Đang tải... (xem toàn văn)
Lý do chọn đề tài Để nghiên cứu và tìm hiểu về các loại bo mạch truyền sóng đang được sử dụng trong các ứng dụng truyền thông không dây.. Việc nắm vững và hiểu rõ về các loại bo mạch này
Trang 1BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢIHỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
-Tiểu luận Đề tài:
Khảo sát về các loại bo mạch truyền sóng
GVHD: TS.Minh Long SVTH: HOÀNG ĐỨC ĐẠT MSSV: 2113120011 LỚP: 21CĐĐV01
Thành phố Hồ Chí Minh – 07/2023
1
Trang 2HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN
HỌ VÀ TÊN: Hoàng Đức Đạt……….MSSV: 2113120025 LỚP:……21CĐĐV01……….NGÀNH:…Điện tử - Viễn thông
1 Tên tiểu luận môn học:
2 Nhiệm vụ của tiểu luận :
………
TP Hồ Chí Minh , ngày tháng năm 2023
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
( Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
2
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy giáo đã hướng dẫn và chỉ bảohết sức tận tình để tôi có thể hoàn thành tiểu luận môn học Tôi vô cùng biếtơn thầy Minh Long, người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình để tôihoàn thành tiểu luận.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành thầy đã tạo điều kiện hướng dẫn tôi họctập và thực hành, đã luôn đồng hành giúp đỡ trong suốt quá trình làm tiểuluận của tôi, truyền đạt kiến thức bổ ích chuyên ngành chuyên sâu, giúpchúng tôi hoàn thành tiểu luận một cách tốt đẹp và hoàn thiện nhất Trong quátrình học tập tìm hiểu, hoàn thiện bài tiểu luận và báo cáo này tôi không tránhkhỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy để tôihọc thêm đuợc nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt các bài tiểu luận vàbáo cáo sắp tới.
Tôi rất mong nhận thêm được sự chỉ bảo và hướng dẫn của thầy để tôi cóthể thực hiện được thêm nhiều tiểu luận
Tôi xin chân thành cảm ơn.
3
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan báo cáo tiểu luận này là công trình nghiên cứu của bảnthân, được đúc kết từ quá trình học tập và nghiên cứu thực tiễn trong thời gianqua Các thông tin và số liệu được sử dụng trong báo cáo tiểu luận này làhoàn toàn trung thực.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023(Ký tên và ghi rõ họ tên)
4
Trang 5NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Ý thức thực hiện:Nội dung thực hiện:Hình thức trình bày:Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2023GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)
5
Trang 6LỜI NÓI ĐẦU
Trong những thập niên gần đây công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng pháttriển mạnh mẽ Bo mạch truyền sóng đã có những bước phát triển đặc biệtmạnh, đặc biệt là trong thông tin với sự ra đời và phát triển nhanh chóng củathông tin quang Hòa cùng nhịp độ phát triển khoa học kỹ thuật thế giới, nhiềulĩnh vực khác cũng phát triển không ngừng đã làm cho thế giới nói chung vàViệt Nam nói riêng có được sự phát triển chóng mặt trong vài chục năm trở lạiđây Khoa học kỹ thuật trở thành nền tảng vững chắc thúc đẩy mạnh mẽ nắm vaitrò quyết định nổi trội hơn cả là ngành công nghệ thông tin và kỹ thuật điện tửđã tạo ra hàng loạt những thiết bị với đặc điểm nổi bật nhờ độ chính xác, bảomật cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết cho sự tiện lợi trongcuộc sống.
Đề tài“ Khảo sát về các loại bo mạch truyền sóng” mà tôi chọn cho tiểu luậnmôn học là sẽ giúp ích cho con người về việc quan sát, kiểm tra, từ đó đưa rathực tiễn một nhu cầu nào đó của chính người sử dụng cụ thể áp dụng trongđiện tử viễn thông.
Bài báo cáo gồm 5 chương :
Chương 1 GIỚI THIỆU
Chương 2. LÝ THUYẾT
Trang 7Mục lục
LỜI CẢM ƠN 3
LỜI CAM ĐOAN 4
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 5
LỜI NÓI ĐẦU 16
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 18
1.1 Lý do chọn đề tài 18
1.2.Mục tiêu nghiên cứu 18
1.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 18
1.4.Phương pháp nghiên cứu 19
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21
I Giới thiệu 21
II Khảo sát về loại bo mạch truyền sóng: 21
Hình 1.1 Mạch Thu Phát RF 315Mhz 433 Mhz 21
III Các loại anten đang sử dụng và ứng dụng của chúng 22
IV Giải thích nguyên lý hoạt động của bo mạch truyền sóng và anten 22
V.Ý tưởng thiết kế sản phẩm liên quan đến truyền sóng 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO 29
1.ĐIỆN TỬ CĂN BẢN - CÁC LINH KIỆN - MACH ĐIỆN CƠ BẢN 29
Trang 8CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU1.1 Lý do chọn đề tài
Để nghiên cứu và tìm hiểu về các loại bo mạch truyền sóng đang được sử dụng trong các ứng dụng truyền thông không dây Việc nắm vững và hiểu rõ về các loại bo mạch này sẽ giúp tạo nền tảng kiến thức vững chắc để lựa chọn và ápdụng phù hợp trong việc thiết kế, xây dựng và cải tiến các hệ thống truyền sóng không dây hiện đại.
Đồng thời, việc khảo sát cũng giúp đánh giá ưu điểm, hạn chế và khả năng ứngdụng của từng loại bo mạch, từ đó tạo điều kiện tối ưu hóa hiệu suất và đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng truyền sóng trong thực tế.
1.2.Mục tiêu nghiên cứu
1 Tìm hiểu về các loại bo mạch truyền sóng hiện có: Mục tiêu đầu tiên là nghiên cứu và hiểu rõ về các loại bo mạch truyền sóng đã được phát triển và sử dụng trong các ứng dụng truyền thông không dây Điều này bao gồm tìm hiểu về cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đặc điểm kỹ thuật và khả năng ứng dụng của từng loại bo mạch.
2 Đánh giá ưu điểm và hạn chế của từng loại bo mạch: Mục tiêu tiếp theo làđánh giá các ưu điểm và hạn chế của từng loại bo mạch truyền sóng Việc này giúp ta hiểu rõ hơn về khả năng truyền tải, phạm vi hoạt động, độ ổn định, tiêu thụ năng lượng và khả năng tương thích của từng loại bo mạch.3 Nắm vững khả năng ứng dụng của các loại bo mạch: Mục tiêu tiếp theo là
nghiên cứu và xác định rõ ràng về các ứng dụng mà mỗi loại bo mạch truyền sóng có thể được áp dụng vào Điều này bao gồm việc khảo sát cáclĩnh vực như viễn thông, mạng không dây, IoT, công nghiệp và nhiều ứng dụng khác để hiểu rõ khả năng ứng dụng và tiềm năng của từng loại bo mạch.
4 Tìm hiểu xu hướng và phát triển mới: Mục tiêu cuối cùng là nghiên cứu và theo dõi các xu hướng mới trong lĩnh vực bo mạch truyền sóng Điều này giúp ta nắm bắt các công nghệ mới, các tiến bộ và phát triển trong việc nâng cao hiệu suất, độ ổn định và tính linh hoạt của các bo mạch truyền sóng.
1.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các loại bo mạch truyền sóng hiện có và được sử dụng trong các ứng dụng truyền thông không dây Điều này bao gồm việc tìm hiểu về cấu trúc, nguyên lý
Trang 9hoạt động, đặc điểm kỹ thuật và khả năng ứng dụng của từng loại bo mạch.
2 Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu của đề tài tập trung vào các loại bo mạch truyền sóng phổ biến và có ứng dụng rộng trong lĩnh vực truyền thông không dây Điều này có thể bao gồm các loại bo mạch truyền sóng như Anten PCB, Anten Patch, Anten Dipole, Anten Parabol, Anten Yagi, Anten Helical và nhiều loại khác Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc khảo sát và hiểu rõ về từng loại bo mạch này, tính năng, ưu điểm, hạn chế và khả năng ứng dụng của chúng.
3 Ngành áp dụng: Đề tài có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như viễn thông, mạng không dây, IoT, công nghiệp, y tế và nhiều ứng dụng khác liên quan đến truyền sóng không dây Phạm vi nghiên cứu không chỉ giới hạn trong một ngành cụ thể, mà có thể mang lại giá trị trong nhiều ngành và lĩnh vực khác nhau.
Tóm lại, đối tượng nghiên cứu của đề tài là các loại bo mạch truyền sóng hiện có, trong khi phạm vi nghiên cứu tập trung vào khảo sát và hiểu rõ về các loại bo mạch này, tính năng, ưu điểm, hạn chế và khả năng ứng dụng của chúng Nghiên cứu này có thể áp dụng trong nhiều ngành và lĩnh vực khác nhau liên quan đến truyền sóng không dây.
1.4.Phương pháp nghiên cứu
1 Tìm hiểu và thu thập tài liệu: Bước đầu tiên là tìm hiểu và thu thập tài liệuliên quan đến các loại bo mạch truyền sóng Điều này bao gồm việc đọc sách, bài báo, báo cáo nghiên cứu và các nguồn tài liệu trực tuyến liên quan đến lĩnh vực truyền sóng không dây Tài liệu này sẽ giúp cung cấp kiến thức cơ bản về các loại bo mạch, nguyên lý hoạt động, tính năng và ứng dụng của chúng.
2 Phân tích và đánh giá các loại bo mạch: Tiếp theo, sẽ tiến hành phân tích và đánh giá từng loại bo mạch truyền sóng Điều này bao gồm việc xem xét cấu trúc, thiết kế, nguyên lý hoạt động, đặc điểm kỹ thuật và khả năng ứng dụng của từng loại bo mạch Sẽ đánh giá ưu điểm, hạn chế và các yếutố quan trọng khác để có cái nhìn tổng quan về các loại bo mạch truyền sóng.
3 Khảo sát các ứng dụng và ngành công nghiệp: Tiếp theo, sẽ nghiên cứu vàkhảo sát các ứng dụng và ngành công nghiệp mà các loại bo mạch truyền sóng có thể được áp dụng vào Điều này bao gồm việc tìm hiểu các lĩnh vực như viễn thông, mạng không dây, IoT, công nghiệp và các ứng dụng khác để hiểu rõ khả năng ứng dụng và tiềm năng của từng loại bo mạch.
Trang 104 So sánh và phân tích kết quả: Sau khi thu thập thông tin và đánh giá các loại bo mạch truyền sóng, sẽ tiến hành so sánh và phân tích kết quả Sẽ xem xét các điểm tương đồng và khác biệt giữa các loại bo mạch, đánh giá sự phù hợp và khả năng ứng dụng của chúng trong các ngành và ứng dụng cụ thể.
5 Tổng kết và viết bài tiểu luận: Cuối cùng, sẽ tổng kết các kết quả và viết bài tiểu luận với mục tiêu trình bày thông tin về các loại bo mạch truyền sóng, nguyên lý hoạt động, tính năng, ưu điểm, hạn chế và khả năng ứng dụng của chúng Bài tiểu luận sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về các loại bo mạch truyền sóng và có thể đi kèm với ví dụ và ứng dụng cụ thể để minh họa.
Trang 11Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾTI Giới thiệu
Trong thời đại công nghệ hiện đại, truyền sóng không dây đã trở thànhmột phần quan trọng trong cuộc sống và công nghiệp Các loại bo mạchtruyền sóng và anten đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải thông tinkhông dây Trong bài tiểu luận này, chúng ta sẽ khảo sát về các loại bomạch truyền sóng phổ biến, các loại anten đang sử dụng, ứng dụng củachúng, cùng với nguyên lý hoạt động và ý tưởng thiết kế một sản phẩm liênquan đến truyền sóng bằng các module trên.
II.Khảo sát về loại bo mạch truyền sóng:
Có nhiều loại bo mạch truyền sóng phổ biến được sử dụng trong các ứng dụng truyền thông không dây Dưới đây là một số loại bo mạch truyền sóng quan trọng:
1 Wi-Fi Module: Wi-Fi Module là một bo mạch nhỏ gọn tích hợp các thành phần cần thiết để kết nối không dây với mạng Wi-Fi Nó được sửdụng rộng rãi trong các thiết bị di động, máy tính cá nhân, các sản phẩm IoT và các ứng dụng khác yêu cầu kết nối mạng không dây.2 Bluetooth Module: Bluetooth Module là một bo mạch truyền sóng
ngắn phạm vi, được sử dụng trong việc kết nối không dây giữa các thiết bị như điện thoại di động, tai nghe không dây, bàn phím và chuột không dây Nó cung cấp một kết nối đơn giản và tiện lợi trong các ứng dụng cá nhân và gia đình.
Hình 1.1 Mạch Thu Phát RF 315Mhz 433 Mhz
Trang 123 Zigbee Module: Zigbee Module là một bo mạch truyền sóng tiêu chuẩn dành cho mạng cảm biến không dây và điều khiển từ xa Nó được sử dụng trong các ứng dụng nhà thông minh, kiểm soát năng lượng, quản lý tòa nhà và nhiều ứng dụng khác yêu cầu truyền thông không dây tiết kiệm năng lượng và đáng tin cậy.
III.Các loại anten đang sử dụng và ứng dụng của chúng
Anten là một phần quan trọng của hệ thống truyền sóng không dây và chịu trách nhiệm thu và phát sóng sóng điện từ Dưới đây là một số loại antenphổ biến:
Anten Dipole: Anten Dipole là loại anten đơn giản nhất và được sử dụng rộngrãi trong các ứng dụng truyền sóng không dây Nó bao gồm hai đoạn dây có độ dài bằng nhau được kết nối với nguồn tín hiệu Anten Dipole có hướng phát sóng ở hình dạng hình cánh cung, thích hợp cho các ứng dụng truyền sóng trongphạm vi ngắn và trung bình.
Anten Parabol: Anten Parabol sử dụng một đĩa parabol có hình dạng hình chóp để tập trung sóng điện từ vào một điểm tiếp xúc gọi là tiêu điểm Điều này tạo ra độ lợi cao và phạm vi truyền sóng xa hơn Anten Parabol được sử dụng trong các ứng dụng truyền sóng từ xa như truyền hình vệ tinh và viễn thông.
Anten Yagi: Anten Yagi là loại anten đa phần tử, gồm một đoạn dẫn chính và nhiều đoạn phần tử kích thước khác nhau Anten Yagi tạo ra một độ lợi cao hơn và hướng sóng hẹp, thích hợp cho việc truyền sóng trong khoảng cách xa và ứngdụng như truyền.
IV Giải thích nguyên lý hoạt động của bo mạch truyền sóng và anten
1 Nguyên lý hoạt động của bo mạch truyền sóng: Bo mạch truyền sóng là một hệ thống được thiết kế để truyền tải và nhận thông tin không dây Nó bao gồm các thành phần như bộ điều khiển, bộ khuếch đại tín hiệu, bộ truyền và bộ nhận Nguyên lý hoạt động của bo mạch truyền sóng dựa trên chuyển đổi tín hiệu từ dạng analog thành dạng số, sau đó mã hóa và modul hóa để truyền tải qua sóng điện từ Khi nhận được tín hiệu, bo mạch truyền sóng giải mã và chuyển đổi trở lại dạng ban đầu để truyền tảithông tin.
2 Nguyên lý hoạt động của anten: Anten là phần quan trọng trong việc thu và phát sóng sóng điện từ Nguyên lý hoạt động của anten dựa trên nguyên lý phát tán sóng và tập trung sóng Khi anten nhận được tín hiệu điện từ, nó tạo ra một dòng điện và tín hiệu tương ứng Ngược lại, khi anten được kết nối với nguồn tín hiệu, nó chuyển đổi tín hiệu thành sóng
Trang 13điện từ và phát ra không gian Hình dạng, kích thước và cấu trúc của anten sẽ ảnh hưởng đến hướng phát sóng, độ lợi và đặc tính truyền tải của anten.
V.Ý tưởng thiết kế sản phẩm liên quan đến truyền sóng
1 Một ý tưởng thiết kế sản phẩm liên quan đến truyền sóng
Sản phẩm mà chúng ta có thể thiết kế liên quan đến truyền sóng là một hệthống thu phát sóng Wi-Fi thông qua module trên một bo mạch truyền sóng Ýtưởng này nhằm cung cấp khả năng kết nối không dây mạnh mẽ và ổn định chocác thiết bị trong một mạng nội bộ.
Hệ thống sẽ được xây dựng trên một bo mạch đa lớp, cho phép tích hợp cáclinh kiện cần thiết như chip xử lý, bộ khuếch đại công suất, anten và các thànhphần điện tử khác Sử dụng công nghệ PCB linh hoạt, chúng ta có thể tùy chỉnhhình dạng và kích thước của bo mạch để đáp ứng yêu cầu cụ thể.
Một trong những phần quan trọng nhất của hệ thống này là anten Chúng ta cóthể lựa chọn anten dipole hoặc anten bộ phát di động để đảm bảo khả năngtruyền và thu sóng tốt Anten sẽ được đặt sao cho đạt được một hướng biên độrộng và hiệu suất truyền tối ưu trong phạm vi mạng nội bộ.
Hệ thống thu phát sóng Wi-Fi sẽ được điều khiển thông qua một chip xử lýđiện tử, cho phép quản lý và điều chỉnh tần số hoạt động, công suất phát và cácthông số khác Giao diện người dùng có thể được tích hợp để cung cấp quyềntruy cập và quản lý dễ dàng cho người dùng.
Ứng dụng của sản phẩm này rất đa dạng Nó có thể được sử dụng trong cácgia đình, văn phòng, quán cà phê, khách sạn và nhiều môi trường khác nơi mạngkhông dây là cần thiết Sản phẩm sẽ cung cấp kết nối Internet nhanh chóng vàổn định cho các thiết bị như điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tínhxách tay và các thiết bị IoT.
Trong kết luận, việc khảo sát về loại bo mạch truyền sóng và các loại anten,cùng với giải thích nguyên lý hoạt động và ứng dụng của chúng, đã cho chúng tacái nhìn tổng quan về chủ đề này Ý tưởng thiết kế một hệ thống thu phát sóngWi Fi thông qua module trên một bo mạch truyền sóng là một ứng dụng cụ thểcủa kiến thức về anten và bo mạch truyền sóng Sản phẩm này sẽ mang lại lợiích về kết nối không dây cho người dùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.2 Tuy nhiên, để thiết kế một hệ thống thu phát sóng Wi-Fi đầy đủ, cần xem xétcác yếu tố sau:
Trang 14a) Lựa chọn anten: Anten đóng vai trò quan trọng trong việc truyền và nhậnsóng Wi-Fi Cần xem xét các yêu cầu về phạm vi truyền sóng, hướng biên độ, độlợi và tương thích tần số để chọn loại anten phù hợp như anten dipole hoặc antenbộ phát di động.
b) Lựa chọn chip xử lý: Chip xử lý sẽ quản lý và điều chỉnh hoạt động của hệthống, bao gồm quản lý tần số, công suất phát và các thông số khác Cần chọnchip xử lý mạnh mẽ và có tính linh hoạt để đáp ứng yêu cầu của hệ thống.
c) Thiết kế bo mạch: Bo mạch truyền sóng cần được thiết kế và tối ưu để tíchhợp các linh kiện như chip xử lý, bộ khuếch đại công suất, anten và các thànhphần điện tử khác Thiết kế bo mạch đa lớp có thể hỗ trợ tích hợp linh hoạt vàđạt hiệu suất tốt hơn.
d) Giao diện người dùng: Một giao diện người dùng thân thiện và dễ sử dụngcó thể được tích hợp để cung cấp quyền truy cập và quản lý hệ thống thu phátsóng Wi-Fi.
e) Ứng dụng và tiềm năng phát triển: Sản phẩm này có thể áp dụng trongnhiều lĩnh vực như gia đình, văn phòng, quán cà phê và khách sạn Đồng thời,cần xem xét tiềm năng phát triển tương lai và khả năng tích hợp với các côngnghệ mới như 5G và IoT.
Trong bài tiểu luận này, chúng ta đã khảo sát về loại bo mạch truyền sóng vàcác loại anten, giải thích nguyên lý hoạt động và ứng dụng của chúng Đồngthời, đã đề xuất một ý tưởng thiết kế một hệ thống thu phát sóng Wi-Fi thôngqua module trên bo mạch truyền sóng Sản phẩm này có thể mang lại lợi ích kếtnối không dây mạnh mẽ và ổn định cho người dùng trong nhiều lĩnh vực khácnhau.
Hệ thống này sẽ được thiết kế trên một bo mạch đa lớp, cho phép tích hợpcác linh kiện cần thiết như chip xử lý, bộ khuếch đại công suất, anten và cácthành phần điện tử khác Bo mạch có thể được tùy chỉnh hình dạng và kíchthước để đáp ứng yêu cầu cụ thể của ứng dụng.
Anten đóng vai trò quan trọng trong hệ thống này Cần chọn loại anten phùhợp như anten dipole hoặc anten bộ phát di động để đảm bảo khả năng truyền vàthu sóng tốt Vị trí và hướng đặt anten cũng cần được xem xét để đạt được hiệusuất truyền tối ưu và phạm vi truyền sóng rộng.
Chip xử lý sẽ điều khiển hoạt động của hệ thống Cần chọn một chip xử lýmạnh mẽ và có tính linh hoạt để quản lý tần số, công suất phát và các thông số