báo cáo thực tập công ty TNHH điện tử viễn thông đại dương

báo cáo thực tập công ty TNHH điện tử viễn thông đại dương

Tổng quan

Mạch khuếch đại công suất siêu cao tần là 1 trong những mạch cơ bản và quan trọng trong hệ thống truyền tin siêu cao tần, với hiệu suất cao, ít sái dạng, chọn lọc tần số, tận dụng ngưỡng khả năng cung cấp công suất của phần tử tích cực(dòng và áp) công suất ra của mạch có thể từ mW đến MW

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU CÔNG TY VÀ MỤC ĐÍCH THỰC TẬP

1 GIỚI THIỆU KHÁI NIỆM TỔNG QUAN VỀ SIÊU CAO TẦN

1.1 KHÁI NIỆM

1.2 LỊCH SỬ

1.3 ỨNG DỤNG

2 PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI SIÊU CAO TẦN

2.1 MÔ HÌNH MẠCH KHUẾCH ĐẠI

2.2 1 LÝ THUYẾT MẠCH KHUẾCH ĐẠI

2.6 NHIỄU VÀ KHUẾCH ĐẠI NHIỄU THẤP

3 BỘ KHUẾCH ĐẠI SIÊU CAO TẦN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG NSN FLEXI WCDMA

3.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA

3.2 CẤU TRÚC MẠCH KHUẾCH ĐẠI

3.3 KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI

Hình 1 :mạng 2 cửa với nguồn và tải

Hình 2:mạch khuếch đại đơn giản

Hình 3:mô hình đổi tần cơ bản

Hình 10 :thông số máy phát tín hiệu

Hình 11 :thông số máy đo phổ

Giới thiệu

Công ty TNHH viễn thông Đại Dương là một trong những công ty chuyên mua bán các thiết bị liên quan đến viễn thông cũng như sửa chữa.với cơ sở hạ tầng tương đối tốt và tinh thần làm việc cao, công ty đang phát triển hướng đến việc sửa chữa chuyên nghiêp cho các nhà mạng tại Việt Nam

Mục đích của kì thực tập này là nắm được các cấu trúc, nguyên lí hoạt động , ứng dụng của các mạch siêu cao tần cũng như công cụ thiết kế phổ biến nhất hiện nay để thiết kế mạch siêu cao tần là phần mềm AWR.vì lí do hạn hẹp về thời gian và chưa có trahcs nhiệm của bản thân người làm đề tài, tôi chỉ thực hiện nội dung mạch khuếch địa công suất siêu cao tần

Trong quá trình thực tập 2 tháng ở công ty, với sự chỉ dẫn của người hướng dẫn, trưởng phòng Nguyễn Minh Quý và giáo viên hướng dẫn Nguyễn Tấn

Nhân ,tôi đã nắm được nhiều kiến thức quý báu.xin cảm ơn

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN SIÊU CAO TẦN

phần tử điện tương ứng (phần tử tập trung – Lumped circuit element), có thể xác định

hoặc đo đạc trực tiếp (chẳng hạn R, C, L, nguồn áp, nguồn dòng)

* Thông số phân bố: (distributed element) của mạch điện là các đại lượng đặc tính điện không tồn tại ởduy nhất một vịtrí cố định trong mạch điện mà được rải đều

trên chiều dài của mạch Thông số phân bố thường được dùng trong lĩnh vực SCT,

trong các hệ thống truyền sóng (đường dây truyền sóng, ống dẫn sóng, không gian tự

do…) Thông sốphân bố không xác định bằng cách đo đạc trực tiếp

* Trong lĩnh vực SCT, khi λ so sánh được với kích thước của mạch thì phải xét

cấu trúc của mạch như một hệ phân bố Đồng thời khi xét hệ phân bố, nếu chỉxét một

phần mạch điện có kích thước << λthì có thểthay tương đương phần mạch điện này

bằng một mạch điện có thông số tập trung để đơn giản hóa bài toán

- Maxwell (1873) trường điện từ →Heaviside (1885 – 1887) lý thuyết ống dẫn sóng →Heinrich Hertz (1887 – 1891) thí nghiệm ống dẫn sóng →Radiation Laboratory ở Massachusetts Intitute of Tech (MIT)

3.ỨNG DỤNG

* Ứng dụng:

- Anten có độlợi cao

- Thông tin băng rộng (dung lượng lớn), chẳng hạn độrộng băng 1% của tần số

600 MHz là 6 MHz ( là độrộng của một kênh TV đơn lẻ), 1% ở60 GHz là 600 MHz

(chứa được 100 kênh TV) Đây là tiêu chuẩn quan trọng vì các dải tần có thểsửdụng ngày càng ít đi

- Thông tin vệtinh với dung lượng lớn do sóng SCT không bị bẻ cong bởi tầng ion

- Lĩnh vực radar vì diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu tỷ lệ với kích thước điện của mục tiêu và kết hợp với cao độlợi của angten trong dải SCT

- Các cộng hưởng phân tử, nguyên tử, hạt nhân xảy ra ởvùng tần sốSCT do đó

kỹ thuật SCT được sửdụng trong các lĩnh vực khoa học cơbản, cảm biến từ xa,chẩn

trị y học và nhiệt học

* Các lĩnh vực ứng dụng chính hiện nay là rađar và các hệ thống thông tin:

- Tìm kiếm, định vịmục tiêu cho các hệthống điều khiển giao thông, dò tìm hỏa tiển, các hệthống tránh va chmj, dựbáo thời tiết…

- Các hệthống thông tin: Long – haul telephone, data and TV transmissions;

wireless telecom NhưDBS: Direct Broadcast Satellite television; PCSs:

Personal

communications systems; WLANS: wireless local area computer networks; CV:cellular video systems; GPS: Global positioning satellite systems, hoạt động trong dải

tần từ1.5 đến 94 GHz

CHƯƠNG 2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI SIÊU CAO TẦN

2.1 MÔ HÌNH MẠCH KHUẾCH ĐẠI

Hình 1 :mạng 2 cửa với nguồn và tải

Với

2.2 LÝ THUYẾT MẠCH KHUẾCH ĐẠI

2.2.1 PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT CAO TẦN

2.2.1.1 KHUẾCH ĐẠI CHẾ ĐỘ C:

Mạch KĐCSCT nằm ở ngõ ra máy phát thỏa các yêu cầu sau: hiệu suất cao, ít sái dạng, chọn lọc tần số, tận dụng tới ngưỡng khả năng cung cấp công suất của phần tử tích cực (dòng và áp) Công suất ra có thể từ mW tới MW tuỳ theo mục đích sử dụng

Hình 2:mạch khuếch đại đơn giản

Định nghĩa: góc cắt  là một nửa khoảng thời gian dòng collector tồn tại trong một chu kỳ tín hiệu Trong KĐCSCT chế độ C mạch được phân cực sao cho góc cắt

 < 900 (chế độ A có  = 1800 ; chế độ B có  = 900 )

Công suất nguồn cung cấp

Công suất ra của dòng hài cơ bản:

Trong đó: VC1 = IC1.Req là biên độ điện áp xoay chiều hài 1 ở collector Req làtrở kháng ra của BJT theo hài 1 ở chế độ đang xét Công suất tiêu tán trên

collector: Ptt = P0 – P1 Hiệu suất tầng khuếch đại:

2.2.1.2PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TẦN KHUẾCH ĐẠI:

Cho tần số làm việc, cơng suất trên tải anten Chọn linh kiện V cc thông số Chọn phân cực mạch thích hợp Tính toán các thông số năng lượng P0 , P1 , ç1 , Ptiu tn , Pi… Tính mạch phối hợp trở kháng vào ra Công suất kích Pi v trở kháng vào Zi là thông số tính ngược lại tần trước cuối

2.3 NHÂN TẦN

Một dạng đặc biệt của khuyếch đại chế độ C là nhân tần số Từ phân tích hài

ta thấy nếu tải cộng hưởng ở n lần tần số vào thì thành phần dòng hài ICn tạo nênsụt áp VCn = ICn cos0t.Req(0t) có tần số gấp n lần tần số vào tức là có nhân tần số Nhân tần số nhân cả độ di tần dùng trong máy phát FM Ngoài ra nó có thểkhâu trung gian tạo tần số cao ổn định từ dao động chuẩn thạch anh

Với n tăng, ICn và Pn giảm nhanh nên thường người ta chỉ nhân 2, 3, 4, 5 Để nhân nhiều, nên khuếch đại giữa các tầng nhân Mạch thực tế nhân tần không đòi hỏi ở chế độ tối ưu, mà chỉ cần lấy ra tần số mong muốn Nhân tần số thường dùng trong máy phát FM, PM, để tăng độ di tần, độ di pha cũng như chỉ số điều

2.4 ĐỔI TẦN

Đổi tần là quá trình dịch chuyển tín hiệu đã điều chế lên cao (Tx) hoặc xuống thấp (Rx) mà vẫn giữ nguyên cấu trúc phổ của nó ( dạng tín hiệu ban đầu) Nó cho một số ưu điểm quan trọng như dễ dàng dịch chuyển tín hiệu đến tần số cần thiết, tăng độ chọn lọc, thuận tiện xử lý tín hiệu Đổi tần còn gọi là trộn tần, có ký hiệu dấu nhân Khi trộn hai tín hiệu ở ngõ vào bộ đổi tần, tại ngõ ra của nó có nhiều thành phần tần số fs, fo,  mfo  n fs Bộ lọc trung tần IF hoặc BPF chọn lọcthành phần tần số cần thiết

Hình 3:mô hình đổi tần cơ bản

Thông thường m = n =1 để mức tín hiệu ra là lớn nhất Tín hiệu ra có phổ giống như tín hiệu ngõ vào đổi tần, nhưng được dịch chuyển đến vùng tần số cần thiết thuận tiện trên xử lý tín hiệu

2.5 TRUNG TẦN

2.5.1 KHUẾCH ĐẠI TRUNG TẦN

Bộ khuếch đại trung tần nằm ở sau bo đổi tần có nhiệm vụ:

 Khuếch đại lớn tín hiệu nhỏ sau bộ dổi tần (Rx) đến mức cần thiết giải điều chế

 Có độ chọn lọc cao (nhờ các bộ lọc IF) tín hiệu mong muốn và loại nhiễu ngoài băng thông

 Có AGC (Automatic Gain Control) tránh quá tải do giải điều chế, giảm méo giải điều chế trong hệ thống FM (Frequency Modulation) Mức tín hiệu sau đổi tầnkhoảng

2.5.2 LỰA CHỌN TẦN SỐ TRUNG TẦN

Sự chọn lựa fIF thấp làm cho thiết kế đơn giản, bộ khuếch đại lớn, ổn định cao, dễ thực hiện

Trong máy thu thanh AM có fIF = 455KHz, băng thông 20KHz

Trong thông tin thoại AM-SSB (3  30MHz), thực hiện đổi tần hai lần loại tần

số nhiễu ảnh fIF1 = 2MHz, băng thông 10KHz, fIF2 trong khoảng (100500) KHz ví

dụ 455KHz hay 200KHz, băng thông 3KHz

Đối với phát thanh FM mono-stereo (88  108)MHz, fIF là 10,7MHz, băng thông 200KHz

Máy thu truyền hình có fIF có khoảng (30  50MHz), băng thông (6 

10MHz) tùy chuẩn hệ (PAL, NTSC, SECAM)

Trong radar, viba mặt đất, thông tin vệ tinh, điện thọai di động tế bào, các tần

số trung tần thường gặp: 35; 45; 70; 140; 479MHz

2.6 NHIỄU VÀ KHUẾCH ĐẠI NHIỄU THẤP

Nhiễu (Tạp âm) là tín hiệu không mong muốn, xuất hiện từ nhiều nguồn khác nhau, ( dưới dạng điện áp hay dòng điện ) chèn vào tín hiệu hữu ích làm giảm chấtlượng tín hiệu thu dẫn đến sai lệch thông tin

Nhiễu vấn đề rất quan trọng của điện tử thông tin và xử lý tín hiệu Chất lượng thu của hệ thống điện tử thông tin đánh giá theo tỷ số công suất tín hiệu trên công suất nhiễu ngõ vào máy thu

S/N Chỉ sự tương quan độ mạnh của tín hiệu so với nhiễu Nếu S/N nhỏ hơn giá trị ấn định ngưỡng, tín hiệu thu không đạt chất lượng, thông tin bị sai lệch Nhiễu có thể được chia thành 2 loại:

- Nhiễu ngoài: gây ra bởi môi trường truyền

- Nhiễu trong (nội): gây ra do thiết bị thu

Bộ khuếch đại cao tần nhiễu thấp (RF Amp - LNA ) nằm ở ngõ vào máy thu có nhiệm vụ:

 Phối hợp trrở kháng với anten

 Tiền chọn lọc tín hiệu cao tần

 Loại nhiễu tần số ảnh ( fImage = fc + 2fIF)

 Khuếch đại nhiễu thấp tín hiệu nhỏ ngõ vào máy thu tới mức cần thiết để đổi tần

 Tăng độ nhạy máy thu LNA thường có từ một đến ba tầng khuếch đại tuyến tính có điều hưởng chọn lọc tần số - băng thông tín hiệu mong muốn và AGC Mỗi tầng cung cấp độ lợi từ 10 30 dB

3 BỘ KHUẾCH ĐẠI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG NSN FLEXI WCDMA

3.1 GIỚI THIỆU CẤU TRÚC NSN FLEXI WCDMA

3.2 BỘ KHUẾCH ĐẠI

Hình 4 : đấu nối FSMD và FRGF

Hình 5:cách đấu nối với máy tính và máy đo(công suất và phổ)

Hình 6 :thông số máy đo cho 1 kênh đặc trưng

Hình 7 :các đầu nối PA trong FRGF

Hình 8 :mạch cụ thể của 1 PA

3.2 KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CỦA PA

ở công suất 20W(43dbm) nguồn cấp vào là 24V, công suất tín hiệu vào là 0dbm, băng thông tín hiệu là 5Mhz

Hình 9 :lắp đặt thí nghiệm

Hình 10 :thông số máy phát tín hiệu

Hình 11 :thông số máy đo phổ

Tài liệu tham khảo

1 Giáo trình cơ sở kỹ thaautj siêu cao tần _Nghiêm Xuân Anh

2 Cơ sở kỹ thuật siêu cao tần_ Vũ Đình Thành

3 Giáo trình mạch khuếch đại siêu cao tần_Nguyễn Hoàng Huy

4 Joseph F White, HIGH FREQUENCY TECHNIQUES An Introduction to

RF and Microwave Engineering, John Wiley & Sons, Inc, 2004