Phân tích nguyên lý hoạt động của máy phát JSS 800 khảo sát, tính toán tầng khuếch đại công suất - Pdf 13

MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT_KÍ HIỆU (NẾU CÓ) 2
DANH MỤC CÁC HÌNH 3
ĐẶT VẤN ĐỀ (MỞ ĐẦU)
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ MÁY THU PHÁT JSS-800 5
1.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY THU PHÁT JSS-800 5
1.2 Cấu trúc chung của máy thu phát JSS-800 5
CHƯƠNG II . PHÂN TÍCH VỀ TẦNG KHẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT VÀ PHỐI
HỢP TRỞ KHÁNG ANTEN TRONG JSS – 800 14
2.1:TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 14
2.1.1. các yếu tố ảnh hưởng đến tầng tiền khuếch đại công suất 14
2.1.1.1. Hiện tượng trực thông và hồi tiếp ký sinh 14
2.1.1.2. Tác hại của hiện tượng hồi tiếp ký sinh và hiện tượng trực
thông 14
2.1.1.3. Chống hiện tượng dao động ký sinh 16
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tầng khuếch đại công suất 17
2.1.2.1. Ảnh hưởng của tải cộng hưởng đến tầng khuếch đại công
suất 17
2.1.2.2. Ảnh hưởng của phối hợp trở kháng đến tầng khuếch đại công
suất 17
2.1.3. Các tham số kỹ thuật của tầng tiền khuếch đại công suất và tầng
khuếch đại công suất 17
2.1.4.Nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất : 17
2.1.5. Các công thức liên quan đến tính toán tầng khuếch đại công suất.
19
2.1.5.1. Tầng tiền khuếch đại công suất 19
2.1.5.2. Tầng khuếch đại công suất 22
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ KHỐI PHẦN PHÁT MÁY THU PHÁT
MF/H JSS-800
3.1Tầng khuếch đại đệm (CAR - 802)………………………………………….

- Tần số phát: 1.6 MHz ÷ 27 MHz.
- Tần số thu:90 KHz ÷ 29.9999 MHz.
1.1.2. Độ ổn định tần số:khoảng 10 MHz
1.1.3. Sự lựa chọn tần số:
- Tất cả các kênh mà ITU quy định.
- Việc gọi sử dụng 1600 kênh nhớ hoặc đặt tần số trực tiếp.
1.1.4. Phương thức thông tin:Đơn công hoặc song công
1.1.5. Nguồn cung cấp:90 ÷ 132 VAC/180 ÷ 246 VAC 1 pha, 50/60 Hz.
1.2. CẤU TRÚC CHUNG CỦA MÁY THU PHÁT JSS-800
Cấu trúc của máy thu phát JSS - 800 được phân biệt làm hai phần là phần máy
phát và phần máy thu.Ngoài ra còn có khối nguồn của máy thu phát được sử dụng
chung cho cả phần máy phát và phần máy thu. Nguồn cấp cho máy phát có thể sử
dụng cả nguồn điện xoay chiều và nguồn điện một chiều.
+ Nguồn điện xoay chiều với điện áp 220V,được đưa qua máy biến áp để hạ
xuống điện áp thích hợp sau đó đưa qua bộ chỉnh lưu.
+ Nguồn điện một chiều 24V được sử dụng ở những nơi không có nguồn xoay
chiều hoặc những trường hợp bị mất do hỏng hóc. Nguồn một chiều không cần qua
biến áp hoặc chỉnh lưu.
+ Có một chuyển mạch tự động để nối máy với nguồn xoay chiều hoặc nguồn
một chiều.Sau khi chỉnh lưu, điện áp đó sẽ được biến đổi thành các mức điện áp thích
hợp là: +16V, -16V và +9V để cung cấp cho các khối làm việc của máy thu và máy
phát.
Sơ đồ khối của máy phát JSS 800 bao gồm 4 khối sau:
- Khối tạo tín hiệu đơn biên SSB (SSB GENERATOR): Tín hiệu SSB được tạo ra bằng
cách điều chế tín hiệu AF với tần số sóng mang 455KHz.
- Khối tổng hợp tần số và tạo tần số phát (FREQUENCY CONVERTER): Có nhiệm vụ
trộn tần số dao động nội với tần số tín hiệu, khuếch đại, lọc để cho ra tần số phát của
máy phát.
Khối này bao gồm mạch biến đổi tần số và mạch dao động nội:
+ Việc biến đổi thành tần số phát thì sử dụng bộ dao động nội cùng bộ tổng hợp

D/A

CPU CONTROL
LOCAL
CONTROL
f
c
=455KHz
CARIER
FS IN
ALARM IN
TONE
SSB
GAIN
CONT
Hình 1: Khối tạo tín hiệu điều chế đơn biên – SSB GENERATOR
Tín hiệu dữ liệu từ bộ điều khiển qua cổng COM được khuếch đại đảm bảo
biên độ tín hiệu đủ lớn sau đó đưa vào bộ chuyển mạch tín hiệu âm tần (AF SW). Bộ
chuyển mạch AF chọn một trong các tín hiệu FS-IN, ALARM, TONE đưa vào điều
chế tùy chế độ phát xạ. CPU sẽ điều khiển để phát đi các tín hiệu tới các đầu vào
Tone, Alarm, FS-IN.
Tín hiệu từ chuyển mạch mạch AF được đưa tới bộ điều chế đơn biên (LSB
MOD) để điều chế với sóng mang fc = 455KHz. Tín hiệu sóng mang fc tạo ra từ bộ
dao động chủ bằng thạch anh DTXO 20MHz. Tín hiệu sau điều chế đưa qua bộ lọc
băng (BPF) để lấy một dải biên tần. Quá trình điều chế đơn biên này nhằm mục đích:
+ Giảm độ rộng dải tần đi một nửa.
+ Công suất phát xạ của máy phát giảm.
+ Tạp âm đầu thu giảm do dải tần của tín hiệu hẹp hơn.
Tín hiệu sau đó được đưa qua bộ suy giảm (ATT) kết hợp với tín hiệu sóng
mang 455KHz đó được đưa qua bộ suy giảm (ATT) để đảm bảo độ sâu điều chế và

1/4
1/250
PLL
20xM
KHz
1/N
1/4
PLL
fL4/N
PLL
fL1
=
72,8 MHz
70,455MHz
fL4
50MHz + fLo
fL0
20KHz
MF/HF RECEIVER
WATCH KEEPING RECEIVER
f
0
=1,6÷27,5MHz
fL4=72,055÷97,955MHz
f
0
N: 715÷974
M: 5550÷6549
DTCXO 20MHz
Hình 2: Khối tổng hợp tần số và tạo tần số phát - FREQUENCY

10
-3
tạo ra tần số 455KHz có độ ổn định cao
Nguyên lý tạo tần số 455KHz bằng mạch vòng khóa pha PLL:
Hình 3:Cấu trúc của mạch vòng khóa pha PLL
Khi không có tín hiệu vào thì tín hiệu hiệu chỉnh U’
d
= 0, vì tín hiệu ra của bộ
tách sóng pha là tích (U’
d
×
U
v
). Mạch VCO dao động tại tần số dao động riêng
f=455KHz.
Khi có tín hiệu vào, bộ tách sóng pha sẽ so pha tần số tín hiệu vào với tín hiệu
so sánh. Đầu ra của bộ tách sóng pha xuất hiện tín hiệu U
d
mà trị số tức thời của nó tỷ
lệ với hiệu pha (hiệu tần số) của hai tín hiệu vào thời điểm đó. Vì U
d
=K.U
v
.U
r
’ nên
trong tín hiệu ra bộ tách sóng pha có các thành phần tần số : f
v
-f’
r

trộn thứ nhất (1
st
MIX).
Đường thứ ba:
Dao động 5MHz sau khi được chia thành 20 KHz nhờ bộ chia tần với hệ số
chia 250 sẽ được đưa vào mạch tổng hợp tần số có tần số thay đổi PLL3. Mạch tổng
hợp tần số có tần số thay đổi được nhờ mạch chia tần của PLL3 có hệ số chia thay đổi
(M=5550 đến 6549). Đầu ra của bộ tổng hợp tần số có tần số f
1
nằm trong dải từ
111MHz đến 130,98MHz (20
×
M). Trước khi đưa vào bộ trộn thì tín hiệu có tần số f
1
được đưa vào hai bộ chia. Một bộ có hệ số chia là N với N thay đổi từ 715 đến 974 và
một bộ có hệ số chia 4. Như vậy tín hiệu trước khi đưa vào bộ trộn là tần số f
Lo
từ
38,81KHz đến 33,62KHz. Tại bộ trộn MIX tín hiệu f
Lo
được trộn với tín hiệu có tần số
5MHz(lấy từ bộ dao động chuẩn).Tín hiệu ra là tần số có thành phần bằng tổng tần số
của hai tín hiệu đưa vào trộn (5038,81KHz đến 5033,62KHz). Sau đó thành phần tổng
này đưa qua bộ lọc thông dải, và bộ chia tần với hệ số chia 50, rồi đưa vào bộ tổng
hợp tần số PLL4 để tạo ra tín hiệu có tần số là f
L2
từ 72,055MHz đến 97,955MHz. Và
đưa vào bộ trộn 2
nd
MIX. Đầu ra của mạch trộn này ta nhận được tần số phát f

Vậy tần số phát f
o
có quan hệ với M,N theo biểu thức sau:
f
o
=100N+0.1M-70.455(MHz)
1.2.3. Khối khuếch đại công suất (POWER AMP UNIT)
Tín hiệu có tần số fo tiếp tục qua bộ FILTER chỉ lọc cho tín hiệu SSB
DUPLEX, sau đó đưa sang khối khuếch đại công suất.
POWER
SPLITTER


POWER
COMBINER
CMC - 806
PA CONTROL
CAR -802 DRIVER AMP
CAH - 803
POWER
AMP
ƒ
0
CFJ - 801
LPF
CDC 800
TUNER CONT
CPU
CONTROL
BAND DATA

LPF
TUNER DATA /TUNER TEST
BAND DATA
CDC – 800
TUNE CONT
Hình 5:Sơ đồ khối bộ điều hưởng anten (ANTENNA TUNER)
Tín hiệu sau khi khuếch đại với công suất đủ lớn sẽ được đưa ra anten để bức
xạ ra không gian. Để phối hợp trở kháng giữa anten và bộ khuếch đại công suất thì
phải dùng mạch phối hợp trở kháng. Mặt khác máy phát làm việc ở nhiều tần số khác
nhau, anten chỉ làm việc với một tần số cộng hưởng riêng như vậy đòi hỏi phải có
mạch ra anten để bù các thành phần cảm hoặc dung để đảm bảo anten luôn làm việc ở
chế độ cộng hưởng. Đồng thời còn làm nhiệm vụ lọc hài. Bộ phối ghép anten
(ANTENNA TUNER) thực hiện các yêu cầu trên của máy phát.
Bộ điều hưởng anten được điều khiển bởi một bộ vi xử lý và một bộ cảm biến.
Bộ cảm biến này có nhiệm vụ cảm nhận độ lệch pha giữa dòng và áp của tín hiệu sau
đó đưa về hồi tiếp để điều khiển công suất phát của tầng khuếch đại công suất.
CHƯƠNG II . PHÂN TÍCH VỀ TẦNG KHẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT VÀ PHỐI HỢP TRỞ
KHÁNG ANTEN TRONG
JSS – 800.
2.1:TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT.
2.1.1. các yếu tố ảnh hưởng đến tầng tiền khuếch đại công suất
Tầng tiền khuếch đại công suất bao gồm ba tầng, trong đó hai tầng khuếch đại
thứ nhất và thứ hai sử dụng transistor bán dẫn. Do vậy khi tầng khuếch đại hoạt
động ở tần số cao sẽ xuất hiện một số hiện tượng có hại và sẽ ảnh hưởng tới công
suất của tầng khuếch đại công suất, do vậy cần có một biện pháp nhằm cải thiện một
số hiện tượng có hại do tần số cao gây ra.
2.1.1.1. Hiện tượng trực thông và hồi tiếp ký sinh.
Hiện tượng trực thông là hiện tượng một phần công suất ra đi thẳng đến đầu ra
mà không thông qua Transistor khuếch đại. Hiện tượng hồi tiếp kí sinh là hiện tượng
một phần công suất đầu ra qua C

L C
=
2
1
2L C
Của hai khung cộng hưởng. Lúc này trở kháng của mạch sẽ là thuần trở Z
td
= R
td
do X
td
= 0. Do hoạt động ở tần số cao nên xuất hiện tụ ký sinh C
bc
. Một phần dòng i
c
thông qua C
bc
để về đầu vào. Do vậy i
cb
nhanh pha hơn Vc một góc 90
0
. Dòng điện i
bc
qua mạch cộng hưởng đầu vào tạo ra V
b
’ . V
b
’ lệch pha với V
b
là 90

có nghĩa là trong mạch có
hồi tiếp âm, làm suy giảm điện áp vào V
b
. Muốn đảm bảo công suất ra như cũ, trong
trường hợp này ta phải tăng hệ số khuếch đại của mạch lên.
Tóm lại để khử tín hiệu trực thông và hồi tiếp ký sinh ta cần sử dụng mạch trung
hòa.
2.1.1.3. Chống hiện tượng dao động ký sinh.
Hiện tượng hồi tiếp ký sinh có thể gây nên dao động ký sinh và ta sẽ khử chúng
bằng tụ điện và cuộn cảm trung hòa (tại tần số f
ks
< f
0
). Ngoài ra trong mạch cũng có
thể có dao động ký sinh có tần số khác nhau với tần số cộng hưởng của mạch, có
nghĩa là f
ks
< f
0
hoặc f
ks
> f
0
. Lúc đó để mạch không xảy ra hiện tượng tự kích ta phải phá
vỡ điều kiện biên độ bằng cách mắc thêm R hồi tiếp âm hoặc về pha bằng cách mắc
thêm tụ ngoài. Các hiện tượng dao động ký sinh có thể làm hỏng Transistor, do vậy
người ta thường để các bóng neon ở gần base hoặc collector, khi có điện áp kích
thích (V
m
= 0) làm cho đèn sáng tức là trong mạch có hiện tượng hồi tiếp ký sinh và

k’
.
2.1.2.2. Ảnh hưởng của phối hợp trở kháng đến tầng khuếch đại công suất.
Trong tầng khuếch đại công suất, sau khi tín hiệu được khuếch đại sẽ được đưa
tới bộ phối hợp trở kháng giữa tầng khuếch đại công suất với Anten để đưa ra anten.
Vì một số lý do nào đó trở kháng của antenna và máy phát không phối hợp được với
nhau thì một phần công suất phát xạ sẽ phản hồi và quay trở về mạch khuếch đại
công suất. Tín hiệu phản hồi có thể gây ra hiện tượng suy giảm công suất. Để khắc
phục hiện tượng này thông qua mạch cảm biến công suất, mạch cảm biến sóng đứng
SWR trong mạch phối hợp trở kháng sẽ cảm biến các thông số V
f
và V
r
. Tín hiệu này
sẽ được đưa tới bộ điều khiển khuếch đại công suất để đưa ra tín hiệu báo động, và
ngắt nguồn 80V cấp cho tầng khuếch đại công suất.
2.1.3. Các tham số kỹ thuật của tầng tiền khuếch đại công suất và tầng khuếch đại công suất.
+ Điện áp cung cấp cho tầng khuếch đại là 80V DC
+ Điện áp thiên áp cho MOSFET là 13,8V
+ Hệ số khuếch đại điện áp của MOSFET sử dụng trong tầng khuếch đại điện áp
K
u
.
+ Hệ số khuếch đại dòng điện của MOSFET sữ dụng trong tầng khuếch đại điện
áp K
i
.
+ Hệ số ghép biến áp của tầng khuếch đại công suất là m
2.1.4.Nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất :
Tín hiệu từ đầu ra của tầng khuếch đại đệm sẽ được chia làm hai đường để đưa

đi xuống đất.
Các Transistor của tầng khuếch đại công suất được cung cấp bởi nguồn 80V DC.
Nguồn này sẽ cung cấp cho TR11 ÷ TR15 tại cực máng và các dòng điện từ nguồn để
nối đất cho cuộn T3. Đối với TR21 ÷ TR25 được cung cấp nguồn để làm máng qua
cuộn T3 và các dòng điện một cách trực tiếp từ nguồn tới đất.
Các Transistor từ TR11 ÷ TR15, TR21 ÷ TR25, các MOSFET có được các đặc tính
nhiệt âm, an toàn cho tầng khuếch đại hoạt động.
TR30 là một bộ cảm biến chia nhiệt được gắn tản nhiệt. Điện trở của TR30 sẽ
tăng nhanh đến nhiệt độ tỏa ra vượt quá 80
0
C. tín hiệu từ tầng khuếch đại công suất
sẽ được đưa tới J2.
Tín hiệu sau khi lấy ra từ hai tầng khuếch đại công suất sẽ được đưa tới mạch kết
hợp công suất kép.
• Trong tầng khuếch đại công suất do yêu cầu công suất ra của tầng khuếch
đại công suất lớn nên người ta đã dùng mạch khuếch đại đẩy kéo mắc song song. Các
bóng trong một tầng được mắc song song với nhau để đảm bảo trường hợp khi một
trong các bóng bị hỏng thì tầng khuếch đại vẫn hoạt động được.
- Các bóng khuếch đại dùng trong mạch là các MOSFET, chúng có các ưu điểm:
+ Dòng điện qua FET chỉ do một loại dẫn đa số tạo nên do vậy FET là linh kiện
một loại hạt dẫn.
+ FET có trở kháng vào rất cao, tiếng ồn trong FET ít hơn trong BJT.
+ FET có độ ổn định về nhiệt cao và tần số làm việc cao.
2.1.5. Các công thức liên quan đến tính toán tầng khuếch đại công suất.
2.1.5.1. Tầng tiền khuếch đại công suất.
Tầng tiền khuếch đại công suất được cung cấp nguồn 80V DC tới cực nguồn TR31
và TR32. Ngoài ra TR31, TR32 còn được thiên áp bởi RV1 và RV2. Trong thực tế trong
tầng tiền khuếch đại của máy phát JSS – 800, U
DS
= 80 V để đảm bảo TR có thể hoạt

g1m
là biên độ thành phần hài bậc nhất của điện áp kích thích
Dòng điện ra trên cực máng sau khi được khuếch đại bởi TR 409, với hệ số
khuếch đại K
i
sẽ là:
I
D1m
= K
i
.I
n
(2.2)
Điện áp ra trên cực máng cũng được khuếch đại với hệ số khuếch đại là K
u
.
U
D1m
= K
u
.U
g
(2.3)
Theo (2.2) và (2.3) công suất hữu ích trên tải sẽ được tính theo công thưc sau :
P
L
=
1
2
U

chất lượng tốt để phân chia công suất.
Nguyên lý phân chia công suất sẽ được trình bày thông qua biến áp tự ngẫu gồm
hai cuốn nối với nhau như hình vẽ.
Gọi W
1
và W
2
là số vòng dây của cuộn 1 và cuộn 2 thuộc T8
Giả sử đặt vào đầu vào biến áp T7 một điện áp biến thiên điều hòa:
U
v
= U
m
Sinωt
Khi đó trong biến áp sẽ sinh ra từ thông
φ
móc vòng qua hai cuộn dây
φ
=
m
φ
sin(ωt -
2
π
)
Từ thông này gọi là từ thông chính chạy trong lõi thép của biến áp. Do có từ thông
φ

biến thiên nên sẽ sinh ra trong hai cuộn dây suất điện động cảm ứng.
Với cuộn 1 :

d
dt
φ
= - ω
2
.
m
φ
.ω.cos(ωt -
2
π
) = - ω
2
.
m
φ
.ω.sin ωt = - E
2
.sin ωt
Ngoài từ thông chính
φ
khép kín qua mạch từ biến áp còn có thành phần từ thông
khép kín qua không khí( hoặc dầu ) người ta gọi là thành phần từ thông tản và các sụt
áp trên cuộn dây nhưng chúng rất nhỏ nên có thể bỏ qua.
Vậy điện áp trên hai cuộn dây là:
Xét sơ đồ: Đây là sơ đồ dùng biến áp để chia đôi công suất của nguồn tín hiệu vào.
Khi tín hiệu vào có dạng: U
v
= U
m

= U
v
+ e
2
Với e
1
và e
2
là hai suất điện động cảm ứng trên hai cuộn dây ở phần trên ta đã tính
được.
e
1
= - W
1
.
m
φ
.
2
F
π
.sin ωt
e
2
= - W
2
.
m
φ
.

r2
.i
2
=
1
2
P
v
Hay P
1
= P
2
=
1
2
P
v
Đây là công thức được áp dụng trong trường hợp hệ số ghép biến áp m = 1. Khi hệ số
ghép biến áp m ≠ 1, ta sẽ co công thức sau.
U
ra1
= U
ra2
= m.U
v
I
ra1
= I
ra2
=

Do 5 MOSFET mắc song song với nhau nên các tham số ký sinh mà chủ yếu là
điện dung tăng lên gấp 5 lần so với sử dụng một MOSFET, đẫn đến xuất hiện nhiều
thành phần hài bậc cao ảnh hưởng đến tầng khuếch đại công suất. Vì vậy cần phải sử
dụng nhiều mạch lọc khác nhau để loại bỏ. Chính vì vậy trong tầng khuếch đại công
suất của máy phát JSS – 800 sử dụng nhiều mạch lọc nhằm đảm bảo cho tầng
KĐCSCT hoạt động có hiệu quả. Trên MOSFET thì dòng I
g
= 0 và các bóng sẽ được
điều khiển bằng áp.
Điện áp cung cấp cho TR là V
DD
= 80V, hệ số lợi dụng nguồn là ξ = 0,8 ÷ 0.95. Ta có
thể tính biên độ hài bậc nhất của điện áp trên cực máng theo công thức:
V
Dm1
= ξ. V
DD
Do vậy điện áp ra nằm trong khoảng 64 ÷ 76V.
Tín hiệu từ tầng chia công suất sẽ được đưa vào mỗi mạch khuếch đại công suất
là như nhau. Hai mạch này sẽ khuếch đại tín hiệu được đưa tới. Lúc này công suất
kích thích cho mỗi một MOSFET là bằng nhau về biên độ và về pha. Do các MOSFET
mắc song song với nhau nên điện áp kích thích đặt vào mỗi bóng sẽ bằng nhau và
bằng với điện áp kích thích đầu vào.
Với điện áp đầu vào của mỗi MOSFET là U
v
= U
g1
.
Tín hiệu đưa qua MOSFET sẽ được khuếch đại theo các hệ số khuếch đại điện áp
là K

11
11
D
D
U
I
(2.12)
Theo (2.10), (2.11) công suất hữu ích của một MOSFET trên tải được tính như sau:
P
L
=
1
2
.U
D11
.I
D11
(2.13)
Theo (2.13) công suất ra của 5TR mắc song song sẽ là:
P
LT1
= 5P
L
(2.14)
Ta có thể tính toán tương tự với nữa tầng còn lại của tầng khuếch đại công suất. Tín
hiệu ở nữa chu kỳ sau sẽ được khuếch đại với hệ số khuếch đại như đối với nữa tầng
trên. Công suất ra của nữa tầng dưới sẽ là:
P
LT2
= P

v2
= U
2m
.sinωt
Các tín hiệu này do cùng tần số, pha và cùng biên độ khi đó dòng chảy trên cuộn
dây của biến áp do hai nguồn U
v1
và U
v2
sinh ra là i
1
và i
2
các dòng điện này đóng vai
trò là dòng để từ hóa lõi sắt của biến áp để tạo nên từ thông móc vòng qua hai cuộn
dây:
1
φ
=
1m
φ
.sin(ωt -
π
/2)
2
φ
=
2m
φ
.sin(ωt -

công suất ra của tầng khuếch đại công suất luôn luôn bằng nhau. Công suất ra của hai
tầng được kết hợp tại tầng ghép công suất kép để tạo ra công suất ra của máy phát.


Nhờ tải bản gốc

Tài liệu, ebook tham khảo khác

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học © DMCA.com Protection Status