Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông tin nội bộ kết nối thiết bị vô tuyến cho hệ thống tăng thiết giáp

PHAN KIM BIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN NỘI BỘ KẾT NỐI THIẾT BỊ VÔ TUYẾN CHO HỆ THỐNG TĂNG THIẾT GIÁP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ; MÃ SỐ: 60520203 CHUYÊ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

CN PHAN KIM BIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN

NỘI BỘ KẾT NỐI THIẾT BỊ VÔ TUYẾN CHO HỆ THỐNG TĂNG THIẾT GIÁP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HẢI PHÒNG – 2015

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

CN PHAN KIM BIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN

NỘI BỘ KẾT NỐI THIẾT BỊ VÔ TUYẾN CHO HỆ THỐNG TĂNG THIẾT GIÁP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGÀNH: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ; MÃ SỐ: 60520203 CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Văn Phước

HẢI PHÒNG – 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Phan Kim Biên

Học viên lớp cao học khóa 2013- 2015, chuyên ngành Kỹ Thuật điện tử, Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam

Tôi xin cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông tin nội bộ kết nối thiết bị vô tuyến cho hệ thống Tăng thiết giáp” do thầy giáo, Tiến sỹ

Phạm Văn Phước hướng dẫn là công trình nghiên cứu của riêng tôi Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Các kết quả

nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan tất cả các nội dung trong luận văn đúng như nội dung trong đề cương và yêu cầu của thầy giáo hướng dẫn

Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước Hội đồng khoa học và trước pháp luật

Tác giả luận văn

CN Phan Kim Biên

LỜI CẢM ƠN

Sau gần sáu tháng nghiên cứu, làm việc khẩn trương nghiêm túc, được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, Tiến sỹ Phạm Văn Phước- Phó Giám đốc Trung tâm mô phỏng, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, luận văn với đề tài

“Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông tin nội bộ kết nối thiết bị vô tuyến cho hệ thống Tăng thiết giáp” đã được hoàn thành

Tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

Thầy giáo hướng dẫn tiến sỹ Phạm Văn Phước đã tận tình chỉ dẫn, hướng

dẫn giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Đồng thời tôi xin trân trọng cảm ơn Viện Đào tạo sau Đại học, các thầy giáo thuộc bộ môn Điện tử viễn thông- Khoa Điện, điện tử, trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình nghiên cứu, thực hiện luận văn

Tác giả luận văn

CN Phan Kim Biên

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CÁC YÊU CẦU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN TĂNG THIẾT GIÁP 8

1.1 Đặc điểm chung về thông tin vô tuyến điện sóng cực ngắn 8

1.2 Phương thức truyền lan sóng cực ngắn dùng trong thông tin TTG 10

1.3 Anten, triển khai anten cho tổ đài VTĐ sóng cực ngắn 14

1.4 Thành phần đồng bộ, chức năng nhiệm vụ của hệ thống thông tin Tăng thiết giáp 16

1.5 Đặc điểm, vai trò, yêu cầu thông tin vô tuyến điện trên xe tăng thiết giáp 18

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI VÀ TÍNH TOÁN CHI TIẾT HỆ THỐNG THÔNG TIN NỘI 21

2.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống thông tin nội bộ 21

2.2 Sơ đồ khối và tính toán thiết kế 49

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH LẮP RÁP, THỬ NGHIỆM ĐO ĐẠC, 62

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 62

3 1 Qui trình lắp ráp 62

3.2 Cấu tạo bộ khuếch đại âm tần (Máy nói R- 05) 66

3.3 Nguyên lý làm việc 68

3.4 Quy trình lắp ráp và thử nghiệm đo đạc, đánh giá kết quả 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

SSB Thoại đơn biên

TTG Tăng thiết giáp

USB Thoại biên trên

VTĐ Vô tuyến điện

2.20 Mạch khuếch đại công suất dùng IC TDA2003 43

2.26 Mô hình đặc tuyến TST mắc theo nền cực chung 472.27 Mạch điện TST mắc theo kiểu cực phát chung 48

2.31 Sơ đồ nguyên lý khối khuếch đại trung gian 51

2.33 Sơ đồ nguyên lý khối khuếch đại trung tần 61 3.1 Sơ đồ khối máy nói R- 05 ghép nối với máy ICOM 62

3.9 Lắp đặt mạch trong thiết bị A1 71

3.13 Hệ thống thông tin nội bộ kết nối thiết bị vô tuyến 73

MỞ ĐẦU

Ngày nay, thông tin liên lạc đóng vai trò hết sức quan trọng trên mọi lĩnh vực đời sống xã hội từ kinh tế, chính trị, quân sự, văn hóa, giáo dục Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật trên thế giới, công nghệ viễn thông nói chung và ngành thông tin vô tuyến của nước ta nói riêng đã có những bước phát triển vượt bậc Đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự, thế hệ điện đài sóng cực ngắn dùng cho cấp chiến thuật trong Quân đội ngày nay có những yêu cầu, đòi hỏi cao hơn

Thông tin liên lạc trong quân đội đó có những bước tiến đáng kể về quy mô như: Thông tin vệ tinh, thông tin viễn thông mặt đất, thông tin cáp quang, thông tin

di động Ngoài ra do đặc điểm sử dụng và trang bị cho các đơn vị dùng điện đài ở các dải sóng khác nhau và yêu cầu bảo đảm thông tin vững chắc với mạng chỉ huy

vô tuyến từ chỉ huy tới các đơn vị trực thuộc và ngược lại, thường bố trí các máy

vô tuyến sóng ngắn và sóng cực ngắn để đảm bảo hỗ trợ cho nhau, tăng độ tin cậy Hiện nay các trang bị thông tin sóng cực ngắn của ta hầu hết đó cũ và hỏng hóc nhiều, thời gian khai thác và sử dụng đã lâu (từ kháng chiến chống Đế quốc Mỹ đến nay), điện đài sóng cực ngắn cấp chiến thuật thế hệ cũ trong biên chế của Quân đội ta xuất phát từ hai nguồn chính Nguồn thứ nhất là từ các nước xã hội chủ nghĩa, chủ yếu của Liên Xô cũ trước đây trang bị cho Quân đội ta, đặc trưng là các loại điện đài P105, P108, P109, P- 113, P123- M Nguồn thứ hai là chiến lợi phẩm thu được trong chiến tranh từ các nước tư bản chủ nghĩa, đặc biệt là của Đế quốc

Mỹ, như điện đài AN/PRC 25, RT 524, VRC 246 Số lượng ước tính lên tới hàng vạn chiếc Tuy nhiên, đa phần rất hay xảy ra hỏng hóc, trong khi đó quá trình sửa chữa, bảo dưỡng gặp rất nhiều khó khăn về vật tư linh kiện và công nghệ, nên rất nhiều tham số chỉ tiêu kỹ thuật đã xuống cấp, không còn đảm bảo yêu cầu thông tin liên lạc, trong khi vật tư linh kiện dự trữ, thay thế cũng không còn do đã quá lỗi thời và không còn được sản xuất, việc mua sắp các thiết bị thông tin của nước ngoài rất tốn kém Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế cải tiến các trang bị thông tin nói chung và các trang bị thông tin sóng cực ngắn nói riêng là nhiệm vụ quan trọng

đối với ngành kỹ thuật quân sự Đây là một thực tế hết sức nan giải đối với quân đội ta ngày nay, khi cần phải duy trì hoạt động của các thế hệ điện đài SCN trong một thời gian dài nữa

Xe tăng thiết giáp một là lực lượng chiến đấu rất quan trọng của Quân đội nói chung và đối với Hải quân trong chiến đấu phòng thủ đảo nói riêng Hệ thống thông tin trên xe tăng đã có từ khi những chiếc xe tăng đầu tiên ra đời là lực lượng hết sức quan trọng, là tai mắt của người chỉ huy, là yếu tố có ý nghĩa quyết định tới thắng, bại trong quá trình chỉ huy, hiệp đồng chiến đấu Nó không ngừng được cải tiến, hiện đại hóa cùng với quá trình cải tiến, hiện đại hóa của các thế hệ xe tăng Đặc biệt những năm gần đây nhờ sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ thông tin Các thế hệ máy thông tin trên xe sau nay càng ngày càng được hoàn thiện, hiện đại và có nhiều tính năng ưu việt hơn

Trong những năm 80 được sự quan tâm của Đảng, Nhà nước và Quân đội, Quân chủng Hải quân được trang bị một lượng lớn xe tăng thiết giáp trên các đảo, bao gồm: Đảo Bạch Long Vỹ, Quần đảo Trường Sa và đảo Phú Quốc Những xe tăng thiết giáp được trang bị trên đảo phần lớn là các xe hệ cũ được sản xuất từ những năm 40, 50 Nhiều xe đã tham gia chiến tranh thế giới lần thứ 2 Hệ thống thông tin trên các xe này cũng đã rất cũ và lạc hậu Những xe đó được trang bị hệ thống thông tin: Gồm các đài vô tuyến điện P113, P123 và được hoạt động đồng

bộ với hệ thống máy nói P120, P124 Việc liên lạc giữa xe với các đài thông tin khác trong mạng và người chỉ huy thông qua đài vô tuyến điện P113, P123, còn việc liên lạc hiệp đồng giữa các thành viên kíp xe với nhau với nhau thông qua hệ thống máy nói P120, P124 Các thành viên kíp xe dùng mũ công tác có gắn tai nghe và Micro áp họng để liên lạc thông qua hệ thống máy nói và đài VTĐ Do hoạt động trong điều kiện môi trường biển, đảo nên các đài vô tuyến điện P113, P123 cùng hệ thống máy nói P120, P124 bị hư hỏng nặng và hiện nay đã được thay thế bằng máy thu phát VHF hàng hải kiểu IC- M304 của hãng ICOM INC Nhật bản, xong máy Icom- IC- M304 không có hệ thống thông tin nội bộ cho các thành viên trong xe và tháp tăng

Từ những thành công của các kỹ thuật mới mới như: Kỹ thuật vi xử lý, phương pháp tổ hợp tần số trực tiếp kéo theo ra sự đời của hàng loạt các thiết bị thông tin mới, đó làm thay đổi căn bản chất lượng của thông tin vô tuyến Cùng với sự phát triển chung của đất nước, quân đội ta đang trong quá trình xây dựng chính quy, tinh nhuệ, từng bước hiện đại Để hoàn thành tốt nhiệm vụ to lớn bảo vệ

tổ quốc Việt nam XHCN mà Đảng và nhà nước giao phó, từng bước hiện đại hoá quân đội, thì hiện đại hoá thông tin liên lạc nói chung và các trang bị thông tin là nhiệm vụ rất quan trọng

Được sự hướng dẫn và chỉ dạy nhiệt tình của thầy TS Phạm Văn Phước cùng các thầy giáo trong Bộ môn Kỹ thuật điện tử- Khoa Điện tử Viễn thông Tôi

đã chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông tin nội bộ kết nối thiết bị vô tuyến cho hệ thống Tăng thiết giáp” Với mục đích nhằm vận

dụng các kiến thức đó học xây dựng mô hình tổng quan về hệ thống thông tin nội

bộ và tính toán thiết kế bộ máy thông tin nội bộ kết nối với thiết bị vô tuyến cho hệ thống tăng thiết giáp trang bị cho xe tăng thiết giáp với các chỉ tiêu kỹ chiến thuật đáp ứng với yêu cầu trong quân đội

1 Lý do chọn đề tài

Hệ thống thông tin trên xe tăng thiết giáp phải luôn bảo đảm đồng bộ về máy thông tin vô tuyến, hệ thống máy nói, mũ công tác cho các thành viên kíp xe mới đảm bảo thông tin liên lạc kịp thời thông suốt trong mọi tình huống, thiếu một trong các điểu kiện đó sẽ làm ảnh hưởng lớn đến khả năng hoàn thành nhiệm vụ nhất là trong quá trình huấn luyện, tác chiến Trong quá trình khai thác, sử dụng máy ICOM trên các xe tăng và tháp pháo phục vụ cho nhiệm vụ huấn luyện, SSCĐ

có một số nhược điểm như sau:

- Khi sử dụng máy ICOM để liên lạc thì các thành viên trên xe tăng, tháp pháo không đội mũ công tác được vì Micro và loa của máy ICOM được gắn trực tiếp trên máy, khi đội mũ sẽ không nghe được tín hiệu thoại của máy Icom Trong khi đó, khi các các thành viên kíp xe vào trong xe tăng, tháp pháo để thực hành

huấn luyện, chiến đấu bắt buộc tất cả đều phải đội mũ công tác để chống bị chấn thương, giảm tiếng ồn Lý do:

+ Không gian bên trong của xe tăng và tháp pháo rất nhỏ hẹp, có nhiều trang thiết bị nên các thành viên trong xe liên tục phải đội mũ công tác để chống chấn thương do va đập

+ Tiếng ồn của động cơ xe tăng và tiếng nổ của đạn pháo rất lớn, các thành viên phải đội mũ công tác để giảm tiếng ồn Đặc biệt là tiếng nổ của đạn pháo rất

dễ gây ra hiện tượng ù tai cho các thành viên nếu như không đội mũ công tác Đặc biệt, ngoài tính năng làm giảm tiếng ồn, hạn chế chấn thương khi bị va đập, thì mũ công tác còn có một tính năng nữa rất quan trọng đó là, các thành viên trong kíp xe

sử dụng tai nghe và micro áp họng bố trí trên mũ để liên lạc giữa xe tăng với người chỉ huy và giữa các thành viên kíp xe với nhau thông hệ thống VTĐ và hệ thống máy nói (hệ thống đài P123, P173 và máy nói P174, P124)

- Khi cần liên lạc nội bộ với nhau hoặc liên lạc với cấp trên qua máy Icom lại phải bỏ mũ công tác để nghe, mất rất nhiều thời gian và ảnh hưởng đến kết quả chất lượng huấn luyện, chiến đấu Hơn nữa khó nhận biết được thành viên nào trong kíp xe cần liên lạc với mình để có thể bỏ mũ công tác do phải tập trung vào các thao tác khác Chỉ có chỉ huy xe tăng, tháp pháo mới có thể liên lạc với sở chỉ huy qua đài VTĐ, còn các thành viên khác khi cần thiết lại không liên lạc được

- Tiếng ồn của động cơ và tiếng nổ của đạn pháo không những làm cho các thành viên trong kíp xe khó khăn khi nhận lệnh mà còn tác động trực tiếp vào Micro máy Icom khi liên lạc làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thông tin mà sở chỉ huy nhận được (tiếng nổ và ồn xen lẫn tiếng đàm thoại)

- Khi liên lạc bằng máy ICOM, việc thao tác điều khiển hoả lực của trưởng xe rất khó khăn nên không phát huy được hết tính năng của xe tăng, tháp pháo

Như vậy khi sử dụng máy ICOM việc truyền đạt mệnh lệnh của người chỉ huy và việc liên lạc hiệp đồng giữa các thành viên kíp xe với nhau trong quá trình huấn luyện cũng như chiến đấu rất khó khăn

- Khi liên lạc bằng máy ICOM, việc thao tác điều khiển hoả lực của trưởng

xe, pháo thủ rất khó khăn nên không phát huy được hết tính năng kỹ chiến thuật của xe tăng, tháp pháo

Nội dung đề tài gồm 3 chương:

Chương 1: Các yêu cầu chung về hệ thống thông tin liên lạc của hệ thống thông tin tăng thiết giáp

Chương 2: Xây dựng sơ đồ khối và tính toán chi tiết hệ thống thông tin nội bộ Chương 3: Quy trình lắp ráp và thử nghiệm đo đạc, đánh giá kết quả

2 Mục đích, nhiệm vụ của đề tài

a Mục đích của đề tài

- Cải tiến cáp MICRO máy ICOM IC- M304

- Thiết kế, chế tạo hệ thống thông tin nội bộ ghép nối với máy ICOM IC- M304 cho xe tăng và tháp pháo tăng trên đảo

b Nhiệm vụ của đề tài

Đề tài tập trung nghiên cứu giải quyết các vấn đề: Cải tiến chuyển đổi cáp MICRO của máy Icom IC- M304 để kết nối với hệ thống thông tin nội bộ và thiết

kế, chế tạo hệ thống thông tin nội bộ ghép nối với máy Icom đã cải tiến bảo đảm giải quyết được những vấn đề cụ thể sau:

- Bộ chuyển đổi tín hiệu âm tần ghép nối với máy Icom đã cải tiến cho phép

sử dụng đồng bộ được với mũ công tác, công tắc ngực của xe tăng thiết giáp hiện đang được trang bị trên các xe tăng, tháp tháp trên đảo và trong các xe tăng thiết giáp của toàn Quân

- Các thành viên kíp xe có thể sử dụng mũ công tác, công tắc ngực để liên lạc nội bộ với nhau thông qua bộ chuyển đổi tín hiệu âm tần một cách dễ dàng

- Các thành viên kíp xe (Trưởng xe, pháo thủ) khi cần thiết có thể liên lạc trực tiếp với các đài trong mạng thông tin chung và với sở chỉ huy qua hệ thống chuyển đổi tín hiệu âm tần ghép nối đồng bộ với máy Icom

- Chất lượng của tín hiệu âm tần tốt, không bị ảnh hưởng bởi tác động tiếng

ồn của động cơ và tiếng nổ của đạn pháo nhờ vào mũ công tác có tai nghe kín và Micro áp họng

- Khi cần liên lạc nội bộ trong xe, tháp pháo cũng như khi cần liên lạc với sở chỉ huy sẽ không làm ảnh hưởng tới các thao tác khác của kíp xe trong suốt quá trình huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu

3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu

- Bộ chuyển đổi được nghiên cứu, chế tạo và sản xuất bằng các phương pháp

kỹ thuật, công nghệ hiện đại, các bo mạch khuếch đại bán dẫn, IC và rơ le sử dụng

có độ tin cậy cao, chống nhiễu tốt, hoạt động tốt trong điều kiện môi trường đặc biệt là môi trường, khí hậu biển

- Việc cải tiến máy ICOM đơn giản, không làm ảnh hưởng tới tính năng kỹ thuật và độ bền của máy

- Bộ chuyển đổi có kết cấu gọn, nhẹ, thao tác sử dụng đơn giản

- Việc lắp đặt lên xe tăng, tháp tăng đơn giản, dễ dàng

- Bộ chuyển đổi bảo đảm hoạt động đồng bộ được với các máy Icom IC- M304, mũ công tác, công tắc ngực và các máy thông tin khác trong mạng thông tin chỉ huy chung hiện đang được trang bị trên đảo

4 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập tổng hợp các thiết bị thông tin, so sánh, phân tích lập sơ đồ và chế tạo thành phẩm vật lý, đo đạc và đánh giá kết quả

- Phương pháp mô hình hoá

- Nghiên cứu yêu cầu thông tin liên lạc trên xe tăng, tháp pháo ở các đảo Trường Sa, Bạch Long Vỹ trong quá trình huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu

- Nghiên cứu quá trình sử dụng máy thu phát VHF hàng hải kiểu IC- M304 của hãng ICOM INC trên xe tăng, tháp pháo ở đảo Bạch Long Vỹ

- Nghiên cứu tính năng kỹ chiến thuật của máy thu phát VHF hàng hải kiểu IC- M304 của hãng ICOM INC; các tham số kỹ thuật, sơ đồ khối và sơ đồ nguyên

lý máy IC- M304

- Nghiên cứu tính năng, tác dụng và các tham số kỹ thuật của mũ công tác, công tắc ngực trên xe tăng thiết giáp

- Nghiên cứu điều kiện môi trường khí hậu biển

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống thông tin nội bộ kết nối đồng bộ với máy thu phát VHF hàng hải kiểu IC- M304

- Thực hành lắp đặt, thử nghiệm thiết bị mới sản xuất trên xe tăng, tháp pháo

- Hoàn chỉnh lại thiết kế, chế tạo và lắp đặt trên các xe tăng, tháp tăng trên đảo Trường Sa, Bạch Long Vỹ

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Đề tài có thể được phát triển, ứng dụng chế tại hàng loạt để trang bị cho các xe tăng, tháp pháo ở các đảo Đảm bảo thông tin chính xác, nhanh chóng, kịp thời, bí mật cho các xe tăng, tháp pháo trên các đảo trong huấn luyện, chiến đấu và SSCĐ

- Đáp ứng được các tính năng kỹ chiến thuật như các hệ thống thông tin trên

xe tăng hiện tại

- Thao tác sử dụng đơn giản thuận tiện

- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ lắp đặt

- Giá thành sản xuất thấp

CHƯƠNG 1 CÁC YÊU CẦU CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN

LẠC CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN TĂNG THIẾT GIÁP

1.1 Đặc điểm chung về thông tin vô tuyến điện sóng cực ngắn

1.1.1 Thông tin chung về khí tài VTĐ sóng cực ngắn

1.1.1.1 Lý thuyết chung về phân định dải tần VTĐ

Ta biết rằng thông tin vô tuyến bảo đảm việc truyền phát thông tin đi xa nhờ các sóng điện từ Môi trường truyền sóng (khí quyển trên mặt đất, vũ trụ, nước, đôi khi là các lớp địa chất của mặt đất) là chung cho nhiều kênh thông tin vô tuyến Việc phân kênh chủ yếu dựa vào tiêu chuẩn tần số

Bề rộng dải tần xác định bởi các tính chất truyền sóng vô tuyến và dung lượng tần số của nó Tên gọi các băng thông tần số được thông lệ quốc tế quy định như sau:

Bảng 1.1: Băng thông tần số

TT Tên băng tần Bước sóng

(m)

Tên băng tần (theo tần số)

Tần số (KHz)

Thực tiễn thiết kế, sản xuất: Tuỳ thuộc vào việc sản xuất thiết bị VTĐ phục vụ cho nhóm đối tượng nào: dân sự, quân sự, hay nhóm nghiệp dư VTĐ

Trên quốc tế có thông lệ riêng các đoạn băng tần cho các nhóm đối tượng Trong thực tế băng tần sóng cực ngắn được phân chia như sau:

Bảng 1.2: Phân chia băng tần sóng cực ngắn

1 30  88 MHz Thông tin SCN quân sự

2 88  108 MHz Thông tin đài phát thanh FM

3 108  136 MHz Thông tin hàng không (đối không)

4 138  174 HMz Thông tin nghiệp dư amouterv

1.1.1.3 Chế độ công tác

Hệ thống điện đài được thiết kế các chế độ công tác cơ bản sau:

- Thoại điều tần FM Dung lượng tần số trong dải tần sóng cực ngắn là lớn hơn

so với sóng ngắn vì vậy chọn chế độ công tác cơ bản chọn phương thức điều tần

FM để có chất lượng âm thanh tốt, trung thực, ít méo

- Truyền hình

1.1.2 Đặc điểm nguồn tiêu thụ

Cơ bản được thiết kế bằng 2 chế độ tiếp nhận nguồn:

- Nguồn điện xoay chiều AC một chiều trong dải 100V - 220V,

- Nguồn điện một chiều DC trong dải 5V - 12V – 24V – 48V – 72V

Nhìn chung nguồn cho thiết bị VTĐ sóng cực ngắn đang sử dụng trong quân đội không phức tạp như nguồn cho thiết bị VTĐ sóng ngắn, do đặc điểm thiết kế công suất cho các máy VTĐ SCN đều ở mức công suất thấp, hoặc trung bình Hiện nay cơ bản các máy VTĐ SCN đều dùng chung nguồn với các máy VTĐ sóng ngắn (dùng đầu vào 220VAC đầu ra 13.6 VDC  5%)

Chú ý: Đặc điểm sau trong khai thác sử dụng để bảo đảm an toàn nguồn điện

cung cấp cho khí tài VTĐ:

- Đối với các máy có nguồn cung cấp rời, không bật các khối thu phát trước khi bật nguồn cung cấp, khi bật nguồn, đợi ổn định trong vòng 30s – 1 phút, sau đó mới bật máy thu phát

- Đối với các máy thu phát, khi sử dụng nguồn ắc quy, khi đấu ắc quy, phải tắt máy thu phát, sau khi đấu dây nguồn xong, kiểm tra an toàn cực tính cấp nguồn mới được bật máy

- Đối các máy có nguồn AC cấp trực tiếp, cũng phải thực hiện cắm phích cắm vào ổ cấp điện mạng AC với điều kiện máy thu phát đặt ở chế độ tắt nguồn, tuyệt đối không được cắm nguồn khi máy vẫn đang đặt ở chế độ mở nguồn Dễ gây môve chập cháy, hỏng điều khiển, treo máy

1.2 Phương thức truyền lan sóng cực ngắn dùng trong thông tin TTG

1.2.1 Sơ đồ phương thức truyền lan sóng, phản xạ sóng VTĐ trong không gian các lớp D, E, F khí quyển trái đất

Hình 1.1: Phương thức truyền lan sóng VTĐ Dải sóng cực ngắn cơ bản áp dụng phương truyền lan sóng VTĐ cơ bản sau:

- Phương thức truyền lan sóng đất (sóng trực xạ)

- Trong quân sự, sử dụng cơ bản các thiết bị liên lạc chiến thuật sóng cực ngắn

1.2.2 Nhiễu vô tuyến điện

1.2.2.1 Nhiễu khí quyển: là nhiễu do các hiện tượng tự nhiên tạo lên như sấm

chớp, vụ nổ vũ trụ, hoạt động của chu kỳ bão điện từ của mặt trời, do hoạt động của sao chổi

Trái đất Sóng đất

VHF

Lớp F cao 200 – 400 Km

Lớp E cao 100 Km

Lớp D cao 70 Km

1.2.2.2 Nhiễu công nghiệp: là nhiễu do hệ thống máy móc công nghiệp của con

người tạo lên, như máy hàn điện, máy X quang, Buzi ôtô xe máy, hệ thống máy móc khởi động, đóng nhả các tải có công suất lớn vv

1.2.2.3 Nhiễu tạp âm nội bộ của máy thu: nhiễu nội thân do linh kiện của máy, các

tuyến trung tần, cao tần trong quá trình hoạt động tạo lên

1.2.2.4 Nhiễu tương hỗ: là nhiễu do các điện đài gần tần số làm việc tạo lên, nhiễu

tương hỗ xuất hiện là do sự hạn chế của việc dự trữ tần số và do sự không hoàn thiện của việc tổ chức

1.2.2.5 Nhiễu ảnh, nhiễu trung gian, nhiễu lân cận:

* Nhiễu ảnh: là nhiễu tần số đối xứng với tần số làm việc qua tần số trung tần

* Nhiễu trung gian: là nhiễu lọt qua tuyến tần số trung tần

* Nhiễu lân cận: là nhiễu tần số gần với các tần số công tác

1.2.3 Tiêu chuẩn chống nhiễu

1.2.3.1 Tín hiệu rời rạc: xếp theo thứ tự giảm dần

- Chế độ F9: Điện báo pha

- Chế độ F1: Điện báo tần số 1 đường

- Chế độ F6: Điện báo tần số 2 đường

- Chế độ A1: Điện báo biên độ

1.2.3.2 Tín hiệu liên tục

- Chế độ công tác A3J (SSB): Thoại đơn biên (USB, LSB)

- Chế độ công tác FM: F9 Thoại điều tần

- Chế độ thoại AM: Thoại điều biên

1.2.4 Các biện pháp chống nhiễu VTĐ

Biện pháp 1: Lựa chọn phương án triển khai hệ thống điện đài

Việc tính toán chống nhiễu VTĐ cho điện đài phải tính đến ngay từ khi triển khai hệ thống Vì vậy khi triển khai ta phải chú ý các yếu tố sau:

- Cách ly các nguồn gây nhiễu công nghiệp, xây dựng, triển khai các điện cách xa các trung tâm công nghiệp, các nguồn gây nhiễu công nghiệp công suất lớn (các phân xưởng, nhà máy cơ khí, hàn điện vv)

- Không triển khai hệ thống anten song song với đường trục cáp điện liện ở

cự lý quá gần

- Các anten thu phát giữa các tổ đài cách nhau tối thiểu 50m (địa hình bắt buộc trên tàu biển, anten thu phát đối với các hệ máy thu phát riêng) hoặc khi triển khai xe thông tin cơ động P140

Biện pháp 2: Lựa chọn tần số

Việc lựa chọn tần số cũng đặc biệt quan trọng, chúng ta cần phải có biện pháp thống kê, quản lý tần số, để khi tổ chức triển khai một mạng thông tin mới, chống hiện tượng các đài có cự ly gần nhau có tần số công tác trùng nhau, hoặc tần số quá gần nhau Như vậy khi làm việc sẽ tự gây nhiễu lẫn nhau

Không những thế, việc lựa chọn tần số sẽ giúp chúng ta bảo đảm thông tin

có hiệu quả, vững chắc trong những đợt có bão từ, khi thời tiết chuyển mùa, thời tiết giao nhau trong ngày Yếu tố chọn tần số công tác sẽ giải quyết cơ bản ảnh hưởng của nhiễu khí quyển

Biện pháp 3: Lựa chọn chế độ công tác

Việc lựa chọn chế độ công tác, cũng quyết định đến khả năng bảo đảm thông tin liên lạc Ở đây chúng ta nhìn thấy rất rõ khả năng chống nhiễu trong từng chế độ công tác theo đúng như thống kê thực tiễn tại các chế độ công tác

Vì vậy tuỳ trong điều kiện tác chiến, tầm quan trọng của thông tin người chỉ huy có biện pháp lựa chọn chế độ công tác của các mạng VTĐ cho phù hợp để bảo đảm vững chắc thông tin liên lạc

Biện pháp 4: Lựa chọn phương án tổ chức kết hợp các giải pháp kỹ thuật

Đây là một biện pháp quan trọng và có hiệu quả cao trong chống nhiễu VTĐ, nhưng hiệu quả này chỉ thực sự được phát huy, khi người chỉ huy kết hợp nhuần nhuyễn giữa công tác tham mưu tổ chức và công tác kỹ thuật

- Tuỳ theo cự ly liên lạc, lựa chọn loại khí tài, công suất phát xạ cho phù hợp

- Dựa theo đặc điểm thời thiết, địa hình lựa chọn chế độ công tác, cách triển khai anten để nâng cao hiệu suất sử dụng công suất phát xạ Đặc biệt chú ý đối hệ thống VTĐ sóng cực ngắn, sóng trực xạ, ảnh hưởng của độ cong trái đất

- Lựa chọn hướng anten, cho phù hợp đối tượng, hướng liên lạc

- Lựa chọn thời gian liên lạc, kết hợp chặt chẽ với lựa chọn tần số liên, đặc chú ý tới khái niệm sóng ngày, sóng đêm và các mức giới hạn tần số để hiệu quả liên lạc được tốt nhất

- Khi có bão từ, hết sức chú tới các biện pháp tổ chức bảo đảm thông tin vào những thời điểm này, hạn chế liên lạc VTĐ, dùng các phương án bảo đảm thông tin bằng mạng HTĐ

Biện pháp 5: Tăng hiệu quả khai thác của người sử dụng

- Để chống nhiễu tốt, việc khai thác đúng quy trình quy định cũng là một khâu quyết định tới việc hạn chế ảnh hưởng nhiễu tương hỗ, không những thế còn bảo đảm tốt bí mật thông tin

- Người sử dụng phải tuân thủ, không được phép phát phóng thiên khi chưa

có lệnh

- Bật mở máy đúng quy trình, điều chỉnh máy nhanh, tránh để thời gian điều chỉnh máy quá lâu Vì vậy cần khai thác sử dụng thành thạo khí tài, đòi hỏi người khai thác sử phải có kinh nghiệm công tác tốt, có ý thức với ngành nghề

1.3 Anten, triển khai anten cho tổ đài VTĐ sóng cực ngắn

1.3.1 Cách tính độ dài anten cho tần số chuẩn

Hiệu quả anten của sóng cực ngắn là rất tốt, có nghĩa là tuân thủ công thức tính độ dài cánh sóng cho anten:

(3 1) Trong đó: f Tần số (Hz)

C vận tốc ánh sáng = 3 x10 8

(m/s)

 Bước sóng (m) Bước sóng tương đương:  = 1m 10m

f =  C

Cơ bản với nguyên tắc truyền lan sóng trực xạ, khi liên lạc hai anten của hai

tổ đài phải nhìn thấy nhau Trên thực tế có hiện tượng nhiễu xạ, dẫn đến hiện tượng sóng cực ngắn đi vòng qua chướng ngại vật, không nhất thiết phải để anten phát thu phải nhìn thấy nhau Vì vậy để hai tổ đài sóng cực ngắn liên lạc được với nhau ở cự ly xa thì phải tính đến các yếu tố sau:

- Công suất phát xạ của máy

- Độ cao anten

1.3.2 Cách tính độ cao anten trong liên lạc sóng cực ngắn

Khi khoảng cách liên lạc nhỏ thì chúng ta có thể coi mặt đất là phẳng, nhưng khi cự ly liên lạc lớn thì phải tính đến yếu tố trái đất hình tròn Chúng ta có thể hình dung rõ trên hình vẽ sau: tổ đài A liên lạc tổ đài B (Công thức giao thoa khi tính tới độ cong của trái đất)

Giả sử gọi: C điểm phản xạ, A, B các điểm đặt tổ đài sóng cực ngắn

Độ cao anten ban đầu AD = h1

Độ cao anten ban đầu BE = h2 Chúng ta đi tính toán độ cao anten tương đương cần thiết để triển khai liên lạc cho hai tổ đài tại A và B Qua thực tiễn tính toán, có các công thức sau để chúng ta áp dụng cho tính toán anten tương đương

(3 2)

Trong đó: a = 6370km

r = DE cự ly thông tin giữa hai đài A và B

h1 = AD độ cao thực ban đầu của anten bên đầu máy phát A

h2 = BE độ cao thực ban đầu của anten bên đầu máy phát B

∆h1 = độ cao tương đương của anten đầu máy phát A cần triển khai ∆h2 = độ cao tương đương của anten đầu máy phát B cần triển khai

Lưu ý: trong tính toán độ cao anten tương đương phải xác định được theo

các bước như sau:

- Cự ly giữa hai đài A & B = DE (xác định nhờ bản đồ triển khai hai tổ đài)

- Xác định điểm phản xạ C, theo công thức trên

1.4.1 Máy thông tin vô tuyến điện:

- Dùng để liên lạc vô tuyến với chỉ huy cấp trên hoặc liên lạc hiệp đồng với các đài

2 4

2 1 arccos

3

1 0 60 cos 2 1 3 12

2

2

2

h h a r

h h ar h

h a r r

a

CA h

2

22

221

- Hiện nay trên xe tăng thiết giáp thường được trang bị máy thông tin VTĐ P123, P173, Icom M304, Icom- IC 700PRO

1.4.2 Hệ thống thông tin nội bộ (máy nói)

- Dùng để liên lạc nội bộ giữa các thành viên trong kíp xe và liên lạc khẩn cấp giữa các thành viên kịp xe và liên lạc vô tuyến với sở chỉ huy hoặc hiệp đồng khi cần thiết qua đài vô tuyến

- Hệ thống thông tin nội bộ đi cùng với từng đài vô tuyến như máy nói P124 với đài P123, máy nói P174 đi cùng với đài vô tuyến P173

1.4.3 An ten

- Có tác dụng biến đổi dòng điện cao tần của máy phát thành sóng điện từ truyền trong không gian khi phát; khi thu nhận sóng điện từ trong không gian, biến đổi thành dòng điện cao tần đưa vào máy thu khi thu

- Micro áp họng là ống nói áp thanh điện từ bọc da bên ngoài

- Tai nghe trở kháng thấp loại TA-56 được lắp ở hai bên, phía ngoài có vành cao su bảo vệ và cách âm

- Dây cáp và đầu cắm 4 chân để nối mũ công tác với công tắc ngực

1.4.5 Công tắc ngực

- Dùng để điều khiển điện đài vô tuyến điện thu phát và thực hiện liên lạc báo gọi, liên lạc nội bộ trong xe

1.5 Đặc điểm, vai trò, yêu cầu thông tin vô tuyến điện trên xe tăng thiết giáp

1.5.1 Đặc điểm- Vai trò

- Thông tin vô tuyến điện thoại trên xe tăng thiết giáp là một trong những phương thức liên lạc cơ bản được thực hiện trực tiếp bằng lời nói qua máy vô tuyến điện trên xe

- Người chỉ huy đơn vị tăng thiết giáp, dù ở cương vị nào khi đã lên xe thường là người trưởng xe, phải trực tiếp sử dụng đài vô tuyến điện, sử dụng nghiệp vụ thông tin vô tuyến điện để chỉ huy và hiệp đồng chiến đấu với các xe trong đơn vị của mình cũng như hiệp đồng chiến đấu với bộ binh và đơn vị bạn

- Thông tin vô tuyến điện thoại trên xe tăng thiết giáp có vai trò quan trọng

là truyền đạt trực tiếp các chỉ thị, mệnh lệnh chiến đấu, các nội dung hiệp đồng tác chiến, các nội dung bảo đảm hậu cần, kỹ thuật trong thời gian ngắn nhất, kịp thời nhất

- Thông tin vô tuyến điện thoại trên xe tăng thiết giáp là phương tiện chủ yếu để chỉ huy và hiệp đồng trong chiến đấu, cũng như trong huấn luyện; có lúc có nơi là phương tiện thông tin duy nhất

- Đối với lực lượng tăng thiết giáp do tác chiến cơ động chủ yếu nên sử dụng

vô tuyến điện thoại có nhiều thuận lợi và khó khăn sau:

của xích sắt và tiếng nổ của động cơ Nếu không chú ý chống nhiễu trong xe và chống ồn, việc liên lạc thoại sẽ khó khăn, có trường hợp không thực hiện được

1.5.2 Yêu cầu

- Để bảo đảm cho chỉ huy thực hiện thắng lợi mọi nhiệm vụ, yêu cầu đối với

thông tin vô tuyến điện thoại trên xe tăng thiết giáp là luôn luôn “Kịp thời, chính

xác, bí mật, an toàn”

a Kịp thời

- Một trong những yếu tốt quyết định giành thắng lợi trong tác chiến của bộ đội tăng thiết giáp là người chỉ huy phải nắm chắc tình hình để hạ quyết tâm chiếu đấu chính xác, chỉ huy bộ đội được đúng thời cơ

- Do tác chiến của tăng thiết giáp trong điều kiện cơ động, chiến đấu hiệp đồng, nên yếu tốt kịp thời càng có ý nghĩa quan trọng

- Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu kịp thời cần phải luôn duy trì tốt tình trạng kỹ thuật của trang thiết bị và nâng cao tình độ kỹ thuật và chuyên môn nghiệp vụ của thành viên kíp xe Yếu tố kịp thời là yêu cầu thường được đặt lên vị trí hàng đầu đối với thông tin tăng thiết giáp

b Chính xác

- Bảo đảm chính xác thông tin vô tuyến điện thoại trên xe tăng thiết giáp là

để thể hiện thống nhất, đúng ý định, quyết tâm của người chỉ huy, hành động mau

lẹ khẩn trương để đạt hiệu quả cao trong chiến đấu

- Khi chuyển nhận các chỉ thị, mệnh lệnh để bảo đảm chính xác, qua các phương tiện thông tin trên xe cần nắm nội dung, sử dụng nghiệp vụ thành thạo, truyền đạt đủ nội dung, rõ, ngắn gọn

c Bí mật

- Bí mật về nội dung thông tin vô tuyến điện trên xe tăng thiết giáp là giữ bí mật các nội dung về cách đánh, sử dụng lực lượng, tổ chức hỏa lực có liên quan trực tiếp đến thắng lợi trong chiến đấu

- Vì vậy, giữ gìn bí mật không để địch nghe trộm là một yêu cầu quan trọng đối với thông tin vô tuyến điện của bộ đội tăng thiết giáp

- Để giữ được bí mật trong thông thoại vô tuyến điện, phải dùng mật ngữ chỉ huy xe tăng, bản luật số nghiệp vụ vô tuyến điện và chấp hành nghiêm kỷ luật vô tuyến điện

d An toàn

- Trong bất cứ tình huống nào, địch cũng luôn luôn tìm mọi cách phá hoại thông tin VTĐ Vì vậy để bảo đảm thông tin vô tuyến điện trên xe tăng thiết giáp luôn ổn định, vững chắc, trước hết phải bảo đảm an toàn trên các tổ chức mạng thông tin, đồng thời phải có các giải pháp kỹ thuật và nâng cao chất lượng huấn luyện khai thác sử dụng thành thạo các trang thiết bị

R 21 R

R1

22R

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI VÀ TÍNH TOÁN CHI TIẾT HỆ

THỐNG THÔNG TIN NỘI 2.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống thông tin nội bộ

2.1.1 Linh kiện điện tử thụ động

2.1.1.1 Điện trở

a Khái niệm

- Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện

tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thi điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn

b Các loại điện trở

- Điện trở thường: Điện trở thường là các điện trở có công suất nhỏ từ 0,125 - 0.5W

- Điện trở công suất: Là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W

- Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt

Hình 2 1a - Trở thường

Hình 2.1b - Trở sứ

c Ký hiệu điện trở

Hình 2.1c Hình2.1d

- +1% +2%

-

- + 0 5% +0.25% + 0.1%

-

-

- Kiểm tra bằng mắt thường : nhìn vào màu trên thân điện trở

- Kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng

e Ứng dụng của điện trở

Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu được trong mạch điện, điện trở có những tác dụng sau:

Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp Ví dụ có một bóng đèn 8V, nhưng ta chỉ có nguồn 12V, ta có thể đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 4V trên điện trở

Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước

Hình 2.1g - Cầu phân áp Ngoài ra điện trở còn có nhiều ứng dụng khác trong các mạch điện hằng ngày

2.1.1.2 Biến trở

Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện

Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,…

Hình dạng của biến trở:

Hình 2.2a – Cấu tạo biến trở Hình 2.2b – Biến trở thực tế

C5 CAP

C4 CAP NP

Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:

Hình 2.2c – Các loại kí hiệu của biến trở

- Hình dạng tụ điện:

Hình 2.3a – Tụ thực tế

- Ký hiệu tụ điện:

Hình 2.3b – Kí hiệu của tụ điện

- Cấu tạo của tụ điện :

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi

Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi

và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như: tụ giấy,

tụ gốm, tụ hoá

b Ý nghĩa của giá trị điện áp ghi trên thân tụ

Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều

Tụ điện sẽ phóng điện từ dương cực sang âm cực, nó phóng điện qua tải sau

đó về cực âm của tụ điện Điện dung của tụ càng lớn thì thời gian tích điện càng lâu

Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ

Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết

bị điện tử, tụ điện là một linh kiện không thể thiếu được, mỗi mạch điện tụ đều có một công dụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động,…

Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại, do đó tụ được

sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch về điện áp một chiều

Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu (loại bỏ pha âm) thành điện áp một chiều bằng phẳng, đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn

Với điện AC (xoay chiều) thì tụ dẫn điện còn với điện DC(một chiều) thì tụ lại trở thành tụ lọc

Tụ giấy và tụ gốm (trị số nhỏ) thường lắp trong các mạch cao tần còn tụ hoá (trị số lớn) thường lắp trong các mạch âm tần hoăc lọc nguồn điện có tần số thấp

2.1.2 Một số mạch quan trọng, linh kiện, vai trò và tác dụng

2.1.2.1 Mạch ổn áp

a Khái niệm:

Nhiệm vụ của mạch ổn định điện áp là giữ cho điện áp đầu ra ổn định khi điện

áp đàu vào thay đổi hay tải thay đổi Để đánh giá độ ổn định của mạch ổn áp người

ta đưa ra hệ số ổn định Ku

*Khái niệm ổn áp

Hệ số ổn định điện áp Ku nói lên tác dụng của bộ ổn định đã làm giảm độ không ổn định điện áp ra trên tải đi bao nhiêu lần so với đầu vào

Độ không ổn định đầu vào

Độ không ổn định điện áp đầu ra

- ∆UV, ∆Ur là độ lệch lớn nhất về 1 phía của điện áp đầu vào và đầu ra so với các giá trị định mức đầu vào, đầu ra ∆UVđm, ∆Urđm

- Dải ổn định Du, Di nói nên độ rộng của khoảng làm việc của bộ ổn áp, ổn dòng

- Hiệu suất: khi làm việc các bộ ổn định cũng tiêu hao năng lượng điện trên chúng, do đó hiệu suất của bộ ổn định

Pr: Công suất có ích trên tải của bộ ổn định

PV : Công suất mà bộ ổn định yêu cầu từ đầu vào

Pth : Công suất tổn hao trên bộ ổn định

* Thông số kỹ thuật của mạch ổn áp

- Dải điện áp ngõ vào:

Ổn áp xoay chiều dùng để ổn áp nguồn điện từ lưới điện trước khi đưa vào mạng cục bộ hay thiết bị điện Ngày nay với tốc độ phát triển của kỹ thuật người ta

có các loại ổn áp như: ổn áp bù từ, ổn áp dùng mạch điện tử, ổn áp dùng linh kiện điện tử

Ổn áp một chiều dùng để ổn định điện áp cung cấp bên trong thiết bị, mạch điện của thiết bị theo từng khu vực, từng mạch điện tuỳ theo yêu cầu ổn định của mạch điện Người ta có thể chia mạch ổn áp một chiều thành hai nhóm lớn là ổn áp tuyến tính và ổn áp không tuyến tính (còn gọi là ổn áp xung) Việc thiết kế mạch điện cũng đa dạng phức tạp, từ ổn áp dùng Điot zener, ổn áp dùng transisto, ổn áp dùng IC Trong đó mạch ổn áp dùng transisto rất thông dụng trong việc cấp điện

áp thấp, dòng tiêu thụ nhỏ cho các thiết bị và mạch điện có công suất tiêu thụ thấp

Hình 2.4: Mạch ổn áp dùng diode zener Mạch ổn áp tạo áp 33V cố định cung cấp cho mạch dò kênh trong Tivi mầu

Từ nguồn 110V không cố định thông qua điện trở hạn dòng R1 và gim trên

Dz 33V để lấy ra một điện áp cố định cung cấp cho mạch dò kênh Khi thiết kế một mạch ổn áp như trên ta cần tính toán điện trở hạn dòng sao cho dòng điện ngược cực đại qua Dz phải nhỏ hơn dòng mà Dz chịu được, dòng cực đại qua Dz là khi dòng qua R2 = 0

Như sơ đồ trên thì dòng cực đại qua Dz bằng sụt áp trên R1 chia cho giá trị R1 , gọi dòng điện này là I1 ta có

I1 = 110−33

7500 = = 77

7500 ~ 10mA Thông thường ta nên để dòng ngược qua Dz ≤ 25 mA

* Mạch lợi dụng tính ổn áp của diot zener và điện áp phân cực thuận cho transisto để thiết lập mạch ổn áp

Hình 2.5: Mạch ổn áp tham số dùng transito NPN Q: Transisto ổn áp

Rb: Điện áp phân cực B cho transisto và điot zêne

Ở mạch này cực B của transisto được giữ mức điện áp ổn định nhờ điot zêne

và điện áp ngõ ra là điện áp của điện áp zêne và điện áp phân cực thuận của transisto

V z : Điện áp zêner

Điện áp cung cấp cho mạch được lấy trên cực E của transisto, tuỳ vào nhu cầu mạch điện mà mạch được thiết kế có dòng cung cấp từ vài mA đến hàng trăm

mA, ở các mạch điện có dòng cung cấp lớn thường song song với mạch được mắc thêm một điện trở Rc khoảng vài chục đến vài trăm Ohm như hình vẽ gọi là trở gánh dòng

Việc chọn transisto cũng được chọn tương thích với dòng tiêu thụ của mạch điện để tránh dư thừa làm mạch điện cồng kềnh và dòng phân cực qúa lớn làm cho điện áp phân cực Vbe không ổn định dẫn đến điện áp cung cấp cho tải kém ổn định

Hình 2.6: Mạch ổn áp tham số dùng transisto NPN có điện trở gánh dòng Dòng điện cấp cho mạch là dòng cực C của transisto nên khi dòng tải thay đổi dòng cực C thay đổi theo làm trong khi dòng cực B không thay đổi, nên mặc

dù điện áp không thay đổi (trên thực tế sự thay đổi không đáng kể) nhưng dòng tải thay đổi làm cho tải làm việc không ổn định

* Mạch ổn áp có điều chỉnh:

Mạch ổn áp này có thể điều chỉnh được điện áp ngõ ra và có độ ổn định cao nhờ đường vòng hồi tiếp điện áp ngõ ra nên cò được gọi là ổn áp có hồi tiếp

Vbe Vz

Hình 2.7: Mạch ổn áp có điều chỉnh Nhiệm vụ của các linh kiện trong mạch nhƣ sau:

+ Q1: Transisto ổn áp, cấp dòng điện cho mạch

+ Q2: Khuếch đại điện áp một chiều

+ Q3: So sánh điện áp đƣợc gọi là dò sai

hƣ hỏng mạch điện, độ ổn định không cao