BÀI TẬP LỚN PHÂN TÍCH JSS720

Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện Mục lục Trang Mục lục……………………………………………………………… 1 Lời mở đầu ………………………………………………………… 2 Phần 1: Khái quát về lý thuyết thiết bị thu-phát vô tuyến điện …… 3 I. Thiết bị phát vô tuyến điện ………………………………………. 3 II. Thiết bị thu vô tuyến điện ………………………………………. 9 Phần II: Phân tích sơ đồ khối máy phát JSS-720 ………………… 14 I. Khái quát chung về máy phát JSS-720.…………………………… 14 II. Phân tích chi tiết sơ đồ khối máy phát JSS-270.…………………… 15 1. Bộ kích( exciter).…………………………………… 15 2. Tầng khuếch đại công suất( POWER AMP UNIT)………………… 22 3. Bộ phối hợp trở kháng ra anten( ANTENNA TUNER).……………… 24 Phần 3: phân tích chi tiết bộ phối hợp trở kháng ra anten của máy phát JCC-720………………………………… 25 I.Khái quát chung…………………………………………………… 25 II. Đi sâu phân tích…………………………………………………… 27 1. Bộ cảm biến về pha (phase sensor )…………………………………… 27 2. Bộ cảm biến sóng đứng SWR( Standing Wave Ratio)………………… 30 3. Bộ cảm biến tải( LOAD)………………………………………………. 31 Kết luận ……………………………………………………………… 33 1 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện Lời mở đầu Ngày nay cùng với sự phát triển của thông tin, thiết bị thu phát vô tuyến điện đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực truyền tin. Đặc biệt là lĩnh vực thông tin liên lạc trong Hàng Hải, vấn đề đặt ra là phải làm sao trang bị các thiết bị vô tuyến trên tầu, để đảm bảo cho tầu có thể thu phát các thông tin chính xác và kịp thời. Một thiết bị thu phát vô tuyến điện tiêu biểu được sử dụng chủ yếu trong thông tin hàng hải chính là thiết bị thu phát vô tuyến điện MF/HF JSS-720. Đây là thiết bị vô tuyến phục vụ cho việc thông tin liên lạc ở dải sóng trung và sóng ngắn. Việc đi sâu vào nghiên cứu thiết bị này, cũng như phân tích, khảo sát tầng khuếch đại công suất của máy phát sẽ giúp cho chúng ta bước đầu làm quen với việc phân tích sơ đồ khối cũng như sơ đồ nguyên lý của thiết bị. Song song với việc đó sẽ giúp chúng ta hiểu hơn về nguyên lý làm việc của máy thu - phát vô tuyến điện đặc biệt là tầng khuếch đại công suất của khối máy. Trong bài tập lớn này em xin trình bày về thiết bị thu phát JSS-720 với ba nội dung chính như sau: Phần 1: Khái quát về lý thuyết thiết bị thu - phát vô tuyến điện. Phần 2: Phân tích sơ đồ khối máy phát JSS-720. Phần 3: Phân tích khối phối hợp trở kháng ra anten của máy phát JSS-720. 2 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện Phần 1 Khái quát về lý thuyết thiết bị thu - phát vô tuyến điện. I. Thiết bị phát vô tuyến điện. Một hệ thống thông tin VTĐ bao gồm thiết bị phát, thiết bị thu và môi trường truyền sóng. Sơ đồ khối của hệ thống như sau: Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống thu phát VTĐ 1. Chức năng – nhiệm vụ: Máy phát vô tuyến điện là một thiết bị tạo nên sóng vô tuyến điện có khả năng bức xạ trong không gian và truyền tải tin tức đi xa. 2. Yêu cầu: - Đảm bảo cự ly thông tin. - Đảm bảo dải tần công tác đủ rộng không gây méo. - Đảm bảo không sinh hài, không gây nhiễu. 3 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện 3. Phân loại: Có nhiều cách phân loại: - Theo công suất: + Máy phát công suất nhỏ <10 w + Máy phát công suất vừa n.10 – n.100 w + Máy phát công suất lớn kw trở lên - Theo nhóm tín hiệu: + Máy phát sóng liên tục + Máy phát sóng dạng xung - Theo tần số phát: + Máy phát sóng dài + Máy phát sóng trung + Máy phát sóng ngắn + Máy phát sóng cực ngắn + Máy phát sóng siêu cao - Theo phương pháp điều chế + Máy phát điều biên + Máy phát điều tần + Máy phát đơn biên + Máy phát đa biên + Máy phát telex 3. Thông số kỹ thuật của máy phát vô tuyến điện: Thông số kỹ thuật đánh giá chất lượng, tính năng sử dụng … là cơ sở lựa chọn phục vụ cho mục đích sử dụng. - Chỉ tiêu về điện: + Công suất phát là công suất của máy phát đưa ra anten để bức xạ ra không gian. 4 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện Công suất này quyết định cự ly thông tin của máy phát vô tuyến điện và được gọi là công suất có ích P t . + Hiệu suất của máy phát là tỉ số giữa công suất có ích và công suất toàn phần. 0 t P P η = + Dải tần công tác là khả năng làm việc của máy phát ( khả năng phát xạ, bức xạ) trong một dải tần hoặc một đoạn tần số nhất định. + Độ ổn định tần số phát: đây là chỉ tiêu quan trọng nhất đánh giá chất lượng, giá thành của máy phát. Độ ổn định đảm bảo quá trình thông tin liên lạc nhanh chóng, thu hẹp độ rộng dải tần làm việc của một kênh thông tin và không gây can nhiễu cho các đài phát khác. Độ ổn định tần số của máy phát chủ yếu phụ thuộc vào tần số của dao động chủ hay độ ổn định của máy phát do bộ dao động chủ quyết định. Ngày nay để nâng cao độ ổn định tần số của máy phát dùng bộ dao động chủ bằng thạch anh. Độ ổn định của thạch anh là 10 -8 + Độ chính xác của tần số là sự sai lệch tần số giữa bộ chỉ thị tần số phát với tần số thực bức xạ từ anten máy phát ra không gian. Tham số này phụ thuộc vào cơ cấu chỉ thị trong máy phát. + Sóng hài là các tần số hài được bức xạ ra không gian cùng với tần số cơ bản. Máy phát nào cũng tồn tại sóng hài do đó cần phải có biện pháp lọc hài.Sóng hài gây nhiễu cho các máy phát khác và chính bản thân máy phát đó. - Chỉ tiêu về điều chế: + Dải tần điều chế: dải tần thực hiện điều chế tin tức. + Độ sâu điều chế: tác dụng của tin tức đối với sóng mang. + Đặc tuyến tần số điều chế là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc hệ số điều chế theo tần số sóng mang. 5 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện + Méo phi tuyến do quá trình điều chế gây nên do tính chất phi tuyến của các phần tử trong mạch điều chế gây nên. + Méo tuyến tính do các phần tử tuyến tính trong mạch điều chế gây nên. - Chỉ tiêu về kết cấu: + Kích thước + Trọng lượng + Khả năng chịu va chạm, chấn động + Nhiệt độ + Độ ẩm + Tính thuận lợi cho sửa chữa và bảo quản + Hệ số an toàn, độ tin cậy của thiết bị … + Giá thành của thiết bị 4. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của máy phát vô tuyến điện: a. Sơ đồ khối dạng đơn giản: Hình 1.2. Sơ đồ khối đơn giản của máy phát - Bộ tạo tần số phát: dao động tạo tần số phát đồng thời trộn tín hiệu tin tức với sóng mang. - Bộ khuếch đại công suất phát: khuếch đại lên công suất đủ lớn để bức xạ ra anten. Nhược điểm: 6 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện + Phối hợp trở kháng với anten khó. + Độ ổn định tần số thấp, dải tần công tác hẹp. b. Sơ đồ khối dạng đầy đủ: Hình 1.3. Sơ đồ khối đầy đủ của máy phát + Dao động nội fo là dao động tự kích tạo ra tần số fo, về nguyên tắc bộ dao động nội có thể dùng thạch anh, bộ dao động này quyết định độ ổn định tần số của máy phát. 7 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện Dải tần làm việc hạn chế do mỗi bộ dao động nội tạo ra một tần số fo. + Khuếch đại đệm và bội tần: . Khuếch đại đệm có chức năng ngăn cách giữa dao động và điều chế, tránh sự ảnh hưởng của khối điều chế sang dao động. Mặt khác khối điều chế đòi hỏi tín hiệu lớn mà khối dao động có biên độ tín hiệu nhỏ do đó phải có khuếch đại đệm. . Bội tần có chức năng tạo ra tần số theo ý muốn mở rộng dải tần công tác của bộ dao động nội.  Do nhược điểm của bộ dao động nội và bộ khuếch đại đệm và bội tần dùng bộ tổng hợp tần số hoạt động theo nguyên tắc PLL với tần số chuẩn dùng thạch anh quyết định độ ổn định tần số của máy phát lớn, mở rộng dải tần công tác về lí thuyết là ∞ bằng cách thay đổi hệ số chia, có khả năng modun hóa và thu gọn kích thước nhỏ gọn. + Điều chế: trộn tín hiệu tin tức với sóng mang. Yêu cầu: . Độ sâu điều chế. . Độ trung thực của tín hiệu sau điều chế. . Mạch lọc đảm bảo không sinh hài, không gây nhiễu.  Tin tức phải có biên độ đủ lớn do đó trước khi đi vào điều chế phải có khuếch đại tin tức. + Tiền khuếch đại: khuếch đại lên công suất đủ lớn để đủ kích thích cho tầng khuếch đại công suất. + Khuếch đại công suất: đây là tầng quyết định công suất của máy phát làm nhiệm vụ khuếch đại tần số phát lên công suất đủ lớn để bức xạ ra anten. Đồng thời tầng khuếch đại công suất phát quyết định cự ly thông tin của máy phát. Yêu cầu: . Tín hiệu đưa vào kích thích đủ lớn . Công suất ra lớn . Không sinh hài, không gây nhiễu 8 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện . Phối hợp trở kháng với anten + Phối hợp trở kháng với anten: đảm bảo phối hợp trở kháng giữa anten với công suất phát. Yêu cầu: . Phối hợp trở kháng . Không sinh hài, không gây nhiễu . Lọc bỏ các thành phần hài . Không gây tổn hao, suy hao công suất phát . Đảm bảo cộng hưởng tần số đưa vào anten với tần số cộng hưởng riêng của anten. II. Thiết bị thu vô tuyến điện. 1. Vai trò: - Biến đổi tín hiệu từ dạng điện trường hoặc từ trường thành dạng điện - Khôi phục hoặc tách tín hiệu tin tức 2. Yêu cầu: - Độ nhạy của máy thu: thu được tín hiệu nhỏ, làm cự ly thông tin xa. - Tín hiệu khôi phục phải trung thực. 3. Các tham số kĩ thuật: a. Độ nhạy của máy thu là khả năng thu được tín hiệu nhỏ nhất ở đầu vào mà máy thu vẫn đưa ra được mức tín hiệu tin tức ở bộ chỉ thị là bình thường. -> Ý nghĩa: Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của máy thu đồng thời làm tăng cự ly thông tin. Độ nhạy của máy thu phụ thuộc rất lớn vào hệ số phẩm chất của các linh kiện. b. Độ ổn định tần số: Độ ổn định tần số của máy thu được đánh giá bằng độ di tần Δf của máy thu, Δf càng nhỏ thì độ ổn định càng cao. Độ ổn định tần số có ý nghĩa thuận tiện cho việc khai thác sử dụng và độ tin cậy của máy thu. 9 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện c. Độ chính xác của tần số: Đánh giá sự sai lệch về tần số giữa tần số trên bộ chỉ thị và tần số cộng hưởng ở đầu vào của máy thu. d. Dải tần công tác của máy thu: Dải tần công tác của máy thu là khả năng làm việc của máy thu trong một dải tần hoặc một đoạn tần số nhất định. e. Chế độ công tác của máy thu: Chế độ công tác của máy thu là khả năng của máy thu có thể thu được tín hiệu ở các chế độ điều chế khác nhau. f. Nguồn cung cấp: Xác định khả năng làm việc với các mức điện áp cao hay thấp, xoay chiều hay một chiều. Đánh giá công suất tiêu thụ điện của máy thu. Ngoài ra máy thu còn có các tham số: + Kích thước, trọng lượng + Kết cấu + Nhiệt độ, độ ẩm Tùy theo mục đích sử dụng người ta quan tâm đến tham số nhất định. 4. Phân loại máy thu: a. Theo dải tần công tác: - Máy thu sóng dài - Máy thu sóng trung - Máy thu sóng ngắn - Máy thu sóng cực ngắn - Máy thu sóng siêu cao - Máy thu toàn sóng b. Theo chế độ thu: - Máy thu đơn biên 10 [...]... về máy thu phát JSS-720 Để hoàn thành bài tập lớn này em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Sơn giảng dạy môn thiết bị thu phát vô tuyến điện đã hướng dẫn em hoàn thành bài tập lớn này.Mặc dù đã cố gắng nhưng do kiến thức hạn chế bài tập lớn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý thêm của thầy Em xin chân thành cảm ơn thầy! 34 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện... diode này khỏi bị đánh thủng vì dòng lớn) 33 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện Kết luận Trong bài tập lớn này em đã trình bày một cách tổng quát về lý thuyết thiết bị thu phát vô tuyến điện Đặc biệt đi sâu phân tích sơ đồ khối máy phát JSS-720 và sơ đồ chi tiết khối phối hợp trở kháng ra anten của máy phát JSS-720 Qua đó giúp em bước đầu làm quen với việc phân tích sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý... phát - Trong khuôn khổ bài tập lớn này ta sẽ chỉ phân tích chi tiết mạch cảm biến ( SENSOR) của bộ phối hợp trở kháng Mạch cảm biến bao gồm các bộ cảm biến : cảm biến pha ,cảm biến tỉ số sóng đứng SWR (Standing Ware Ratio), cảm biến trở kháng tải Sau đây, em sẽ đi sâu phân tích mạch cảm biến( SENSOR) CCC-228 trong bộ phối hợp trở kháng ra anten của máy phát JSS-720 II Đi sâu phân tích 1, Bộ cảm biến về... ra 12 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện bộ khuyếch đại tin tức ( tần số thấp, hình ảnh, âm thanh )Tín hiệu sau khuyếch đại đưa ra bộ chỉ thị phù hợp với các loại được chỉ thị -AGC (automatic gain controll) là bộ tự động điều chỉnh hệ số khuyếch đại để điều chỉnh hệ số khuyếch đại của bộ khuếch đại cao tần và khuếch đại trung tần Phần 2 Phân tích sơ đồ khối máy phát JSS-720 13 Bài tập lớn Thiết... amplifiers unit): khuếch đại biên độ tín hiệu đủ lớn để đưa ra anten và loại bỏ tạp âm ra khỏi tín hiệu * Khối phối hợp trở kháng ra anten( antenna tuner): phối hợp trở kháng giữa anten với trở kháng ra của tầng khuếch đại công suất II Phân tích chi tiết sơ đồ khối máy phát JSS-270 1 Bộ kích( exciter) a, Khối tạo tín hiệu đơn biên SSB(SSB generator) 14 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện - Khối có... phát Bộ điều hưởng anten được điều khiển bởi một bộ vi xử lý và một bộ cảm biến(SENSOR) Bộ cảm biến này có nhiệm vụ cảm nhận độ lệch pha giữa dòng và áp của tín hiệu Phần 3: 24 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện PHÂN TÍCH CHI TIẾT BỘ PHỐI HỢP TRỞ KHÁNG RA ANTEN CỦA MÁY PHÁT JSS-720 I Khái quát chung - Một trong những yếu tố quyết định đến chất lượng của máy phát đó là việc phối hợp trở kháng... tần số 5MHz sau đó đưa vào mạch vòng khóa pha PLL để tạo ra tần sốfc = 455kHz 15 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện *Nguyên lý tạo tần số fc = 455kHz bằng mạch vòng khóa pha PLL Sơ đồ khối mạch vòng khóa pha PLL: Khi không có tín hiệu vào thì tín hiệu hiệu chỉnh U’d = 0 vì tín hiệu ra của bộ tách × sóng pha là tích (U’d uv) Mạch VCO dao động tại tần số dao động riêng f = 455kHz Khi có tín hiệu... LC Khi cộng hưởng thì anten bức xạ công suất ra không gian là lớn nhất khi lệch tần số cộng hưởng riêng của anten ω ≠ ω0 thì khi đó anten có thể mang tính dung hoặc tính cảm khi đó anten bức xạ công suất ra không gian thấp trong trương hợp này mạch ghép sẽ có tác dụng bù thành phần cảm nếu anten mang tính dung và bù thành phần 26 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện dung nếu anten mang tính cảm... hiệu đủ lớn sau đó đưa vào bộ chuyển mạch mạch tín hiệu âm tần (AF SW) Bộ chuyển mạch AF chọn một trong các tín hiệu FS-IN, ALARM, TONE đưa vào điều chế tùy chế độ phát xạ CPU sẽ điều khiển để phát đi các tín hiệu tới các đầu vào Tone, Alarm, FS-IN Tín hiệu từ chuyển mạch mạch AF được đưa tới bộ điều chế đơn biên (LSB MOD) để điều chế với sóng mang fc = 455KHz( tần số fc này không quá 16 Bài tập lớn Thiết... thêm các tụ C1 và tụ C24 để ngắn mạch thành phần cao tần - Các điốt CD3 và CD1 để bảo vệ quá tải cho IC1và IC4 tức là khi điện áp cảm biến lớn hơn 5v thì điốt CD1 và CD3 thông và sẽ hạn dòng vào IC - Các diốt CD2 và CD4 có tác dụng như một mạch ghim ở mức 0v 28 Bài tập lớn Thiết Bị Thu Phát Vô Tuyến Điện - Trong quá trình điều hưởng thì CPU đưa ra tín hiệu “ Phase senser off” – tín hiệu này ở mức cao làm