Thực tập chuyên đề kỹ thuật điều chế tương tự

Tín hiệu thu được bao gồm tín hiệu điều chế tần số thấp và thành phần một chiều tương ứng tỉ lệ với biên độ tín hiệu trung tần IF.. Còn thành phần một chiều, thu được qua bộ lọc âm tần l

Trang 1

ĐỖ TRUNG KIÊN (Chủ biên) TRẦN VĨNH THẮNG, LÊ QUANG THẢO

Kü THUËT §IÒU CHÕ T¦¥NG Tù

NHµ XUÊT B¶N §¹I HäC QuèC GIA Hµ NéINHµ XUÊT B¶N §¹I HäC QuèC GIA Hµ NéI

Trang 3

Mục lục

Lời nói đầu Lời nói đầu 7

Bài thực tập số Bài thực tập số 1111:::: Bộ thu radio AM/FM (AM/FM Radio Receiver)Bộ thu radio AM/FM (AM/FM Radio Receiver)Bộ thu radio AM/FM (AM/FM Radio Receiver) 9

Bài 1.1 - Khuếch đại âm tần stereo 9

1.1 Lý thuyết 9

1.2 Thực nghiệm 10

Bài 1.2 - Bộ thu biến đổi tần AM 13

2.1 Lý thuyết 13

Bài 1.3 - Tách sóng AM và AGC 17

3.1 Lý thuyết 17

Bài 1.4 - Khuếch đại trung tần IF (Intermediate Frequency Amplifier) 20

4.1 Lý thuyết 20

Bài 1.5 - Tầng chuyển đổi (Converter) 25

5.1 Lý thuyết 25

Bài 1.6 - Bộ thu FM (FM Receiver) 29

6.1 Lý thuyết 29

Bài 1.7 - Phần RF (RF section) 36

7.1 Lý thuyết 36

Bài 1.8 - Phần IF/FM 39

Trang 4

8.1 Lý thuyết 39

Bài 1.9 - Bộ giải mã stereo 44

9.1 Lý thuyết 44

Bài thực tập số Bài thực tập số 2222:::: Bộ phát tín hiệu stereo FM Bộ phát tín hiệu stereo FM Bộ phát tín hiệu stereo FM 49

Bài 2.1 - Vòng bám pha (Phase Locked Loop) 49

1.1 Lý thuyết 49

Bài 2.2 - Giới thiệu bộ tổ hợp tần số 56

2.1 Lý thuyết 56

Bài 2.3 - Sơ đồ mạch của các bộ tổ hợp 63

3.1 Lý thuyết 63

Bài 2.4 - Khảo sát các bộ tổ hợp tần số 71

Bài 2.5 - Bộ truyền phát FM 74

5.1 Lý thuyết 74

Bài 2.6 - Tín hiệu stereo (Stereophonic signal) 80

6.1 Lý thuyết 80

Bài 2.7 - Bộ mã hóa stereo 85

7.1 Lý thuyết 85

Bài thực tập số Bài thực tập số 3333:::: Máy phát vô tuyến AM Máy phát vô tuyến AM Máy phát vô tuyến AM SSB SSB SSB FM FM FM MCMMCMMCM 91

Bài 3.1- Máy phát vô tuyến 91

1.2 Lý thuyết 91

Bài 3.2 - Mạch vòng bám pha (PLL) 99

2.1 Lý thuyết 99

Trang 5

Bài 3.3 - Điều chế biên độ 105

3.1 Lý thuyết 105

Bài 3.4 - Phân tích phổ 116

Bài 3.5 - Điều chế đơn biên 124

Bài 3.6 - Điều tần 136

Bài 3.7 - Mã hóa tín hiệu điều khiển từ xa 150

Bài thực tập số Bài thực tập số 4444:::: Máy thu vô tuyến AM Máy thu vô tuyến AM Máy thu vô tuyến AM SSB SSB SSB FM FM FM MCMMCMMCM 159

Bài 4.1 - Máy thu vô tuyến 159

Bài 4.2 - Mạch vòng bám pha 169

Bài 4.3 - Bộ tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại 176

Bài 4.4 - Giải điều chế tín hiệu điều biên 187

Trang 6

Bài 4.5 - Giải điều chế tín hiệu DSB 201

Bài 4.6 - Giải điều chế tín hiệu đơn biên SSB 210

Bài 4.7 - Giải mã tín hiệu điều tần 224

Bài 4.8 - Giải mã tín hiệu điều khiển từ xa 238

Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo 248

Trang 7

Lời nói đầuLời nói đầu

Trong thời đại bùng nổ thông tin, đặc biệt thế kỷ XXI này của chúng ta được xem là thế kỷ của thông tin, tất cả các phương tiện truyền thông hiện đại của các nước tiên tiến trên thế giới đang chạy đua nhau trong sự phát triển vô cùng mạnh mẽ Các phương tiện truyền thanh, truyền hình, thông tin vệ tinh dưới dạng tương

tự và số là các kỹ thuật thu phát vô tuyến (wireless communication), một phần rất quan trọng trong sự phát triển này

Với những nhận định trên, việc xây dựng nội dung của hệ thống bài thực tập vô tuyến điện tử chuyên đề này dựa trên tinh thần xác định nhu cầu cấp thiết của việc đào tạo Vô tuyến Điện tử truyền thông theo hướng cơ bản và công nghệ; tham khảo các hệ thống bài thực tập của các trường đại học trong nước và trên thế giới; các nhà sản xuất danh tiếng của Mỹ, Nhật, Italia, Hàn Quốc Tập trung trang bị những hệ thống bài thực tập hiện đại, tiên tiến, mục đích chính dành cho công tác đào tạo sinh viên, nghiên cứu khoa học của học viên cao học và nghiên cứu sinh Các bài thí nghiệm mang đậm nét màu sắc bản chất vật lý của chuyên ngành Vật lý Điện tử Vô tuyến hiện đại mà các phòng thí nghiệm trước

đây chưa có điều kiện trang bị Các bài viết hướng dẫn hệ thống các bài thực tập được dựa trên tài liệu hướng dẫn tham khảo khi nhập một hệ bài thực tập của hãng Veneta, Italia Với từng bài thực tập, sẽ bao gồm rất nhiều môđun thực tập đơn lẻ chuyên sâu cho từng kỹ thuật vô tuyến điện tử sẽ được giới thiệu lần lượt trong bộ sách thưc tập chuyên đề

Cuốn “Thực tập chuyên đề kỹ thuật điều chế tương tự” gồm 4 bài thưc tập lớn, trong đó bài 1 và bài 2 đi vào các kỹ thuật của bộ thu và bộ phát AM/FM với các kỹ thuật giải mã, trung tần, cao tần Bài thực tập số 3 và số 4 đề cập đến máy phát và máy thu vô tuyến AM/SSB/FM có điều khiển từ xa

Giáo trình “Thực tập chuyên đề Vô tuyến Điện tử” này chính thức được viết cho sinh viên chuyên ngành Vô tuyến, thực tập vào

kỳ 2 năm thứ 4, ngay trước thời gian khóa luận của sinh viên, xem

Trang 8

như là một bước chuyển tiếp quan trọng giúp sinh viên bước đầu làm quen với những hệ thống kiến thức thực tiễn phức tạp Ngoài

ra, những kiến thức chuyên sâu trong giáo trình là phần thực tập

và tham khảo quan trọng cho học viên cao học và nghiên cứu sinh của chuyên ngành Bộ bài hướng dẫn này được xem là một tài liệu nghiên cứu và tham khảo cực kỳ cơ bản và phong phú Vì xuất bản lần đầu nên chắc chắn cuốn sách khó tránh khỏi một số thiếu sót Rất mong sự cộng tác của các thầy cô giáo và các bạn sinh viên cùng các quý độc giả để tài liệu này hoàn thiện hơn cho các thế hệ

đào tạo về sau

Trang 9

Bài thực tập số 1

Bộ thu radio AM/FM (AM/FM

Bộ thu radio AM/FM (AM/FM Radio Receiver)Radio Receiver)Radio Receiver)

Bài 1.1 - Khuếch đại âm tần stereo

Nội dung:

- Giới thiệu về điều chỉnh cân bằng (Balance) và điều chỉnh

độ lớn (Volume)

- Giới thiệu hoạt động của bộ khuếch đại âm tần

- Đo độ khuếch đại, công suất và đặc tr−ng tần số của bộ khuếch đại

- Phần khuếch đại: sử dụng IC LM 1887

Tín hiệu âm thanh từ hai kênh trái và phải đ−ợc nối vào hai lối vào A và B của bộ khuếch đại

Các điện trở R41, R42 và biến trở P2 tạo thành mạch điều chỉnh cân bằng (Balancing regulation) R41 và P2 thực hiện chia thế tín hiệu vào ở A, R42 và P2 thực hiện chia thế tín hiệu vào B

Điều chỉnh chiết áp P2 chúng ta có thể thay đổi đ−ợc độ lớn tín hiệu của hai kênh đ−a vào hai tầng khuếch đại Hay còn gọi là

điều chỉnh cân bằng

Hai chiết áp P3 và P4 là hai chiết áp đồng trục, có nghĩa là ta

có thể thay đổi đồng thời giá trị của P3 và P4 cùng một lúc Khi

Trang 10

khuếch đại vào tần s

à P4 thì có thể thay đổi đ−ợc độ lớn tín hiệu t

ng khuếch đại Vậy nó có thể thay đổi đ−ợc hcả hai kênh

Hình 1.1- Khuếch đại âm tần stereo

−ng chính của hai tầng khuếch đại:

t mỗi kênh: 2W

uếch đại đ−ợc thiết lập bởi tỉ số R48/R49, R46/

g lối ra: 8 Ω

g lối vào: 40MΩ uôi: 6 - 24V

iệm

g tần số

tần số mô tả sự phụ thuộc của biên độ tín hiệu

ay chúng có thể biểu diễn sự phụ thuộc của htần số

Trang 11

Hệ số khuếch đại G = Vo/Vi

Trong đó Vi: thế lối vào

Vo: thế lối ra

Đo ở đơn vị decibel: G(dB) = 20log(Vo/Vi)

- Chúng ta sẽ tiến hành khảo sát bộ khuếch đại của kênh B Nối lối ra của bộ khuếch đại với điện trở tải 8Ω (nối jump J5)

- Đặt P3, P4 ở điểm giữa và chỉnh P2 theo chiều kim đồng hồ (nh− vậy toàn bộ tín hiệu kênh B sẽ vào bộ khuếch đại)

- Nối dao động ký vào chốt 27 Đ−a tín hiệu dạng sin có

Tính toán G với tần số chuẩn 1kHz (ta sẽ xác định đ−ợc hệ

số khuếch đại G cực đại) Sau đó xác định tần số f1 và f2 ở mức suy hao 3dB Dựa vào f1 và f2 ta xác định đ−ợc dải truyền Xem hình 1.2

Trang 12

Hình 1.2 Đặc trưng tần số của mạch khuếch đại

Q1 Tần số f1 bằng bao nhiêu (tần số cắt dưới)?

Q3 Công suất đo được bằng bao nhiêu?

a Từ 2 đến 2,5W

b Từ 0,8 đến 1,2W

c Nhỏ hơn 0,5W

d Lớn hơn 3W

Trang 13

Bài 1.2 - Bộ thu biến đổi tần AM

Nội dung:

- Giới thiệu sơ đồ mạch của một bộ thu biến đổi tần AM

2.1 Lý thuyết

2.1.1 Sơ đồ khối

Ta có sơ đồ khối của bộ thu biến đổi tần AM như sau:

Hình 2.1- Sơ đồ khối của bộ thu biến đổi tần AM

Tín hiệu điều chế RF thu từ ăng ten được đưa vào bộ trộn (Mixer) cùng với dao động từ máy phát dao động nội (Local oscillator)

Tín hiệu lối ra từ bộ trộn được chuyển sang một tần số trung gian IF (Intermediate frequency) có tần số thấp hơn, hay còn gọi là tần số trung tần Sau đó được khuếch đại bởi hai bộ khuếch đại chọn lọc Tiếp theo tín hiệu được đưa qua bộ giải điều chế (demodulation) AM Sau bộ điều chế ta thu được tín hiệu âm thanh Tín hiệu thu được bao gồm tín hiệu điều chế tần số thấp và thành phần một chiều tương ứng tỉ lệ với biên độ tín hiệu trung tần IF

Chỉ có thành phần tần số thấp mới được đưa qua tầng khuếch đại âm tần (Audio apm) Còn thành phần một chiều, thu

được qua bộ lọc âm tần (low pass filter), được gọi là thế điều khiển AGC (Automatic Gain Control), dùng để phản hồi về tầng khuếch

đại trung tần thứ nhất Nếu tín hiệu trung tần có biên độ lớn thì thế

Trang 14

CAG sẽ điều khiển làm giảm hệ số khuếch đại, còn nếu tín hiệu trung tần có biên độ nhỏ thì sẽ điều khiển tăng hệ số khuếch đại

ở tầng transistor T3 nhận tín hiệu từ ăng ten và đồng thời tạo dao động nội, nó hoạt động như một bộ trộn

Tần số của dao động nội được thiết lập bởi điều chỉnh mạch cộng hưởng bao gồm TR2 và một phần của CV (CV2+C0)

Tụ CA và C0 được lắp thêm vào mạch dò ở lối vào (L7 và CV1) và bộ dao động nội (TR2 và CV2) theo cơ cấu bù để tạo ra

được sự chênh lệch giữa tần số chính của tín hiệu và tần số dao

động nội cỡ khoảng 455kHz Tín hiệu được qua khung cộng hưởng TR3 và lọc thành phần tần số trung tần, 460kHz, sau đó

đưa vào tầng khuếch đại thứ nhất (T4)

Tín hiệu khuếch đại được lấy ra từ collector của T4 tiếp tục

được lọc bởi khung cộng hưởng TR4, sau đó đưa vào tầng khuếch

đại thứ 2 (T5) Tín hiệu lại tiếp tục được lọc qua TR5 trước khi đưa vào diode tách sóng D1

C42, R39, C43, R40 tạo thành một bộ lọc âm tần (low pass filter) để loại bỏ các thành phần tần số cao, tần số âm tần được đưa

ra lối ra thông qua tụ truyền C44

Điện trở R32 dùng để phản hồi một phần tín hiệu về lối vào tầng khuếch đại trung tần Thế một chiều này được định mức bởi

tụ C36, và tỉ lệ thuận với biên độ tín hiệu RF Nó được dùng để

điều chỉnh điểm làm việc của transistor T4 Nếu tín hiệu RF yếu thì hệ số khuếch đại sẽ tăng, ngược lại nếu tín hiệu RF mạnh thì hệ

số khuếch đại giảm

Trang 15

Hình 2.2- Sơ đồ mạch điện của bộ thu biến đổi tần AM

Trang 16

Q1 Trong bộ thu biến đổi tần thì tín hiệu RF thu từ ăng ten

sẽ đ−ợc xử lý nh− thế nào?

a Đ−a tới tầng khuếch đại

b Đ−a qua bộ nhân và chuyển xuống tần số thấp hơn

c Chuyển xuống tần số thấp hơn nhờ tầng chuyển đổi

d Đ−ợc khuếch đại và giải điều chế

Q2 Quá trình chuyển đổi yêu cầu:

a Bộ khuếch đại / dao động nội / bộ lọc âm tần

b Bộ trộn / bộ lọc cao tần / bộ giải điều chế

c Bộ lọc giải / bộ khuếch đại / bộ trộn

d Bộ dao động nội / bộ trộn / bộ lọc giải

Trang 17

Bài 1.3 - Tách sóng AM và AGC

Nội dung:

- Giải thích hoạt động của diode tách sóng tín hiệu AM

- Phân tích hoạt động của AGC (Automatic Gain Control)

- Đo đạc tín hiệu lối ra và thế AGC theo sự biến đổi của tín hiệu lối vào

Yêu cầu đặc biệt: máy phát AM/SWEEP 400 - 1600 kHz

Hình 3.1 là sơ đồ mạch của tầng tách sóng, hình 3.2 là sơ đồ hoạt động của AGC

Tín hiệu từ tầng khuếch đại trung tần IF (intermediate frequency) thứ 2 được đưa vào TR5, rồi đưa vào diode D1 Diode D1 chỉ cho qua phần đường bao âm của tín hiệu điều chế đi qua

Đây chính là quá trình tách sóng tín hiệu AM

Hình 3.1- Tách sóng AM

Chúng ta có thể thấy dạng tín hiệu thu được sau tách sóng trên hình 3.2 bao gồm 2 thành phần: tín hiệu âm tần và thành phần một chiều tỉ lệ thuận với biên độ tín hiệu trung tần IF

ở lối ra chỉ có thành phần tần số thấp, còn thành phần một chiều bị chặn bởi tụ C44 Tín hiệu ở lối ra tiếp tục được đưa qua bộ khuếch đại âm tần

Trang 18

Thành phần một chiều thu đ−ợc sau mạch lọc tần thấp (C35\\C36) chính là thế AGC Thế này đ−ợc dùng để phản hồi về tầng khuếch đại trung tần IF thứ nhất

R32-Nếu tín hiệu có biên độ lớn thì thế AGC lớn (âm), nó sẽ điều khiển giảm hệ số khuếch đại của tầng thứ nhất Nếu tín hiệu IF nhỏ thì thế AGC cũng nhỏ và nó điều khiển tăng hệ số khuếch đại

Hình 3.2- Sơ đồ khối AGC

3.2 Thực nghiệm

3.2.1 AGC (Automatic Gain Control)

- Ch−a cấp nguồn cho bộ thu (jump J không nối)

- Cắm jump J3

- Đ−a tín hiệu 455kHz biên độ 1Vp-p từ máy phát vào điểm TP20 (không điều chế)

- Nối dao động kí vào điểm TP22 và sau diode D1

- Thay đổi biên độ máy phát từ 0Vp-p đến khoảng 1Vp-p

Q1 Tín hiệu đo sau diode D1 là tín hiệu thuộc loại nào?

Trang 19

- Thay đổi biên độ của máy phát

Q3 Bạn thấy gì sau diode D1?

a Tín hiệu tách sóng giữ không đổi

b Biên độ của tín hiệu tách sóng thay đổi

c Biên độ của tín hiệu tách sóng và thành phần một chiều dương thay đổi

d Biên độ của tín hiệu tách sóng và thành phần một chiều

âm thay đổi

- Nối dao động kí vào TP17 và thay đổi biên độ máy phát

Q4 Bạn thấy gì tại điểm TP17?

a Tín hiệu tách sóng giữ không đổi

b Biên độ của tín hiệu tách sóng thay đổi

c Chỉ có phần dương của tín hiệu tách sóng

d Chỉ có thành phần một chiều âm của tín hiệu tách sóng

Trang 20

Bài 1.4 - Khuếch đại trung tần IF

(Intermediate Frequency Amplifier)

Nội dung:

- Phân tích hoạt động của hai tầng khuếch đại trung tần (intermediate frequency amplifier)

- Đo hệ số khuếch đại của mỗi tầng và của cả hệ

- Đánh giá ảnh hưởng của AGC lên tầng khuếch đại

Yêu cầu đặc biệt: máy phát AM/SWEEP 400 - 1600 kHz

Hình 4.1 là sơ đồ mạch điện khuếch đại trung tần IF của bộ thu Tín hiệu từ bộ trộn được đưa qua biến thế (TR3) rồi đến tầng khuếch đại IF thứ nhất Thế thiên áp của transistor T4 phụ thuộc vào thế AGC (được phản hồi từ bộ tách sóng) nhờ vậy có thể thay

đổi được hệ số khuếch đại của tầng thứ nhất

Tín hiệu tiếp tục qua TR4, tới tầng khuếch đại trung tần IF thứ hai, qua TR5, tới diode tách sóng

Chú ý rằng chúng ta gọi các TR (transformer) là biến thế nhưng thực tế chúng còn có một tụ điện mắc song song với cuộn sơ cấp để tạo thành mạch lọc tần số trung tần

Trang 21

Hình 4.1 - Sơ đồ mạch điện khuếch đại trung tần IF

Trang 22

4.2 Thực nghiệm

4.2.1 Tầng khuếch đại trung tần thứ hai

- Cấp nguồn cho bộ thu AM (AM receiver) (nối jump J)

- Không nối jump J3 (AGC)

- Nối TP15 xuống đất, như vậy dao động nội bị khóa Xem hình 4.2

Hình 4.2 Sơ đồ bố trí tầng khuếch đại trung tần thứ hai

- Đưa tín hiệu 455kHz, biên độ 0.2 Vp-p tới điểm TP18 (không điều chế)

- Nối dao động kí vào điểm TP19 (cực bazơ của T5) và TP22

- Đo thế Vi và Vo (peak to peak) tại điểm TP19 và TR22 tương ứng Tính hệ số khuếch đại G theo công thức:

4.2.2 Đặc trưng tần số của tầng khuếch đại IF thứ hai

- Giữ nguyên trạng thái của phần trước

- Thay đổi tần số lối vào từ 440 đến 470kHz với bước đo là 5kHz Tính hệ số khuếch đại GdB tương ứng, điền đầy đủ vào bảng sau (có thể tự lập bảng):

- Vẽ đồ thị sự phụ thuộc của GdB vào tần số

- Tính dải tần B = f2 - f1

- Với f2, f1 là các tần số cắt tương ứng với mức suy giảm 3dB của giá trị G cực đại

Trang 23

4.2.3 Khảo sát toàn bộ khuếch đại IF

- Cấp nguồn cho bộ thu AM (AM receiver), (nối jump J)

- Bỏ jump J3 (AGC) và nối TP14 xuống đất (ground) Xem hình 4.3

Hình 4.3 Sơ đồ khảo sát toàn bộ khuếch đại IF

- Đưa tín hiệu tần số 455kHz với biên độ 0.1Vp-p tới TP15 (no modulation)

- Nối dao động kí vào TP22

- Điều chỉnh TR3, TR4 và TR5 để tính biên độ cực đại tại

điểm TP22

- Đo thế Vi và Vo (peak to peak) tại điểm TP16 (bazơ của T4)

và TR22 tương ứng Tính hệ số khuếch đại G theo công thức:

G = Vo/Vi

GdB = 20log(Vo/Vi)

Trang 24

Q3 Hệ số khuếch đại tín hiệu bằng bao nhiêu?

a Nhỏ hơn hệ số khuếch đại tầng thứ hai và cỡ khoảng 40dB

b Lớn hơn hệ số khuếch đại tầng thứ hai và cỡ khoảng 80dB

c Khoảng 30 dB

d Lớn hơn hệ số khuếch đại tầng thứ hai và cỡ khoảng 45dB

4.2.4 ảnh hưởng của AGC đến hệ số khuếch đại

- Giữ nguyên trạng thái của phần trước (hình 4.3)

- Ngắt TP14 với đất (ground)

- Đưa thế một chiều khoảng giữa 0 và -1V vào điểm TP17

Q5 Kiểm tra biên độ tín hiệu lối ra (hoặc hệ số khuếch đại G):

a Tăng khi thế âm một chiều giảm

b Không thay đổi

c Giảm khi thế âm một chiều thay đổi

d Giảm khi thế âm một chiều giảm

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	2,66 MB