Thiết kế và thi công , mạch thu FM stereo1

Việc dịch chuyển phổ tín hiệu lên miền tần số caobằng cách làm thay đổi một trong các thông số của sóng mang cao tần .Trong thực tế người ta thường dùng hai loại sóng mang là các dao độn

Vô tuyến có nghĩa là không dây Vô tuyến điện (VTD) là ngành khoa họcnghiên cứu biện pháp thực hiện sự liên lạc ,truyền đạc những tín hiệu ,tin tức ,thôngtin ,thăm dò giữa hai hay nhiều điểm mà không có dây dẫn nối giữa những điểm

đó ,chỉ dựa vào bức xạ và lan truyền các sóng điện từ

Điện tử học là ngành khoa học nghiên cứu việc khống chế điều khiểnchuyển dịch của luồn điện tử và dựa vào hiệu quả của sự khống chế này để thựchiện một số mục đích như nắn điện ,khuếch đại tạo sống , đổi tần …

II LỊCH SỬ PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN

Phát sinh về vô tuyến điện không phải là một công trình của một cá nhân hoặccủa một tổ chức nào mà là của nhiều nước của nhiều nhà khoa học và phải trải quamột thời gian dài mới tiến tới bước hoàn chỉnh

 Năm 1873 Mơac Xoen ,nhà vật lí người Anh đã đề ra lí luận về sóng điện

từ

 Năm 1888 Hee,nhà bác học người Đức Ông đã xác định ,chứng minh sựtồn tại của sóng điện từ

 Năm 1895 Pô Pốp ,nhà bác học người Nga mới phát minh ra bộ thu vôtuyến đầu tiên trên thế giới

 Ngày 7-5-1895 Ông đã đem bộ máy đó ra biểu diễn ở hội nghiên cứu vật lí

III TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KỈ THUẬT VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ TRÊN

Kỷ thuật vô tuyến điện tử ở các nước xã hội chủ nghỉa tiên tiến hàng đầu trên thếgiới ,luôn hướng về sản xuất và phục vụ đời sống cho nhân dân

Ở Liên Sô

Năm 1950 mới có 9,68 triệu loa truyền thanh

Năm 1981 có 75 triệu máy thu thanh ,75 triệu máy thu hình

Ở Pháp có 7 đài phát hình lớn và 8000 đài chuyển tiếp bảo đảm cho gần hết lảnhthổ có thể xem truyền hình được

Nói chuyện điện thoại có thể nhìn thấy người nói chuyện với mình cũng đã đượcthực hiện

Ngoài ra vô tuyến điện tử cũng được áp dụng vào việc chinh phục vủ trụ, tuynhiên ở các nước tư bản ,kỉ thuật vô tuyến điện còn hướng vào công nghiệp chiếntranh như ném bôm bằng tia laze , điều khiển máy bay không người láy chụp hìnhlén …

IV TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ Ở VIỆT NAM

Trong những năm đầu của lịch sử phát triển ngành vô tuyến điện ở Việt Nam.Thông tin liên lạc còn chưa phổ biến khi xã hội phát triển thì yêu cầu của thông tinliên lạc cũng bắt đầu tăng

Nặm 1935 một số công ty tư bản đặc đài phát thanh ở Sài Gòn ,Hà Nội và HảiPhòng Bên cạnh đó thực dân pháp phát triển hệ thống thông tin vô tuyến phục vụcho hàng hải và hàng không …

Ngày 7-9-1945 đài tiếng nói Việt Nam được phát thanh đầu tiên từ thủ đô HàNội

Năm 1969 ngành vô tuyến truyền hình ra đời

Ngày nay , ở nước ta với sự phát triển của khoa học kỉ thuật thì ngành vô tuyếntruyền thông cũng đã và đang phát triển mạnh mẻ,thông tin liên lạc cũng trở nên phổbiến với nhiều hình thức như : phát thanh truyền hình vv Hiện nay trạm nghiêncứu vũ trụ cũng hoạt động Đó cũng là những bước tiến của ngành vô tuyến điện tử

ờ nước ta

Chương IIKHÁI QUÁT VỀ SÓNG ĐIỆN TỪ

(1)

2- Các đặc tín của sóng vô tuyến

φλ

f

c

=λ

F= 1 2 3 4 5 6

Khoảng cách lan truyền trong 1 giây

Điện trường cao

Điện trường thấp

Hình 2-1 Mối quan hệ giữa độ dài bước sóng và tần số

Các đặc tín lan truyền của sóng vô tuyến thay đổi rất lớn tuỳ thuộc vào tần số(hoặc bước sóng) Sóng vô tuyến có các đặc tính sau đây :

Tần số thấp : lan truyền rộng tính chất này tương tự như của âm thanh

(hình 2-1)

Tần số cao : sóng vô tuyến truyền thẳng, đặc tính tương tự như của ánh sáng bị

hấp thụ hoặc phân tán do mưa (hình 2-4)

Khi tần số tăng độ rộng băng tần khả dụng có thể tăng lên Khi dử liệu vào tăngthì độ rộng băng tần cần thiết củng phải tăng

Ví dụ nếu tín hiệu ti vi được phát bằng sóng vô tuyến ở tần số 1MHZ thì sóngtrung không đủ rộng Băng UHF (300Mhz đến 3000Mhz) mới có thể sử dụng được

Anten

phát

Hình 2-3 phương thức truyền sóng vô tuyến ở tần số thấp

Khi ở tần số cao ,sóng vô tuyến chỉ có thể lan truyền theo một hướng nhất định vì

sự dịch chuyển sóng vô tuyến ở tần số này là truyền thẳng Có thể sử dụng lập lạidạng sóng vô tuyến có cùng tần số, nếu thay đổi vị trí và hướng của sóng vì lí donày mà ở tần số cao ,phù hợp cho việc truyền tín hiệu dung lượng lớn và các tần sốtương đối cao được sử dụng cho viễn thông Khi ở tần số thấp sóng vô tuyến có thểlan truyền tới một vị trí bất kì ,nó thít hợp cho việc thông tin ở xa tầm nhìn

Ví dụ ở tần số này được sử dụng thông tin cho các tàu biển Sóng vô tuyến ở tần

số thấp (sóng dài) thông tin cho tàu ngầm vì chúng có thể lan truyền dưới nước ở tần

số thấp ,các máy phát và máy thu có thể tạo ra với giá thành thấp vì không cần đếncông nghệ cao Các sóng vô tuyến có tần số khác nhau được sử dụng phù hợp vớimục đích để nâng cao hiệu quả sử dụng

II- MÔI TRƯỜNG TRUYỀN SÓNG

Sóng vô tuyến chịu ảnh hường bởi các môi trường bên ngoài như:

 Sóng phản xạ và khúc xạ khi qua các môi trường điện môi khác nhau

 Sóng nhiểu xạ vì địa hình mặt đất không bằng phẳng

 Sóng truyền trong môi trường ion hoá chất khí ,sẻ làm tán xạ sai phân cựcsóng gốc

Anten

phát

Hình 2-4 phương thức truyền sóng vô tuyến ở tần số cao

 Các đặc điểm trên làm ảnh hưởng suy hao công suất máy phát ,hạn chế cự litruyền và cự li truyền sóng gây khó khăn cho thu sóng

1-Môi trường đồng tính

tốc độ pha (ms):độ từ thẳm môi trường [h/m]

:hằng số điện môi [F/m]

Bước sóng là khoảng cách truyền sóng trong một chu kì

Với v: tốc độ pha của sóng gọi là tốc độ sóng

:tấn số sóng [hz]

Trong không gian tự do:

Độ dẩn điện

Tốc độ sóng Trở kháng đặc tính củakhông gian tự do là một số:

][

2

m f

v

=

Π

=µεωλ

s m v

0 0

=

εµ

Ω

=Π

=Π

=

0 0

0

η

2-Sóng phẳng trong môi trường điện môi lí tưởng.

Là sóng có mặt đồng pha là một mặt phẳng vuông góc với phươngtruyền sóng Trong môi trường đồng nhất và đẳng hướng thì sóng phẳng có đặc điểm

như sau:(môi trường điện lí tưởng).Và cùng vuông góc với phương truyền sóng z.đống pha với và có biên độ các vetơ cường độ điện trường và vecter cường độ từtrường vuông gốc với nhau Độ không đổi theo phương truyền z: xem hình 2-5

e Z Hm Zc Em

e Hmf HM

{

0

) (].[

z t i

z t i

e Z Hmf Zc Em

e Hmf Hm

β ω

β ω

β =

ψ

zc zc

Tốc độ pha của sóng z0 vecter đơn

3 Sóng phẳng trong môi trường dẩn kim loại

Độ dẫn trở kháng sóng là một số phức Zp sóng bị tiêu hao năng lượng

biên độ và giảm theo qui luật hàm mủ e-az dọc theo phương truyền z

z c tb

2 2

2/1

.2/

=Π

p

e e

Hmf H

e e

Z Hmf Z

E v

z

α β ω

α ψ β ω

ϕµσω

σ

ωµωµσ

βα

−

−

− +

.]

[

4

;2

;2

) (

) ( 0

ϕ

III SỰ PHÂN CỰC CỦA SÓNG (POLARIZATION)

Bình thường sóng phẳng có vecter H và vecter E vuông góc với nhau vàcùng vuông góc với phương truyền sóng Tại bán kì đầu ,các vecter và đổi chiềunhưng vẩn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền z cho dù chúng cótrể pha

Nếu trong lúc truyền qua các môi trường không đồng nhất,có các ion dẩn điện thìvecter H là vecter thay đổi phương so với ban đầu người ta chỉ xét đặc điểm củavecter E khi đó ta nói sóng là bị phân cực có 3 loại sóng phân cực đó là elip ,tròn ,

và tuyến tính (thẳng) hình 2-7

ZY

λHϕE

khi truyền đầu cuối đường của vecter E vạch một đường elip xoắn trong khônggian theo phương truyền x.Vecter có thể hình thành bởi ex và ey góc lệch của trục xvới trục y là

với EmY>Emx,là góc lệch pha ban đầu của vecter E

1 Phân cực tròn :

Khi biên độ emy =emx =em và ta

có cose =0,ta có phân cực tròn ,tuỳthuộc vào (gọi là phân cực tròn trái ) hay gọi là phân cực tròn phải Hướng phân cựcđược qui định : nhìn theo phương truyền sóng vecter e quay theo kim đồng hồ gọi làphân cực tròn phải

Emx Emy tg

2

Π

−

=ϕ

Vecter E luôn song song theo

một phương thẳng khi truyền gọi là phân cực thẳng hay tuyến tính ,góc lệch pha giữahai thành phần E là : …nên

Tuỳ thuộc vào vecter E phân cực thẳng được chia ra hai loại:

 phân cực đứng

 phân cực ngang

IV CÁC DẢI SÓNG VÔ TUYẾN DÙNG ĐỂ PHÁT THANH

Dải sóng phát thanh được chia thành từng phần nhỏ Mỗi phần có tên gọi riêng

và ở mõi quốc gia điều có cơ quan riêng biệt để quản lí Ở Mỉ thì có FCC quản líviệc sử dụng sóng Ví dụ như ở đài phát thương mại được qui định là tần số từ88MHZ đến 108MHZ …các dải tần được sử dụng rất nhiều vào các loại dịch vụkhác nhau,CCIR có trách nhiệm về vô tuyến viển thông quốc tế Sau đây là các dải

2/,

Ex Emy

sóng phát được phân chia theo tiêu chuẩn CCIR định danh tiếng anh phiên dịchsang tiếng việt

BĂNG DẢI

TẦN

TÊN BĂNG TẦN

BƯỚC SÓNG

Vài chụcngàn km

+ngành điện xoaychiều

+ngành vật lí

+tự do3

300hz3k

ELF:Extremely lowfrequency

Vài ngànkm

+tự do

+F tiếng nói 4

330khz

frequency

Vai chụckm

+vô tuyến hàng hải

+t.t di động hàng hải5

30300khz

Trăm met +phat thanh

+thông tin hành hải

+thông tin sóng ngắn7

330mhz

HF: high frequency chục met +phát thanh sóng

ngắn+các thông tin diđộng

+thông tin quốc tế8

30300Mhz

VHF:very high Frequency

+các loại thông tin

cố định10

3G30GHZ

SHF:supper highfrequency

30G300Ghz

EXF:extremelyHighfrequency

Mm +vô tuyến thiên văn

+rada sóng mm+nghiên cứu và thínghiệm

experiment)12

+chưa phân định

Chương IIIĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU

I ĐIỀU CHẾ

Điều chế tín hiệu tức là dùng các thuật toán cơ bản tác động lên tín hiệu trong các

hệ thống thông tin , đặc biệt là các hệ thống truyền tin trên khoảng cách lớn Viêc

÷

÷

điều chế tín hiệu là một lỉnh vực rất rộng và khó khảo sát được hết ,nên trong đề tàinày chỉ khảo sát các phương pháp điều chế cơ bản đó là điều tần FM.

Vì điều chế tín hiệu là vấn đế rất cơ bản và quan trọng của hệ thống thông tin Do

đó ta phải tìm hiểu về mục đích của việc điều chế

Tín hiệu ở đầu ra của bộ biến đổi tín hiệu trong khối nguồn (source) có tần số rấtthấp ,do đó không thể truyền đi xa được vì hiệu suất truyền không cao và không cótín kinh tế Cho nên phải thực hiện điều chế tín hiệu , với ba mục đích sau:

Việc điều chế tín hiệu cho phép ta sử dụng hửu hiệu kênh truyền Tín hiệu gốcbao gồm nhiều tín hiệu mà chúng ta muốn truyền đi cùng lúc và trên cùng đườngtruyền

Bức xạ tín hiệu vào không gian với dạng sóng điện từ Nếu muốn truyền tín hiệu

âm thanh trên khoảng cách lớn bằng sóng điện từ thì ở đầu ra máy phát phải có antenphát Kích thước anten phát theo lý thuyết trường điện từ không nhỏ hơn 1/10 độ dàibước sóng phát ra Phổ tín hiệu tiếng nói thường khoảng 20HZ đến 10KHZ ,như vậykích thước anten phát phải cở hàng chục km Đó là điều không thể thực hiện đượctrong thực tế Thực hiện điều chế tín hiệu cho phép chuyển phổ tín hiệu lên phạm vitần số cao ở đó ta sẻ có một cở anten thít hợp.Trong trường hợp kênh truyền là dâydẩn ,dải thông của đa số các cáp điều nằm ở tần số cao ,các tín hiệu tần số thấp cũng

bị suy giảm ,dịch chuyển phổ tín hiệu cũng làm mất đi các hiệu ứng đó

Tăng khả năng chóng nhiểu cho các hệ thống thông tin,bởi vì các tín hiệu điềuchế có khả năng chống nhiểu,mức độ chống nhiểu tốt như thế nào tuỳ thuộc vào từngloại điều chế khác nhau

1-Điều kiện điều chế :

 Tần số sóng mang caotần trong đó fmax tần số cực đại tín hiệu điều chế BB(baseband)

 Thông số sóng mang cao tần (hoặc biên độ hoặc tần số hoặc pha biếnthiên tỉ lệ với biên độ tín hiệu điều chế BB mà không phụ thuộc vào tần sốcủa nó

 Biên độ sống mang cao tần(biên độ tín hiệu điều chế BB)

2 Phân loại điều chế :

Điều chế tín hiệu được thực hiện ở bên phát ,với mục đích là chuyển phổ tín hiệu

từ miền tần số thấp lên tần số cao Việc dịch chuyển phổ tín hiệu lên miền tần số caobằng cách làm thay đổi một trong các thông số của sóng mang cao tần Trong thực

tế người ta thường dùng hai loại sóng mang là các dao động điều hoà cao tần hoặccác dải xung ,do đó ta sẻ có hai hệ thống điều chế là điều chế liên tục và điều chếxung

 Trong điều chế liên tục ,tín hiệu tin tức (tín hiệu điều chế ) sẻ tác động làmthay đổi các thông số như biên độ, tần số, góc pha của sóng mang là các daođộng điều hoà

 Tín hiệu điều chế làm thay đổi biên độ sóng mang gọi là điều chế biên độAM(amplitude modulation) hay điều biên

 Tín hiệu điều chế làm thay đổi tần số sóng mang gọi là điều chế tần sốFM(frequency modulation) hay điều tần

 Tín hiệu điều chế làm thay đổi góc pha sóng mang gọi là điều chế pha PM(phase modulation) hay điều pha

max)108

vm

vω >

 Sóng mang có thông số thay đổi theo tín tức được gọi là tín hiệu bị điều chế.

Để không phải nhằm lẩn trong từ ngử ,ta gọi tín hiệu m(t) là tín hiệu tin tức,còn sóng mang có các thông số thay đổi theo tín hiệu tin tức là tín hiệu điềuchế

:góc pha đầu của sóng mang

Các thông số đặc trưng chosóng mang là biên độ ,tần số ,góc pha Điều chế tín hiệu là đem tín hiệu tin tức tácđộng làm thay đổi một trong các thông số của sóng mang.Tín hiệu điều chế là sóngmang có thông số bị thay đổi được viết dưới dạng tổng quát là :

Trong đó :

ec(t):biên độ tức thời hay đường bao tín hiệu điều chế

: góc pha tức thời hay góc tín hiệu điều chế

Bên cạnh các thông số ở trên ,còn có thể đưa thêm khái niệm về tần số tức thờicủa tín hiệu điều chế như sau :

)cos(

)(t =E ω +t ϕ

c

ωϕϕω

)(cos)()

Quan hệ giữa pha tức thời và tần số tức thời được xác định như sau:

Các tích phân này được xác định chính xác tới góc pha đầu

Các khái niệm về biên độ tức thời ,tần số tức thời của tín hiệu điều chế đượcminh hoạ trên hình 3-1

Như có thể thấy từ hình vẽ biên độ tức thời Ec(t) thay đổi theo thời giantheo qui luật của tín hiệu tin tức m(t),quay với tốc độ góc thay đổi theo thời gian và

đi qua một quảng đường là hình chiếu của vecter này là lên trục hoành tại một thờiđiểm t bất kì ,chính là giá trị tín hiệu điều chế E(t) tại thời điểm đó Cách biểu diểnvecter cho tín hiệu chính là biểu diển tín hiệu đó nhờ dao động tổng quát

dt t f t

dt t t

c

c

)(2

1)(

)()

(

∫

∫Π

=

=θ

ωθ

Ta biết rằng tín hiệu tin tức chỉ làm thay đổi một trong các thông số của sóngmang ,cho nên :

Nếu biên độ thay đổi còn góc pha không thay đổi ta sẻ có tín hiệu điều chế biên

độ (điều biên)

Còn nếu thay đổi theo m(t) và ec(t)giử nguyên ta sẻ có tín hiệu điềuchế góc

Sau đây ta sẻ khảo sát một số loại điều chế liên tục tương ứng với các thông sốsóng mang bị thay đổi theo tín hiệu tin tức

II ĐIỀU CHẾ FM

1-Quan hệ giửa điều tần và điều pha

Vì giửa tần số và góc pha của một dao động có quan hệ với nhau ,nên dể dàngchuyển đổi sự biến thiên tần số thành biến thiên về pha và ngược lại

Điều tần và điều pha là quá trìnhghi tin tức vào tải tin ,làm cho tần số hoặc pha tức thời của tải tin biến thiên theodạng tín hiệu điều chế (tín hiệu âm tần)

Tải tin là dao động điều hoà :

từ (1) ta có :

)cos(

)()(t =E t ω +t ϕ

cos)

thay (3) vào(2) ta được biểu thức

Giả thuyết tín hiệu điều chế là tín hiệu đơn âm:

lượng di tần cực đại khi đó ta có chỉ số điều tần :

k : hệ số tỉ lệ :lượng di pha cực đại khi đó ta có chỉ số điều pha :

Thay (5) vào (6) ta nhận được tín hiệu điều tần và điều pha như sau :

t v

0 0

0( ) cos [ ω( ) ϕ( )]

t t v t

vΩ( )= Ωcos Ω

ω

∆

t t t

v k

m f

Ω

∆+

=

Ω

∆

=Ω

Ω

=

cos)

=

)cos

cos(

)cos(

0 0

0 )

0 0

0 )

ϕϕ

ω

ϕ

ωω

+Ω

∆+

=

+Ω

∆+

=

t t

v v

t v

v t pm t fm

Ta nhận thấy nếu ta đưa tín hiệu qua một mạch tích phân,rồi vào mạch điều chếpha.

Thì ở đầu ra ta sẽ nhận được tín hịêu điều chế tần số Ngược lại nếu ta đưa tínhiệu điều chế qua mạch vi phân ,rồi vào mạch điều chế tần số Thì ở đầu ra ta nhậnđược tín hiệu điều chế pha

2-Phổ của tín hiệu điều tần và điều pha :

Phổ tín hiệu FM rất khác biệt so với AM Khi chỉ số điều chế nhỏ (fm<0.25) ta có

FM dải hẹp NBFM(NarrowBand FM) gồm sóng mang và hai biên tương tự AM khi

mf tăng ,biên độ sóng mang (còn gọi là thành phần trung tâm giảm) giảm phổ tínhiệu điều chế góc (FM,PM)khi điều chế đơn âm giống nhau :

Công thức trên có thể viết lại như sau với

do

cos(a+b)=cosa.cosb-sina.sin b

xét FM dảihẹp

(NBFM:mf<0.25)ta có

sóng mang trung tần biên tần

Phổbiến NBFM gồm sóng mang và hai biên tương tự AM

0

0 =ϕ

)coscos(

)sincos(

0 0

)

0 0

)

t m

t v

v

t m

t v

v

p t

pM

f t

FM

Ω+

=

Ω+

=

ωω

sin

;1cos

)[cos(

2sin

Khi điều chế đơn âm , phổ của tínhiệu điều tần và điều pha chỉ chứa thành phần và nhiều thành phần tần số biên ( vớin= 1,2,3… biên độ của các thành phần tần số biên tỉ lệ với hàm số betxen loại 1 bậc

)1())[cos(

(cos

)(

1 0

J v

n

Có một số mf =2,4;5,5;8,6;75 có J0=0 như vậy ta không trọn mf có giá trịnày vì nó sẻ làm mất thành phần tải tin , làm cho bên thu khó thực hiện tách sóngAFC

Với một số m nhất định thì j1,2 =0

N càng cao thì jn càng giảm và m càng lớn thì jm càng giảm

Phổ của các hàm hexa bật lẻ ngược lại nhau ,còn phổ của các hàm betxen bậcchẳn cùng chiều với nhau :

j(2n+1)(m)= -1 –(2n+1)(m)

j2n(m)=j -2n (m)

Thông thường tín hiệu điều chế là tín hiệu bất kì gồm nhiều thành phần tần số,lúc đó tín hiệu điều chế tần số và điều chế pha có thể biểu diển tổng quát theo biểuthức sau :

trong đó: góc pha đầu

Khai triển theo chuổi Betsel ta có tín hiệu điều tần với tất cả các thành phần tần

số tổng hợp:

với là số hửu tỉ :Khi tần số điều chế thay đổi thì bề rộng phổ của tín hiệu điều tần khôngthay đổi nhưng số vạch phổ thay đổi theo Ngược lại ,khi tần số điều chế thay đổi thì

bề rộng phổ tín hiệu điều pha thay đổi ,nhưng số vạch phổ không thay đổi

3- Mạch điện điều tần và điều pha:

v

1 0

Về nguyên tắt có thể phân biệt được điều tần trực tiếp và điều tần gián tiếp ,cũngnhư mạch điều pha gián tiếp và điều pha trực tiếp Trong đó điều tần gián tiếp là điềutần thông qua điều pha và ngược lại điều pha gián tiếp là điều pha thông qua điều tần.Như vậy chỉ cần nghiên cứu điều pha trực tiếp và điều tần trực tiếp suy ra điều phagián tiếp và điều tần gián tiếp

Xét phổ âm thanh của con người ,ta thấy ở tần số cao biên độ âm thanh bị suygiảm nhỏ Do đó ở tần số cao độ di tần nhỏ nghĩa là tín hiệu điều tần bị méo

Để khắc phục, ở trước máy pháttrước khi đưa tín hiệu điều chế vào bộ điều tần ta phải đưa qua bộ khuếch đại nângtần số cao (emphasis) để trong dải tần số ta có

Ngược lại trong máy thu tần đầu của bộ khuếch đại âm tần phải cho tín hiệu qua

bộ điều chế suy giảm tần số cao (deemphasis) để nhận được tín hiệu trung thực ởloa

Một số mạch điều tần trực tiếp như :

 Điều tần dùng transistor điện kháng

 Điều tần dùng diode tunner

 Điều tần dùng varicap

III BĂNG THÔNG VÀ CÔNG SUẤT FM

Tổng công suất cao tần tín hiệu điều chế gốc không đổi ,bằng công suất sóngmang khi không có điều chế Về lí thuyết độ rộng băng thông cao tần tín hiệu FM,PM đến thành phần phổ jn(m)>0.01j0(m) gọi V là biên độ sống mang FM không điềuchế trên tải R ta có công thức sóng mang :

FM dải rộng (NBFM)dùng trong thông tin thoại FM với độ di tần (5-15)khz

FM dải rộng có tín chống nhiểu cao dùng trong phát thanh FM stereo ,tiếngtv,viba,truyền hình vệ tinh theo FCC , độ di tần cực đại FM phát thanh và tiếng tv là75khz

)1

(

Chương IVMÁY PHÁT

I ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY PHÁT :

hình 4-1 hệ thống thông tin đơn giản

1Định nghĩa:

Một hệ thống thông tin bao gồm : máy phát ,máy thu và môi trường truyềnsóng Trong đó máy phát là một thiết bị phát ra tín hiệu dưới dạng sóng điện từ đượcđiều chế dưới một hình thức nào đó

Sóng điện từ còn gọi là sóng mang hay tải tin.Làm nhiệm vụ truyền tải tin tức cầnphát đi tới điểm thu Thông tin này được gắn với tải tin bằng hình thức điều chếthích hợp

MÁY

Môi trường truyền sóng

Máy phát phải phát đi công suất đủ lớn để cung cấp tỉ số tín hiệu trên tạp âm(S/N) đủ lớn cho máy thu Máy phát phải sử dụng sự điều chế chính xác để bảo vệcác thông tin được phát đi ,không bị biến dạng quá mức Ngoài ra các tần số hoạtđộng của máy phát được chọn căn cứ vào các kênh và vùng phủ sóng theo qui địnhhiệp hội thông tin quốc tế Các tần số trung tâm của máy phát (sóng mang) có độ ổnđịnh tần số cao Do đó một số chỉ tiêu của máy phát là :

 Công suất ra của máy phát

 Độ ổn định tần số

 Chỉ số điều chế AM điều tần FM

 Dải tần số điều chế v v

2-Phân loại máy phát

Có nhiều cách phân loại máy phát :

A- Theo công dụng:

Hình 4-2 phân loại máy phát theo công dụng

7 3

Phát ứng dụng

cố

định Di động Phát thanh Phát hình

Đo khoảng

C Theo phương pháp điều chế :

 Máy phát điều biên AM

 Máy phát đơn biên SSB

 Máy phát điều tần FM và máy phát điều tần âm thanh nổi (FM stereo)

 Máy phát PM

Ngày nay máy phát số đang được nghiên cứu để ứng dụng vào tất cả các loạimáy phát thông tin số ,phát thanh số ,phát thanh hình số

D Theo công suất:

 Máy phát công suất nhỏ Pra<100W

 Máy phát công suất trung bình 100W<Pra<10Kw

 Máy phát công suất lớn 10kw<Pra<1000kw

Ngày nay các máy phát có Pra nhỏ và trung bình Người ta có thể sử dụng hoàntoàn bằng transistor,còn máy phát có Pra lớn và cực lớn vẩn phải sử dụng các đènđiện tử đặc biệt

Có rất nhiều cách phân loại máy phát nhưng trong chương này chúng ta đặc biệtquan tâm đến cách phân loại theo phương pháp điều chế.Vì nó liên quan đến thiết kếmạch và cả dạng phát đi

II SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT MÁY PHÁT FM STEREO

Điều chế FM

KĐCSCao tần

hình 4-4 Phổ và dạng sóng tín hiệu điều chế

2-Nguyên lý hoạt động

Tín hiệu từ ngỏ ra hai micro trái và phải sẻ được khuếch đại đồng thời giới hạngbăng thông từ 30HZ đến 15KHZ Hai tín hiệu này sẻ được đưa đến một ma trậnchuyển mạch để thực hiện phép toán cộng để tạo tín hiệu (L+R) Tín hiệu này gọi là

FM mono bởi vì khi đài phát FM stereo phát đi chương trình này máy thu mono sẻthu tín hiệu (L+R) Vậy (L+R) cũng có phổ từ 30HZ -15KHZ

Trong khi đó hai tín hiệu L và R sẻ đuợc đưa đến khối trừ để tạo tín hiệu R).Vậy (L-R) củng phải có phổ từ 30hz đến 15khz sau đó tín hiệu L-R sẻ được đưađến điều chế cân bằng để điều chế sóng mang phụ 38khz từ mạch dao động 76khzqua bộ chia đôi tần số Ở ngỏ ra bộ điều chế cân bằng, sẻ xuất hiện tín hiệu (L-R)DSB và tín hiệu này có phổ tần từ 23khz đến 53khz ngoài ra tín hiệu 38khz sẻ đượcđưa ra bộ chia đôi tần số nhằm tạo nên sóng báo 19khz tín hiệu này có nhiệm vụnhư sau :

(L-Thông báo cho máy thu biết được tín hiệu thu là FM stereo

Đồng bộ sóng mang phụ giửa máy phát và máy thu để sóng mang phụ 38KHZluôn được ổn định lúc đó âm thanh thu sẻ trung thực hơn

Ba tín hiệu (L+R) ,(L-R) và tín hiệu sóng báo 19khz sẻ được trộn lại để tạo nêntín hiệu tổng hợp T còn gọi là tín hiệu FMMPX.Tín hiệu này sau đó sẻ được điều chế

FM để tạo nên dao động sóng mang chính ,chọn trong dải tần FM 88MHZ đến108MHZ Nhằm tạo nên tín hiệu cao tần ở ngỏ ra và tín hiệu này sau đó sẻ đượckhuếch đại công suất cao tần bởi khối KĐCSCT rồi được ghép qua anten để bức xạ

ra không gian tự do đến máy thu

3 Yêu cầu chỉ tiêu mạch ghép :

Mạch ghép để ghép giửa các tầng và ghép giữa tầng ra của máy phát với anten.yêu cầu chung giửa các mạch ghép :

 Phối hợp trở kháng :

Làm sao cho trở kháng vào của tầng kế tiếp ,phản ảnh về cùng trở kháng ra của

bộ cộng hưởng tầng trước tạo thành trở kháng phát sóng tối ưu , đảm bảo công suất

ra và hiệu suất của tầng trước là lớn nhất Phối hợp trở kháng giửa anten và tầng racủa bộ khuếch đại công suất cao tần cuối để đạc công suất ra là lớn nhất

 Đảm bảo dải thông (D):

Mạch lọc đầu ra phải đảm bảo sau cho ngoài biên độ không giảm quá 3db mặtkhác dải thông lại tỉ lệ nghịch với hệ số phẩm chất của khung cộng hưởng.(D+F0/Q)

vì vậy để đảm bảo cả dãi thông và hệ số phẩm chất ta phải dùng nhiều bộ lọc ghépvới nhau

 Đảm bảo hệ số lọc hài cao:

Đối với những máy phát công suất lớn, yêu cầu các thành phần hài nhỏ Mạchghép phải đảm bảo độ suy giảm yêu cầu ở tần số mong muốn

 Điều chỉnh mạch ghép :

Trong một dải tần số rộng và thay đổi độ ghép với tải để có tải tối ưu

Nói chung không thể đồng thời thoả mảng các yêu cầu trên mà tuỳ trường hợp cụthể để xét yêu cầu nào là quan trọng ,yêu cầu nào là tất yếu

Ví dụ :

Đối với mạch tầng tiền khuếch đại ,yêu cầu phối hợp trở kháng là chính ,khôngyêu cầu độ chọn lọc cao ,không cần hiệu suất cao nên chỉ dùng mạch cộng hưởngđơn

Đối với tầng ra yêu cầu hiệu suất cao , độ lọc hài cao nên dùng mạch cộng hưởngkhuất tạp

4 Một số mạch ghép chính trong máy phát

 Ghép biến áp (ghép hổ cảm )

 Ghép biến áp từ ngẩu

 Mạch ghép có hai mạch cộng hưởng

5-các bước thiết kế mạch ghép biến áp

Khi thiết kế ta thường được biết trước PL ,và chọn Q1 tuỳ theo tần số ,tiến hànhcác bước như sau :

 1 PL chọn nBA =0.8-đến 0.98 tuỳ theo công suất yêu cầu theo bản dưới đây

Công suất ra hiệu suất

PL<1W<1W

0.7

ω

8 0

÷

0.85100w<PL<1kw

0.921kw<PL<10kw

0.95

 2-Xác định

 3- Chọn Vcm = 0.9v)vcc

(0.8- 4- Điện trở cộng hưởng khi có tải :RTĐ=V2

 8-Hệ số cộng hưởng riêng của khung cộng hưởng sơ cấp

 trong đó

 9-Tín điện trở tổn haocủa cuộn sơ cấp khi không và có tải



VÀ

 10- Tính hổ cảm M:

 11-Tính giá trị cuộn cảmthứ cấp :

93 0

÷

96.0

÷

98 0

÷

BA L P P

P C

C

ω

=+

=

1 0

R R

2 2

.L

K M

6 Một số mạch lọc cơ bản trong máy phát:

Để tăng chọn lọc và phối hợp trở kháng người ta sử dụng các mạch lọchai phần tử R,C như T,trong các máy phát và máy thu

V ĐO LƯỜNG MÁY PHÁT

Trong thời kì thiết kế một máy phát mới hay bảo quản một máy phát đang vậnhành ,việc đo lừơng các tham số của máy là rất quan trọng Các tham số này đựơc sosánh với các chỉ tiêu kỉ thuật của nhà sản xuất và các chuẩn quốc gia ,quốc tế để xácđịnh máy phát có hoạt động hợp pháp và hiệu quả không Các chỉ tiêu kỉ thuậtthường xuyên bao gồm :

 Tần số vận hành

 Kiểm tra tín hiệu không mong muốn (hài)

 Hệ số điều chế ,dạng tín hiệu điều chế

 Công suất cung cấp một chiều (pcc)

Trong khi kiểm tra và điều chỉnh các máy phát phải có tải giả để không gây nhiễucho người sử dụng máy thu Đừng bao giờ vận hành một máy phát khi không có tảigiả hoặc anten Nếu không transistor công suất cao tần sẻ bị phá huỷ trong vài

ΠΓ

Để đo tần số vận hành người ta thường sử dụng máy đếm tần số có độ chính xáccao nối ngay sau tải giả (Pra) bé hoặc không nói trực tiếp với tải giả mà qua bộ suygiảm 20db(Pra)lớn để đảm bảo an toàn cho máy đếm tần số

Để đo độ lớn các thành phần hài người ta thường sử dụng máy phân tích phổ nóitrực tiếp với tải giả hay bộ suy giảm

Để kiểm tra dạng tín hiệu điều chế và hệ số điều chế có thể sử dụng máy hiệnsóng tần số cao kết hợp với máy phân tích phổ

Để đo công suất một chiều người ta sử dụng volampe kế để đo điện áp coletertrung bình và dòng coleter trung bình tần khếch đại công suất ra

Để đo công suất cao tần có hai phương pháp :

Đo công suất nung nóng thực tế bởi năng lượng cao tần bằng sự cảm ứng sự thayđổi trong điện trở của một thermiter hoặc sự tăng nhiệt độ của nước lạnh Thermiter

là một dụng cụ đo lường rất nhạy cảm có thể phát hiện mức công suất đo lường dưới1mw Nói chung nó cũng được sử dụng ở tần số siêu cao

Kiểm tra điện áp cao tần trên tảigiả và tính toán công suất cao tần ởđầu ra theo biểu thức :

L

CM

V p

22

=

Chương V

SƠ ĐỒ KHỐI MÁY THU

I ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY THU

1-Định nghĩa:

Máy thu là thiết bị đầu cuối trong hệ thống thông tin vô tuyến điện Máy thu cónhiệm vụ tiếp nhận và lặp lại tin tức có chứa trong tín hiệu chuyển đi từ máy phátdưới dạng sóng điện từ Máy thu phải loại bỏ các loại nhiểu không mong muốn,khuếch đại tín hiệu mong muốn và sau đó giải điều chế nó để nhận được thông tinban đầu Máy thu có rất nhiều tham số ,nhưng chúng ta chủ yếu xét các chỉ tiêu kỷthuật cơ bản của máy thu như sau:

Độ nhạy : biểu thị khả năng thu tín hiệu yếu của máy thu Độ nhạy được xácđịnh bằng suất điện động cảm ứng tín hiệu tối thiểu cảm ứng trên anten để đảm bảocho máy thu làm việc bình thường ,nó thường đo bằng microvolt Điều kiện làmviệc của máy thu là :

 Đảm bảo công suất ra