THIẾT KẾ MẠCH MICROPHONE KHÔNG DÂY DÙNG NGUYÊN LÝ PHÁT FM

Mạch giải điều chế FM 20 Chương 3: Thiết kế mạch Microphone phát FM 3.1.. Chương 1:NGUYÊN LÝ THU PHÁT VÔ TUYẾN tín hiệu gốc tín hiệu ra nhiễu Hình 1.1.Sơ đồ khối hệ thống thu phát thôn

MỤC LỤC Giới thiệu 1

Mục lục 2 Tài liệu tham khảo 3 Chương 1 : Nguyên lý thu phát vô tuyến 1.1 Ý tưởng đề tài 4 1.2 Nguyên lý thu phát vô tuyến 4

Chương 2: Cơ sở lý thuyết điều chế FM 2.1 Giới thiệu về điều chế 7 2.2 Điều chế góc pha 7 2.2.1 Tín hiệu FM và PM 8 2.2.2 Biên tần và phổ FM 9

2.2.3 Hiệu ứng bắt FM 12

2.2.4 Mạch điều tần và điều pha 13

2.2.5 Mạch giải điều chế FM 20

Chương 3: Thiết kế mạch Microphone phát FM 3.1 Sơ đồ khối 22

3.2 Sơ đồ nguyên lý 23

3.2.1 Khối nguồn 23

3.2.2 Microphone 24

3.3.3 Khối khuếch đại âm tần 25

3.3.4 Khối điều tần 30

3.3.5 Khối khuếch đại công suất cao tần và phối hợp trở kháng với anten 34

Đánh giá kết quả 39

Phụ lục : datasheet 40

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 Đề tài: THIẾT KẾ MẠCH MICROPHONE KHÔNG DÂY DÙNG NGUYÊN LÝ PHÁT FM SVTH : HUỲNH THANH KHOA MSSV : 40201240

NHÓM : 04

CBHD : KS VƯƠNG PHÁT

BỘ MÔN : VIỄN THÔNG

Chương 1:NGUYÊN LÝ THU PHÁT VÔ TUYẾN

tín hiệu gốc tín hiệu ra

nhiễu

Hình 1.1.Sơ đồ khối hệ thống thu phát thông tin cơ bản

tín hiệu vào

m(t)

Hình 1.2.Sơ đồ máy phát hiện đại.

Anten

Hình 1.3 Sơ đồ khối của máy thu vô tuyến

Amlifier AGC

Digital control

Frequency synthesizers

Máy phát

T X

Môi trường truyền

Máy thu

R X

KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT CAO TẦN

TỔNG HỢP TẦN SỐ

ĐIỀU KHIỂN SỐ

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU CHẾ FM

v(t) = V cos(θ(t)) = Vcos(ω c t +m.x(t))

Giữa tần số và pha có quan hệ :

ω(t) = dθdt(t) ; θ(t) =

Dạng tổng quát dao động cao tần:

v = V cos θ(t) = Vcos∫ω (t) dt

Tín hiệu FM và PM có dạng như sau :

X c (t) = A c cos[ω c t + m.cos ω m t ] *Xét PM: luật biến đổi pha ban đầu của PM có dạng :

Ф(t) = ∆Фsinω m t

∆Ф đặc trưng cho sự lệch pha của θ(t) so với pha ban đầu khi không điều chế Nó(∆Ф) tỷ lệ với v m

Tín hiệu cao tần và tần số tức thời của PM có dạng:

v pm (t) = V C [cos (ω c t + ∆Ф.sinω m t )] =

A c [cos(ω C t+m p sinω m t)]

t

t dt

t d

Δω=ΔΦ.ω m độ dịch tần PM.

Độ dịch tần Pm phụ thuộc vào biên độ tín hiệu điều chế tần thấp v m và tần số ω m

*Xét FM:dòng cao tân FM:

v FM =V C [cos(ω C t +m f sinω m t)]=V C [cos(ω C t+

m

ω

ω

∆

sinω m t)]

Pha đầy đủ của tín hiệu FM: θ(t)=(ω C t+

m

ω

ω

∆

sinω m t) Tần số tức thời FM: ω(t)=

dt

t

dθ( )

=ω C +Δω.cosω m t

Độ di tần FM Δω tỷ lệ với v m

Nhận xét: giữa FM và PM có sự tương đồng

Ở FM độ di tần tỷ lệ với v m mà không phụ thuộc vào ω m

Ở PM độ di pha Δφ tỷ lệ với v m mà không phụ thuộc vào ω m Dựa trên tính chất này có thể biến đổi từ loại điều chế FM sang PM, hay PM sang FM.

2.2.2.Biên tần và phổ FM:

v FM ={[cos(m f sin ω m t)]cosω C t –[sin(m f sin ω m t)]sin ω C t}

Xét FM dải hẹp: (NBFM: m f <0.25)

Nếu độ di tần nhỏ (m f <0.25); cosΔΦ =1; sinΔΦ=ΔΦ

Ta có: v NBFM =V C [cosω C t –(m f sin ω m t).sin ω C t]

V C m f sin ω C t.sin ω m t= [cos( ) cos( ) ]

2

t t

m V

m C m

c

Phổ của BNFM gồm sóng mang và hai biên tương tự AM Xét FM dải rộng: (WBFM : wide band FM,m f >0.25)

Gồm có thành phần tần số sóng mang và các thành phần biên ω C ±nω m với n=1,2,3,…

]} ) cos(

) 1 ( ) [cos(

cos

1 )

(

J V

m C mf

n n C mf

C

=

=V C [ J 0(mf) cos ω C t +J 1(mf) cos (ω C +ω m )t – J 1(mf) cos (ω C –ω)t + +J 2(mf). cos(ω C +2ω m )t +J 2(mf) cos(ω C - 2ω m )t + … ]

Trong đó :

















+

− +

+ +

−

=

)!

3 (

3

) 2 / ( )!

2 (

2

) 2 / ( )!

1 ( 1

) 2 / (

!

1 2

6 4

2 )

(

n

m n

m n

m n

m

n f mf

n

m f J 0 J 1 J 2 J 3 J 4 J 5 J 6 J 7 J 8 J 9 J 10 J 11 J 12 J 13 J 14

0.0 1.00 - - -

-0.25 0.98 0.12 - - -

-0.5 0.94 0.24 0.03 - - -

-1.0 0.77 0.44 0.11 0.02 - - -

-1.5 0.51 0.56 0.23 0.06 0.01 - - -

-2.0 0.22 0.58 0.35 0.13 0.03 - - -

-2.4 0 0.52 0.43 0.20 0.06 0.02 - - -

-2.5 -0.05 0.50 0.45 0.22 0.07 0.02 0.01 - - -

-3.0 -0.26 0.34 0.49 0.31 0.13 0.04 0.01 - - -

-4.0 -0.40 -0.07 0.36 0.43 0.28 0.13 0.05 0.02 - - -

-5.0 -0.18 -0.33 0.05 0.36 0.39 0.26 0.13 0.05 0.02 - - -

-6.0 0.15 -0.28 -0.24 0.11 0.36 0.36 0.25 0.13 0.06 0.0 2 - - - -

-7.0 0.30 0.00 -0.30 -0.17 0.16 0.35 0.34 0.23 0.13 0.06 0.0 2 - - -

-8.0 0.17 0.23 -0.11 -0.29 -0.10 0.19 0.34 0.32 0.22 0.13 0.06 0.03 - - -9.0 -0.09 0.25 0.14 -0.18 -0.27 -0.06 0.20 0.33 0.31 0.2

1

0.1 2 0.06 0.03 0.01

-10.0 -0.25 0.05 0.25 0.06 -0.22 -0.23 -0.01 0.22 0.32 0.29 0.2

1

0.1 2 0.06 0.03 0.01

m f =0.25 m f =2 m f =2.4

total

R

V

2

2

Công suất FM khi có điều chế :

] 2

2 2

2

2 1

2

C

99% năng lượng cao tần tập trung trong băng thông FM.Băng thong này tính theo công thức:

BFM ≈2.fm(1+mf + m f )=2(Δf +fm)

dB

SSB

dB

S/N trước giải điều chế

S/N sau

giảI

điều chế

Hình 2.3 Đáp tuyến S/N trước và sau giải điều chế

n m

C m

n m

C

P f

f P

f

P m

N

S

2

3

2 3

2 2







 ∆

=

=

C

1 2

V C C

C B 1

2

C 7 1 2

R 6 2

1

C 5 1 2

m ( t )

C 6 1 2

R 1 2

1

F r o m A F C

L 3

R 5 2 1

R 3 2 1

R 7 2

1

C 2 1 2

C 3 1 2

C v

C 1 1 2

R 2 2 1

C 4 1 2

R

R 4 2 1

Hình 2.7 FM trực tiếp dung varicap

R F C

1

2 1 2

1 2

f o 1

L 6

2 1

1 2

1 2

1 2 2

1

2

1

f o 2

+ V C C

+ V 1

L 4

C 3

1 2

1 2

2

1

C 9

1 n

1 2

B P F

+ V C C

R F C

1 2

C 5

1 2

1 2

L 5

1

2 2

1

C 4

1 2

2 1

1 2

m ( t )

- V 2 1 2

- - V C C

Hình 2.8.Sơ đồ mạch điều tần đẩy kéo

C 1

1

2

R 2 2

1

R 1 2

1

R 3 2

1

0

m ( t )

C B

V 0

Q 2

C B 1

2 R

2

1

C 0 1 2

V C C

C 1 2

C 1

2

R F C

R F C 1

2

L 0 1

2

Hình 2.10.Sơ đồ mạch điều tần điện kháng

Hình 2.11 Sơ đồ mạch điều tần dùng IC-MS1376

Hình 2.12 Sơ đồ máy phát FM-Crosby

Hình 2.13.Máy phát FM dùng PLL

Hình 2.14.Sơ đồ điều chế FM gián tiếp qua điều chế pha PM

Hình 2.16 Foster – Seeley discriminator

Hình 2.17.Sơ đồ và đáp tuyến tách sóng vi sai đỉnh FM

Chương 3: THIẾT KẾ MẠCH MICROPHONE

PHÁT FM

3.1.Sơ đồ khối : antena

microphone

Hình 3.1 Sơ đồ khối microphone không dây dùng phát FM

R 1 2

1

0

D 1

L E D

0 0

3 V

0

Z L

C 1

Hình 3.3 Sơ đồ khối nguồn mạch microphone.

Power source

Amplifier

Frequency Modulation BFP RF Amplifier

\

D \

I \

A \ WIRE < - INSERT INTO TUBE

P \ COIL

H | -+ _||

R | /////// | | PERMANENT MAGNET || BASE

A | /////// | | -||

G | -| | -+ ||

M / | | TUBE

/ | |

/ | |

/ +|

/ OUTPUT

/ WIRE

C 2

Q 1

Q 2 N 2 2 2 2 A

R 2

2

1

0

0

R 3

2 1

R 4

2

1

Z L

0

0

R 5

2

1

R 1 2

2 1

3 V

C 3

C 4

D 1

L E D

0

C 1

L 3

V i n

0

R 1

2

1

0

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại âm tần

V b b

Q 1

R 2

2

1

3 V

0

R 3

2 1

R 4

2

1

0 0

R 5

2

1

R 5

2

1

Q 1

Q 2 N 2 2 2 2 A

3 V

0

0

0

R 4

2 1

Hình 3.5.Sơ đồ tương đương mạch phân cực DC

V i n

C 2

C 3 / ( h f e + 1 )

R 5 ( h f e + 1 ) 2

1

R 4 2

1

h i e 2 1

R 1 2

2

R b 2 1

0

i b

Hình 3.6 Sơ đồ tương đương mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ tần số thấp

V i n g m v b ' e 2 R 4 Z L

1

R 1 2

2

1

b ' e

L 3

C

+

R b 2

1

b ' e 2

1

b ' e 1 2

0

r

V

_

Hình 3.7 Sơ đồ tương đương mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ tần số cao

L 1

1

2

R 8

2

1

R 7

2

1

Q 2

Q 2 N 2 2 2 2 A

0

C 8

0 0

R 6

2

1

3 V

V T

0

0

C 7

1 2

0

D 2

M V 2 1 0 9

C 6

1

2

C 5

C 9

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch điều tần.

V b 2

L 1

1

2

R 8

2 1

0

R 7

2 1

Q 2

Q 2 N 2 2 2 2 A

0 0

0

3 V L 1

1

2

R 6

2

1

3 V

0

R b

2 1

0

R 8

2

1

Q 2

Q 2 N 2 2 2 2 A

Hình 3.9 Sơ đồ phân cực DC của mạch điều tần

0 C v

L 1 1

2

C b ' e 1

2

C 7 1 2

C b ' c 1 2

C 6 1

2

Q 2

Q 2 N 2 2 2 2 A

Hình 3.10 Sơ đồ tương đương chế độ AC của mạch dao động

L 2 1

2

0

R 9 2

1

R 1 0 2

1

V i n

3 V

0

C 1 1

1 2

Q 3

Q 2 N 2 2 2 2 A

R a 2

1

0 0

C 9

C 1 0

0

R i n 2 1

Hình 3.11 Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần và phối hợp trở kháng với anten

Z i

Z A

v in

L

Hình 3.12 Sơ đồ tương đương của anten

R 9 2

1

R 1 0 2

1

3 V

0

Q 3

Q 2 N 2 2 2 2 A

0

Hình 3.13 Sơ đồ phân cực DC của mạch khuếch đại cao tần

i b C b ' c

0

h f e ib

1 0

2

1

h ie

2

1

R L

2

1

R 9

2 7 K

2

1

C b ' e

1 2

R 0

Hình 3.14.Sơ đồ tương đương chế độ AC của mạch khuếch đại công suất

L 2

1

2

0

V 2

V i n

0 0

R 1 1

2 5 4

2

1

C 1 1

R 0 ~ R 1 0

Hình 3.13 Sơ đồ phối hợp trở kháng với anten

0 0

C 7

8 2 P

1 2

R 7

1 2 k

2 1

R 2

1 2 k

2

1

0

S O D O N G U Y E N L Y M I C R O P H O N E F M

L E D

0

C 3

2 2 0 u

0

R 8

1 5 0

2

1

C 2

1 u

L 2

9 1 n

1

2

V i n

F R E Q = 2 k

V A M P L = 2 5 m

V O F F = 0

0

C 1 0

0 0 1 u

D 2

M V 2 1 0 9

R 3

7 4 k

2 1

C 9

0 0 1 u

L 1

3 7 9 4 n

1

2

Q 3

Q 2 N 2 2 2 2 A

R 1

5 6 k

2

1

D O A N M O N H O C 1

S V T H : H U Y N H T H A N H K H O A G V H D : T h S V U O N G P H A T

A

S a t u r d a y , D e c e m b e r 1 0 , 2 0 0 5

T i t l e

S i z e D o c u m e n t N u m b e r R e v

D a t e : S h e e t o f

C 6

4 7 P

1 2

R 9

2 7 k

2

1

C 5

0 0 1 u

0

C 8

0 0 0 1 u

1 2

0

0

R 5

4 7 0

2 1

R 1 0

1 0

2

1

R 1 2

6 0

2 1

R 6

4 k

2

1

0

R 4

1 2 k

2

1

0

C 4

1 0 0 p

1 2

R 1 1

2 5 4

2

1

C 1

2 2 0 u

L 3

0 1 m

3 V

Q 2

Q 2 N 2 2 2 2 A

0

0

Q 1

Q 2 N 2 2 2 2 A

C 1 1

3 5 8 p

1 2