Khái niệm về vô tuyến truyền hình
Để hiểu về khái niệm VTTH, ta trở lại xem xét quá trình gia công tín hiệu, truyền dẫn và phát sóng phát thanh nh thế nào.
Quá trình diễn biến của kỹ thuật phát thanh đợc minh hoạ ở hình 1: Tiếng nói, âm nhạc, các dạng âm thanh, tiếng động… ở dạng cơ học (đ ở dạng cơ học (đợc biểu thị bằng áp suất P(N) đợc thiết bị micro biến đổi thành dạng tín hiệu điện liên tục biến điệu theo cờng độ và âm sắc của âm thanh Tín hiệu điện thanh này đợc gia công ở phòng trung tâm kỹ thuật để đủ chỉ tiêu kỹ thuật rồi chuyển qua khâu truyền dẫn tín hiệu (đờng cáp hoặc viba) đa tới máy phát thanh Tại máy phát thanh sóng mang (cao tần RF) sẽ đợc tín hiệu tiếng (sau khi khuếch đại đủ mức công suất) điều chế biến điệu theo biên độ (AM) hoặc theo tần số (FM) rồi qua Anten phát lên không trung thành sóng điện cao tần ở máy thu thanh quá trình diễn biến ngợc lại Máy thu bắt sóng cao tần khuếch đại, đổi tần, tách sóng để có tín hiệu tiếng rồi khuếch đại âm tần, đa ra loa (tức là quá trình biến đổi tín hiệu điện sang dạng áp suất cơ học).
1 Quá trình phát và thu tín hiệu tiếng của phát thanh
P(N) … ở dạng cơ học (đ áp suất cơ học của âm thanh. u(t) … ở dạng cơ học (đ tín hiệu điện thanh. f [u(t)] … ở dạng cơ học (đ sóng cao tần RF đã đợc điều chế bởi tín hiệu điện thanh.
Vô tuyến truyền hình là truyền hình ảnh và tiếng nói đến ngời xem Quá trình gia công phát tiếng nh ở phát thanh Quá trình gia công tín hiệu hình ảnh ở phần phát và thu đợc minh hoạ ở hình 1-2 (chỉ miêu tả phần hình):
CáC MạCH MáY THU h×nh gia công tÝn hiệu
TRUYÒN DÉN camera phÝa thu phía phát cáp cáp Đồ án tốt nghiệp máy phát hình điều chế trung tần
Hình 1 - 2 Quá trình phát và thu truyền hình
B(x,y) … ở dạng cơ học (đ độ chói quang học.
U(t) … ở dạng cơ học (đ tín hiệu hình.
F[U(t)] … ở dạng cơ học (đ sóng cao tần đã đợc điều chế bởi tín hiệu hình.
Hình ảnh quang biểu thị bằng độ chói phản xạ B(x,y) đợc thiết bị camera điện tử biến đổi thành tín hiệu điện U(t) Tín hiệu hình U(t) biến điệu theo sáng tối, màu sắc của hình ảnh quang (khuôn hình x,y) là tín hiệu không liên tục do sự phân tán ảnh quang thành từng điểm (gọi là phần tử hình) Tín hiệu hình tiếp tục tới trung tâm gia công đề đạt tiêu chuẩn kỹ thuật và qua truyền dẫn đa tới máy phát hình để điều chế, qua các mạnh khuếch đại cao tần, rồi qua fidơ tới Anten phát vào không trung dới dạng sóng cao tần Phía máy thu hình, diễn biến ngợc lại Anten thu nhập sóng của đài phát rồi khuếch đại, đổi tần, tách sóng để phục hồi lại tín hiệu hình Sau khi khuếch đại đủ mức điện áp đỉnh - đỉnh (VPP), tín hiệu hình đợc đa tới đèn hình Đèn hình sẽ biến đổi tín hiệu điện thành hình ảnh quang tơng ứng Giữa phía phát và phía thu có tín hiệu đồng bộ để đồng bộ cho các mạch quét của phía phát và phía thu.
Truyền hình giống phát thanh về phơng thức, tức là đều biến đổi âm thanh (cơ học), hình ảnh (quang) thành tín hiệu điện rồi điều chế sóng mang thành cao tần phát lên không trung Phần thu diễn ra ngợc lại, biến đổi tín hiệu điện thành âm thanh (cơ) và hình (quang).
Sóng truyền hình khác với phát thanh:
- Tín hiệu âm thanh liên tục, dải tần âm thanh thấp từ 20 Hz đến 20KHz.
- Tín hiệu hình không liên tục, dải tần rộng 6 MHz.
Vậy vô tuyến truyền hình là ngành kỹ thuật vô tuyến - bằng việc áp dụng kỹ thuât điện tử, tin học truyền hình ảnh, tiếng nói đồng bộ đến ngời xem - truyền hình là phơng tiện thông tin đại chúng có sức thuyết phục cao.
Các thông số cơ bản của tín hiệu vô tuyến truyền hình
2.1 Tín hiệu vô tuyến truyền hình toàn phần
Tín hiệu vô tuyến truyền hình toàn phần bao gồm:
- Tín hiệu hình toàn phần
Các tiêu chuẩn của tín hiệu tiếng giống nh ở phát thanh, do đó trong phần này chủ yếu chỉ nêu các thông số của tín hiệu hình toàn phần Nh phần I đã nêu, ở Việt Nam hiện nay ta phát hệ màu PALD/K (các chỉ tiêu về màu theo hệ màu PAL kết hợp với hệ đen rắng OIRT), nên tiêu chuẩn kỹ thuật các thông số cơ bản của tín hiệu hình toàn phần đợc khảo sát ở phần này là tín hiệu tiêu chuẩn của hệ PALD/K.
2 2 Tín hiệu hình đen trắng toàn phần
Tín hiệu hình đen trắng toàn phần chứa đựng nội dung các tin tức sau đây:
Tín hiệu âm thanh FM
Tín hiệu vô tuyến truyền hình đen trắng
Xung đồng bộ dòng ký hiệu là : H.
Xung đồng bộ mành ký hiệu là : V.
Tín hiệu hình đen trắng.
Tổng hợp 3 thành phần trên ( Tín hiệu + H+V) gọi là tín hiệu đen trắng tổng hợp Ey
Dải tần số của nó phụ thuộc vào từng hệ:
Tín hiệu hình đen trắng còn đợc tính thêm cả tín hiệu âm Trong trờng hợp này tín hiệu âm là tín hiệu điều tần (thờng là đợc điều tần tại tần số 4,5MHz ; 5,5MHz hay 6,5MHz h×nh1- 3a:
Hình1 - 3b Phổ của tín hiệu hình đen trắng
2.3 Tín hiệu hình màu toàn phần PAL D/K
Truyền hình màu ra đời sau truyền hình đen trắng Vì ngời ta không muốn bỏ đi truyền hình đen trắng nên phải giữ nguyên toàn bộ hệ thống truyền hình đen trắng đã sẵn có; nh vậy truyền hình màu phải truyền đi thêm hai tin tức về màu là ER, EB và đồng bộ màu đợc mô tả nh hình vẽ :
Hình1-4a Tín hiệu hình tổng hợp m1(E r- Ey) m2( Eb -Ey)
Hình 1-4b Phổ của tín hiệu hình PAL D/K
Tín hiệu màu toàn phần đợc tạo thành bởi tín hiệu chói Ey, tín hiệu màu Em, xung đồng bộ màu Esm, xung xoá tổng hợp Ex và xung đồng bộ tổng hợp Es. Công thức biểu thị là:
Emt = Ey + Em + Esm + Ex + Es (1)
Emt… ở dạng cơ học (đ Tín hiệu màu toàn phần.
Ey = 0,3 ER + 0,59 EG + 0,11 EB (2) … ở dạng cơ học (đ Tín hiệu chói.
ER tín hiệu màu đỏ cơ bản.
EG… ở dạng cơ học (đ tín hiệu màu xanh (lục) cơ bản.
EB… ở dạng cơ học (đ tín hiệu màu xanh (lam) cơ bản.
Em = m2(EB - Ey) sint m1(ER - Ey)cost (3) … ở dạng cơ học (đ Tín hiệu màu. m1, m2… ở dạng cơ học (đ hệ số điều chế biên độ màu.
= 2fm, fm… ở dạng cơ học (đ tần số mang màu.
Esm… ở dạng cơ học (đ đồng bộ màu.
Ex… ở dạng cơ học (đ xoá tổng hợp, Es… ở dạng cơ học (đ đồng bộ tổng hợp của kênh truyền
Tín hiệu âm thanh đã đợc điều chế của hệ PALD/K là 6,5MHz.
2.4 Đặc điểm kỹ thuật của hệ truyền hình PAL D/K
1 Quét hình đợc thực hiện bằng quét từng dòng xen kẽ với tốc độ đều trong thời gian thuận của dòng và mành.
2 Tổng số dòng của một mành là 625 dòng Tần số ảnh bằng nửa tần số mành.
3 Tần số mành: 50 Hz, tần số dòng 15625 Hz.
4 Khuôn hình (tỷ số chiều rộng và chiều cao): là 4:3.
5 Chiều quét thuận của dòng là từ trái sang phải; chiều quét thuận của mành là từ trên xuống dới.
6 Các thông số phân tích hình ở bảng 1.1.
Bảng 1.1 Các thông số cơ bản của phần tích hình
Tên thông số Đơn vị Trị số
H Thời gian quét một dòng s 64
A Thời gian xung xoá dòng s 11,8 12,3
B Thời gian từ bắt đầu xoá dòng đến bắt đầu xung đồng bộ dòng
C Thời gian từ bắt đầu đồng bộ dòng tới kết thúc xoá dòng
D Thời gian xung đồng bộ dòng s 4,5 4,9
E Thời gian độ dốc trớc của xoá dòng s 0,2 0,4
F Thời gian độ dốc trớc của đồng bộ dòng s 0,15 0,3
V Thời gian quét mành (nửa ảnh) s 20
K Thời gian độ dốc xung xoá mành s 0,2 0,4
L Thời gian các xung cân bằng trớc H 2,54
M Thời gian các xung đồng bộ mành H 2,54
N Thời gian các xung cân bằng sau H 2,5
R Thời gian xung đồng bộ s 2,25 2,45
S Thời gian độ dốc của các xung cân bằng và đồng bộ
2.5 Các thông số của tín hiệu hình màu toàn phần
2.5.1 Tín hiệu màu cơ bản:
Tín hiệu màu cơ bản ER, EG, EB tơng ứng với các màu của phần thu (R), (G), (B)
2.5.2 ánh sáng trắng so sánh
Khi truyền các tín hiệu màu cơ bản, ánh sáng trắng so sánh thu nhận đợc có cùng giá trị giống nhau ER = EG = EB Toạ độ của ánh sáng trắng là: xc = 0,310; yc = 0,316
Tín hiệu chói đợc tạo thành bởi tổng hợp tuyến tính các tín hiệu màu cơ bản sau khi sửa phi tuyến đó là:
Trong đó: Ey… ở dạng cơ học (đ tín hiệu chói
ER … ở dạng cơ học (đ tín hiệu màu đỏ cơ bản
EG… ở dạng cơ học (đ tín hiệu màu xanh lục cơ bản
EB … ở dạng cơ học (đ tín hiệu màu xanh lam cơ bản
Tín hiệu hiệu (ER - Ey), (EB - Ey) đợc tạo thành từ các tín hiệu màu cơ bản sau khi đã tìm hiệu chói Tín hiệu (ER - Ey) đợc truyền với hệ số điều chế m1 0,877 và tín hiệu (EB - Ey) đợc truyền với hệ số điều chế m2 = 0,493.
Hai tín hiệu hiệu (ER - Ey) và (EB - Ey) đợc truyền đồng thời trên mỗi dòng, nhng thành phần tín hiệu màu (ER - Ey) đợc truyền ngợc pha nhau 180 o C kế tiếp nhau theo dòng.
2.5.5 Lựa chọn tần số sóng mang màu
Xét phổ của tín hiệu hình (hình 1-5).
Xác định tần phổ của tín hiệu hình là xác định các thành phần xoay chiều của tín hiệu, ứng với các chi tiết lớn của ảnh là các thành phần tần số thấp, ứng với các chi tiết nhỏ của ảnh là các thành phần tần số cao của tần phổ tín hiệu hình Thành phần thấp nhất của tần phổ đợc xác định bằng tần số quét mành.
Việc xác định giới hạn trên của tần phổ đợc xác định bằng các thành phần tần số cao của tín hiệu tơng ứng với các chi tiết nhỏ nhất cần truyền đi. Tần số cao nhất của phổ tín hiệu hình phụ thuộc vào số dòng quét. Để đạt đợc độ rõ càng cao thì số dòng quét càng lớn, dẫn đến độ rộng của dải tần tín hiệu hình tăng lên Ngời ta sử dụng phơng pháp quét xen kẽ để giảm đợc dải tần tín hiệu.
Nếu quét liên tục với tỉ lệ khuôn hình là 4:3 và số ảnh truyền đi trong 1 giây là 25 thì số phần tử ảnh nhiều nhất là :
625 X 4/3 833 phần tử ảnh trong 1 dòng
625 x 833 x25 13.000.000 phần tử ảnh trong một giây. f v 2f v 3f v5f v n fv fH - nfV f fH - H 3fV fH- 2fv fH- fV fH + fV fH - 3fV fH +nfV
Nh vậy tần số cao nhất của tín hiệu hình phải là 13 MHz Các thiết bị làm việc với tần số 13 MHz rất phức tạp và đắt nên chỉ đợc dùng chủ yếu vào các mục đích quan trọng nh y tế, nghiên cứu khoa học v.v Để giảm đợc dải tần số của tín hiệu ngời ta dùng phơng pháp quét xen kẽ ( hai bán ảnh chẵn và lẻ), có nghĩa là đã giảm dải tần số của tín hiệu hình xuống một nửa :
Hình1-5 Phổ của tín hiệu hình ( khi toàn bộ ảnh là màu đen). Đặc điểm của phổ tín hiệu hình là giữa các nhóm phổ hài tần số dòng tồn tại các khoảng trống Có thể lợi dụng các khoảng trống này để truyền những tín hiệu khác Trờng hợp hai tín hiệu có cấu trúc phổ nh nhau nếu bố trí sao cho các nhóm phổ của tín hiệu thứ hai nằm vào các khoảng trống giữa các nhóm phổ thứ nhất thì có thể truyền cả hai tín hiệu ấy trên một kênh thông tin và sau đó tách chúng ra đợc tại phía thu.
Căn cứ vào hình1-5 để ngời ta lựa chọn tần số mang màu: fm.
Nếu fmnằm trong dải tần của Ey sẽ gây nhiễu (đỉnh dơng của sóng mang mầu màn hình sẽ trắng ra và đỉnh âm của sóng mang mầu sẽ làm màn hình đen lại.
Nếu fm= bất kỳ sẽ sinh ra ô đen, ô trắng chạy chéo màn ảnh.
Nếu fm= n f H sinh ra ô đen ô trắng chạy dọc.
Nếu fm= (2n +1)f H/2 sinh ra hai ô đen hai ô trắng xen kẽ nhng cứ sau một mành (bán ảnh) nó lại đổi ngợc lại (do sóng mang mầu đảo pha sau mỗi dòng) và điều đó đã làm giảm tối thiểu sự gây nhiễu này.
Nh vậy chọn tần số sóng mang màu fmđể điều chế với tín hiệu màu và chính là dịch phổ của tín hiệu màu lên phía tần số cao của tín hiêu chói, đồng thời phải đảm bảo cho các vạch phổ của hai loại tín hiệu có thể đan vào nhau mà không trùng pha.
V fH-3 fV fH - fV fH
Hình 1-6 Minh hoạ phổ của tín hiệu chói (khi tín hiệu hình là mức đen) và tín hiệu cao tần màu.
Tại máy thu, ngời ta chỉ cần có một bộ lọc đặc biệt (lọc thông dải) là có thể lọc đợc tín hiệu màu cao tần ra khỏi tín hiệu chói.
Nh vậy khi lựa chọn tần số sóng mang phụ cần phải thoả mãn:
Phân bố các kênh truyền hình
3.1 Phân bố các kênh theo OIRT
Dải tần I: 48 … ở dạng cơ học (đ 56 MHz
Dải tần II: 58 … ở dạng cơ học (đ 66 MHz và 76 … ở dạng cơ học (đ 100 MHz.
Dải tần III: 174 … ở dạng cơ học (đ 230 MHz
Dải tần IV: 470 … ở dạng cơ học (đ 606 MHz
Dải tần V: 606 … ở dạng cơ học (đ 960 MHz
Giữa dải tần I và II của OIRT, tấn số từ 66 … ở dạng cơ học (đ 73 MHz đợc quy định dùng cho các máy phát thanh UKW
Bảng 1.2 là tập hợp các tiêu chuẩn truyền hình trên thế giới.
Bảng 1.2: Các tiêu chuẩn truyền hình trên thế giới
Ký hiệu các tiêu chuÈn truyÒn h×nh
Dải thông của mỗi kênh (MHz)
Dải thông của tín hiệu h×nh (MHz)
Khoảng cách từ tải tần hình đến tải tần tiÕng (MHz) §é réng của biên tÇn côt (MHz) điều chế Loại h×nh
A: Tiêu chuẩn của Anh 405 dòng.
B: Tiêu chuẩn của các nớc Tây Âu hệ 625 dòng (CCIR)
C: Tiêu chuẩn của Bỉ 625 dòng.
D: Tiêu chuẩn của các nớc XHCN 625 dòng (OIRT).
E: Tiêu chuẩn của Pháp 819 dòng.
Bảng 1.3: Phân bố tải tần hình và tải tần tiếng theo OIRT
Kênh số Tải tần hình
Dải thông của mỗi kênh theo OIRT là 8 MHz và khoảng cách giữa tải tần hình và tiếng là 6,5 MHz (tiêu chuẩn D, bảng 1.2) Các kênh tải tần hình và tiếng ở dải tần IV, V của OIRT đợc quy định nh sau:
Bảng 1.4: Kênh và tải tần hình và tải tần tiếng dải tần IV, V của OIRT
Kên h số Tải tần hình
(MHz) Kênh số Tải tần hình (MHz) Tải tần tiÕng (MHz)
Kên h số Tải tần hình
(MHz) Kênh số Tải tần hình (MHz) Tải tần tiÕng (MHz)
3.2 Phân bố các kênh theo CCIR.
Các kênh, tải tần hình và tiếng theo tiêu chuẩn CCIR cho trong bảng 1.5.
Bảng 1.5: Kênh, tải tần hình và tiếng theo CCIR.
Kênh số Tải tần hình (MHz) Tải tần tiếng (MHz)
Dải thông của mỗi kênh theo CCIR là 7 MHz và khoảng cách giữa tải tần hình và tiếng là 5,5 MHz
3.3 Phân bố các kênh theo FCC
Bảng 1.6: Kênh, tải tần hình và tiếng theo FCC
Kênh số Tải tần hình (MHz) Tải tần tiếng
Dải thông của mỗi kênh theo FCC là 6MHz và khoảng cách giữa tải tần hình và tiếng là 4,5 MHz.
phát hình và phơng pháp điều chế
Mở đầu
Tín hiệu hình và tín hiệu tiếng sau khi đợc gia công ở trung tâm kĩ thuật và đợc truyền dẫn bằng cáp hoặc vi ba đa tới đầu vào của máy phát hình Hai tín hiệu này vào máy phát hình tiếp tục đợc sửa, bù để bảo đảm chất lợng theo đúng tiêu chuẩn, rồi đợc khuếch đại đủ mức cần thiết để điều chế sóng mang cao tần của kênh phát (cao tần hình và cao tần tiếng) Sau đó tín hiệu cao tần hình và cao tần tiếng cần truyền cùng đa vào bộ trung hợp và lọc thông dải(Filterdiflexer), rồi qua fiđơ tới tới anten bức xạ vào không trung Nh vậy máy phát hình là thiết bị vô tuyến điện truyền hình ảnh và tiếng nói bằng phơng pháp bức xạ sóng cao tần vào trong không gian.
Phân loại máy phát hình
Mỗi máy phát hình chỉ phát đợc một kênh nhất định Máy phát hình dải tần VHF (Very High Frequency) đợc sản xuất các loại từ kênh 1 đến kênh 12 (hệ OIRT - PALD/K) Máy phát hình UHF (Ultra High Frequency) đợc sản xuất các loại từ kênh 21 đến kênh 69 (hệ OIRT và CCIR) Với tiến bộ phát triển ngày càng nhanh của kỹ thuật điện tử và tin học, máy phát hình ngày càng đợc cải tiến để có chất lợng và độ tin cậy cao, khai thác và quản lý vận hành thuận tiện Máy phát hình theo các quan điểm kỹ thuật đợc chia ra các loại:
1 Máy phát hình gồm hai phần phát tiếng và phát hình riêng rẽ kể cả fiđơ, anten chỉ chung trên một tháp anten Các khối chức năng của máy chủ yếu đ - ợc thiết kế bằng đèn điện tử Điều chế sóng mang thờng ở mức lớn Máy phát hình loại này thuộc thế hệ đầu những năm 50.
2 Máy phát hình và phát tiếng có cùng chủ sóng gốc, sau đó phách ra tần số mang hình, mang tiếng, điều chế sóng mang ở mức lớn Các phần tử tích cực của máy ở các tầng công suất nhỏ là bán dẫn, phần kích, công suất cao tần, điều chế là đèn điện tử Sóng mang đợc điều chế ở tại tần số kênh phát. Máy phát hình loại này thuộc đời trung sản xuất những năm sáu mơi.
3 Máy phát hình điều chế ở mức công suất nhỏ tại tần số trung tần Các loại máy phát hình này thuộc thế hệ mới Phần lớn các mạch đợc thiết kế bằng các phần tử tích cực là vi mạch, bán dẫn, kể cả tầng công suất Chỉ những máy phát hình công suất lớn (từ 10 kW trở lên) tầng công suất bằng đèn điện tử. Cao tần hình và cao tần tiếng đợc phối hợp ở mức công suất lớn tại bộ trung hợp (Filterdiflexer) (Hình 2-1)
4 Máy phát hình phối hợp cao tần hình và tiếng ở mức công suất nhỏ (cỡ mW), sau đó cùng chung các tầng khuếch đại cao tần cho tới công suất ra. Loại này thuộc thế hệ mới và chỉ ở máy phát có công suất nhỏ (Hình 2-2) iii sơ đồ khối máy phát hình
Nh đã nêu trong phần II về phân loại máy phát hình, trong phần này ta chỉ khảo sát hai loại đặc trng Máy phát công suất lớn điều chế trung tần riêng và máy phát hình công suất nhỏ điều chế trung tần chung.
3.1 Máy phát hình công suất lớn điều chế trung tần riêng
Hình 2 - 1 Sơ đồ khối máy phát hình công suất lớn điều chế trung tần riêng
1 - Khối xử lý tín hiệu hình
Sửa méo tuyến tính, méo vi sai biên độ, méo vi sai pha, sửa xung đồng bộ màu… ở dạng cơ học (đ khuếch đại đủ mức và đúng cực tính điều chế.
2 - Điều chỉnh biên độ từng khoảng tần số trong băng tần tín hiệu hình.
3 - Khèi ®iÒu chÕ trung tÇn h×nh (®iÒu chÕ AM).
4 - Bộ tạo dao động điều hoà chuẩn 38.9 MHz.
5 - Khối lọc thông dải trung tần hình
6 -Khối khuếch đại trung tần hình và tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại AGC.
7 - Khối xử lý tín hiệu trung tần hình
8 -Khối tạo dao động chuẩn và cài đặt tần số kênh phát (f mh + 38,9 MHz).
10 - Bộ lọc thông dải cao tần hình.
11 - Các tầng khuếch đại cao tần hình (tiền khuếch đại, khuếch đại đệm, khuếch đại công suất).
12 - Phối hợp trở kháng và điều chỉnh độ sâu điều chế tiếng.
13 - Khối lọc tần thấp tiếng.
14 - Khối sửa tín hiệu tiếng.
15 - Khèi ®iÒu chÕ FM trung tÇn tiÕng
17 - Mạch so sánh pha trong bộ (PLL) phase -lock -loop.
18 - Mạch chia tần số và cài đặt tần số điều chế FM tiếng.
19 - Khối khuếch đại trung tần tiếng.
21 -Khối lọc cao tần tiếng.
22 -Khuếch đại cao tần tiếng.
23 - Bộ trung hợp và lọc thông dải.
24 - Trích đo công suất và trích đo phản xạ.
29 - Khối khống chế bảo vệ.
3.1.3 Một số đặc điểm của loại máy phát công suất lớn điều chế chung tần riêng
- Ngời ta gọi là loại máy phát công suất lớn điều chế trung tần riêng chính là ở điều chế trung tần hình riêng, trung tần tiếng riêng, sau đó đ ợc trộn tần riêng và đợc đa qua các tầng khuếch đại, khuếch đại công suất riêng biệt, cuối cùng cao tần hình và cao tần tiếng đợc cộng với nhau qua bộ trung hợp và lọc thông dải và đa ra ăng ten qua đờng cáp dẫn sóng (phi đơ).
- Sóng mang hình cao tần, sóng mang cao tần tiếng đợc điều chế riêng và qua các tầng khuếch đại riêng Do đó các tầng khuếch đại âm không cần thiết phải có một dải thông rộng chế độ khuếch đại là tuyến tính và mạch khuếch đại tín hiệu cao tần hình cũng không đòi hỏi băng tần rộng nh máy phát hình điều chế trung tần chung tuy nhiên giá thành của bộ trung hợp rất đắt và đây chính là nhợc điểm của loại máy này.
3.2 Máy phát hình điều chế ở mức công suất nhỏ điều chế trung tần chung.
Hình 2 - 2 Sơ đồ khối máy phát hình điều chế ở mức công suất thấp ®iÒu chÕ trung tÇn chung.
Sơ đồ khối (hình 2 - 2) này cho các loại máy phát hình sản xuất hiện nay thuộc thế hệ mới, sóng mang điều chế ở mức công suất thấp tại tần số trung tÇn.
1 - Khối xử lý tín hiệu hình làm nhiệm vụ sửa méo tuyến tính, méo vi sai biên độ, méo vi sai pha, sửa xung đồng bộ màu… ở dạng cơ học (đ khuếch đại đủ mức và đúng cực tính điều chế.
2 - Điều chỉnh biên độ từng khoảng tần số trong băng tần tín hiệu hình.
3 - Khèi ®iÒu chÕ trung tÇn h×nh (®iÒu chÕ AM).
4 - Bộ tạo dao động điều hoà chuẩn 38.9 MHz.
5 - Khối lọc thông dải trung tần chung.
6 -Khối khuếch đại trung tần chung và tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại AGC.
7 - Khối xử lý hiệu trung tần
8 -Khối tạo dao động chuẩn và cài đặt tần số kênh phát (f mh + 38,9 MHz).
9 - Khối trộn tần tạo tần số sóng mang kênh phát.
10 - Bộ lọc thông dải cao tần
11 - Các tầng khuếch đại cao tần.
12 - Phối hợp trở kháng và điều chỉnh độ sâu điều chế tiếng.
13 - Khối lọc tần thấp tiếng.
14 - Khối sửa tín hiệu tiếng.
15 - Khèi ®iÒu chÕ FM trung tÇn tiÕng
17 - Mạch so sánh pha trong bộ (PLL) phase -lock -loop.
18 - Mạch chia tần số và cài đặt tần số điều chế FM tiếng.
19 -Bộ lọc thông dải (lọc hài).
20 - Trích đo công suất và trích đo phản xạ.
25 - Khối khống chế bảo vệ.
3.2.3 Một số đặc điểm của loại máy phát công suất thấp điều chế trung tÇn chung:
- Do tín hiệu hình và tín hiệu tiếng cùng điều chế tại tần số trung tần nên có u điểm nổi bật giá thành hạ vì không mất các tầng khuếch đại cao tần tiếng riêng và 1 bộ trung hợp giá thành rất cao Các mạch khuếch đại đòi hỏi độ tuyến tính rất cao chủ yếu là chế độ A và AB nên hiệu suất không cao khoảng 20 - 40%.
- Độ bền vững và độ tin cậy cao.
- Nhợc điểm của loại này là các tầng khuếch đại cao tần sau AM ở mức công suất thấp đồng thời phải thoả mãn vừa khuếch đại sóng mang RF vừa bảo đảm dải tần tín hiệu hình 6 MHz, vừa đảm bảo dải tần tiếng 20Hz đến15KHz Nhiều thành phần phải hiệu chỉnh, điều chỉnh từng phần cục bộ và tổng thể liên hoàn các tầng khuếch đại để tránh hiện tợng xuyên điều chế giữa sóng mang mầu và sóng mang tiếng gây ra hiện tợng màn lới trên màn ảnh.
Lý thuyÕt ®iÒu chÕ
Khái niệm điều chế sóng điện từ cao tần: Đó là việc sóng mang cao tần đợc biến điệu theo quy luật của sóng điều chế sau đó tín hiệu đợc phát đi Tại nơi thu qua tách sóng tín hiệu điều đợc khôi phục giống dạng tín hiệu ban đầu
Sóng điện từ cao tần đợc đặc trng bằng ba thông số: biên độ, tần số và pha. Nếu thực hiện biến đổi một trong ba thông số đó theo quy luật sóng điều chế thì ta sẽ có lần lợt là : điều chế biên độ AM, điều chế tần số FM, điều chế PM. Nói chung, các hệ truyền hình trên thế giới hiện nay đều sử dụng điều biên (AM) cho điều chế sóng mang hình và điều tần (FM) cho điều chế sóng mang tiếng Riêng hệ BBC cổ (405 dòng của Anh) và RTF (819 dòng của Pháp) là dùng AM cho điều chế sóng mang tiếng Do đó trong phần này ta xét hai vấn đề điều biên ở sóng mang hình và điều tần ở sóng mang tiếng.
4.1 Điều chế biên độ AM
4.1.1 Định nghĩa Điều biên là phơng thức biến đổi biên độ của sóng mang cao tần theo dạng biên độ của tín hiệu cần truyền Điều biên trong kỹ thuật vô tuyến điện đợc ký hiệu là AM.
4.1.2 Các biểu thức AM Để đơn giản ta giả thiết tin tứcus và sóng mang ut là giao động điều hoà và tần số tin tức biến đổi từ smin smax , góc pha ban đầu của chúng bằng 0 ta cã:
Dạng sóng mang đợc biểu thị bằng công thức: ut = Ut costt (1)
>1 Hiện t ợng quá điều chế
Trong đó Ut : biên độ sóng mang.
t = 2ft, tần số góc, ft tần số của sóng mang.
Tín hiệu cần truyền đợc biểu thị bằng công thức: us = Us cosst (2)
Trong đó US : biên độ sóng mang.S = 2fs, tần số góc, fs tần số của tin tức.
Uđb (tín hiệu điều biên) có dạng :
U®b = (Ut + Uscosst) costt = Ut (1+ m cosst) costt (3) m = US /Ut : hệ số điều chế (hay độ sâu điều chế).
Hình 2.3 Dạng sóng điều biên §iÒu chÕ cùc tÝnh ©m AM- Điều chế cực tính d ơng
Hình 2 - 4 Dạng sóng mang hình điều chế biên độ
Hệ số điều chế luôn m 1 nếu m >1 xảy ra hiện tợng quá điều chế tín hiệu lối ra sẽ bị méo trầm trọng hình 2 -3.
Dạng sóng điều biên nh ở hình 2-3 và 2-4
4.1.4 §iÒu chÕ sãng mang h×nh
Nh đã nêu ở phần trên, sóng mang hình trong máy phát hình đợc điều chế biên độ Sóng mang hình đợc xác định bởi:
- Biên độ sóng mang biến đổi theo biên độ tín hiệu hình.
- Tần số sóng mang hình kênh phát ổn định không đợc biến đổi trong phạm vi cho phép fmh 10 -6
- Công suất danh định và độ sâu điều chế đạt mức tiêu chuẩn. Điều biên sóng mang hình thực tế có hai loại ứng với từng hệ trên thế giíi:
+ Điều chế dơng - Ký hiệu AM +
+ Điều chế âm - Ký hiệu AM - a Điều chế cực dơng: AM+
Mức cực đại của tín hiệu hình (mức trắng) tơng ứng với mức cực đại của sóng mang, mức xung đồng bộ ứng với mức cực tiểu của sóng mang Nh vậy có nghĩa là tăng dần độ chói tín hiệu hình sẽ tăng dần năng lợng cao tần hình, giảm dần độ chói của năng lợng phát hình Năng lợng của sóng mang hình phát ra tỷ lệ thuận với độ chói của tín hiệu hình Dạng điều chế loại này ở hình 2-4, loại điều chế này đợc sử dụng cho hệ BBC và RTF. b §iÒu chÕ cùc tÝnh ©m: AM-
Mức điện áp cực đại của tín hiệu hình (mức trắng) toàn phần ứng với mức nhỏ nhất của sóng mang hình, mức xung đồng bộ của tín hiệu hình ứng với mức cao nhất của sóng mang Tăng dần độ chói giảm năng lợng phát, giảm độ chói, tăng năng lợng phát hình Năng lợng của sóng mang hình phát ra tỷ lệ nghịch với độ chói của tín hiệu hình toàn phần Hay nói cách khác, tín hiệu hình có đặc tính âm là đờng bao điều biên của sóng mang hình Loại điều chế này đợc sử dụng rộng rãi cho các hệ truyền hình hiện nay Dạng điều chế âm ở h×nh 2 - 4.
So sánh hai loại điều biên AM - và AM + của sóng mang hình ta thấy, loại điều chế biên độ cực tính âm hạn chế đợc các nhiễu (nhiễu công nghiệp của các động cơ, nhiễu sinh ra từ các phần tử tích cực - ký sinh trong dây chuyền gia công tín hiệu… ở dạng cơ học (đ) Vì ứng với mức năng lợng lớn, biên độ lớn nhất của sóng mang là vùng có độ chói giảm dần tới mức đen, xung xoá và xung đồng bộ của tín hiệu hình toàn phần, nên thể hiện trên màn hình (phía thu) đen không nhìn thấy đợc (theo nguyên lý sinh vật học rõ ràng nhìn vùng tối kém hơn nhìn miền sáng) Trong khi đó ở điều chế dơng nhiễu sẽ thể hiện ở mức có độ chói tăng dần của tín hiệu hình Sóng mang cộng thêm cả nhiễu Điều chế âm còn có khả năng tăng thêm công suất hữu ích cho máy phát 30% và đơn giản đợc phần AGC của máy thu hình
4 2 §iÒu chÕ tÇn sè - FM
4.2.1 Định nghĩa Điều chế (FM) là phơng thức truyền tải thông tin vô tuyến bằng cách biến đổi tần số sóng mang của kênh truyền theo dạng của tín hiệu cần truyền.
Tín hiệu sóng mang ở dạng điều tần: a (t) = An cos Fo(t) (4)
Trong đó: An… ở dạng cơ học (đ biên độ sóng mang ở điều tần là hằng số
Biến đổi theo thời gian tơng ứng với biến điệu của tín hiệu cần truyền. §iÒu tÇn - FM
K'… ở dạng cơ học (đ hệ số điều chế tần số. b(t) … ở dạng cơ học (đ tín hiệu cần truyền. a(t) = A cos t (sãng mang) = A cos 2f m t (7) b(t) = B cos st (tin tức).
F ®t = a(t) + K B coss t (8) đặt K.B cosst = f độ di tần.
Tín hiệu điều chế có dạng
Tín hiệu Âm tần cần truyÒn
Tín hiệu điều tần FM t t t b(t) a(t)
F ®t = A cos (2 f m + f)t (9) Điều tần rất có lợi trong kỹ thuật truyền hình vì bảo đảm chất lợng truyền dẫn và thu thông tin cần truyền, giảm ảnh hởng của nhiễu Điện áp nhiễu biểu hiện do không đổi về biên độ (điều tần), khi tách sóng sẽ bằng không Những đột biến biên độ sẽ đợc điều tần giữ cho bằng phẳng (biên độ là hàng số) mặt khác lại đợc xén (hạn chế biên độ) nên không không gây méo
4.2.3 Điều chế sóng mang tiếng ở máy phát hình Để phát đồng thời tiếng đồng bộ với hình, các máy phát hình sản xuất hiện nay khối phát hình và khối phát tiếng trong cùng một máy và điều chế sóng mang tiếng bằng phơng pháp điều chế tần số FM (trừ BBC và RTF). Điều chế sóng mang tiếng (cách tần số sóng mang tiếng một khoảng f theo tuỳ từng hệ khác nhau) đợc xác định bằng tần số sóng mang, công suất máy phát và độ di tần. Độ di tần đợc xác định bằng hiệu giữa tần số cao nhất và tần số thấp nhất của sóng mang, mà tần số đó biến đổi theo biên độ của tín hiệu tiếng Độ di tần F theo tiêu chuẩn Việt nam ở máy phát hình là : 50 kHz (hình 2-6). Điều tần ở máy phát hình phụ thuộc vào hai biến kiện: a Biên độ của tín hiệu tiếng
Thay đổi tần số của sóng mang tiếng tơng ứng với thay đổi biên độ của tín hiệu âm tần. ft K'
2 π b(t) (10) b(t) … ở dạng cơ học (đ tín hiệu âm tần
K' … ở dạng cơ học (đ hằng số tỷ lệ f1… ở dạng cơ học (đ tần số sóng mang tiếng.
Hai thành phần này tỷ lệ thuận với nhau Biên độ tín hiệu âm tần b(t) càng lớn thì sự thay đổi tần số sóng mang càng nhiều. b Tần số của tín hiệu âm tần
Dải tần âm thanh lý tởng từ 20 Hz đến 20 kHz. Điều tần FM ở máy phát hình đạt đợc từ 30Hz đến 15 kHz.
Sự thay đổi của sóng mang tiếng càng nhỏ, ứng với tần số càng cao của tín hiệu âm tần. mf Kω t ω s (11) mf … ở dạng cơ học (đ hệ số điều chế
t … ở dạng cơ học (đ tần số góc sóng mang
s… ở dạng cơ học (đ tần số tín hiệu âm tần
K … ở dạng cơ học (đ hằng số tỷ lệ của FM. §é di tÇn f (khz)
Hình 2- 6 Biểu đồ của mạch điều chế FM trong máy phát hình.
t×m hiÓu thùc tÕ
A Máy phát hình công suất lớn điều chế trung tần riêng
Máy phát hình NTV-20
Giới thiệu chung
Máy phát hình NTV-20 là máy phát hình kênh 2 Đây là loại máy phần lớn bằng tranzito và vi mạch, thiết kế hiện đại, chất lợng cao Máy điều chế tín hiệu hình ở trung tần 38 MHz.
Một số chỉ tiêu kỹ thuật của máy NTV-20.
- Công suất máy phát phần hình là 20kW trên tải 60, không đối xứng, phần tiếng là 2kW trên tải 60, không đối xứng.
- Máy phát kênh 2 OIRT có tải tần hình là 59,25 MHz và tải tần tiếng là 65,75MHz.
- Trở kháng ra của máy phát và vào dàn anten là 60 không đối xứng.
- Giá trị tín hiệu hình vào 0,7Vđđ - 1,5Vđ đ trên tải 75 không đối xứng.
- Tín hiệu âm thanh vào từ 0 - 6 dB trên tải 600, đối xứng.
- Anten phân cực ngang, có độ tăng ích là 12 lần (10,8dB).
- Nguồn điện cho máy là 220V - 50Hz.
- Làm nguội máy bằng quạt gió.
Hình 3.1: Sơ đồ khối máy phát NTV-20
Tầng 1 là tầng dao động thạch anh có tần số 38MHz Dao động 38MHz một mặt đợc đa sang tầng 13 để trộn với tín hiệu âm thanh đã điều tần từ tầng 12, một mặt đến tầng 4 để điều chế tín hiệu hình ở 38MHz và trộn với dao động thạch anh 48,625MHz tầng 2 sau khi nhân ở tầng 3 Tần số lúc này đợc nâng lên 97,25MHz, tần số này trộn với 38MHz đã điều chế ở tầng 4 để có tải tần hình là 59,25MHz Tầng 4 còn có nhiệm vụ hạn chế một phần dải biên tần d- ới Sau đó tín hiệu đợc khuếch đại lên 5W ở tầng 5, khuếch đại đến 50W ở tầng 6, khuếch đại đến 1kW ở tầng 7 và khuếch đại đến 20kW ở và ghim mức tín hiệu hình Tầng 10 là tầng khuếch đại tín hiệu hình đến mức cần thiết đề thực hiện điều chế.
Về phần tiếng, tín hiệu âm thanh đến 11, đợc khuếch đại và điều chế FM ở tần số 6,5MHz tại tầng 12 Sau tầng trộn 13 và 14 cho tín hiệu có tải tần tiếng là 65,75MHz Sau đó tín hiệu đợc khuếch đại ở tầng 15, 16 và 17 để đạt tới 2kW. Tầng 13 là bộ lọc điplêxơ có nhiệm vụ ghép công suất hình 20kW và tiếng 2kW ra chung một anten (tầng 19) mà không làm ảnh hởng lẫn nhau. Đa số các tầng của máy đợc thiết kế bằng tranzito Tầng 6, 7, 8, 16, 17 đợc thiết kế bằng đèn điện tử công suất.
Sơ đồ nguyên lý một số mạch điện
2.1 Mạch trộn 38MHz và 6,5 đã điều tần. Đây là mạch trộn cân bằng, dùng bốn điốt bán dẫn Phần tử không tuyến tính ở đây là bốn - điốt Tín hiệu ra có tần số 31,5MHz đợc điều chuẩn cộng hởng nhờ các mạch có cuộn cảm và tụ 38pF, 30pF, 6-30pF và 47pF(h×nh 3.2).
Hình 3.2: Mạch trộn 38MHz và 6,5MHz (FM)
Các tầng khuếch đại công suất của máy NTV-20 cũng gần tơng tự nh nhau về mạch nguyên lý và cấu tạo Vì vậy, phần này chỉ giới thiệu một mạch khuếch đại công suất 50W điển hình.
Hình 3.3: Mạch khuếch đại công suất hình 50W Đây là mạch khuếch đại công suất dải rộng, cộng hởng bằng các cuộn cảm và tụ phân bố (các tụ điện và cuộn dây không ghi trị số) Các cuộn cảm
L2, L3, L4 và L5 là các cuộn chặn cao tần về nguồn Thiên áp cho lới 1 của đèn4CX350A là thiên áp ngoài, điều chỉnh đợc Giá trị của C2, L1, L6, L7, C12 có thể điều chỉnh đợc.
2.3 TÇng ®iÒu chÕ h×nh. Đây là mạch điều biên (AM), cân bằng, dùng bốn cặp điốt bán dẫn (h×nh 3.4a).
Ra tín hiệu AM 38MHz tín hiệu hình (+) tín hiệu hình (-)
Hình 3.4a: Mạch điều chế cân bằng
Tải tần đợc lấy từ trung tần 38MHz của mạch dao động thạch anh (tầng
1), đến bazơ BF173, đợc khuếch đại, lấy ra ở côlêctơ BF173; chúng đợc ghép bằng hỗ cảm từ L4 sang L2, L3 Tín hiệu hình với cực tính dơng đợc đa vào điểm A (giữa hai cuộn cảm L2, L3) Tín hiệu hình dơng mở hai đôi điốt và tín hiệu âm mở hai đôi điốt kia Sau khi điều biên (điều chế vòng), tín hiệu ghép qua mạch cộng hởng song song L7, ra đến tầng khuếch đại 5 Mạch vào và ra của mạch điều chế cân bằng có L1 cùng với C1302, C1300 làm nhiệm vụ lọc để tín hiệu điều chế không quay trở về mạch tạo 38MHz đợc.
Tín hiệu sau khi điều chế có dạng nh hình 3.4b. t
Hình 3.4b: Tín hiệu sau khi điều chế hình (AM)
2.4 Mạch trộn 97,25MHz và 38MHz.
Về nguyên lý, mạch trộn 97,25MHz với 38MHz và mạch trộn 97,25MHz với 31,25MHz là giống nhau Tín hiệu có tần số 97,25MHz đến hai tranzito BLY91, thông qua hai tụ 56pF Tín hiệu hình đã điều chế 38MHz ghép qua
L1, L2 và L3 vào bazơ của hai tranzito BLY91, qua hai tụ 94pF Tụ tinh chỉnh 625pF và L1, tụ 150pF và L2 điều chuẩn cộng hởng ở tần số 38MHz để ghép sang L3 Sau khi qua hai tranzito khuếch đại và tranzito trộn BLY91, hai tín hiệu trên đến mạch cộng hởng ở 59,25 MHz (nhờ tụ xoay 4 - 15 pF, L4) rồi ghép qua hai mạch cộng hởng (L5 và tụ 6 - 25pF, L6 và tụ 6 - 25pF) để đến tầng khuếch đại tiếp theo.
Hình 3.5: Mạch trộn 97,25MHz và 38MHz đã điều chế
2.5 Mạch sửa dạng tín hiệu hình.
Sơ đồ khối của mạch sửa dạng tín hiệu hình đợc trình bày ở hình 3.6.
Hình 3.6 Sơ đồ khối mạch sửa dạng tín hiệu hình
Thông thờng trong máy phát hình, tầng sửa dạng tín hiệu hình có sơ đồ khèi nh h×nh 3.6
Tín hiệu hình đến tầng 1 để lọc tần số cao, rồi đến tầng khuếch đại 2.Tầng 3 tạo xung ghim từ xung đồng bộ trong tín hiệu hình tổng hợp, để cấp cho tầng 4 sửa mức trắng, mức đen, ghim mức tín hiệu và cấp cho tầng 5 sửa biên độ xung, ghim mức Tầng 6 sửa méo hiệu pha Tầng 7 là mạch lọc thông thấp từ 0 đến 6MHz Tầng 8 là mạch sửa thời gian tg Tầng 9 là mạch khuếch đại cuối cùng của tín hiệu hình.
Sau đây, chúng ta phân tích một số mạch sửa tín hiệu hình tiêu biểu. a Mạch sửa mức trắng và mức đen.
Hình 3.6a: Mạch sửa mức trắng và mức đen
Các tranzito và điôt T1, T2, D1, D2, T6 và T7 làm nhiệm vụ sửa mức trắng đợc chia làm hai phần, mỗi phần do D1, D2 cùng T1, T2, T6, T7 đảm nhận Định thiên một chiều cho các điôt D1, D2 bằng chiết áp P1, P2, P3, P4 để điều chỉnh mức trắng Nếu ta điều chỉnh chế độ làm việc của D1, T6 bằng chiết áp P1, P2 và các linh kiện khác, thì sẽ làm thay đổi điện trở emitơ T1, và do đó làm thay đổi hệ số khuếch đại của T1 Cũng tơng tự, ta có thể sửa đợc mức đen của tín hiệu bằng D3, T5, P5, T8, P7 và D4, T4, P6, P8 Sau đó, tín hiệu đa vào bazơ của
T5 và lấy ra ở emitơ T5. b Mạch sửa xung đồng bộ
Tín hiệu hình qua tụ 0,1F vào ba zơ T1 Điốt D1 cho phần xung đồng bộ đi qua T2 làm nhiệm vụ sửa độ rộng của xung đồng bộ (hình 3.6b).
Chiết áp P1 điều chỉnh chế độ làm việc của T2, D1, T2, P1, điện trở 510 ở emitơ T1, tụ song song 33 pF xác định độ rộng xung đồng bộ.
Tơng tự nh vậy D3, T1 và P3 cũng điều chỉnh biên độ của xung đồng bộ.
Hình 3.6b: Mạch sửa xung đồng bộ và tải tần màu
Cũng tơng tự D2, T2 và P2 điều chỉnh mức của tải tần màu 4,43MHz. c Mạch lọc thông thấp từ 0 đến 6MGHz.
Mạch lọc này có dải thông từ 0 đến 6MHz, làm nhiệm vụ lọc tất cả các thành phần ngoài dải thông trên; nghĩa là các tín hiệu ngoài tần số của tín hiệu hình (hình 3.6c) Các tín hiệu nhiễu thờng xuất hiện khi dùng tín hiệu từ các máy chuyển tiếp viba.
Hình 3.6c: Mạch lọc thông thấp từ 0 đến 6 MHz d Mạch điều chỉnh đặc tuyến tần số
Mạch sửa thời gian gồm cặp BC527 và BC177 (hình 3.6d).
Chiết áp P1 và P2 có thể điều chỉnh đợc đặc tuyến tần số của mạch LC. Ngời ta chia dải tần từ 0 đến 6MHz ra làm 5 điểm và điều chỉnh đợc thời gian tg ứng với các giá trị của LC Nh vậy, ta có 5 cặp BC527 và BC177 giống nhau và mắc liên tiếp với nhau để đạt dải tần 0 đến 6 MHz.
Hình 3.6d: Mạch điều chỉnh đặc tuyến tần số
Bảng 3.1: Điểm tần số ứng với các giá trị tụ C Điểm tần số (MHz) Trị số C (pF)
6 22 e Mạch sửa méo hiệu pha.
Hình 3.6e: Mạch sửa méo hiệu pha
Mạch sửa méo hiệu pha (hình 3.14) gồm T1, T2, P1, P2, D1, D2 và L ở emitơ T3 Pha tín hiệu 2 thay đổi theo tần số và đợc sửa bằng các linh kiện trên Tín hiệu có méo pha là 1 1 và 2 đợc đa đến T5 và ở đây đợc bù trừ để có đợc độ tuyến tính ban đầu (hình 3.6f).
Pha tín hiệu chưa bù
Hình 3.6f: Đặc tuyến sửa pha
Tín hiệu với phần dơng đợc sửa bằng D2, P1, P4, T1 Tín hiệu với phần âm đợc sửa bằng D1, P3, T2 và P2 Nguyên lý hoạt động của các mạch trên giống nh ở phần a.
Nhiệm vụ của mạch điplêxơ bao gồm:
- Ghép chung hai máy phát hình và tiếng ra cùng một anten và đảm bảo giữa hai máy phát hình và tiếng không ảnh hởng qua lại.
- Tạo ra đờng đặc tuyến biên tần cụt của máy phát hình theo đúng tiêu chuÈn.
Toàn bộ mạch điplêxơ đợc thiết kế dới dạng tham số phân bố, nhờ đó giảm đợc tổn hao. a Cấu tạo:
Mạch tơng đơng của mạch điplêxơ đợc trình bày ở hình 3.7 f tt
Hình 3.7: Mạch tơng đơng của mạch điplêxơ
- Cầu vào I và cầu ra II.
- Các đoạn nối các cầu với nhau là 3-7 và 5-11.
- Các hốc cộng hởng: A, B, C, D và A’, B’, C’, D’. Điện trở hấp thụ R.
Các nhánh của cầu I và II đợc thiết kế bằng các ống đồng trục có trở kháng sóng là 60 Các nhánh cầu có độ dài về điện là 90 0 , tức /4 ( là bớc sóng của tải tần hình).
Nhánh 1-2-3 có độ dài về điện là 270 0 ,tức
. Các mạch cộng hởng A, B, C, D và A’, B’, C’, D’, là mạch thụ động, giống nhau từng đôi một Các mạch A’, B’, C’, D’ đợc thiết kế lệch pha 90 0 so víi A, B, C, D.
Năng lợng máy phát truyền hình có tần số fth vào cầu I, tại điểm 1, đợc chia làm hai đờng:
- Một đờng theo các nhánh cầu 1-2 và 2-3 có độ dài điện là 270 0 (tức
Hình 3.7a: Đặc tuyến dải tần tr ớc khi lọcHình 37b Đặc tuyến dải tần sau khi lọc
- Một đờng theo các nhánh cầu 1-5 có độ dài điện la 90 0 (tức
Do chênh lệch về đờng đi là 180 0 , nên điện áp của fth tại hai điểm 3 và 5 ngớc pha nha Vì vậy, năng lợng sóng tới không đi vào điện trở hấp thụ.
Các mạch cộng hởng AA’, BB’, CC’, đợc điều chỉnh cộng hởng nối tiếp tại ba tần số: f1, f2 và f3 nằm ở biên tần dới của phổ tải tần hình và cộng hởng song song tại ba tần số khác nằm ở biên tần trên thì cho qua (hình 3.7a)
Máy phát hình công suất nhỏ điều chế trung tần chung
tÇn chung chơng IV: máy phát hình màu linear i sơ đồ khối nguyên lý máy phát hình màu linear
Hình 3-1 Sơ đồ khối máy phát hình màu LINEAR
II Nguyên lý hoạt động
Máy phát hình Linear loại này là loại máy phát hình điều chế trung tần chung có nghĩa là tại đầu ra trung tần IF gồm cả hai thành phần hình và tiếng đã đợc điều chế.
2.1 Khèi ®iÒu chÕ trung tÇn chung
2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật a Đạt độ sâu điều chế dễ dàng. b Bảo đảm độ rộng kênh 8 MHz và dải thông của tín hiệu hình 6 MHz. c Đặc tuyến tần số kênh truyền ở biên dới - 1,25MHz đạt từ -20 dB đến - 35dB. d Dải tần hình.
0,5 MHz … ở dạng cơ học (đ suy giảm 0,5 dB
1,5 MHz … ở dạng cơ học (đ chuẩn 0 dB
3 MHz … ở dạng cơ học (đ suy giảm 0,5 dB 1 dB
4,43 MHz … ở dạng cơ học (đ suy giảm 0,5 dB 1 dB
5 MHz … ở dạng cơ học (đ suy giảm 0,5 dB 2,5 dB
6 MHz 8 MHz… ở dạng cơ học (đ suy giảm dần tới - 20 dB
133% e Biên độ sóng mang, sau khi điều chế bảo đảm công suất danh định của độ sâu điều chế. f Tránh can nhiễu của bên ngoài, cũng nh giữa các tầng các ngăn khác trong máy với nhau. g Lọc hài tốt, để khỏi can nhiễu hài sang các kênh phát khác. h Sau khi điều chế vẫn đảm bảo độ tuyến tính.
Tín hiệu hình (video) có dải thông từ 0 đến 6 Mhz đợc đa vào điều chế biên độ AM tại tần số trung tần hình 38.9 Mhz.
Tín hiệu âm thanh( audio) có giải thông 20 hz đến 20 KHz đợc đa vào điều chế tần số FM tại tần số trung tần tiếng 32,4 MHz với độ di tần f =
2.1.2 Chức năng khối điều chế trung tần chung
2.1.2.a Phần hình: Định chất lợng hình ảnh truyền tới ngời xem.
Hình 3-2 Tín hiệu hình hệ PAL
Hình 3 -3 Phổ tín hiệu hình PAL m1 = 0.877 m2 = 0.493
Hình 3 -4 Phổ tín hiệu hình sau khi điều chế biên độ (AM) và trớc khi vào bộ lọc trung tần hình
Mhz fh = 38.9 Mhz m1(E r- Ey) m2(Eb -Ey)
Hình 3-5 Phổ của tín hiệu hình sau khi qua bộ lọc trung tần hình
Mạch lọc trung tần hình:
Nhận tín hiệu từ bộ điều chế chung tần hình và chỉ cho qua những tín hiệu nằm trong vùng tần số nhất định (hình 3 -5) :
Tín hiệu sau bộ điều chế chung tần IF (kí hiệu là ftth) bằng: ftth = n ftt m f gt (1) f gt: dải tần số của từng hệ OIRT. ftt : tần số của dao động trung tần hình 38,9 MHz. m, n là những số nguyên dơng (0, 1 , 2 , 3 ).
Từ công thức (1) với m , n =1 ftth OIRT = 38.9MHz (0 ==> 6.Mhz) ftth = ftt + f gt 38.9 MHz 45.4 Mhz ftth = ftt -f gt 32.4 MHz 38.9 MHz h×nh (3-5).
Sau bộ lọc ngời ta chỉ cho qua thành phần tín hiệu famtt = ftt - f gt bằng một bộ lọc đặc biệt (bộ lọc SAW) còn các thành phần khác sẽ bị suy giảm.
Tín hiệu tiếng đa tới máy phát, trớc khi đa vào điều chế đều phải xử lý lại Các mạch sửa, khuếch đại âm tần này có nhiệm vụ:
Phối hợp trở kháng từ đối xứng sang không đối xứng Khuếch đại đủ mức điện áp và công suất để cung cấp cho mạch điều tần tiếng Sửa tần số giải tần âm thanh để bảo đảm đặc tuyến của chúng Lý tởng từ 20 Hz 20KHz,thực tế bảo đảm chất lợng tín hiệu âm thanh cần đạt 30 Hz 15 kHz f u
Hình 3-6a Phổ của tín hiệu âm tần
Hình 3-6b Phổ của tín hiệu âm tần sau khi qua bộ lọc
Hình 3 -6c Phổ của tín hiệu âm tần sau khi qua bộ sửa
- Vì điện áp thuộc khu vực tần số cao có biên độ nhỏ và khó truyền cho nên cần thiết thực hiện sửa tần số cao theo hớng tăng biên độ của chúng, ta gọi sửa đó là "preemphase" Ngời ta thờng sửa một trong hai vùng tần số: f1: tơng ứng với 20 kHz ( 50 s). hoặc f2: tơng ứng với 13,333kHz: (75 s).
- Trong mạch khuếch đại âm tần có chiết áp điều chỉnh độ sâu điều chế tiếng FM (độ di tần).
Khối báo qúa điều chế tiếng thông báo cho ngời sử dụng biết là tiếng có bị quá điều chế hay không, ngời ta điều chế tần số trung tần tiếng Trong điều chế tần số để có đợc hiệu quả cao nhất ngời ta sử dụng mạch khoá pha PLL
Ta đã biết khoảng cách giữa sóng mang hình và mang tiếng (hệ PALD/K phải đảm bảo là 6,5MHz) Do đó tín hiệu âm tần sẽ đợc chế tại tần số trung tÇn tiÕng 32,4 Mhz.
- Mạch tự dao động của chủ sóng tiếng là mạch LC và mạch LC đợc đặt trong cùng hộp bọc kim
Tín hiệu trung tần hình và trung tần tiếng đợc cộng với nhau theo tỉ lệ
10 : 1 tạo thành tín hiệu trung tần chung (fttc ) với độ rộng 8 Mhz và đợc đa qua mạch khuếch đại cho đủ lớn để đa sang khối AGC
Hình 3-7 Phổ của tín hiệu trung tần chung IF
2.2 Khèi AGC Đây là khối tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại mục đích làm ổn định biên độ ra.
Khối tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại AGC để khắc phục hiện tợng khi:
Biên độ đỉnh đỉnh của tín hiệu trung tần, cao tần thay đổi dẫn đến sóng cao tần phát đến máy thu hình thay đổi gây ra:
Mức tín hiệu chói tăng lên hoặc yếu đi làm cho màn hình đậm lên hoặc nhạt đi. Đối với tín hiệu màu cũng nh vậy màu sẽ đậm lên hoặc nhạt đi.
Ngoài ra tại khối AGC này còn làm thêm 1 nhiệm vụ điều chỉnh công suất ra của máy bằng cách điều chỉnh biên độ tín hiệu trung tần chung.
Tín hiệu trung tần ra khỏi khối AGC và đợc đa vào khối khuếch đại và xử lý tín hiệu trung tần.
Thông qua đặc tuyến tần số của bộ khuếch đại trung tần ngời ta rút ra các chỉ tiêu sau đây:
- Dải thông của bộ khuếch đại là 8 MHz.
- ở đầu băng và cuối băng phải có mạch cộng hởng để loại bỏ nhiễu
2.3 Khối xử lý tín hiệu trung tần :
Làm nhiệm vụ sửa tín hiệu trung tần đồng thời gây méo trớc để bù lại đặc tuyến cong của các tầng khuếch đại cao tần làm cho (tín hiệu ra ăngten) không bị méo Đầu ra của khối này sẽ đợc đa vào khối trộn tần.
2.4 Khối dao động chủ sóng hình:
Là khối tạo ra tần số cao tần(fosc) bằng tần số kênh phát cộng với tần số trung tần 38.9Mhz và đa sang khối trộn tần.
Làm nhiệm vụ trộn hai tần số trung tần hình đã điều biên, trung tần tiếng đã điều tần và tần số của khối dao động chủ sóng hình theo công thức: fK = nf0sc mfttc (2) fK : : tần số của kênh phát. f0sc : : tần số của dao động. fttc : là tín hiệu trung tần chung độ rộng 8 MHz. m, n: là những số nguyên dơng 0, 1, 2, 3
Trong các máy phát hình thế hệ mới đều có sử dụng các mạch trộn tần số, để tạo ra tần số sóng mang (hình và tiếng của kênh phát). a Trộn tần tạo tần số mang hình kênh phát. fmh = fosc - ftth = f osc - 38.9 MHz (3)
Trong đó: fmh : tần số sóng mang hình. f osc : tần số khối dao động chủ sóng hình. ftth : tần số trung tần hình 38.9 MHz đã đợc điều chế biên độ.
Ví dụ Kênh 6 PAL D\k fmh = 214.15 Mhz - 38.9 Mhz = 175.25MHz
Nh vậy đầu vào của bộ trộn tần có hai tín hiệu:
Một cao tần do chủ sóng chính tạo nên có tần số lớn hơn tần số kênh phát.
Một điện áp trung tần hình đã đợc điều chế biên độ (lấy ra từ bộ xử lý tín hiệu trung tần)
