Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 11: Tổng quan về hệ thống thu phát vô tuyến

Chia sẻ: Dinh Tuan | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

243
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Nhập môn điện tử - Chương 11: Tổng quan về hệ thống thu phát vô tuyến" cung cấp cho người đọc các kiến thức: Các khái niệm cơ bản, máy phát, máy thu. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 11: Tổng quan về hệ thống thu phát vô tuyến

Tr ường Đ ại H ọc Công Ngh ệ Thông Tin KHOA MẠNG & TRUYỀN THÔNG CHƯƠNG 11 Tổng quan THÁNG 9/2012 về hệ thống thu phát vô tuyến 1
Chương 11: Tổng quan về hệ thống thu phát vô tuyến 1. Các khái niệm cơ bản 2. Máy phát 3. Máy thu 2
1. Các khái niệm cơ bản a. HÖ THè NG THIÕT BÞ THU PH¸T TÝn hiÖu TÝn hiÖu vµo: M¸y ph¸t M«i trê ng M¸y thu ra truyÒn Tx Rx ©m thanh, d liÖu, hinh ¶nh NhiÔu NhiÔu NhiÔu S¬®å khèi cña hÖ thèng thiÕt bÞ thu ph¸t 3
+ M¸y p h¸t: TËp hîp c¸c linh kiÖn vµ m¹ch ®iÖn tö ®îc thiÕt kÕ ®Ó biÕn ®æi tin tøc thµnh tÝn hiÖu phï hîp víi m«i trêng truyÒn. + M«i trê ng truy Òn: Ph¬ng tiÖn ®Ó truyÒn th«ng tin, cã thÓ lµ d©y dÉn (gäi lµ hữu tuyÕn nh c¸p ®ång trôc, c¸p sîi quang) hoÆc lµ kho¶ng kh«ng gian tõ n¬i ph¸t ®Õn n¬i thu (gäi lµ v« tuyÕn, nh trong th«ng tin vi ba sè, th«ng tin vÖ tinh). + M¸y thu: TËp hîp c¸c linh kiÖn vµ m¹ch ®iÖn tö ®îc thiÕt kÕ ®Ó nhËn tÝn hiÖu tõ m«i trêng truyÒn, xö lý vµ kh«i phôc l¹i tÝn hiÖu ban ®Çu. +NhiÔu: TÝn hiÖu ngÉu nhiªn kh«ng momg muèn, xen lÉn vµo tÝn hiÖu hữu Ých, lµm sai d¹ng tÝn hiÖu ban ®Çu. NhiÔu cã thÓ xuÊt hiÖn trong c¶ 3 qu¸ trình ph¸t, truyÒn dÉn vµ thu. Do ®ã viÖc triÖt nhiÔu lµ mét vÊn ®Ò quan träng cÇn ®îc quan t©m trong hÖ thèng thiÕt bÞ thu ph¸t nh»m n©ng cao chÊt lîng tÝn hiÖu truyÒn dÉn. 4
b. m¸y ph¸t TÝn hiÖu ĐiÒu Đæ i tÇn KĐCS vµo chÕ cao tÇn Tæng ĐiÒu hîp tÇn khiÓn sè sè S¬®å khèi tæng qu¸t cña m¸y ph¸t 5
M¸y thu th«ng tin chuyªn dông ®îc ®æi tÇn 2 lÇn nh»m t¨ng ®é chän läc vµ lo¹i bá nhiÔu tÇn sè ¶nh. C¸c tÝn hiÖu ban ®Çu (nguyªn thuû) d¹ng t¬ng tù hay sè cha ®iÒu chÕ ®îc gäi lµ tÝn hiÖu băng gèc (Base Band Signals). TÝn hiÖu băng gèc cã thÓ ®îc truyÒn trùc tiÕp trong m«i trêng truyÒn nh ®iÖn tho¹i néi bé (Intercom), giữa c¸c m¸y tÝnh trong m¹ng LAN... hoÆc truyÒn gi¸n tiÕp b»ng kü thuËt ®iÒu chÕ. + ĐiÒu c hÕ: lµ qu¸ tr×nh biÕn ®æi mét trong c¸c th«ng sè cña sãng mang cao tÇn hình sine (biªn ®é, tÇn sè hoÆc pha) tØ lÖ víi tÝn hiÖu băng gèc. Cã ba lo¹i ®iÒu chÕ c¬ b¶n: ®iÒu biªn AM, ®iÒu tÇn FM, ®iÒu pha PM vµ c¸c biÕn thÓ cña chóng (d¹ng t¬ng tù) nh SSB, DSB, (d¹ng sè) nh FSK, PSK, QPSK, MPSK... + §æ i tÇn: (Trén tÇn-Mixer) lµ qu¸ tr×nh dÞch chuyÓn phæ cña tÝn hiÖu ®· ®iÒu chÕ lªn cao (ë m¸y ph¸t) hoÆc xuèng thÊp (ë m¸y thu) mµ kh«ng thay ®æi cÊu tróc phæ (d¹ng tÝn hiÖu) cña nã ®Ó thuËn tiÖn cho viÖc xö lý tÝn hiÖu. + Tæ ng hîp tÇn s è : (Frequency Synthesizer) lµ bé t¹o nhiÒu tÇn sè chuÈn cã ®é æn ®Þnh cao tõ mét hoÆc vµi tÇn sè chuÈn cña dao ®éng th¹ch anh. + KhuÕc h ®¹i c «ng s uÊt c ao tÇn: KhuÕch ®¹i tÝn hiÖu ®· ®iÒu chÕ ë tÇn sè nµo ®ã ®Õn møc c«ng suÊt cÇn thiÕt, läc, phèi hîp trë kh¸ng víi anten ph¸t. 6
c . m¸y thu KĐCT Đæi KĐTT Đæi KĐTT Gi¶i KĐCS tÇn tÇn ®iÒu (LNA) 1 2 chÕ 1 2 AGC Tæng ĐiÒu hîp tÇn khiÓn sè sè S¬®å khèi tæng qu¸t cña m¸y thu 7
+ Ante n thu: lµ phÇn tö biÕn ®æi năng lîng sãng ®iÖn tõ thµnh tÝn hiÖu cao tÇn ë ngâ vµo cña m¸y thu, anten cã tÝnh thuËn nghÞch. + Bé khuÕc h ®¹i c ao tÇn tÝn hiÖu nhá: (RFAmp) thêng lµ bé khuÕch ®¹i nhiÔu thÊp LNA (Low Noise Amplifier). Nã khuÕch ®¹i tÝn hiÖu thu ®îc tõ anten ®Õn møc cÇn thiÕt ®Ó ®æi tÇn xuèng trung tÇn. + Bé khuÕc h ®¹i trung tÇn: IF Amp (Intermediate Frequency Amplifier): Bé khuÕch ®¹i cã ®é chän läc cao, hÖ sè khuÕch ®¹i lín ®Ó tăng ®iÖn ¸p tÝn hiÖu ®Õn møc cÇn thiÕt cho viÖc gi¶i ®iÒu chÕ. ë nhiÒu m¸y thu hiÖn ®¹i, nh»m tăng chÊt lîng, viÖc ®æi tÇn ®îc thùc hiÖn 2 lÇn nh hình vÏ. + Gi¶i ®iÒu c hÕ: (Demodulation) lµ qu¸ trình kh«i phôc l¹i tÝn hiÖu ban ®Çu (tÝn hiÖu ®a vµo ®iÒu chÕ ë m¸y ph¸t) tõ tÝn hiÖu trung tÇn. + M¹c h ®iÖn tö th«ng tin liª n q uan ®Õn tÇn s è c ao : Bé tæng hîp tÇn sè, Bé ®iÒu khiÓn sè, t¶i chän läc tÇn sè kh«ng thuÇn trë, phèi hîp trë kh¸ng, anten, m¹ch xö lý tÝn 8
d. Phæ tÇn s è Tªn d¶i tÇn TÇn sè Bíc sãng TÇn sè cùc thÊp (ELF) Extremly Low (30 - 300) Hz 10 7 10 6 m Frequency TÇn sè tiÕng (VF) Voice Frequency (300 - 3000) Hz 10 6 10 5 m TÇn sè rÊt thÊp (VLF) Very Low Frequency (3 - 30)KHz 10 5 10 4 m TÇn sè thÊp (LF) Low Frequency (30 - 300)KHz 10 4 10 3 m TÇn sè trung b×nh (MF) Medium Frequency (300 - 3000)KHz 10 3 10 2 m TÇn sè cao (HF) High Frequency (3 - 30)MHz 10 2 101 m TÇn sè rÊt cao (VHF) Very High Frequency (30 - 300)MHz 10 1 m TÇn sè cùc cao (UHF) Ultra High Frequency (300 - 3000)MHz 1 10 1 m TÇn sè siªu cao (SHF) Super High Frequency (3 - 30)GHz 1 10 10 2 m TÇn sè siªu cùc cao (EHF) Extremly High (30 - 300)GHz Frequency 10 2 10 3 m Vïng ¸nh s¸ng Hång ngo¹i (IR) Infrared 0,7 10 m Vïng ¸nh s¸ng thÊy ®îc The Visible Spectrum (Light) 0,4 0,8 m 9
D¶i tÇn Vi ba (Microwave) cã tÇn sè tõ 1GHz ®Õn 40GHz ®îc chia lµm nhiÒu d¶i nhá: L Band : (1 - 2) GHz S Band: (2 - 4) GHz C Band: (4 - 8) GHz X Band: (8 - 12) GHz Ku Band : (12 - 18) GHz K Band: (18 - 27) GHz Ka Band : (27 - 40) GHz ViÖc ph©n lo¹i phæ tÇn sè ra nhiÒu d¶i tÇn ®Ó n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông ë m¸y thu. 10
E. BĂng th«ng Ø Băng th«ng lµ hiÖu giữa tÇn sè lín nhÊt vµ tÇn sè nhá nhÊt cña tÝn hiÖu. Đã lµ kho¶ng tÇn sè mµ phæ tÝn hiÖu chiÕm giữ hoÆc lµ kho¶ng tÇn sè tÝn hiÖu ®îc truyÒn tõ m¸y ph¸t ®Õn m¸y thu. Ø Khi tÝn hiÖu ban ®Çu ®îc ®iÒu chÕ lªn sãng mang cao tÇn, phæ cña tÝn hiÖu cao tÇn ®· ®iÒu chÕ chiÕm giữ mét băng th«ng quanh tÇn sè sãng mang. Ø Tuú theo kiÓu ®iÒu chÕ mµ băng th«ng cao tÇn cã ®é réng kh¸c nhau. C¸c kü thuËt viÔn th«ng h íng ®Õn viÖc gi¶m băng th«ng tÝn hiÖu truyÒn, gi¶m nhiÔu, tiÕt kiÖm phæ tÇn sè. 11
F. C¸c ø ng dô ng kü thuËt th«ng tin ®iÖn tö vTh«ng tin mét chiÒu (Simplex) - Ph¸t thanh qu¶ng b¸ AM, FM - TruyÒn hình qu¶ng b¸ - TruyÒn hình c¸p - Nh¾n tin - Đo xa, ®iÒu khiÓn xa - ĐÞnh vÞ toµn cÇu GPS... vTh«ng tin hai chiÒu (Duplex) - §iÖn tho¹i c«ng céng - §iÖn tho¹i v« tuyÕn di ®éng hoÆc cè ®Þnh - §iÖn tho¹i di ®éng tÕ bµo - Th«ng tin cña c¸c tr¹m mÆt ®Êt th«ng qua vÖ tinh - Th«ng tin hµng kh«ng, th«ng tin vi ba sè - Th«ng tin sè liÖu gi÷a c¸c m¸y vi tÝnh... 12
2. Máy phát a) §Þnh ng hÜa M«i trêng TruyÒn M¸yph¸t sãng M¸y thu S ¬ ®å khè i tæ ng qu¸t cña hÖ thè ng thiÕt bÞ thu ph¸t M¸y ph¸t lµ mét thiÕt bÞ ph¸t ra tÝn hiÖu díi d¹ng sãng ®iÖn tõ ®îc biÓu diÔn díi mét h×nh thøc ®iÒu chÕ thÝch hîp, chÝnh x¸c ®Ó b¶o vÖ c¸c th«ng tin ®îc ph¸t ®i, kh«ng bÞ biÕn d¹ng qu¸ møc. Ngoµi ra, c¸c tÇn sè ho¹t ®éng cña m¸y ph¸t ®îc chän ph¶i cã ®é æn ®Þnh cao (c«ng suÊt ra, tÇn sè lµm viÖc, ®é æn ®Þnh tÇn sè, d¶i tÇn sè ®iÒu chÕ), phù hợp v13 ới c¸c kªnh vµ vïng phñ sãng theo qui ®Þnh cña hiÖp héi
b) Ph©n lo ¹i  The o c «ng dô ng M¸y ph¸t Ph¸t Ph¸t Ph¸t Th«ng tin Chg trình øng dông Cè Di Ph¸t Ph¸t Đo kh Ra ®Þnh ®éng thanh hình c¸ch ®a Ph©n lo¹i m ¸y ph¸t the o c«ng dông 14
• The o tÇn s è +Ph¸t thanh: § 3KHz 30KHz (100Km 10Km): ®µi ph¸t sãng cùc dµi VLW § 30KHz 300KHz (10Km 1Km): ®µi ph¸t sãng dµi LW § 300KHz 3000KHz (1Km 100m): ®µi ph¸t sãng trung MW § 3MHz 30MHz (100m 10m): ®µi ph¸t sãng ng¾n SW 15
•The o ph¬ng ph¸p ®iÒu c hÕ +M¸y ph¸t ®iÒu biªn (AM) +M¸y ph¸t ®¬n biªn (SSB) + M¸y ph¸t ®iÒu tÇn (FM) vµ m¸y ph¸t ®iÒu tÇn ©m thanh næi (FM Stereo) +M¸y ph¸t ®iÒu xung (PM) +M¸y ph¸t kho¸ dÞch biªn ®é ASK, QAM +M¸y ph¸t kho¸ dÞch pha PSK, QPSK +M¸y ph¸t kho¸ dÞch tÇn FSK... •The o c «ng s uÊt +M¸y ph¸t c«ng suÊt nhá Pra
C. CÁC LOẠI MÁY PHÁT i. M¸y ph¸t ®iÒu biªn (AM) TiÒn KĐ KĐCS¢T KĐCSCT M¹ch ra ©m tÇn TiÒn KĐ TBÞ an Cao tÇn toµn &lµm nguéi Khèi chñ Nguån sãng Cung cÊp S ¬ ®å khè i tæ ng qu¸t cña m ¸y ph¸t ®iÒu biªn AM 17
+ TiÒn khuÕch ®¹i ©m tÇn: Cã nhiÖm vô khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p tÝn hiÖu vµo ®Õn møc cÇn thiÕt ®Ó ®a vµo tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt ©m tÇn (K§CS¢T). V× ®èi víi m¸y ph¸t AM th× biªn ®é ®iÖn ¸p ©m tÇn yªu cÇu lín ®Ó cã ®é ®iÒu chÕ s©u (m lín) nªn tÇng nµy thêng cã tÇng khuÕch ®¹i micro vµ khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p møc cao. + KhuÕch ®¹i c«ng suÊt ©m tÇn (K§CS¢T): cã nhiÖm vô khuÕch ®¹i tÝn hiÖu ®Õn møc ®ñ lín ®Ó tiÕn hµnh ®iÒu chÕ tÝn hiÖu cao tÇn. + Khèi chñ sãng (Dao ®éng): cã nhiÖm vô t¹o ra dao ®éng cao tÇn (sãng mang) cã biªn ®é vµ tÇn sè æn ®Þnh, cã tÇm biÕn ®æi tÇn sè réng. Muèn vËy, ta cã thÓ dïng m¹ch dao ®éng LC kÕt hîp víi m¹ch tù ®éng ®iÒu chØnh tÇn sè (AFC). + Khèi tiÒn khuÕch ®¹i cao tÇn (TK§CT): cã thÓ ®îc dïng ®Ó nh©n tÇn sè hoÆc khuÕch ®¹i dao ®éng cao tÇn ®Õn møc cÇn thiÕt ®Ó kÝch thÝch cho tÇn c«ng suÊt lµm viÖc. Nã cßn cã nhiÖm vô ®Öm, lµm gi¶m ¶nh hëng cña c¸c tÇng sau ®Õn ®é æn ®Þnh tÇn sè cña khèi chñ sãng. V× vËy, nã cã thÓ 18 cã nhiÒu tÇng: tÇng ®Öm, tÇng nh©n tÇn vµ tÇng tiÒn khuÕch
+ Khèi khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao tÇn (K§CSCT): cã nhiÖm vô t¹o ra c«ng suÊt cÇn thiÕt theo yªu cÇu c«ng suÊt ra cña m¸y ph¸t. C«ng suÊt ra yªu cÇu cµng lín th× sè tÇng khuÕch ®¹i trong khèi K§CSCT cµng nhiÒu. + M¹ch ra ®Ó phèi hîp trë kh¸ng gi÷a tÇng K§CSCT cuèi cïng vµ anten ®Ó cã c«ng suÊt ra tèi u. +Anten ®Ó bøc x¹ n¨ng lîng cao tÇn cña m¸y ph¸t thµnh sãng ®iÖn tõ truyÒn ®i trong kh«ng gian. + Nguån cung cÊp ®iÖn ¸p ph¶i cã c«ng suÊt lín ®Ó cung cÊp cho Transistor hoÆc ®Ìn ®iÖn tö c«ng suÈt. + Ngoµi ra, m¸y ph¸t ph¶i cã thiÕt bÞ an toµn vµ thiÕt bÞ lµm nguéi. 19
ii. M¸y ph¸t ®iÒu tÇn FM TiÒn KĐ TĐKh¸ng Nh©n KĐCSC ©m tÇn +ĐC FM tÇn T +m¹ch ra Khèi chñ TBÞ an Nguån sãng (DĐ) toµn Cung &lµm cÊp nguéi S ¬ ®å khè i tæ ng qu¸t cña m ¸y ph¸t ®iÒu tÇn FM TÇng ®iÖn kh¸ng: sö dông c¸c phÇn tö ®iÖn kh¸ng ®Ó biÕn ®æi tÝn hiÖu ©m tÇn thµnh ®iÖn kh¸ng thay ®æi (dung kh¸ng hoÆc c¶m kh¸ng biÕn thiªn) ®Ó thùc hiÖn viÖc ®iÒu chÕ FM. PhÇn tö ®iÖn kh¸ng cã thÓ lµ Transistor ®iÖn kh¸ng, ®Ìn ®iÖn kh¸ng hoÆc Varicap 20