Bài giảng Điện tử thông tin Chương 1

Bài giảng điện tử thơng tin Biên soạn Ths Nguyễn Hồng Huy CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐIỆN TỬ VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CAO TẦN (10 tiết) PHẦN 1: LÝ THUYẾT (8 tiết) 1.1 Các thành phần hệ thống thơng tin điện tử Input Môi trường truyền Máy phát Voice, Data, Pictures Ouput Máy thu v.v… Nhiễu Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống TTĐT  Input Điều chế m(t ) fc ATX Khuyếch đại công suất cao tần Đổi tần Tổng hợp tần số Digital control Hình 1.2: Sơ đồ khối máy phát đại fc ARx  RF Amp (LNA) Đổi tần IF1 Đổi tần IF2 Giải điều chế AGC Tổng hợp tần số Đồng chỉnh Digital control Hình 1.3: Sơ đồ khối máy thu đại Phổ tần số: VHF (30 – 300 MHz) UHF (300 – 3000MHz) C band (4 – 8GHz) Ku band (12 – 18GHz) Ka band (27 – 40GHz) Trang Khuyếch đại Ouput m(t ) Bài giảng điện tử thơng tin Biên soạn Ths Nguyễn Hồng Huy 1.2 Hiệu ứng da Trong dòng chiều dòng có tần số thấp chảy qua tồn mặt cắt dây dẫn dòng cao tần chảy lớp vỏ ngồi dây dẫn Tần số tăng độ sâu lớp dẫn điện giảm, điện trở mặt xoay chiều dây dẫn tăng Độ sâu lớp dẫn điện xác định theo cơng thức:   66.4 (mm) f đó: f – tần số dòng chảy qua dây dẫn (Hz) δ – độ sâu lớp dẫn điện (mm) Điện trở xoay chiều (AC) dây dẫn tần số tính theo cơng thức: R AC  R DC S DC S AC đó: RDC – điện trở dây dẫn dòng chiều SDC – diện tích mặt cắt dây dẫn dòng DC SAC – diện tích mặt cắt dây dẫn dòng AC 1.3 Truyền cơng suất lớn phối hợp trở kháng Xét mạch điện gồm nguồn E có trở kháng nội ZS = RS + jXS cung cấp cho tải ZL = RL + jXL sau: I XS XL RS RL E Hình 1.4 Cơng suất tải: PRL  I R L  PRL max  E2 4RS E RL E RL E2   ( RS  RL )  ( X S  X L ) ( RS  RL ) RS RL  RS Vậy mạch truyền đạt cơng suất lớn RS + jXS = RL - jXL ( ZS = ZL* ) Ta nói mạch có phối hợp trở kháng Một vấn đề quan trọng máy phát, máy thu phối hợp trở kháng có chọn lọc tần số tầng, đặc biệt tầng cơng suất cao tần với anten phát, hay anten thu với ngõ vào máy thu để truyền cơng suất tín hiệu lớn loại nhiễu Các mạch phối hợp trở kháng thường có dạng LC, biến áp hay tổ hợp chúng Trang Bài giảng điện tử thơng tin Biên soạn Ths Nguyễn Hồng Huy Zi E Mạch phối hợp trở kháng Zi E ZL= Zi* ZLZi* Nguồn RF Nguồn RF a) b) ZL Hình 1.5 Ở cao tần (RF) Zi ZL trở mà có phần kháng (khi mạch có phối hợp trở kháng ZL = Z*i ) Ở trường hợp tổng qt ZL  Z*i , cần có mạch phối hợp trở kháng để truyền cơng suất tín hiệu lớn tải Dạng phối hợp trở kháng đơn giản hình  gồm có cuộn cảm L tụ điện C với cấu hình khác L Zi C Nguồn RF C ZL Nguồn RF a) Zi ZL b) Zi C L Nguồn RF L Zi C L ZL ZL Nguồn RF c) d) Hình 1.6 Bốn kiểu mạch phối hợp trở kháng đơn giản hình  Ví dụ: Tính L, C mạch phối hợp trở kháng sau f  100MHz L R1 10 C Hình 1.7 Trang R2 75 Bài giảng điện tử thơng tin Biên soạn Ths Nguyễn Hồng Huy Giải: Trở kháng tương đương nhìn vào mạch phối hợp  R2 R2  R 22 C    j  L    j R C   02 R 22 C   02 R 22 C  Để có phối hợp trở kháng R1  Z td* , tức là: Z td  Z L  Z C // R  j L  R2     R C  R1    L   R2 C     02 R22 C  R2  R1  54 pF C   R2 R1   R22 C  L  40.5nH    02 R22 C 1.4 Mạch lọc cộng hưởng 1.4.1 Mạch lọc thụ động a Mạch lọc thơng thấp RC bậc R V1(s) C V2(s) Hình 1.8 H (s)  V2 ( s ) sC   V1 ( s) R  1  sRC sC Để tìm đáp ứng tần số mạch ta thay s = jω:  H ( ) e j ( )  jRC Trong đó: H ( ) đáp ứng biên độ H ( )     đáp ứng pha 1 H ( )    ( RC )        C    H ( ) dB  20 lg    C      ( )  arctg   C     với  C  Trang RC    Bài giảng điện tử thơng tin Biên soạn Ths Nguyễn Hồng Huy Hình 1.9 b Mạch lọc thơng cao RC bậc 1: C R V1(s) Hình 1.10 H ( s)  V2 ( s ) R  V1 ( s ) R   sC sRC  sRC Để tìm đáp ứng tần số mạch ta thay s = jω: jRC H ( )   H ( ) e j ( )  jRC Trong đó: H ( ) đáp ứng biên độ    đáp ứng pha  C RC H ( )    ( RC )        C  H ( ) dB    20 lg   C       20 lg      C     ( )  90  arctg   C    Trang V2(s) Bài giảng điện tử thơng tin Biên soạn Ths Nguyễn Hồng Huy Hình 1.11 1.4.2 Mạch lọc tích cực a Mạch lọc thơng thấp bậc 1: C1 R2 R1 - V1(s) + V2(s) Hình 1.12 Hàm truyền lọc: V (s)  Z (s) H ( s)    V1 ( s ) R1  R2 // R1 sC1  AVo R2  R1  sR2 C1  sR2 C1 Thay s = jω : H ( )  AVo   jR2 C1 AVo  1 j C R2 R1 C  R2 C1 Trong đó: AVo   Trang Bài giảng điện tử thơng tin Biên soạn Ths Nguyễn Hồng Huy b Mạch lọc thơng cao bậc 1: R2 R1 C1 + V1(s) V2(s) Hình 1.13 Hàm truyền lọc: H ( s)  V2 ( s )  R2   V1 ( s ) Z ( s )  R2 R sR1C1 sR1C1   AVo R1  sR1C1  sR1C1 R1  sC1 Thay s = jω : H ( )  AVo jR1C1  jR1C1 Trong đó: AVo   R2 R1  C  AVo  1 j C ; C  R1C1 j 1.4.3 Mạch cộng hưởng LC song song Cho mach L,C song song, r điện trở tổn hao cuộn dây Trở kháng tương đương mạch cộng hưởng: Zeq   L Req (R0eq) Zeq C r    Hình 1.14 Trang 20  30  Bài giảng điện tử thơng tin Biên soạn Ths Nguyễn Hồng Huy Z eq  (r  jX L )( jX C ) r  j( X L  X C ) XL= L : cảm kháng cuộn dây XC  : dung kháng tụ điện C Thơng thường r [...]... Trang 11 Bài giảng điện tử thông tin Biên soạn Ths Nguyễn Hoàng Huy 6 The low-pass active filter of the figure is designed with fc = 10 0kHz Rf = 5kΩ and R1 = 10 kΩ, find the gain v0/vi of the circuit at 200kHz Rf R1 vo R vi C 7 The high-pass active filter of the figure is designed with Rf = 5kΩ and R1 = 2kΩ, R = 50kΩ and C = 1nF If v1 = 0.1V, find fc and v0 at f = 0.5 fc Rf R1 vo C vi R Trang 12 .. .Bài giảng điện tử thông tin Biên soạn Ths Nguyễn Hoàng Huy a R2 R1 Vo R Vi C b C1 0.032µ Vo Vi R1 R2 10 K 10 k C2 0. 016 µ 4 Chứng minh băng thông 3dB của một mạch cộng hưởng song song là: B3dB  f0 Q Trong đó, f0 là tần số cộng hưởng, Q là hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng