Đề tài máy PHÁT vô TUYẾN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VIỄN THÔNG Quá trình phát triển của hệ thống viễn thông được chia thành 3 giai đoạn chính: • Giai đoạn thứ nhất: Từ thế kỷ thứ 19 đến những năm 1950 là sự

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

Đề tài: MÁY PHÁT VÔ TUYẾN

GV hướng dẫn: TS Hồ Văn Cừu

SV thực hiện: Lê Thị Thanh Hà

Trang 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ

THỐNG VIỄN THÔNG

Quá trình phát triển của hệ thống viễn thông được chia thành 3 giai đoạn chính:

• Giai đoạn thứ nhất: Từ thế kỷ thứ 19 đến những năm 1950 là sự xuất hiện hệ thống thông tin điện báo Morse và phát minh máy điện thoại để truyền tín hiệu tiếng nói

và văn bản dạng tương tự, qua kênh truyền có băng thông hẹp.

• Giai đoạn thứ hai từ năm 1951 đến năm 1999, là sự xuất hiện công nghệ thông tin

số, sự phát triển hệ thống tổng đài điện tử số SPC, hình thành các tuyến truyền dẫn

vi ba số, truyền dẫn sợi quang và truyền dẫn vệ tinh.

• Giai đoạn thứ 3 sau năm 2000, là giai đoạn phát triển công nghệ truyền số liệu, băng thông rộng, chuyển mạch gói, hình thành mạng internet toàn cầu tạo tiền đề phát triển mạng truyền thông băng rộng theo xu hướng hội tụ và liên kết mạng truyền thông toàn cầu.

1.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

Trang 4

1.2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ THÔNG TIN VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

1.2.1 Các khái niệm cơ bản

• Tín hiệu: còn được gọi là thông tin (signal) là các dấu hiệu để con người trao đổi, nhận biết được thông qua các giác quan, khi nghiên cứu, quan sát thế giới vật chất xung quanh Các dạng tín hiệu của con người để cảm nhận là tín hiệu âm thanh, tín hiệu hình ảnh, tín hiệu về mùi vị, tín hiệu về nhiệt độ Con người chế tạo các thiết bị để hình thành các tín hiệu tương ứng và thông tin giữa người với người.

• Truyền thông: còn được gọi là thông tin liên lạc là truyền đi các thông tin tín hiệu của con người, từ vị trí A đến vị trí B.

Trang 5

1.2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ THÔNG TIN VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG

1.2.1 Các khái niệm cơ bản

• Kênh truyền: là phương tiện để truyền tín hiệu từ điểm A đến điểm B Tín hiệu truyền theo một chiều từ A đến B được gọi là kênh truyền đơn hướng, tín hiệu truyền theo hai chiều từ A đến B và ngược lại được gọi là kênh truyền hai chiều hay kênh truyền song hướng Mô hình toán của kênh thông tin được biểu diễn theo hàm truyền h(t), tham số đặc trưng là sự suy hao, băng thông và nhiễu.

• Kênh thuê bao: là kênh thông tin hay còn gọi là kênh truyền tin được nhà cung cấp dành riêng cho người dùng để người dùng làm phương tiện thông tin giữa con người với con người hay nói theo cách tổng quát là giữa các đối tượng trao đổi thông tin với nhau.

Trang 6

1.2.2 Mô hình kênh truyền thông tin.

1.2.2.1 Kênh truyền đơn hướng

Tín hiệu thu

Nhiễu n(t)

Tín hiệu thu

Analog signal

Tín hiệu phát

x(t,f Ω ) Analog signal

Máy phát

s(t,B)

PTX(w)

Máy thu

PRX(w) r(t,B) Tín hiệu phát

Trang 7

1.2.2.2 Kênh truyền song hướng

Hình 1.2: Mô hình kênh truyền tín hiệu tương tự hai chiều giữa A và B

x(t,fΩ ) x(t,fΩ )

Kênh truyển dẫn h(t), B(Hz), L(dB),N(w)

s(t,B) r(t,B)PRX(w)Tín hiệu phát

r(t,B) T/h thu

Cự ly truyền dẫn D(m)

Trang 8

1.2.2.3 Kênh truyền tín hiệu số

Hình 1.3: Mô hình kênh truyền tín hiệu số hai chiều giữa A đến B

x(t,f Ω ) Kênh truyển dẫn

h(t), B(Hz), L(dB),N(w)

Tín hiệu thu Tín hiệu số

Nhiễu n(t)

Tín hiệu thu D/A

Analog signal digital signal

digital signal

Tín hiệu số

r(t) = s(t).h(t)+n(t)

(Eb/N0) BER

Digital communications channel

S/N D/A Máy thu

Máy phát A/D

Trang 9

1.2.2.4 Kênh truyền tín hiệu thoại liên đài

Hình 1.4: Mô hình kênh truyền tín hiệu thoại giữa tổng đài A và tổng đài B

Trang 10

1.2.2.5 Kênh truyền tín hiệu thoại số liên đài trên cáp kim loại

Hình 1.5: Mô hình minh họa đường dây truyền tín hiệu giữ thuê bao A và thuê bao

B từ tổng đài điện thoại A sang tổng đài điện thoại B

Trang 11

1.2.3 Mô hình kênh thoại liên kết giữa các tổng đài điện thoại

Tổng đài điện thoại điện tử số được thiết kế để kết nối với hệ thống các máy điện thoại như hình 1.6, trong đó mỗi máy điện thoại được xác định bằng mã số gọi là

mã số thuê bao Mã số thuê bao được thiết lập theo quy định của Ủy ban quản lý viễn thông quốc tế ITUb bao gồm mã số quốc gia, mã số tổng đài và mã số thuế thuê bao, chiều đài tối đa của mã số thuê bao là 16 số.

Hình 1.6: Mô hình minh họa đường dây

truyền tín hiệu giữa thuê bao A và thuê bao

B của tổng đài điện thoại số

Trang 12

1.2.4 Sơ đồ kết nối của các kênh truyền dịch vụ trong tổng đài điện

tử số

Hình 1.7: Mô hình minh họa các loại kênh dịch

vụ của tổng đài điện thoại số

Tổng đài điện tử số được xây dựng để truyền tín hiệu

của nhiều loại dịch vụ như thoại tương tự, tín hiệu fax,

tín hiệu trung kế tương tự, kênh điện thoại số, tín hiệu

trung kế số và các kênh kết nối truyền số liệu Kênh thuê

bao tương tự gọi là analog subscriber lines, phổ tần tín

hiệu trong khoản 4KHz, Kênh thuê bao số gọi là digital

subscriber lines, phổ tần tín hiệu tương ứng với tham số

tốc độ truyền Rb phổ tần lý tưởng là f m (Hz)= R b /2 Kênh

thuê bao số được nối đến máy điện thoại số hoặc máy

tính Analog trunks lines là kênh truyền tín hiệu trung kế

analog giữa hai tổng đài Digital trunks lines là kênh

truyền tín hiệu trung kế số giữa hai tổng đài

Trang 13

1.3 VẤN ĐỀ CHUẨN HOÁ VÀ CÁC TỔ CHỨC CHUẨN HÓA TRONG VIỄN THÔNG

1.3.1 Giới thiệu

Hệ thống mạng viễn thông được thiết kế để phục vụ cho nhiều người sử dụng khác nhau tại các quốc gia trên toàn thế giới, trong đó các thiết bị hạ tầng mạng cũng như các mô hình dịch vụ được cung cấp từ nhiều nhà sản xuất khác nhau, do đó để sử dụng hiệu quả hạ tầng mạng viễn thông thì các thiết bị, dịch vụ, tài nguyên mạng cần được xây dựng thống nhất theo các tiêu chuẩn, để chúng

có thể liên kết và tương thích với nhau trên phạm vi quốc gia và quốc tế, cũng như đảm bảo hiệu quả về giá thành.

Hệ thống các tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành viễn thông đã mang lại nhiều ưu điểm quan

trọng cho người dùng cũng như các nhà cung cấp dịch vụ là gia tăng tính cạnh tranh, tăng tính hấp

dẫn về mặt kinh doanh, tăng tốc độ phát triển mạng lưới, tăng số lượng các nhà cung cấp sản phẩm, giá thành cung cấp các dịch vụ viễn thông thấp, tăng nhanh số lượng người sử dụng, tăng tính hiện đại công nghệ.

Trang 14

1.3 VẤN ĐỀ CHUẨN HOÁ VÀ CÁC TỔ CHỨC CHUẨN HÓA TRONG VIỄN THÔNG

1.3.2 Phân cấp các tổ chức chuẩn hóa viễn thông

1.3.2.1 Các tổ chức chuẩn hoá cấp quốc gia

Trong mỗi quốc gia, chính phủ sẽ hình thành các tổ chức chịu trách nhiệm về việc xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật và quản lý kỹ thuật mạng lưới viễn thông của nước mình Các cơ quan có thẩm quyền về chuẩn hoá trong nước sẽ phê chuẩn các tiêu chuẩn kỹ thuật để áp dụng chính thức.

Việt Nam, chính phủ giao nhiệm vụ cho bộ Thông tin và Truyền thông chịu trách nhiệm về xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng trong mạng viễn thông Việt Nam và kết nối quốc tế

Trang 15

1.3.2.2 Các tổ chức chuẩn hóa khu vực và châu lục

 Các tổ chức chuẩn hóa của Châu Âu:

Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) là một cơ quan độc lập làm nhiệm vụ nghiên cứu xây dựng các tiêu chuẩn áp dụng chung cho các nước trong khối liên hiệp Châu Âu Các nhà khai thác mạng và các nhà sản xuất thiết bị cũng tham gia vào công việc chuẩn hoá.

 Các tổ chức chuẩn hóa của Mỹ:

• Cơ quan có thẩm quyền về tiêu chuẩn kỹ thuật của Mỹ là Viện nghiên cứu tiêu chuẩn quốc gia Mỹ ANSI, Viện có chức năng xây dựng các tiêu chuẩn về viễn thông

• Hệ thống chuẩn hóa của Mỹ được áp dụng tại Mỹ và được vận dụng áp dụng cho các nước tại khu vực Bắc Mỹ, đồng thời được ITU nghiện cứu áp dụng thành chuẩn quốc tế.

Trang 16

1.3.2.3 Các tổ chức chuẩn hóa quốc tế

Liên minh viễn thông quốc tế (ITU) là một cơ quan chuyên môn của Liên Hiệp Quốc chịu trách nhiệm về viễn thông ITU được hình thành từ tất cả các nước trên thế giới, hiện nay có hơn 200 nước thành viên, nhiệm vụ của ITU là xây dựng mô hình chuẩn hóa viễn thông, quản lý và phát triển mạng viễn thông toàn cầu Công tác chuẩn hoá của ITU được chia thành các bộ phận chính là:

• Hội đồng tư vấn điện báo, điện thoại quốc tế CCITT, (International Telecommunication Union/International Telegraph Union), hay còn gọi là ITU-T, chữ T là chữ viết tắt của

từ viễn thông (Telecommunication)

• Hội đồng tư vấn về vô thông tuyến quốc tế CCIR, (International Radio Union) hay còn gọi là ITU-R, trong đó chữ R viết tắt của từ (Radio) vô tuyến

Trang 17

1.3.2.4 Vấn đề quản lý các chuẩn kỹ thuật chuyên ngành bưu chính viễn thông của Việt Nam

• Chính phủ Việt Nam phân công Bộ Thông tin và Truyền thông là cơ quan quản lý, nghiên cứu, xây dựng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành Bưu chính, thông tin điện tử, điện thoại, điện báo và công nghệ thông tin, truyền tdẩn tín hiệu trong ngành viễn thông và

áp dụng tại Việt Nam Hệ thống viễn thông Việt Nam phát triển theo hướng số hóa, kết nối toàn cầu, nên chủ trương chung trong việc xây dựng các hệ thống tiêu chuẩn quốc gia đều dựa vào tiêu chuẩn của quốc tế và tiêu chuẩn của các nước có nền công nghiệp phát triển.

• Đặc điểm của hệ thống tiêu chuẩn đo lường của Việt Nam là áp dụng theo hệ thống tiêu chuẩn quốc tế nên người dùng, nhà cung cấp dịch vụ lựa chọn được hệ thống trang thiết bị tốt, sử dụng hiệu quả, tốc độ phát triển gia tăng tất nhanh

Trang 18

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VÔ

Sau năm 1980, điện thoại cố định không dây và điện thoại di động mạng tế bào (cellular) trở nên phổ biến và phát triển nhanh chóng Đường truyền trực tiếp giữa các vệ tinh và các hệ thống truyền thông cá nhân có thể cung cấp truyền thông thoại, video hoặc dữ liệu đến bất kỳ nơi nào trên thế giới, thậm chí trong những vùng xa xôi nhất của địa cầu

Trang 19

2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Ngoài các ứng dụng truyền thông và radar, các công nghệ truyền dẫn

vô tuyến còn có nhiều ứng dụng khác như thông tin giám sát phương tiện giao thông và thông tin điều khiển tàu cao tốc, hệ thống vệ tinh quảng bá trực tiếp DBS (Direct Broadcast Satellite), và sau khi chiến tranh lạnh kết thúc, nhiều công nghệ thông tin vô tuyến ứng dụng trong quân sự có thể được sử dụng trong các ứng dụng dân sự như hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System), các hệ thống nhận dạng vô tuyến RFID (RF IDentification), các hệ thống cảm biến và giám sát từ xa cũng được dùng trong nhiều ứng dụng thương mại

TUYẾN

Trang 20

2.2 PHỔ TẦN SỐ VÔ TUYẾN

Ký hiệu Thuật ngữ tiếng Anh Thuật ngữ tiếng Việt Tần số

LF Low Frequency Băng tần số thấp 30KHz – 300KHz

MF Medium Frequency Băng tần số trung bình 0,3 MHz – 3 MHz

HF High Frequency Băng tần số cao tần 3 MHz – 30MHz

VHF Very High Frequency Băng tần số siêu cao 30MHz – 300MHz

UHF Ultra High Frequency Băng tần số cực siêu cao 0,3GHz – 3GHz

SHF Super High Frequency Băng tần số Vi ba 3GHz – 30GHz

EHF Extremely High

Frequency Băng tần Sóng milimet 30GHz – 300GHz

TUYẾN

Trang 21

2.2 PHỔ TẦN SỐ VÔ TUYẾN

Bảng phân chia băng tần số milimet

Băng sóng Dải tần số GHz Băng sóng Dải tần số GHz

Trang 22

2.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN

• Băng thông tức thời lớn hơn để truyền được

nhiều thông tin hơn

• Độ phân giải cao đối với radar, đối với vệ tinh

và cảm biến chi tiết hơn

• Giảm kích thước anten và các linh kiện khác

• Ít giao thoa với các ứng dụng ở gần

• Tốc độ cao đối với xử lý tín hiệu số và truyền dữ

liệu

• Lưu lượng sử dụng phổ ít bị quá tải

• Khó bị nhiễu phá rối

• Linh kiện đắt tiền hơn

• Tổn hao khí quyển cao hơn

• Sử dụng công nghệ GaAs để chế tạo linh kiện, phức tạp hơn công nghệ Si

• Công suất ngõ ra của các linh kiện tích cực thấp hơn

TUYẾN

Trang 23

2.4 CÁC ỨNG DỤNG CỦA THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Hệ thống truyền dẫn vô tuyến có hai ứng dụng quan trọng nhất là triển khai các hệ thống truyền thông và hệ thống thông tin radar; nhưng cũng còn nhiều ứng dụng khác Hiện nay, thị trường đang có xu thế nghiêng về

sự tăng trưởng nhanh chóng của các hệ thống thông tin vô tuyến di động, truyền hình vệ tinh, điện thoại di động băng thông rộng và thông tin dữ liệu.

Các lĩnh vực ứng dụng chính của truyền dẫn vô tuyến bao gồm truyền thông, radar, định vị, cảm biến từ xa, nhận dạng vô tuyến (RFID), quảng

bá, xe cộ và đường cao tốc, cảm biến, do thám, y học và khám phá vũ trụ

TUYẾN

Trang 24

2.5 MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN

VÔ TUYẾN

Một hệ thống vô tuyến chia thành hai khối chính, khối thu tín hiệu vô tuyến và khối phát tín hiệu vô tuyến được mô tả trong hình bên.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

HỆ THỐNG

TRUYỀN DẪN

VÔ TUYẾN

Trang 25

2.5 MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN

2.5.1 Nguyên lý hoạt động của máy phát vô tuyến

Máy phát gồm có bộ lọc băng tần gốc, bộ điều chế tín hiệu, bộ dao động nội, bộ khuếch đại công suất và anten phát.

Tín hiệu băng gốc đưa đến ngõ vào, có thể là tín hiệu thoại, video hoặc dữ liệu, được giới

hạn băng tần đến tần số băng tần gốc, ký hiệu là f m (Hz) Tín hiệu này được đưa qua bộ lọc băng

tần gốc để loại bỏ các thành phần nằm ngoài dải thông của kênh Tín hiệu thông tin sau đó

được trộn với tín hiệu sóng mang, ký hiệu c(t) có tần số là f LO,TX (Hz), sóng mang được tạo ra từ

bộ dao động nội LO (Local Oscillator) Tín hiệu điều chế phát đã có sự thay đổi tần số tăng

lên, được gọi chung là tín hiệu cao tần phát là f RF,TX (Hz)= (f LO + f m ) hoặc f RF,TX (Hz)=( f LO – f m ), thông thường tín hiệu cao tần phát f RF,TX (Hz) có tần số lớn hơn rất nhiều tần số tín hiệu băng tần gốc f m Tín hiệu điều chế phát sau đó được đưa đến các bộ khuếch đại công suất để khuếch đại tín hiệu đạt mức công suất thiết kế PT và đưa tới anten phát để bức xạ tín hiệu cao tần phát lan truyền trong không gian tự do Tín hiệu phát có ký hiệu là s(t).

TUYẾN

Trang 26

2.5 MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN

2.5.2 Nguyên lý hoạt động của máy thu vô tuyến

Tín hiệu sóng điện từ lan truyền trong không gian tự do sẽ được hấp thu bởi anten thu của máy thu, ký hiệu là r(t) và có tần số bằng tần số tín hiệu phát gởi

tới f RF,RX (Hz), tín hiệu thu có giá trị thấp và có nhiều nguồn tạp âm xen vào do

quá trình truyền sóng điện từ trong khí quyển, tín hiệu thu thường được khuếch đại bởi một bộ khuếch đại cao tần có mức nhiễu thấp LNA (Low-Noise Amplifier) LNA có thể được bỏ qua ở một số hệ thống khi tín hiệu thu có mức thu đủ lớn và tần số không cao; thương2 sử dụng trong các đường truyền vô tuyến khoảng cách gần Tín hiệu thu sau đó được trộn với tín hiệu sóng mang

được tạo ra từ bộ dao động nội trong máy thu VCO, có tần số là f LO,RX (Hz)

TUYẾN

Tiêu đề	Máy Phát Vô Tuyến
Tác giả	Lê Thị Thanh Hà
Người hướng dẫn	TS. Hồ Văn Cừu
Trường học	Trường Đại Học Sài Gòn
Chuyên ngành	Điện Tử - Viễn Thông
Thể loại	Đề Tài

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	734,22 KB