Thiết kế và thi công Angten Yagi

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN Chương I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN I GIỚI THIỆU Vô tuyến điện và điện tử học là một ngành học mới phát triển nhưng đã có những bước phát triển mạnh mẽ và ngày càng hoàn chỉnh ,phong phú , đóng góp rất nhiều cho việc phục vụ nền kinh tế quốc dân ,phục vụ quốc phòng và nhiều lỉnh vực nghiên cứu khoa học khác. Vô tuyến có nghĩa là không dây .Vô tuyến điện (VTD) là ngành khoa học nghiên cứu biện pháp thực hiện sự liên lạc ,truyền đạc những tín hiệu ,tin tức ,thông tin ,thăm dò giữa hai hay nhiều điểm mà không có dây dẫn nối giữa những điểm đó ,chỉ dựa vào bức xạ và lan truyền các sóng điện từ. Điện tử học là ngành khoa học nghiên cứu việc khống chế điều khiển chuyển dịch của luồn điện tử và dựa vào hiệu quả của sự khống chế này để thực hiện một số mục đích như nắn điện ,khuếch đại tạo sống , đổi tần … II LỊCH SỬ PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN Phát sinh về vô tuyến điện không phải là một công trình của một cá nhân hoặc của một tổ chức nào mà là của nhiều nước của nhiều nhà khoa học và phải trải qua một thời gian dài mới tiến tới bước hoàn chỉnh.  Năm 1873 Mơac Xoen ,nhà vật lí người Anh đã đề ra lí luận về sóng điện từ  Năm 1888 Hee,nhà bác học người Đức . Ông đã xác định ,chứng minh sự tồn tại của sóng điện từ .  Năm 1895 Pô Pốp ,nhà bác học người Nga mới phát minh ra bộ thu vô tuyến đầu tiên trên thế giới .  Ngày 7-5-1895 Ông đã đem bộ máy đó ra biểu diễn ở hội nghiên cứu vật lí và hoá học ở Nga.  Năm 1904 Flem Minh ,nhà bác học người Anh phát minh ra đèn điện tử hai cực .  Năm 1913 máy thu đổi tần . Máy tạo sóng cao tần dùng đèn điện tử ra đời .  Năm 1924 phát minh ra đèn bốn cực .  Năm 1931 phát minh ra đèn 5 cực. Sau chiến tranh thế giới thứ hai , dụng cụ bán dẩn phát triển mạnh đã thay thế đèn điện tử …với ưu điểm hiệu suất cao ,khối lượng nhỏ. Những đài phát thanh đầu tiên trên thế giới là đài Matcơva vào năm 1922 .Có công suất là 12kw , đài quốc tế cộng sản năm 1932 có công suất là 40kw ,vào năm 1936 công suất đến 500kw. Ngày nay các đài quốc tế có công suất đến hàng ngàn kw ,nhiều ngành khoa học khác như rada ,tự động hoá , điều khiển từ xa ,luyện thép bằng cao tần .Trong y tế và máy tính… III TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KỈ THUẬT VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ TRÊN THẾ GIỚI SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 1 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN Kỷ thuật vô tuyến điện tử ở các nước xã hội chủ nghỉa tiên tiến hàng đầu trên thế giới ,luôn hướng về sản xuất và phục vụ đời sống cho nhân dân Ở Liên Sô . Năm 1950 mới có 9,68 triệu loa truyền thanh . Năm 1981 có 75 triệu máy thu thanh ,75 triệu máy thu hình . Ở Pháp có 7 đài phát hình lớn và 8000 đài chuyển tiếp bảo đảm cho gần hết lảnh thổ có thể xem truyền hình được . Nói chuyện điện thoại có thể nhìn thấy người nói chuyện với mình cũng đã được thực hiện . Ngoài ra vô tuyến điện tử cũng được áp dụng vào việc chinh phục vủ trụ, tuy nhiên ở các nước tư bản ,kỉ thuật vô tuyến điện còn hướng vào công nghiệp chiến tranh như ném bôm bằng tia laze , điều khiển máy bay không người láy chụp hình lén … IV TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ Ở VIỆT NAM Trong những năm đầu của lịch sử phát triển ngành vô tuyến điện ở Việt Nam .Thông tin liên lạc còn chưa phổ biến .khi xã hội phát triển thì yêu cầu của thông tin liên lạc cũng bắt đầu tăng . Nặm 1935 một số công ty tư bản đặc đài phát thanh ở Sài Gòn ,Hà Nội và Hải Phòng .Bên cạnh đó thực dân pháp phát triển hệ thống thông tin vô tuyến phục vụ cho hàng hải và hàng không … Ngày 7-9-1945 đài tiếng nói Việt Nam được phát thanh đầu tiên từ thủ đô Hà Nội. Năm 1969 ngành vô tuyến truyền hình ra đời . Ngày nay , ở nước ta với sự phát triển của khoa học kỉ thuật thì ngành vô tuyến truyền thông cũng đã và đang phát triển mạnh mẻ,thông tin liên lạc cũng trở nên phổ biến với nhiều hình thức như : phát thanh truyền hình .vv Hiện nay trạm nghiên cứu vũ trụ cũng hoạt động . Đó cũng là những bước tiến của ngành vô tuyến điện tử ờ nước ta . Chương II KHÁI QUÁT VỀ SÓNG ĐIỆN TỪ SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN I SỐNG VÔ TUYẾN 1 Định nghĩa: Sóng vô tuyến là một loại sóng điện từ, mà sóng điện từ này được hình thành từ các điện trường ,từ trường cao và thấp ,lan tuyền với vận tốc ánh sáng. Sóng vô tuyến có 3 thành phần quan trọng : - tần số f - biên độ A - pha φ Tấn số là số lần thay đổi từ trường trong 1 giây của sóng vô tuyến .Khoảng cách giữa các đỉnh điện trường của sóng vô tuyến được gọi là bước sóng .Do tốc độ sóng điện từ bằng tốc độ ánh sáng ,nên phương trình (1) là phương trình liên hệ giữa tần số f và bước sóng λ f c = λ (1) 2- Các đặc tín của sóng vô tuyến Các đặc tín lan truyền của sóng vô tuyến thay đổi rất lớn tuỳ thuộc vào tần số (hoặc bước sóng) .Sóng vô tuyến có các đặc tính sau đây : Tần số thấp : lan truyền rộng tính chất này tương tự như của âm thanh (hình 2-1) Tần số cao : sóng vô tuyến truyền thẳng, đặc tính tương tự như của ánh sáng bị hấp thụ hoặc phân tán do mưa (hình 2-4) SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 3 Anten phát Hình 2-3 phương thức truyền sóng vô tuyến ở tần số thấp F= 1 2 3 4 5 6 Khoảng cách lan truyền trong 1 giây Điện trường cao Điện trường thấp Hình 2-1 Mối quan hệ giữa độ dài bước sóng và tần số LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN Khi tần số tăng độ rộng băng tần khả dụng có thể tăng lên . Khi dử liệu vào tăng thì độ rộng băng tần cần thiết củng phải tăng . Ví dụ nếu tín hiệu ti vi được phát bằng sóng vô tuyến ở tần số 1MHZ thì sóng trung không đủ rộng .Băng UHF (300Mhz đến 3000Mhz) mới có thể sử dụng được. Khi ở tần số cao ,sóng vô tuyến chỉ có thể lan truyền theo một hướng nhất định vì sự dịch chuyển sóng vô tuyến ở tần số này là truyền thẳng .Có thể sử dụng lập lại dạng sóng vô tuyến có cùng tần số, nếu thay đổi vị trí và hướng của sóng . vì lí do này mà ở tần số cao ,phù hợp cho việc truyền tín hiệu dung lượng lớn và các tần số tương đối cao được sử dụng cho viễn thông .Khi ở tần số thấp sóng vô tuyến có thể lan truyền tới một vị trí bất kì ,nó thít hợp cho việc thông tin ở xa tầm nhìn. Ví dụ ở tần số này được sử dụng thông tin cho các tàu biển .Sóng vô tuyến ở tần số thấp (sóng dài) thông tin cho tàu ngầm vì chúng có thể lan truyền dưới nước ở tần số thấp ,các máy phát và máy thu có thể tạo ra với giá thành thấp vì không cần đến công nghệ cao . Các sóng vô tuyến có tần số khác nhau được sử dụng phù hợp với mục đích để nâng cao hiệu quả sử dụng . II- MÔI TRƯỜNG TRUYỀN SÓNG Sóng vô tuyến chịu ảnh hường bởi các môi trường bên ngoài như:  Sóng phản xạ và khúc xạ khi qua các môi trường điện môi khác nhau .  Sóng nhiểu xạ vì địa hình mặt đất không bằng phẳng.  Sóng truyền trong môi trường ion hoá chất khí ,sẻ làm tán xạ sai phân cực sóng gốc.  Các đặc điểm trên làm ảnh hưởng suy hao công suất máy phát ,hạn chế cự li truyền và cự li truyền sóng gây khó khăn cho thu sóng . 1-Môi trường đồng tính tốc độ pha µε 1 =v (ms) µ :độ từ thẳm môi trường [h/m] ε :hằng số điện môi [F/m] Bước sóng là khoảng cách truyền sóng trong một chu kì SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 4 Anten phát Hình 2-4 phương thức truyền sóng vô tuyến ở tần số cao LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN ][ 2 m f v = Π = µεω λ Với v: tốc độ pha của sóng gọi là tốc độ sóng . fΠ= 2 ω :tấn số sóng [hz]. Trong không gian tự do: mf /10.854.8 2 0 − == εε mh /10.4 7 0 − Π== µµ Độ dẩn điện 0]/[ =ms σ Tốc độ sóng smvv /10.3 1 8 00 0 === εµ Trở kháng đặc tính của không gian tự do là một số: Ω=Π=Π== − 8.37610.4120/ 7 0000 v εµη 2-Sóng phẳng trong môi trường điện môi lí tưởng. SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN Là sóng có mặt đồng pha là một mặt phẳng vuông góc với phương truyền sóng .Trong môi trường đồng nhất và đẳng hướng thì sóng phẳng có đặc điểm như sau:(môi trường điện lí tưởng).Và cùng vuông góc với phương truyền sóng z. → E đống pha với H và có biên độ các vetơ cường độ điện trường e và vecter cường độ từ trường h vuông gốc với nhau . Độ không đổi theo phương truyền z: xem hình 2-5 { [ ] { Zj zj eZHmZcEm eHmfHM β β − − = = 0 . . hay { { )( 0 )( ].[ . zti zti eZHmfZcEm eHmfHm βω βω −− −− = = Trong đó: H m biên độ . H mf biên độ trong mặt phẳng. Với hệ số suy hao của môi trường 0 = α . Hệ số pha của sóng εµωβ = . ψ là acgumen của trở kháng sóng phức Z p : 0= ψ Trở kháng sóng zczczp :/ εµ == có giá trị số thực. Tốc độ pha của sóng ; 1 εµ =v z 0 vecter đơn vị phương z. Mật độ công suất trung bình của sóng bức xạ: zc Em hmz ctb 2 2 2/1 2/1 ==Π Vận tốc pha của sóng là một hằng số. Môi trường không tổn hao năng lượng,không tán sắc sóng điện từ ,trở kháng sóng là một số thực. 3 Sóng phẳng trong môi trường dẩn kim loại SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 6 Z Hình 2-5 Sóng điện từ phẳng trong điện môi lí tường Y λ H X LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN Độ dẫn 0≠ σ trở kháng sóng là một số phức Z p sóng bị tiêu hao năng lượng biên độ E và H giảm theo qui luật hàm mủ e -az dọc theo phương truyền z. { { zzti zzti p p eeHmfH eeZHmfZE v z αβω αψβω ϕ µσ ω σ ωµωµσ βα −− −+− = = Π == === .] [ 4 ; 2 ; 2 )( )( 0 trong đó e=2.7183… ϕ góc lệch trể pha giữa E và H xem hình 2-6. III SỰ PHÂN CỰC CỦA SÓNG (POLARIZATION) Bình thường sóng phẳng có vecter H và vecter E vuông góc với nhau và cùng vuông góc với phương truyền sóng .Tại bán kì đầu 2/ λ ,các vecter H và E đổi chiều nhưng vẩn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền z cho dù chúng có trể pha ϕ . Nếu trong lúc truyền qua các môi trường không đồng nhất,có các ion dẩn điện thì vecter H là vecter thay đổi phương so với ban đầu người ta chỉ xét đặc điểm của vecter E .khi đó ta nói sóng là bị phân cực có 3 loại sóng phân cực đó là elip ,tròn , và tuyến tính (thẳng) hình 2-7 SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 7 Z Y X aZ m eE − aZ m eH − Hình 2-6 sóng điện trường phẳng trong môi trường dẩn điện LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN khi truyền đầu cuối đường của vecter E vạch một đường elip xoắn trong không gian theo phương truyền x.Vecter có thể hình thành bởi e x và e y góc lệch của trục x với trục y là ψ ϕψ cos. .2 2 22 EmxEmy EmxEmy tg − = với EmY>Emx, ϕ là góc lệch pha ban đầu của vecter E 1 Phân cực tròn : Khi biên độ emy =emx =em và 2 Π ±= ψ ta có cose ϕ =0, 1sin 2 = ϕ ta có phân cực tròn ,tuỳ thuộc vào 2 Π = ϕ (gọi là phân cực tròn trái ) hay 2 Π− = ϕ gọi là phân cực tròn phải .Hướng phân cực được qui định : nhìn theo phương truyền sóng vecter e quay theo kim đồng hồ gọi là phân cực tròn phải. 2 Phân cực thẳng: Vecter E luôn song song theo một phương thẳng khi truyền gọi là phân cực thẳng hay tuyến tính ,góc lệch pha giữa hai thành phần E là : 2/,0 Π±= ϕ … nên 1cos;0sin ±== ϕϕ Emy Emx tgEx Emy Emx Ey =→±= ψ SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 8 EX Y EY X Y Z ψ X Hình 2-7 phân cực Elip LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN Tuỳ thuộc vào vecter E phân cực thẳng được chia ra hai loại:  phân cực đứng  phân cực ngang IV CÁC DẢI SÓNG VÔ TUYẾN DÙNG ĐỂ PHÁT THANH Dải sóng phát thanh được chia thành từng phần nhỏ .Mỗi phần có tên gọi riêng và ở mõi quốc gia điều có cơ quan riêng biệt để quản lí . Ở Mỉ thì có FCC quản lí việc sử dụng sóng .Ví dụ như ở đài phát thương mại được qui định là tần số từ 88MHZ đến 108MHZ …các dải tần được sử dụng rất nhiều vào các loại dịch vụ khác nhau,CCIR có trách nhiệm về vô tuyến viển thông quốc tế .Sau đây là các dải sóng phát được phân chia theo tiêu chuẩn CCIR định danh tiếng anh phiên dịch sang tiếng việt SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 9 X Y Emy R Emx ψ Hình 2-8 :Phân cực thẳng LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LVTN BĂNG DẢI TẦN TÊN BĂNG TẦN BƯỚC SÓNG SỪ DỤNG CHỦ YẾU TRONG 1 2 30 ÷ 300hz ULF:Ultra low frequency Vài chục ngàn km +ngành điện xoay chiều +ngành vật lí +tự do 3 300hz ÷ 3k ELF:Extremely low frequency Vài ngàn km +tự do +F tiếng nói 4 3 ÷ 30khz VLF:very low frequency Vai chục km +vô tuyến hàng hải +t.t di động hàng hải 5 30 ÷ 300 khz LF: low frequency km +t.t di động hàng không +vô tuyến hàng hải 6 300 ÷ 3000 khz MF: medium frequency Trăm met +phat thanh +thông tin hành hải +thông tin sóng ngắn 7 3 ÷ 30mhz HF: high frequency chục met +phát thanh sóng ngắn +các thông tin di động +thông tin quốc tế 8 30 ÷ 300Mhz VHF:very high Frequency m +phat thanh FM +tryuền hình VHF +thông tin quốc tế 9 300 ÷ 3000m hz UHF: ultra high frequency dm +truyền hình VHF +các loại thông tin di động +các loại thông tin cố định 10 3G ÷ 30GHZ SHF:supper high frequency Cm +t.t vệ tin và ra đa +viển thông công cộng +vô tuyến thiên văn (radio astronomy) 11 30G ÷ 300Gh z EXF:extremely Highfrequency Mm +vô tuyến thiên văn +rada sóng mm +nghiên cứu và thí nghiệm (research and experiment) 12 300G ÷ 3000GHZ Trăm m µ +chưa phân định SVTH: Dương Thanh Trung Trang : 10 [...]... B định thi n bằng AGC (automatic gain control) và nguồn 5 vol tín hiệu vào từ anten ghép qua L1 , mạch cộng hưởng vào là một khung và là tải của T1 ghép qua C6 đến L3 và C7 đưa vào đổi tần Với tín hiệu RF thì T2 mắc theo mạch CB có C9 thoát xoay chiều ,RF đưa vào cực E ,với OSC thì T2 mắc theo mạch cực phát chung ,tín hiệu OSC đưa vào cực B Giửa hai khung OSC và mạch vào có hai tụ xoai VC2 và VC1...  Ghép biến áp (ghép hổ cảm )  Ghép biến áp từ ngẩu  Mạch ghép có hai mạch cộng hưởng 5-các bước thi t kế mạch ghép biến áp Khi thi t kế ta thường được biết trước PL , ω và chọn Q1 tuỳ theo tần số ,tiến hành các bước như sau :  1 PL chọn nBA =0.8-đến 0.98 tuỳ theo công suất yêu cầu theo bản dưới đây Công suất ra hiệu suất PL . LVTN FM dải rộng (NBFM)dùng trong thông tin thoại FM với độ di tần (5-15)khz FM dải rộng có tín chống nhiểu cao dùng trong phát thanh FM stereo ,tiếng tv,viba,truyền hình vệ tinh .theo FCC , độ. BĂNG THÔNG VÀ CÔNG SUẤT FM Tổng công suất cao tần tín hiệu điều chế gốc không đổi ,bằng công suất sóng mang khi không có điều chế .Về lí thuyết độ rộng băng thông cao tần tín hiệu FM ,PM đến thành. 12kw , đài quốc tế cộng sản năm 1932 có công suất là 40kw ,vào năm 1936 công suất đến 500kw. Ngày nay các đài quốc tế có công suất đến hàng ngàn kw ,nhiều ngành khoa học khác như rada ,tự động