Luận văn tốt nghiệp Trang 1 PHẦN GIỚI THIỆU SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 2 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, khoa học kỹ thuật trên thế giới có nhiều tiến bộ, nhiều thành tựu đáng kể. Nhất là lónh vực kỹ thuật, công nghệ thông tin, kỹ thuật viba, truyền hình số, tổng đài điện thoại vô tuyến, kỹ thuật phát hình… đã và đang phát triển vượt bậc. Các thiết bò điện tử ngày càng được tinh gọn, siêu nhỏ nhưng tính năng và hiệu quả làm việc của chúng thì rất cao và rất bền. Trong lónh vực phát hình ở nước ta, ngày nay đã có nhiều tiến bộ đáng kể do có nhiều nhà khoa học, những chuyên gia, những kỹ sư giỏi về khoa học kỹ thuật, có nhiều hệ thống thiết bò mới được đưa vào để thay thế các máy cũ. Tuy vậy, về phát hình vẫn còn nhiều lónh vực cần tiếp tục nghiên cứu, học hỏi và phát triển nó thêm đối với người làm kỹ thuật truyền hình nói riêng và các kỹ sư điện tử nói chung. Trong đề tài luận văn tốt nghiệp này, người thực hiện xin trình bày về kỹ thuật này qua đề tài: “MÁY PHÁT HÌNH RF”. Trong chừng mực thời gian ngắn ngủi và lượng kiến thức tích luỹ còn hạn chế, tài liệu chưa nhiều, người thực hiện chỉ khảo sát về máy phát hình và thi công mô hình một máy phát hình có công suất rất nhỏ. Hy vọng với đề tài này, người thực hiện có thêm những hiểu biết về kỹ thuật phát hình và để lại một kết quả thực tiễn tốt sau khi ra trường. Tuy có nhiều cố gắng để thực hiện thành công luận văn tốt nghiệp, nhưng cũng không tránh khỏi những hạn chế. Nếu có điều kiện, người thực hiện sẽ nghiên cứu sâu hơn và hoàn thiện hơn. Rất vui lòng và xin nhận tất cả các ý kiến đóng góp để xây dựng đề tài này tốt hơn ở quý thầy, quý cô và các bạn đồng nhgiệp. Sinh viên thực hiện Nguyễn Hoàng Phương SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 3 LỜI CẢM TẠ Sau thời gian tám tuần làm luận văn tốt nghiệp, với sự nỗ lực của bản thân, sự tận tình hướng dẫn cuả quý thầy: LÊ VIẾT PHÚ và NGUYỄN DUY THẢO, cùng sự đóng góp ý kiến về kỹ thuật của các bạn đồng nghiệp, sự động viên, an ủi, giúp đỡ rất nhiều của gia đình về tinh thần lẫn vật chất. Luận văn tốt nghiệp đã hoàn thành đúng thời gian và đạt kết qủa cao. Người thực hiện luận văn xin thành thật bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai ân sư đã trực tiếp hướng dẫn: LÊ VIẾT PHÚ và NGUYỄN DUY THẢO, xin cảm ơn quý thầy cô khác ở khoa Điện-bộ môn Điện tử của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã đóng góp ý kiến cũng như tài liệu tham khảo. Xin cảm ơn ba mẹ, gia đình đã động viên, chia sẻ, giúp đỡ thật nhiều về tinh thần và vật chất. Xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã đóng góp, giúp đỡ cho người thực hiện hoàn thành luận văn tốt nhiệp này. Xin thành tâm tưởng niệm thầy TRẦN SUM – trưởng khoa Điện-bộ môn Điện tử, đã có nhiều công lao, đóng góp cho khoa và khóa học 95KĐĐ hoàn thành đúng thời gian học qui đònh. Sinh viên thực hiện Nguyễn Hoàng Phương SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 4 PHẦN NỘI DUNG SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 5 CHƯƠNG I: DẪN NHẬP Nước ta hiện nay đang trong thời kỳ đổi mới từ kinh tế-xã hội, khoa học công nghệ, đến giáo dục - đào tạo, thông tin và nhiều lãnh vực khác nữa… nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển nước nhà thành một nước công nghiệp tiên tiến vào năm 2020, trong đó truyền hình đã góp phần đáng kể cho nền kinh tế nước ta. Tuy kỹ thuật phát hình của nước ta còn non trẻ, song cũng đã có nhiều tiến bộ với việc áp dụng nhiều kỹ thuật cao. Truyền hình được sử dụng rộng rãi trong đời sống người dân. Nhờ kỹ thuật truyền hình mà đời sống văn hóa, xã hội của người dân được nâng lên, nắm bắt nhiều thông tin, cập nhật hàng ngày tin tức trên thế giới. Các nhà doanh nhgiệp đã dựa vào truyền hình để quảng cáo sản mới của mình, các lónh vực về khoa học, quân sự, y học, dân số… đều được đưa đến người dân qua hệ thống truyền hình. Nói chung kỹ thuật truyền hình là rất cần thiết và không thể thiếu được trong một nước. Trước một thời đại đang bùng nổ về thông tin, kỹ thuật truyền hình ngày càng phát triển hơn, là một sinh viên đang theo học nghành kỹ thuật điện tử của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, và được phân công làm luận văn tốt nghiệp, người thực hiện xin được trình bày đề tài: “MÁY PHÁT HÌNH RF”. A. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: I. MỤC ĐÍCH: Dựa vào những kiến thức đã học kết hợp với thực tế, người thực hiện làm luận văn tốt nghiệp với đề tài trên nhằm tìmhiểu về lónh vực phát hình, hiểu rõ hơn về những kiến thức kỹ thuật đã học. Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu qua sách vở, tài liệu nước ngoài và dạng mạch thực tế, người thực hiện sẽ thi công một mô hình máy phát hình với công suất rất nhỏ nhằm ứng dụng trong giảng dạy của xưởng thực tập Điện tử ở trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật. II. YÊU CẦU: Dựa vào những điều học được kết hợp với thực tế để hoàn thành tập luận văn tốt nghiệp và thi công mạch hoạt động tốt đúng thời gian qui đònh. B. NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Gồm có các chương: Chương I: Dẫn nhập. SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 6 Chương II: Giới thiệu về máy phát. Chương III: Giới thiệu về máy phát hình. Chương IV: Sóng mang – Môi trường truyền và đường truyền. Chương V: Kỹ thuật điều chế. Chương VI: Các vấn đề về mạch tạo dao động. Chương VII: Khuếch đại công suất cao tần . Chương VIII: Anten. Chương IX: Thi công một máy phát hình RF công suất nhỏ. C. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Đây là đề tài luận văn tốt nghiệp nên nó được thực hiện như sau: + Tìm hiểu về kỹ thuật phát hình. + Tìm hiểu, nghiên cứu để tính toán cho mạch của mô hình máy phát. + Dựa vào tài liệu, tạp chí, sách nước ngoài và trong nước để tham khảo và ứng dụng vào luận văn. + Sau cùng là thi công một máy phát hình RF có công suất nhỏ. D. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN: Căn cứ vào nội dung đề tài, người thực hiện sẽ tiến hành theo các chương.Trong quá trình thi công thì cố gắng tìm hiểu, đọc thêm tài liệu để tính toán cho mạch. Mỗi chương sau khi hoàn thành sẽ trình cho giáo viên hướng dẫn xem. Cố gắng thực hiện hòan thành đúng thời gian qui đònh. SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 7 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU MÁY PHÁT I. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY PHÁT: Một hệ thống thông tin bao gồm: máy phát, máy thu, và môi trường truyền sóng. Trong đó máy phát là một thiết bò phát ra tín hiệu dưới dạng sóng điện từ được điều chế dưới một hình thức nào đó. Sóng điện từ còn gọi là sóng mang hay tải tin làm nhiệm vụ chuyển tải thông tin cần phát đi đến nơi thu (máy thu). Thông tin này được lồng vào (gắn vào) tải tin (sóng mang) bằng hình thức điều chế thích hợp. Máy phát phải phát đi công suất đủ lớn để cung cấp tỉ số tín hiệu trên tạp âm (S/N : signal/ noise) đủ lớn cho máy thu. Máy phát phải sử dụng sự điều chế chính xác để bảo vệ các thông tin được phát đi, không bò biến dạng quá mức. Ngoài ra, các tần số hoạt động của máy phát được chọn căn cứ vào các kênh và vùng phủ sóng theo qui đònh của hiệp hội thông tin quốc tế (ITV). Các tần số trung tâm (sóng mang) của máy phát phải có độ ổn đònh tần số cao. Do đó cần quan tâm một số chỉ tiêu kỹ thuật của máy phát như sau: • Công suất ra của máy phát. • Độ ổn đònh tần số : ∆f/f 0 = 10 -3 ÷ 10 -7 • Các chỉ số điều chế : AM (m AM ) ; FM ( m FM ) • Dải tần số điều chế * Phân loại máy phát: Người ta phân loại máy phát dựa chủ yếu theo các điều kiện sau đây: SVTH: Nguyễn Hòang Phương Máy thuMáy phát Môi trường truyền sóng Anten phát Anten thu Luận văn tốt nghiệp Trang 8 1. Theo công dụng: Được phân loại theo sơ đồ miêu tả sau: 2. Theo tần số: Cũng phân loại tương tự như máy thu * Đối với phát thanh: + Từ (3 ÷30) KHz ≈ (100 km ÷ 10 km ): Đài phát sóng cực dài (VLW). + Từ (30 ÷300) KHz ≈ ( 10km ÷ 1km): Đài phát sóng dài (LW). + Từ (300 ÷3000) KHz ≈(1 Km ÷ 100m ): Đài phát sóng trung (MW). + Từ (3 ÷30) MHz ≈ (100m ÷ 10m ): Đài phát sóng ngắn ( SW). * Đối với phát hình: + Từ (30 ÷300) MHz ≈ (10 m ÷ 1m): Đài phát sóng mét. + Từ (300 ÷3000) MHz ≈ (1 m ÷ 0,1m): Đài phát sóng dm. * Đối với thông tin viba và ra: + Từ (3 ÷30) GHz ≈ (0,1 m ÷ 0,01m): Đài phát sóng cm. + Từ (30 ÷ 300) GHz ≈ (0,01 m ÷ 0,001m): Đài phát sóng mm. 3. Theo phương phát điều chế: + Máy phát điều biên (AM). + Máy phát đơn biên (SSB). SVTH: Nguyễn Hòang Phương PHÁT ỨNG DỤNG PHÁT CHƯƠNG TRÌNH PHÁT THÔNG TIN Đo khoản cách Phát hìnhPhát thanhDi độngCố đònh Ra đa. MÁY PHÁT Luận văn tốt nghiệp Trang 9 + Máy phát điều tần (FM) và máy phát điều tần âm thanh nổi (FM stereo). + Máy phát điều xung (PM). Ngày nay, máy phát số đang được nghiên cứu để ứng dụng vào tất cả các loại máy phát thông tin số, phát thanh số, phát hình số … 4. Theo công suất: + Máy phát công suất nhỏ: P ra < 100 W. + Máy phát công suất trung bình: 100W ≤ P ra ≤ 10 KW. + Máy phát công suất lớn: 10 KW ≤ P ra ≤ 1000 KW. + Máy phát công suất cực lớn: P ra ≥ 1000 KW. Các máy phát có P ra nhỏ có thể sử dụng hoàn toàn bằng transistor; còn lại loại khác có P ra vừa và lớn, cực lớn thì phải dùng các đèn điện tử đặc biệt. II. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT MỘT SỐ LOẠI MÁY PHÁT: 1/. Sơ đồ khối tổng quát của máy phát điều biên (AM): * Sơ đồ khối tổng quát của máy phát AM. + Khối chủ sóng có nhiệm vụ tạo ra dao động cao tần (sóng mang) có biên độ và tần số ổn đònh; có tầm biến đổi tần số rộng. Muốn vậy ta phải dùng mạch dao động LC kết hợp với mạch tự động điều chỉnh tần số (AFC). + Khối tiền khuếch đại có thể dùng để nhân tần hoặc khuếch đại dao động cao tần đến mức cần thiết để kích thích tầng công suất làm việc. Nó SVTH: Nguyễn Hòang Phương Mạch raKĐCSCTầnTiền KĐ CSCT Chủ sóng (DĐ) AFC KĐCSÂT Thiết bò an toàn và làm nguội Nguồn cung cấp Tiền KĐÂT Điều chế Micro Anten Luận văn tốt nghiệp Trang 10 còn có nhiệm vụ đệm, làm giảm ảnh hưởng của các tầng sau đến độ ổn đònh tần số của khối chủ sóng. Vì vậy mà khối tiền khuếch đại có thể có nhiều tầng: tầng đệm; tầng nhân tần và tầng tiền khuếch đại cao tần. + Khối khuếch đại công suất cao tần có nhiệm vụ tạo ra công suất cần thiết theo yêu cầu công suất ra P ra của máy phát. Công suất ra yêu cầu càng lớn thì số tầng khuếch đại trong khối khuếch đại công suất cao tần càng nhiều. + Mạch ra để phối hợp trở kháng giữa tầng khuếch đại công suất cao tần cuối cùng và anten để có công suất ra tối ưu nhất (P ra tối ưu). + Anten để bức xạ năng lượng cao tần (biến đổi năng lượng dao động cao tần của máy phát thành sóng điện từ truyền đi trong không gian). + Bộ điều chế để điều chỉnh dao động cao tần. Đối với máy phát AM thì biên độ điện áp âm tần yêu cầu lớn để có độ điều chế sâu (hệ số m lớn) nên tín hiệu ân tần từ micro phải đưa qua bộ tiền khuếch đại âm tần và bộ khuếch đại công suất âm tần. Tín hiệu ân tần được đưa tới Collector của tầng khuếch đại công suất cao tần cuối cùng hoặc được đưa tới cả Collector của tầng khuếch đại công suất cao tần trước cuối để thực hiện điều chế Collector phụ. + Nguồn cung cấp điện áp thường phải có công suất lớn để cung cấp cho transistor công suất hoặc đèn điện tử. + Ngoài ra máy phát phải có thiết bò an toàn và thiết bò làm nguội. Thiết bò an toàn bao gồm các thiết bò bảo vệ bảo hiểm, thiết bò đóng mở, thiết bò kiểm tra chế độ làm việc của máy phát. Thiết bò làm nguội cho các Transistor công suất là các phiến tỏa nhiệt cực lớn và làm nguội cho các đèn điện tử công suất bằng phương pháp thổi không khí bằng quạt gió vào Anode, dùng nước bơm vào Anode theo một chu trình kín, phương pháp bốc hơi 2/. Sơ đồ khối tổng quát của máy phát đơn biên (SSB: single sideband) Ta biết rằng trong kỹ thuật truyền song biên có sóng mang (DSBFC, AM) nội dung tín hiệu được chứa ở một trong hai dải biên; do vậy kỹ thuật truyền những dải biên có thể hoàn toàn thực hiện được. Kỹ thuật này có các ưu điểm sau đây so với kỹ thuật truyền song biên cổ điển: + Dải sóng có bề rộng còn một nữa so với kỹ thuật cũ, hệ quả là ta có thể truyền được nhiều kênh trong cùng một dải sóng quy đònh. + Công suất truyền sóng giảm một lượng đáng kể. SVTH: Nguyễn Hòang Phương [...]... mang của máy phát khác với tần số sóng mang của máy thu thì tín hiệu đầu ra của máy thu sẽ bò méo Do vậy ở máy phát không triệt tiêu hoàn toàn tần số sóng mang, mà giữ lại một phần tần số sóng mang có biên độ bằng (5 ÷ 20)% biên độ sóng mang Tần số này còn được gọi là tần số lái f lái được phát đi cùng tín hiệu đơn biên SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 13 Nhờ có tần số lái nên máy thu... sơ cấp) • P1 : Công suấtI2BC rfa' PL rfa' + r - r r ηBA = = P1 2 = _ 1 2 I k (r + rfa') 2 r + rfa' =1- r + rfa' (*) Từ biểu thức (*) trên ta thấy: để hiệu suất biến áp cao (ηBA = 0,9 ÷ 0,45) thì rf = (10 ÷ 20 ).r (ωM)2 Từ công thức: rfa' = = X2gh phải RL SVTH: Nguyễn Hòang Phương RL , nếu muốn rfa' lớn thì ta thấy RL Luận văn tốt nghiệp Trang 17 nhỏ và biến áp... r1 = Q1 suy ra : rfa' = r - r1 SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp P1 hoặc r1 = Qk 2 Trang 20 P1 và r1 = Rtd 10/ Tính hỗ cảm : M = 1 ω 2 rfa ' RL M2 11/ Tính giá trò cuộn cảm bên thứ cấp : L2 = _ K2.L1 (ωM)2 Trong trường hợp ghép hai mạch cộng hưởng chỉ khác ở chỗ : rfa' = _ r'2 IV CÁC MẠCH LỌC CƠ BẢN TRONG MÁY PHÁT: Trong máy phát thường sử dụng các mạch lọc hài hình Γ, T, Π trong... lường rất nhạy cảm có thể phát hiện mức công suất dưới một mW Nói chung nó cũng được sử dụng ở tầng số siêu cao b Kiểm tra điện áp cao tần trên tải giả và tính tóan công suất cao tần ở đầu ra theo biểu thức: 2 VCm PL = 2RL SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 29 CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHÁT HÌNH (TELEVISION TRANSMITTERS) I Gíơi thiệu: Máy phát truyền hình (TV) được phân loại theo... dải tần hoạt động, mức công suất, loại đèn phát, phương pháp làm lạnh hay theo công suất thấp Máy phát hình được xem là một phần của mát phát TV; Thu nhận tín hiệu Video; điều chế với sóng mang RF và khuếch đại tín hiệu này lên để đưa ra hệ thống anten Máy phát tiếng cũng được xem là một phần của máy phát TV; thu nhận tín hiệu audio; điều tần FM với sóng mang RF và khuếch đại đưa ra hệ thống anten Ở... tổng đài công suất thấp hoặc các bộ chuyển đổi phát lại một số chương trình của các đài trên tần số khác, thường ở trong vùng phục vụ loại B SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 31 của đài chính Chúng không tạo ra chương trình riêng và công suất phát ra được giới hạn là 100 W đối với máy phát VHF và 1000 W đối với máy phát UHF 6 Các đài phát công suất thấp: Tất cả những điều này là mới... giản méo cầu phương là quan sát ngõ ra của máy phát khi dùng 2 chu kỳ xung điều chế máy phát và sử dụng bộ phát hiện bao hình Khi các xung vào và ra tại mức điều chế bình thường được so sánh với xung vào và ra tại mức SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 35 điều chế 50% sẽ không có thay đổi về biên độ và dạng sóng nếu không có méo cầu phương Hình minh hoạ sau sẽ giải thích hiện tượng... tuân theo các đặc tuyến quy đònh của FCC và đòi hỏi về dạng méo trong các máy phát cũ Trong các máy phát mới thì ít khi nào người ta đo độ chênh lệch của đáp tuyến tần số biên độ được quá 1% và méo không quá 1% Chú ý là chỉ đối với máy phát và không dính dáng tới đường ghép nối từ phòng thu đến máy phát V Các bộ phận của máy phát hình: Khi mỗi nhà sản xuất công nghệ đều có công thức để thiết kế độc quyền... trong mạch có dao động ký sinh và phải khử ngay lập tức VI ĐO LƯỜNG MÁY PHÁT: Trong thời kỳ thiết kế một máy phát mới hay khi bảo quản một máy phát đang vận hành việc đo lường các tham số của máy phát là rất quan trọng Các tham số này được so sánh với các chỉ tiêu kỹ thuật của nhà sản xuất và các chuẩn quốc gia; quốc tế để xác đònh máy phát có hoạt động hợp pháp và hiệu quả không Các chỉ tiêu kỹ thuật... nhiều tầng nhân tần thì độ di tần lớn hơn (∆f = ±75 KHz) Độ ổn đònh tần số của máy phát điều tần cũng yêu cầu cao hơn (10 -5 ± 10-7), nên hệ thống AFC thường có cấu tạo phức tạp hơn SVTH: Nguyễn Hòang Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 14 III CÁC MẠCH GHÉP TRONG MÁY PHÁT: Mạch ghép để ghép giữa các tầng và ghép giữa tầng ra của máy phát với anten Yêu cầu chung đối với các mạch ghép: 1/ Phối hợp trở kháng: . Phương Luận văn tốt nghiệp Trang 7 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU MÁY PHÁT I. ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI MÁY PHÁT: Một hệ thống thông tin bao gồm: máy phát, máy thu, và môi trường truyền sóng. Trong đó máy. Phân loại máy phát: Người ta phân loại máy phát dựa chủ yếu theo các điều kiện sau đây: SVTH: Nguyễn Hòang Phương Máy thuMáy phát Môi trường truyền sóng Anten phát Anten thu Luận văn tốt nghiệp. chế: + Máy phát điều biên (AM). + Máy phát đơn biên (SSB). SVTH: Nguyễn Hòang Phương PHÁT ỨNG DỤNG PHÁT CHƯƠNG TRÌNH PHÁT THÔNG TIN Đo khoản cách Phát hìnhPhát thanhDi độngCố đònh Ra đa. MÁY PHÁT Luận