪𝟔 : Các tụ ghép tầng ❖ Ưu nhược điểm: • Ưu điểm:  Đơn giản  Giá thành rẻ • Nhược điểm:  Hằng số thời gian phóng mạch 𝑹𝟓 𝑪𝟓 lớn nhỏ đầu mạch tách sóng khơng tn theo đường bao tín hiệu AM đầu vào  Khi tách sóng tín hiệu điều chế 100% gây biến dạng tín hiệu tin tức  Do méo phi tuyến mạch tách sóng nên tín hiệu sau tách khác với tín hiệu cao tần đầu vào 3.3.4 Phân tích chi tiết mạch tiền khuếch đại âm tần mạch khuếch đại âm tần máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung a Mạch tiền khuếch đại âm tần: ❖ Chức năng: Khuếch đại tín hiệu tới mức đủ lớn để đưa vào mạch khuếch đại âm tần ❖ Đặc điểm: • Sơ đồ tầng tiền khuếch đại âm tần sử dụng mạch khuếch đại Darlington gồm transistor PNP mắc theo kiểu Emitor chung làm việc chế độ A • Hai transistor PNP mắc nối tiếp với hình • Tín hiệu sau qua tách sóng đưa đến tầng tiền khuếch đại âm tần khuếch đại lên 𝑻𝟑 tiếp tục khuếch đại thêm lần 𝑻𝟒 • Tín hiệu thu qua tầng tiền khuếch đại âm tần có biên độ lơn với hệ số khuếch đại 𝚱 = 𝚱 𝟏 + 𝚱 𝟐 (trong 𝚱 𝟏 hệ số khuếch đại 𝑻𝟑 , 𝚱 𝟐 hệ số khuếch đại 𝑻𝟒 ) ❖ Tác dụng linh kiện: • 𝑹𝟔 , 𝑹𝟕 : Điện trở định thiên phân áp cho cực Base transistor 𝑻𝟑 • 𝑹𝟖 : Điện trở định thiên phân áp cho cực Collector transistor 𝑻𝟒 • 𝑻𝟑 , 𝑻𝟒 : Hai transistor PNP mắc nối tiếp tạo thành mạch Darlington có tác dụng khuếch đại tín hiệu • 𝑪𝟔 : Tụ ghép nối tầng, đưa tín hiệu từ mạch tách sóng biên độ qua mạch tiền khuếch đại âm tần • 𝑪𝟕 : Tụ ghép nối tầng đưa tín hiệu từ mạch tiền khuếch đại âm tần sang mạch khuếch đại cơng suất âm tần ❖ Ưu, nhược điểm: • Ưu điểm:  Có hệ số khuếch đại cao  Trở kháng đầu vào mạch điện  Cấu hình mạch dễ dàng thuận tiện • Nhược điểm:  Điện áp bão hồ cao, dẫn đến gia tăng công suất tiêu tán  Điện áp cực B cao so với transistor thông thường  Thời gian đáp ứng chậm b Mạch khuếch công suất đại âm tần ❖ Chức năng: Thực khuếch đại tín hiệu sau điều chế đến mức đủ lớn để đưa đến thiết bị cuối máy thu (Loa) ❖ • Đặc điểm: Đây mạch khuếch đại công suất âm tần dùng transistor PNP mắc theo kiểu Emitor chung ❖ • Tác dụng linh kiện: 𝑹𝟗 , 𝑹𝟏𝟎 : Điện trở định thiên phân áp cho cực Base transistor 𝑻5 • 𝑪𝟖 : Tụ hồi tiếp âm điện áp chiều, có tác dụng tránh tự kích, ổn định hệ số khuếch đại • 𝑻5 : Transistor PNP có tác dụng khuếch đại tín hiệu sau loa ❖ Ưu, nhược điểm: • Ưu điểm: Mạch đơn giản, dễ thi công, độ khuếch đại công suất lớn • Nhược điểm: Mạch khơng có khả chọn lọc tần số 3.3.5 Mạch ❖ Bao gồm loa tụ lọc nguồn 𝑪𝟗 Kêt luận 4.1 Ưu, nhược điểm sơ đồ máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung ❖ Ưu điểm: • Máy thu khuếch đại tín hiệu đưa thẳng đến tách sóng mà khơng qua đổi tần nên máy thu có sơ đồ đơn giản • Dễ thi cơng thực ❖ Nhược điểm: • Điều chỉnh phức tạp cần phải điều chỉnh mạch lọc tầng khuếch đại cao tần mạch vào cộng hưởng tần số • Do khuếch đại cao tần làm việc tần số cao → Hệ số khuếch đại không lớn → Độ nhạy máy thu khơng cao • Tính ổn định khuếch đại cao tần phụ thuộc vào số tầng khuếch đại, số tầng tăng độ ổn định giảm • Tăng số tầng khuếch đại làm cho tăng số lượng mạch cộng hưởng → Điều chỉnh phức tạp tăng kinh phí giá thành • Độ chọn lọc khơng cao, khả chống nhiễu • Tần số cao, dải thông rộng độ chọn lọc máy thu giảm → Muốn dải thơng hẹp phải dùng mạch cộng hưởng có độ phẩm chất cao 4.2 Ứng dụng máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung ➢ Máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung ứng dụng máy thu 4.3 Đề xuất biện pháp nâng cao chất lượng • Sử dụng máy thu đổi tần:  Bộ lọc trung gian tần số cố định nên sử dụng lọc trung gian lọc chất lượng cao Như khả chống nhiễu máy thu cải thiện  Do tần số trung gian nhỏ tần số tín hiệu nên khuếch đại trung gian làm việc tần số thấp, có hệ số khuếch đại lớn mà hệ thống ổn định Qua làm tăng độ nhạy máy thu  ... khối máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung 3.3.1 Phân tích chi tiết mạch vào máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung ❖ Chức năng: Thu nhận tín hiệu cao tần qua anten đưa vào máy thu ❖... loa, máy fax, hình,… Nguồn ni • Có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho máy thu làm việc 3 Phân tích sơ đồ máy thu AM khuếch đại thẳng dải song trung 3.1 Sơ đồ nguyên lý 3.2 Sơ đồ khối 3.3 Phân tích. .. tích chi tiết mạch khuếch đại cao tần máy thu AM khuếch đại thẳng dải sóng trung ❖ Chức năng: Khuếch đại tín hiệu lên dải tần làm việc máy thu ❖ Đặc điểm: • Mạch khuếch đại cao tần gồm mạch khuếch