Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Kỹ thuật truyền thanh
Kỹ thuật truyền thanh Trang CHƯƠNG VIIIMÁY PHÁT, THU VÔ TUYẾN TRUYỀN THANHSau khi đã nghiên cứu các khối làm chức năng điều biến, tách sóng, khuếch đại, phát sóng, cao tần, tổng hợp tần số và đổi tần số chúng ta cần nói qua cấu hình các loại máy phát và máy thu vô tuyến truyền thanh .I. Cấu hình máy phát vô tuyến truyền thanh sóng điều biên:Máy phát công suất thấp, cự ly ngắn có sơ đồ khối như H.VIII-1.Chức năng các khối đã được nói ở các chương trước. Máy công suất thấp được điều biên mức thấp sau đó sóng đã điều biên được khuếch đại qua tầng khuếch đại trung gian và tầng khuếch đại công suất. Giữa tầng khuếch đại công suất và anten có mạch dung hợp tổng trở ra của tầng khuếch đại với tổng trở anten và mạch điều hợp anten. Đây là cấu hình máy công suất vài chục Watt.Máy phát điều biên công suất cao có cấu hình như H.VIII-2.Chức năng các khối đã được nói ở các chương trước. Sóng mang được điều biên ở mức cao tức là tại tầng khuếch đại sóng mang cuối cùng.II. Máy phát điều tần: Có hai loại máy phát điều tần là máy phát điều tần trực tiếp, máy phát điều tần gián tiếp và máy phát dùng vòng khóa pha.99Dao động thạch anhKhuếch đạiđệmKhuếch đại sóng mangĐiềubiênNguồntínhiệuTiềnkhuếch đạiKhuếch đại tín hiệu điều biênKhuếch đại công suất trung gianKhuếch đại công suất phátMạch dung hợpanten phátH.VIII-1Khuếch đại trung gian sóng mangĐiều biên và khuếch đại công suất phátKhuếch đại trung gian tín hiệuKhuếch đại công suất sóng mangKhuếch đại công suất tín hiệuMạch dung hợpDao động thạch anhKhuếch đạiđệmNguồntínhiệuTiềnkhuếch đạianten phátH.VIII-2 1. Máy phát điều tần trực tiếp: Là máy phát có mạch dao động phát sóng cao tần được trực tiếp điều biến tần số bởi tín hiệu điều biến do vậy muốn có chỉ số điều biến cao, mạch dao động thạch anh không thể dùng được. Để có máy phát sóng FM chỉ số điều biến cao, ta phải dùng mạch dao động có khung dao động LC, như vậy không thể đạt yêu cầu phát tần số trung tâm ổn đònh nếu không có mạch tự động ổn đònh tần số (AFC).Sau đây là sơ đồ khối máy phát điều tần trực tiếp Crosby có mạch tự động ổn đònh tần số (H.VIII-3).Nguyên lý các khối đã được giải thích ở các chương trước.2. Máy phát điều tần gián tiếp:Đó là máy phát có sóng được điều pha, sau đó sóng điều pha được đổi ra sóng điều tần. Do vậy máy có thể dùng mạch dao động thạch anh phát ra tần số ổn đònh.Sau đây là sơ đồ khối máy phát sóng FM gián tiếp Amstrong (H.VIII-4).Trang 100 Nguyễn Xuân Khai2MHz30,6MHz 91,8MHzMạch dao động điều biến tần sốfc =5.1MHzf x 3 f x 2 f x 3 f x 3Khuếch đại công suất phátDung hợpSo tần 2MHzTrộn phi tuyếnĐệm và f x2Dao động thạch anh 14,3MHzMạch AFCLọc qua thấp Lọc thông dải28,6MHz30,6MHzantenTín hiệu điều biến đã tăng trướcem(t)H.VIII-3sóng FM được điều tần f’c = 14,4MHzsóng FM được điều tần fc = 200KHzCộng tuyến tính (combiner)fx72Trộn phi tuyến và lọcKhuếch đại đệmKhuếch đại đệmDòch pha 90oMạch tích phân∫em(t)dtDao động thạch anh 13,15KHzĐiều biến đối xứng∫em(t)dtsóng mangem(t)tín hiệu điều biếnem(t) tín hiệu điều biến tăng trướcH.VIII-4Dao động thạch anh sóng mang 200KHzDung hợpKhuếch đại công suất phátfx7290MHzAnten1,25MHz Kỹ thuật truyền thanh Trang Sóng mang tần số 200KHz. Mạch điều biến pha Amstrong sẽ cho ra sóng điều pha. Để đổi sóng điều pha ra sóng điều tần, tín hiệu điều biến em(t) phải qua mạch tích phân. Sóng FM với tần số giữa f’c = 200KHz có chỉ số điều biến rất thấp nhưng qua mạch nhân fx72 chỉ số được nhân với 72. Tuy nhiên qua mạch nhân thì tần số sóng lại có thể vượt quá dải FM quy đònh. Do vậy sóng lại phải được đổi xuống tần số thấp hơn qua mạch trộn phi tuyến với sóng từ dao động thạch anh thứ hai có tần số 13,15KHz. Qua mạch lọc ta có sóng FM tần số 1,25MHz có chỉ số điều biến đạt yêu cầu để có ∆fc = ±75KHz, qua mạch nhân 72 thứ nhì thì tần số lại tăng lên 90MHz. Qua khối khuếch đại công suất phát sóng, sóng được đưa vào anten phát.3. Mạch phát trực tiếp dùng vòng khóa pha:H.VIII-5 là máy phát FM phát sóng chỉ số điều tần cao dùng vòng khóa pha để có tần số sóng mang ổn đònh. Sóng ra từ VCO được chia cho N rồi đưa vào mạch so pha với sóng của mạch dao động thạch anh. Mạch so pha cho ra điện áp điều khiển (qua mạch lọc qua thấp) điện áp điều khiển Vđk được dưa vào mạch cộng với tín hiệu điều biến em(t) rồi đưa vào VCO để điều biến tần số. Sóng FM ra sẽ được đổi ra tần số cao hơn bằng mạch trộn phi tuyến và mạch lọc thông dải để có tần số quy đònh.II. Máy thu sóng điều biên:Nguyên lý các khối chức năng đã được nói ở các chương trước. Sau đây (H.VIII-6a, b) là sơ đồ máy thu đổi tần một lần và hai lần. Tần số trung gian bằng 455KHz.101Sóng FM rưa vào mạch đổi tần số cao hơn và mạch khuếch đại trung gian và công suất phátTín hiệu điều biến (đã tăng trước)Dao động thạch anhSo phaVCOf÷NfCộng tuyến tínhH.VIII-5em(t)Điều hợp và khuếch đại cao tầnTrộn sóngDao động hay tổng hợp tần sốfofafaKhuếch đại trung tầnGiải điều biên (tách sóng)Khuếch đại âm tầnfo–fa = 455KHz455KHzH.VIII-6a Máy thu chuyên dùng có hai mạch trộn sóng để đổi tần số hai lần. Do vậy độ nhạy của máy rất cao.Mạch khuếch đại cao tần làm việc không tốt, độ lợi và dãi thông không ổn đònh. Tuy nhiên mạch có khả năng loại tần số ảnh. Mạch này thường không được dùng trong mày thu thanh dân dụng, thay vào đó mạch khuếch đại trung tần được tăng độ lợi. Hiện nay mạch dao động (mạch dao động 1 trong máy đổi tần số 2 lần) được thay bằng mạch tổng hợp tần số (đã nói ở chương VI)V. Máy thu sóng điều tần: Cấu hình máy thu sóng điều tần không khác máy điều biên. độ lợi của mạch khuếch đại trung tần cao hơn. Tần số trung gian bằng 10,7MHz. Tần số mạch dao động thấp hơn sóng cao tần H.VIII-7.Để tăng độ nhạy của máy, tần số có thể được đổi hai lần như ở máy thu điều biên chuyên dùng (H.VIII-6b). Mạch khuếch đại cao tầng cũng có khi không được dùng đến, thay vào đó mạch khuyếch đại trung tầng được tăng độ lợi.V. Mạch tự động điều chỉnh độ lợi máy thu thanh điều biên:Sóng thu được ở mạch điều hợp anten có hai vấn đề cần giải quyết bởi mạch tự động điều chỉnh độ lợi của mạch khuếch đại trung tần, chủ yếu là độ lợi của mạch khuếch đại trung tần đầu và mạch khuếch đại cao tần nếu có.Vấn đề thứ nhất là máy thu có khi thu sóng từ đài đòa phương, sóng đến máy có biên độ rất lớn, không cần độ lợi của các tầng khuếch đại cao. Nếu độ lợi quá cao, các Trang 102 Nguyễn Xuân KhaiKhuếchđại âm tầnfiều hợp và khuếch đại cao tầnTrộn sóngKhuếchđại trung tầnTách sóng FM và giảm sauDao động và tổng hợp tần sốfaf0fa - f0 = 10,7 MHz H.VIII-7Điều hợp và khuếch đại cao tầnTrộn sóng 1Khuếch đại trung tần 1Dao động 1fafo1faTrộn sóng 2Khuếch đại trung tần 2Tách sóng AMDao động 2Khuếch đại âm tầnfo2 = 2055KHz1600KHzfif1=fo1-fa = 1600KHzfif2 = 455KHzH.VIII-6b Kỹ thuật truyền thanh Trang tầng khuếch đại sau sẽ ở trạng thái bão hòa gây hiện tượng méo tín hiệu. Ngược lại khi cần thu sóng từ đài xa, biên độ sóng đến đài nhỏ, các mạch khuếch đại cần có độ lợi cao.Như vậy nếu không có mạch điều chỉnh độ lợi thì máy thu được đài gần thì không đủ độ lợi để thu đài xa, ngược lại máy thu được đài xa thì độ lợi quá cao, không thu được đài gần .Vấn đề thứ hai là sóng đến từ đài xa có biên độ lúc lớn lúc nhỏ, hiện tượng này gọi là FADING tạm dòch là liễm sóng, do vậy âm thanh lúc to lúc nhỏ, cần có mạch tự động điều chỉnh độ lợi .Muốn điều chỉnh độ lợi của một tầng khuếch đại transistor, ta chỉ cần thay đổi dòng điện tónh của transistor.Đường biểu diễn biến thiên hệ số β của transisitor theo dòng tónh cực thu ICQ2, tức là theo dòng phân cực cực khiển IBQ được chỉ ở H.VIII-8. Như vậy cần có một điện áp điều chỉnh độ lợi của transistor khuếch đại trung tần đầu và transistor khuếch đại cao tần. Để tăng độ lợi, tùy theo loại transistor ta cần tăng hoặc giảm điện áp phân cực cực khiển để tăng dòng điện IBQ của transistor .Trường hợp transistor NPN thì phải tăng điện áp phân cực để tăng độ lợi, nếu là transistor PNP thì ngược lại. Điện áp điều khiển này gọi là điện áp AGC hay điện áp điều chỉnh độ lợi. Nói tóm lại thì phải cần có điện áp AGC âm điều chỉnh độ lợi của transistor NPN và cần có AGC dương để tăng độ lợi của transistor PNP. Điện áp AGC dương lấy từ tín hiệu của mạch âm tần ra mạch tách sóng điều biên qua mạch lọc qua thấp RC để loại tín hiệu âm tần.H.VIII-9a,b là mạch tự động điều chỉnh độ lợi transistor NPN và PNP.103β ổn đònh khi ICQ ở trong khoảng từ ICQ1 đến ICQ2. Khi ICQ<ICQ1 thì β tăng theo ICQ. Khi ICQ>ICQ2, β giảm khi ICQ tăng. Như vậy muốn tăng β ta phải tăng ICQ nếu ICQ<ICQ1, hoặc giảm ICQ khi ICQ>ICQ2 thông thường người ta chọn trường hợp ICQ2<ICQ1 để giảm công suất tiêu tán ở transistor .β (ICQ)ICQICQ2ICQ1H.VIII-8điện áp AGC âmra âm tần455KHz455Khz455KHzTT1TT3TT2Q1: transistor khuếch đại trung tần đầu được điều chỉnh độ lợiVcc4.7uFCd1Cd2203VccVccQ2VccVccQ1D+10uF33k10kRd25kRd11kem(t)0 tH.VIII-9aIBQ1điện áp AGC dươngTT2TT3TT1455KHz455Khz455KHzQ2Vcc33k4.7uF10kCd1203Cd2203Rd25kRd11kVccVccVccVccD+10uFQ1em(t)0 tH.VIII-9bIBQ1 Khi biên độ sóng đến máy thu tăng điện áp AGC âm ở H.VIII-9a âm hơn, ở H.VII-9b dương hơn làm giảm dòng phân cực IBQ1 của Q1 (lưu ý chiều dòng IBQ1 ở transistor NPN và PNP) độ lợi của Q2 giảm. Khi biên độ sóng giảm, tác dụng điều chỉnh độ lợi sẽ ngược lại.VI. Mạch điều chỉnh tần số ở máy thu điều tần:Mạch tự động điều chỉnh tần số dùng để điều chỉnh tần số dao động ở máy thu thanh đổi tần số khi có hiện tượng trôi tần số ra khỏi tần số giữa.Mạch này gồm hai phần: phần dò tìm ra hiện tượng trôi tần số và phần điều biến cảm kháng hay dung kháng song song với cảm hay dung kháng mạch dao động.Phần mạch dò tìm trôi tần số chủ yếu có nguyên lý làm việc giống như mạch tách sóng điều tần hay mạch so tần số trong vòng khóa pha. Mạch dò này phát ra điện áp điều khiển tỷ lệ với tần số lệch khỏi tần số giữa. Điện áp điều khiển này điều khiển dòng phân cực transistor hay thay đổi điện áp phân cực nghòch một diode biến dung mắc song song với khung dao động LC của mạch dao động. Điện áp điều chỉnh tần số thường được lấy từ mạch từ mạch tách sóng điều tần của máy như H.VIII-10 vẽ những phần chính.Trên đây chỉ là các sơ đồ khối gồm các chức năng cơ bản của máy phát và máy thu vô tuyến truyền thanh. Để tiếp cận được với sơ đồ các máy, tìm hiểu, phân tích các khối sinh viên cần xem lại các kiến thức cơ bản về Kỹ thuật điện tử .Trang 104 Nguyễn Xuân KhaiRa âm tầnMạch giải điều tầnđiện áp (AFC) điều chỉnh tự độngtần số mạch dao độngKhung LCmạch dao động10p470kTo Lo4.7u100p.0068100p100pVDC4.7k10k10k10k1.5k1.5kCvo+4.7uH.VIII-10 . Kỹ thuật truyền thanh Trang CHƯƠNG VIIIMÁY PHÁT, THU VÔ TUYẾN TRUYỀN THANHSau khi đã nghiên cứu các khối làm chức. qua cấu hình các loại máy phát và máy thu vô tuyến truyền thanh .I. Cấu hình máy phát vô tuyến truyền thanh sóng điều biên:Máy phát công suất thấp, cự ly
