Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đặc biệt là kỹ thuật vi xử lý thì việc chế tạo một modun có tính năng tạo mạng tần số chuẩn có độ chính xác và độ ổn định cao là hoàn toàn có thể thực hiện được. Tuy nhiên vì phải thiết kế một modun cho loại điện đài sẵn có nên yêu cầu đòi hỏi khắc khe về kích thước, nguồn nuôi và sự tương thích tín hiệu. Do vậy những cơ sở xây dựng modun phải thoả mãn các yêu cầu trên.
1.1. Lựa chọn phương pháp tạo mạng tần số:
Ngày nay khi kỹ thuật điện tử viễn thông ngày càng phát triển thì con người càng tạo ra rất nhiều phương pháp tạo mạng tần số. Có rất nhiều phương pháp để chế tạo modun tổ hợp tần số. Tuỳ theo từng trường hợp cụ thể mà người ta sẽ chọn phương pháp thích hợp nhất.
Qua nghiên cứu lý thuyết về tổ hợp tần số, cùng với nhiệm vụ thiết kế một modun tổ hợp tần số có chỉ tiêu xác định tôi nhận thấy rằng: phương pháp tổ hợp tần số tích cực trên linh kiện số có nhiều ưu điểm nhưng nhược điểm là bước tần lớn. Để khắc phục điều này phải giải quyết hai yêu cầu cơ bản của bộ tổ hợp tần số là phải sử dụng bộ chia có hệ số lớn với nhiều mạch chia hoặc dùng nhiều vòng so pha. Điều đó dẫn đến thời gian thiết lập tần số tăng,
Hệ vi xử lý
DĐTA Bộ
chia M Bộ
chia N VCO
Kích
điện áp Lọc
thấp
So pha
Hệ vi xử lý
So Pha Lọc VCO
Bộ chia
DDS
khó khăn trong việc tương thích tín hiệu, phức tạp thiết bị. Các bộ tổ hợp tần số ngày nay đã giải quyết được các mâu thuẫn trên bằng cách ứng dụng kỹ thuật vi xử lý điều khiển các bộ chia lập trình có hệ số chia lớn mà tốc độ thiết lập tần số nhanh, độ tin cậy cao, kích thước nhỏ, việc điều khiển thuận tiện.
Để tạo ra mạng tần số có độ chính xác và độ ổn định tần số cao bên cạnh lựa chọn các bộ chia lập trình được tích hợp trên một vòng lặp khoá pha mà còn phải lựa chọn bộ dao động chuẩn bằng cách ứng dụng bộ tổ hợp số trực tiếp DDS. Hình 3.1 mô tả sơ đồ khối modun tổ hợp tần số bằng phương pháp ứng dụng kỹ thuật vi xử lý.
fra
Hình 3.1: Sơ đồ khối modun tổng hợp tần số dùng vi xử lý
Đi cùng với sự lựa chọn phương pháp xây dựng modun tổ hợp tần số bằng vi xử lý là cần phải thiết kế một tần số dao động có độ chính xác và độ ổn định tần số cao. Qua nghiên cứu ở trên tôi thấy phương pháp tổ hợp tần số kết hợp giữa tổng hợp số trực tiếp DDS với vòng lặp khoá pha PLL không những tạo ra mạng tần số có độ ổn định và độ chính xác cao mà còn cho phép tạo ra những tần số dao động chuẩn có độ chính xác cao. Tuy phương pháp này có nhược điểm hạn chế khả năng tạo ra tần số bất kỳ của DDS nhưng có
21
Hệ vi xử lý
So Pha Lọc VCO
Bộ chia
DDS
ưu điểm là tạo ra dải tần số rộng có bước dịch tần nhỏ. Hình 3.2 mô tả sơ đồ khối của phương pháp tổ hợp số trực tiếp kết hợp vòng lặp khoá pha.
f0 fout
Hình 3.2:Sơ đồ khối của modun tổng hợp tần số
Với cấu trúc này thì tín hiệu đầu ra của DDS là một trong những tín hiệu đầu vào của khối tách sóng pha. Cấu trúc này cho phép ta thu được dải tần số vô tuyến trong khi vẫn duy trì được bước dịch tần nhỏ (có thể là hàng mmHz). Trong phương pháp này thì tốc độ nhảy tần của DDS được rút ngắn bởi thời gian thiết lập tần số của PLL và tránh được hiện tượng vượt nhiễu xung của vòng lặp khóa pha. Với giao diện mới này sẽ được nghiên cứu xây dựng phù hợp hơn cho thao tác sử dụng điện đài và phương thức tổ chức liên lạc trong chiến đấu cấp chiến thuật. ngoài ra còn cho phép linh hoạt mở rộng tính năng cho điện đài.
1.2: Lựa chọn công nghệ:
Các sản phẩm điện tử viễn thông hiện đại ngày nay cho thấy, xu hướng tích hợp cao, modun hóa về cấu trúc mềm dẻo hóa về ứng dụng đang là một hướng đi hiện đại, mang lại nhiều hiệu quả thiết thực. Mặt khác trong ứng dụng này cần tối thiểu nhất về cấu trúc mà không quá yêu cầu khắt khe về
thời gian xử lý . Do đó các chức năng cần được tích hợp bởi một hàm lượng phần mềm tối đa nhất. trên tinh thần đó,cùng với những yêu cầu modun phải đạt độ tương thích cao với điện đài, tôi đã đi đến lựa chọn linh kiện có mật độ tích hợp cao để bộ tổ hợp tần số có cấu hình phần cứng tối thiểu nhất.
Trên thị trường hiện có nhiều linh kiện có thể đáp ứng được yêu cầu chế tạo bộ tổ hợp tần số . Sự lựa chọn của tôi là dùng Onchip loại AT89c52 để điều khiển toàn bộ hoạt động của modun. Các bộ chia lập trình , bộ so pha , bộ dao động chuẩn được tích hợp trên 1 IC LMX1501A. ICLMX1501A là một bộ tổ hợp tần số cơ hệ số chia N cho tần số ra trong dải (0÷ 262.143).
Điều khiển IC thông qua 1 thanh ghi 19 bit và có 2 bộ chia 14 bit và 8 bit cho phép tạo ra dải tần số có độ ổn định cao và khả năng thiết lập tần số nhanh.
Bên cạnh đó khối tạo dao động chuẩn được tích hợp trên 1 IC loại AD 9850.BRF. IC AD9850.BRF là một thiết bị có độ tích hợp cao sử dụng các ưu điểm trong công nghệ tổ hợp số trực tiếp DDS và kết hợp với các bộ so pha, chuyển đổi DA tốc độ cao. Do vậy AD9850.BRF tạo ra bước dịch tần là 0,0291Hz với tần số vào là 125Mhz và có khả năng tạo ra 23 triệu tần số trong một giây.
Nhờ khả năng làm việc phong phú của bộ vi xử lý onchip nên ngoài chức năng tổ hợp tần số còn cho phép xây dựng thêm cho modun các chức năng mới, từ đó làm tăng thêm tính năng chiến thuật cho điện đài. Các tính năng này chủ yếu thực hiện trên cơ sở phần mềm nên sẽ không làm cho cấu trúc phức tạp thêm quá nhiều.
Trong chỉ huy tác chiến cũng như chiến đấu hiệp đồng cấp chiến thuật đòi hỏi việc chuyển tần số liên lạc với tần suất lớn, thời gian nhanh chóng, có dự trữ tần số khi mất liên lạc. Khả năng nhớ tần số sẽ là một tính năng mạnh của điện đài để đáp ứng các yêu cầu này. Muốn thêm chức năng đó, xét về phần cứng modun chỉ cần thêm một IC loại AT24c64 . Với phương pháp tạo mạng tần số bằng việc kết hợp giữa tổng hợp số trực tiếp và điều khiển hệ số
23
chia có lập trình, ta có thể xây dựng cho điện đài chế độ thu quét. Chế độ này được hỗ trợ một cổng truyền nối tiếp. Đây sẽ là cơ sở để thực hiện một giao diện cổng truyền nối tiếp để điện đài có thêm chức năng truyền số liệu khi phối ghép với máy tính PC hoặc một modun chuyên dụng khác. Dùng vi xử lý, điều khiển modun bằng phần mềm còn cho khả năng giữ nguyên phần cứng và thay đổi chức năng modun bằng cách thay đổi phần mềm. điều này có ý nghĩa rất lớn cho việc ứng dụng trong các điện đài SCN-CSN khác đang tồn tại trong quân đội ta.
1.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật
- Tạo dải tần công tác từ 41,5MHz 91,475MHz . - Khoảng cách tần số công tác 25KHz.
- Độ ổn định tần số 75.
- Có thể nhớ 100 tần số.
- Thời gian thiết lập tần số < 0,5s - Biên độ điện áp ra 0 5v
- Nguồn nuôi 12,6V
- Độ tin cậy cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiễu, thích nghi tốt với môi trường nước ta.
- Phát xạ ra các thành phần hài ít.
- Điện áp điều hưởng bộ lọc cao tần(phần thu), bộ dao động ngoại sai phải đồng bộ và phù hợp.
- Điện áp tìm kiếm phải đủ lớn để có thể lôi kéo tần số trong dải tần 2MHz.
Ngoài ra bộ tổ hợp tần số pải đảm bảo có cơ cấu vững chắc , kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt sửa chữa . Đặt tần số dễ dàng, ít thao tác, khi dùng các tần số nhớ không phải nhìn vào mặt máy và khi nhập số liệu nhớ vào ban đêm có đèn chiếu sáng, bên cạnh đó từ các ưu điểm của các bộ VXL còn có thể cho phép mở rộng các dịch vụ của điện đài.