Máy phát hình NEC PCU 1110SSP1 và đi sâu phân tích ANTEN phát

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢIBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VŨ THỊ HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MÁY PHÁT HÌNH NEC PCU-1110SSP/1 VÀ ĐI SÂU PHÂN TÍCH ANTEN PHÁT HẢI PHỊNG - 2015 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VŨ THỊ HẰNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC MÁY PHÁT HÌNH NEC PCU-1110SSP/1 VÀ ĐI SÂU PHÂN TÍCH ANTEN PHÁT NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG; MÃ SỐ: D52027 CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Trần Xuân Việt HẢI PHÒNG - 2015 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam nói chung thầy cô giáo khoa Điện – Điện tử tàu biển, nghành Điện tử viễn thơng nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS Trần Xuân Việt, thầy tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hƣớng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập đƣợc tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em q trình học tập cơng tác sau Sau xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp! i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : 1.Những nội dung luận văn thực dƣới hƣớng dẫn thầy PGS TS.Trần Xuân Việt 2.Mọi tham khảo dùng luận văn đƣợc trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố 3.Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Sinh viên Vũ Thị Hằng ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY PHÁT TRUYỀN HÌNH 1.1 Chức nhiệm vụ mát phát truyền hình 1.1.1 Chức nhiệm vụ 1.1.2 Phân loại máy phát hình 1.1.3 Yêu cầu máy phát 1.2 Các tiêu kĩ thuật máy phát 1.2.1 Các tiêu điện 1.2.2 Các tiêu kĩ thuật kết cấu 1.3 Phát sóng tín hiệu truyền hình 1.3.1 Sơ đồ khối hệ thống phát tín hiệu truyền hình 1.3.2 Điều chế tín hiệu CHƢƠNG II: TÌM HIỂU VỀ MÁY PHÁT TRUYỀN HÌNH 16 NEC PCU-1110SSP/1 16 2.1 Khái quát chung 16 iii 2.2 Sơ đồ khối máy phát 19 2.2.1 ExciterA (B) 19 2.2.2 Khuếch đại công suất TR PA (V1000GUII-S) 23 2.2.3 V/A Combiner 26 2.2.4 Exciter swiching 26 2.2.5 Power regulation system 27 2.2.6 Transmitter control system 27 2.2.7 Cooling System 27 2.3 Nguyên lý hoạt động 28 2.4 Hệ thống điều khiển 29 2.4.1 Phƣơng thức điều khiển 29 2.4.2 Nguyên lý điều khiển chung 29 2.4.3 Điều khiển máy phát hình 30 2.4.4 ON/ OFF điều khiển 31 2.4.5 Lựa chọn Exciter-A / Exciter –B 33 2.4.6 Lựa chọn khối làm mát Blower-A Blower-B 33 2.4.7 Điều khiển xảy cố 33 CHƢƠNG III: ĐI SÂU PHÂN TÍCH ANTEN PHÁT 36 3.1 Khái quát chung anten 36 3.1.1 Khái niệm chấn tử đối xứng 36 3.1.2 Đặc tính phƣơng hƣớng anten chấn tử đối xứng 37 3.2 Dipole điện 41 iv 3.3 Công suất xạ điện trở xạ dipole điện 44 3.4 Dàn chấn tử đồng pha 45 3.5 Hệ thống dàn chấn tử đồng pha máy phát hình NEC CPU 1110SSP/1 10Kw ……………………………………………………………………………50 3.6 Khảo sát đặc tính phƣơng hƣớng anten chấn tử đối xứng MATLAB 55 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU AM Amplitude Modulation ASK Amplitude Shift Keying AC Alternating Current APC Automatic Phase Control AGC Automatic Gain Control A/V TR PA Audio/Video Power Ampliter BPF Band Pass Filter DC Direct Current DG Differential Gain DP Differental Phase DVC Digital Video Compensator SSB Single sideband Modulation SAW Surface Acoustic Wave PSK Phase Shift Keying PS Power Supply PLL Phase Locked Loop ICPM Incidental Carrier Phase Modulation IF Intermediate Frequency FM Frequency Modulation FSK Frequency Shift Keying TR PA TEMP Power Ampliter Temperature TR PA PS Power Ampliter Power Supply UHF Ultra Hight Frequency VHF Very Hight Frequency vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Bảng 1.1 Các thông số tín hiệu truyền hình Bảng 2.1 Thơng số kĩ thuật máy phát truyền hình NEC PCU- Trang 15 17,18 1110SSP/1 Bảng 2.2 Các khối chức khối kích thích (Exciter) 23 Bảng 2.3 Các đặc tính điện khối Exciter 23 Bảng 2.4 Đặc điểm kĩ thuật khối khuếch đại công suất Bảng 2.5 Trạng thái đèn báo bảng điều khiển 31 Bảng 2.6 Các phím chức bảng điều khiển máy phát 32 Bảng 2.7 Một số lỗi cách xử lý lỗi bảo vệ máy phát 34 Bảng 2.8 Một số lỗi xảy mức tín hiệu mức 35 Bảng 3.1 Thông số dàn anten 53 vii 24.25 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống thu phát truyền Hình 1.2 Hệ thống phát tín hiệu truyền hình Hình 1.3 Phổ tín hiệu điều biên (AM) Hình 1.4 Tồn dải biên tần biên tần dƣới 10 Hình 1.5 Tồn dải biên tần phần biên tần dƣới 11 Hình 1.6 Dạng phổ tín hiệu Video 12 Hình 1.7 Dạng sóng tín hiệu điều tần (FM) 13 Hình 1.8 Phổ tần tín hiệu kênh truyền 14 Hình 1.9 Tín hiệu truyền hình đầy đủ 15 Hình 2.1 Sơ đồ khối mát phát truyền hình NEC PCU-1110SSP/1 19 Hình 2.2 Sơ đồ khối cộng hình tiếng 26 Hình 2.3 Giao diện bảng điều khiển 32 Hình 3.1 Cấu trúc chấn tử đối xứng 36 Hình 3.2 Biểu diễn chấn tử đối xứng tọa độ cầu 37 Hình 3.3a Biểu diễn hàm phƣơng hƣớng chuẩn hóa l = 0.05λ 38 Hình 3.3b Biểu diễn hàm phƣơng hƣớng chuẩn hóakhi l = 0.1λ 38 Hình 3.3c Biểu diễn hàm phƣơng hƣớng chuẩn hóakhi l = 0.25λ 39 Hình 3.3d Biểu diễn hàm phƣơng hƣớng chuẩn hóa khil = 0.5λ 40 Hình 3.3e Biểu diễn hàm phƣơng hƣớng chuẩn hóa l = λ 40 Hình 3.3f Biểu diễn hàm phƣơng hƣớng chuẩn hóa khil = 1.5λ 40 Hình 3.4 Đồ thị phƣơng hƣớngbiên độ khơng gian 44 Hình 3.5 Sơ đồ ghép nối chấn tử đối xứng 45 Hình 3.6a Mặt phản xạ kim loại 46 Hình 3.6b Lƣới dây dẫn gồm dây kim loại đặt song song 46 viii F() F() 1 0.8 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 20 40 60 80 100 120 140 ° 20 40 60 80 100 120 140 ° Hình 3.8: Đồ thị phương hướng dàn chán tử đồng pha 3.5 Hệ thống dàn chấn tử đồng pha máy phát hình NEC CPU 1110SSP/1 10Kw Một yếu tố quan trọng đóng vai trò hiệu phủ sóng tăng giảm cƣờng độ trƣờng xạ máy phát khơng gian theo hƣớng, độ tăng ích anten phát bố trí panel anten để có giản đồ hƣớng tối ƣu Công thức biểu diễn phụ thuộc độ tăng ích số lƣợng panel anten nhƣ sau: GMAXTH[dB]= GMAXTH[dB] + 10lgN (3.18) Trong đó: GMAXTH: Độ tăng ích tổng hợp theo hƣớng đặt Panel tính theo dB GMAX: Độ tăng ích panel anten tính theo dB(giá trị phục thuộc vào dải tần hoạt động, chủng loại, kết cấu công nghệ chế tạo anten) N: Số panel theo hƣớng Dựa vào cơng thức ta thấy biện pháp để tăng độ tăng ích anten tăng số panel, bố trí theo hƣớng khác nhau, cơng suất xạ hƣớng tăng giảm khác Hƣớng ƣu tiên phát với nhiều panel hƣớng núi non , dân cƣ sinh sống 50 Trên sở xem xét điều kiện địa hình phân bố dân cƣ Hải Phòng, hệ thống máy phát hình K28 10kW sử dụng hệ thống anten UHF panel kép panel bao gồm dipole hƣớng theo hƣớng 0ᵒ, 90ᵒ, 180ᵒ 270ᵒ, tƣơng ứng với 32 anten dipole có cơng suất phát nhƣ Hình dạng panel kép đƣợc đặt hộp bảo vệ nhƣ sau: Hình 3.9a: Hình dạng panel 32 anten dipole đƣợc xếp thành dàn nhƣ sau: Tín hiệu truyền hình đầy đủ sau điều chế đƣợc đƣa tới hệ thống fide để đƣa tới anten Trƣớc tín hiệu đƣợc đƣa tới hệ thống anten đƣợc đƣa qua chia cơng suất Bộ chia bao gồm ống dẫn song đặt lệch 90° song tới chia đƣợc chia ống dẫn song Trên ống lại đƣợc gắn với chia đầu chia đƣợc gắn với 1fide nối với dipol để đƣa song cao tần môi trƣờng không gian tự Do panel chứa dipole dipol đƣợc nối trực tiếp tới chia phụ Cứ panel đƣợc nối với chia phụ Mỗi chia phụ lại nhánh chia tổng 51 Hình 3.9b: Sơ đồ đấu nối dàn anten Mỗi panel đơn đƣợc đƣa vào thành khối nhƣ sau : 0ᵒ 95 mm panel gồm dipol Tháp khuếch đại 70ᵒ 300mm 180ᵒ Hình 3.9c: Sơ đồ lắp đặt dàn anten 52 0ᵒ Hình 3.9d: Hình ảnh ghép panel thực tế Các anten kép đƣợc bố trí phát vô hƣớng độ cao từ 112m đến 120m cột anten với thông số định hƣớng cụ thể nhƣ sau: Bảng 3.1: Thông số dàn anten Các thông số Giá trị Loại anten PHP16D Dải tần làm việc 470-860 MHz Kênh làm việc 28 (526-534 MHz) 38 (606- 614 MHz) Phân cực Mọi hƣớng Trở kháng 50 Ohm Cơng suất tín hiệu đầu vào 17kW Độ tăng ích anten 11.07dBd Nhiệt độ -10 - 50ᵒC Tốc độ gió cực đại 240km/h 53 Chiều cao gần 5m Trọng lƣợng gần 90kg Áp suất 20-35kPa Từ đo đạc thực tế ngƣời ta thu đƣợc giản đồ phƣơng hƣớng panel gồm dipole nhƣ sau: 54 Hình 3.10: Đồ thị phương hướng dàn anten dipole E/Emax 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 10 11 12 13 14 15 16 Hình 3.11: Cường độ diện trường anten 3.6 Khảo sát đặc tính phƣơng hƣớng anten chấn tử đối xứng MATLAB Ta có hàm phƣơng hƣớng anten chấn tử đối xứng đƣợc xác định theo công thức (2.1): kl    kl   cos  cos    cos  f ( , )  sin    sin      Trong đó: - λ bƣớc sóng; - l độ dài chấn tử; - k 2  số sóng Cũng biểu diễn dƣới dạng hàm phƣơng hƣớng biên độ chuẩn hóa: 55 kl    kl  cos  cos    cos   f ( ,  ) 2  F ( ,  )   sin    max[ f ( ,  )]  sin    cos kl         (3.19) Sử dụng cơng cụ Matlab ta dễ dàng quan sát cách trực quan đồ thị phƣơng hƣớng anten chấn tử đối xứng tọa độ cực không gian chiều a Ta có phần code lệnh mơ đồ thị phương hướng sau:  Code lệnh mô đồ thị phƣơng hƣớng không gian 2D: clear clc a=input('Nhap dai tuong doi cua chan tu: l/lamda = '); %nhap ty so l/lamda teta=0:0.001:2*pi; dem=0; f=zeros(size(teta)); if a==0 f=abs(sin(teta)); dem=400; end while dem