 Giáo trình

Thiết bị đầu
cuối viễn thông
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
1
Chương I
MÁY THU THANH
Máy thu thanh là một thiết bị điện tử hoàn chỉnh dùng để thu nhận sóng radio
mang thông tin, phục hồi lại tín hiệu thông tin ban đầu va khuếch đại đến giá trị yêu
cầu và đưa ra loa.
Khi nghiên cứu về máy thu thanh, người ta thường để ý đến các thông số kỹ
thuật sau:
- Độ nhạy : là sức điện động nhỏ nhất trên Anten E
A
để máy thu làm việc bình
thường. Những máy thu có chất lượng cao thường có độ nhạy E
A
nằm trong
khoảng 0,5
µ

và 087,5
→ 104 Mhz
- Méo tần số: là khả năng khuếch đại ở những tần số khác nhau sẽ khác nhau do
trong sơ đồ máy thu có các phần tử L, C. Méo tần số có thể đánh giá bằng đặc
tuyến tần số. Ở các máy thu điều biên AM thì dải tần âm thanh chỉ vào khoảng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
2
40Hz → 6KHz; còn với máy thu điều tần FM thì dải tần âm thanh có thể từ
30Hz
→15KHz.
Ngoài ra người ta còn quan tâm đến các thông số khác như méo phi tuyến và
công suất ra của máy thu thanh.
I. PHÂN LOẠI MÁY THU THANH VÀ SƠ ĐỔ KHỐI CỦA MÁY THU
THANH
Căn cứ vào cấu trúc sơ đồ mà người ta chia máy thu thanh thành 2 loại:
- Máy thu thanh khuếch đại thẳng : tín hiệu cao tần từ Anten được khuếch đại
thẳng và đưa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại âm tần mà không qua mạch
đổi tần. Đối với dạng này, cấu trúc sơ đồ của máy đơn giản nhưng chất lượng
thu sóng không cao, độ chọn lọc kém, không ổn định và khả năng thu không
đồng đều trên cả băng sóng. Vì vậy, hiện nay loại máy thu này gần như không
còn được sử dụng.
- Máy thu đổi tần : tín hiệu cao tần được điều chế do Anten thu được được
khuếch đại lên và biến đổi về một tần số trung gian không đổi gọi là trung tần.
Trung tần thường được chọn thấp hơn cao tần. Tín hiệu trung tần sau khi đi qua
vài bộ khuếch đại trung tần sẽ được đưa đến mạch tách sóng, mạch khuếch đại
âm tần và đưa ra loa. Sơ đồ khối của một máy thu đổi tần có dạng như sau:


3
- Mạch vào làm nhiệm vụ chọn lọc các tín hiệu cần thu và loại trừ các tín hiệu
không cần thu cũng như các nhiễu khác nhờ có mạch cộng hưởng, tần số cộng
hưởng được điều chỉnh đúng bằng tín hiệu cần thu f
0
.
- Khuếch đại cao tần : nhằm mục đích khuếch đại bước đầu cho tín hiệu cao tần
thu được từ Anten.
- Bộ đổi tần: gồm mạch dao động nội và mạch trộn tần. Khi trộn 2 tần số dao
động nội f
n
và tín hiệu cần thu f
0
ta được tần số trung gian hay còn gọi là trung
tần, giữa tần số dao động nội và tần số tín hiệu cần thu
0
f
ffconst
n
tt
=−=

Khi tần số tín hiệu từ đài phát thay đổi từ f
0min
→
f
0max
thì tần số dao động nội
cũng phải thay đổi từ f
nmin

Mạch
KĐCT
Giải
mã
Stereo
FM
KĐ
âm tần
Mạch
đổi tần
KĐ
trung
tần
Hình 1.2 Sơ đồ khối máy thu AM, FM Stereo
Tách
sóng
FM
Tách
sóng
AM
Mạch
đổi tần
Mạch
KĐCT
Mạch
vào
Kênh AM
Kênh FM
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

- Đảm bảo điện độ chọn lọc: chọn lọc tần số lân cận, tần số ảnh
0
2
att
f
ff=+ , và
chọn lọc tần số lọc thẳng.
- Đảm bảo độ méo tần số cho phép trong dải tần số làm việc từ f
omin
→
f
omax
.
II.1) Mạch vào ghép điện dung:
Sơ đồ mạch và và đáp ứng tần số

Hình 1.3 Sơ đồ mạch ghép nối điện dung & đáp ứng tần số
K0
to
f
0

. Qua cuộn ghép cao tần L
1
: L
2
, tín hiệu thu được được đưa đến cực
Base của mạch khuếch đại cao tần.
Trị số của điện dung ghép C
gh
= 5 → 30pF
Nhược điểm : Hệ số truyền đạt không đồng đều trên cả băng sóng.
II.2) Mạch vào ghép điện cảm với Anten.
Sơ đồ mạch và đáp ứng tần số:

Tín hiệu từ Anten qua cuộn ghép L
gh
cảm ứng qua mạch cộng hưởng gồm tụ
C
x

R1
CT CX
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
6
lọc cao hơn và hệ số truyền dẫn cũng đồng đều hơn nên được sử dụng rộng rãi trong
thực tế.
II.3) Mạch ghép hổn hợp điện cảm – điện dung:
Sơ đồ mạch và đáp ứng tần số :

Đây là dạng mạch vào sử dụng đồng thời cả tụ C
gh
, và điện cảm L
gh
do đó tận
dụng được các ưu điểm và bù trừ được hệ số truyền đạt trên toàn băng sóng cho nên

R2
VCC
CT
L1
Lgh
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
7
• Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần với tải là điện trở:
Đây là bộ khuếch đại dải rộng, có hệ số khuếch đại tương đối đồng đều trong
một dải rộng từ vài chục đến vài MHz, tuy nhiên mạch không có khả năng chọn lọc
tần số. Điện trở tải R
1
thường được sử dụng trong khoảng vài k
Ω
.
• Sơ đồ mạch khuếch đại cao tần với tải là cuộn cảm mắc nối tiếp với điện trở R
L
Q1
VCC
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
8
-E
K3
CT2
K2
CT1
1
2
Kiem tra lai
K1
Xem sơ đồ mạch khuếch đại cao tần với tải là mạch cộng hưởng đơn: Tải của mạch là khung cộng hưởng L
1
C, cực C của transistor được mắc vào
một phần của cuộn L

CX1
Q1
L2
L1
C2
Uout
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
9
Mạch đổi tần là mạch biến đổi tín hiệu cao tần điều chế thành các tín hiệu có
tần số thấp hơn và không đổi gọi là trung tần.
Dạng của tín hiệu điều chế sau khi đổi tần không thay đổi mà chỉ thay đổi tần
số sóng mang.
Mạch đổi tần gồm 2 phần: Mạch tạo dao động nội và mạch đổi tần ( trộn tần ).
Xem sơ đồ sau:
Người ta đã chứng minh rằng nếu trộn 2 tín hiệu có tần số khác nhau là f
1
và f
2

trên một phần tử phi tuyến thì sẽ nhận được ở đầu ra ngoài thành phần f
1

0

đúng bằng 1 trung tần. Ngược lại ở máy thu FM do tần số sóng mang cao nên người ta
thường chọn f
n
< f
0
đúng bằng 10,7 MHz = f
tt
FM
Có 2 dạng mạch đổi tần thông dụng: dạng dùng 1 transistor vừa làm nhiệm vụ
tạo dao động nội vừa làm nhiệm vụ trộn tần, dạng thứ 2 là dùng 2 transistor riêng biệt
để làm 2 nhiệm vụ trên.
Trong hầu hết các sơ đồ mạch, mạch dao động nội thường dùng là khung cộng
hưởng LC. Tần số dao động nội được xác định theo công thức:
n
f
=
1
2
Hz
LC
π
và để thay đổi tần số này người ta thường thay đổi tụ C
Mixer
fn
ftt f0
-
+
Hình 1.9 Tín hiệu trước và sau trộn tần

Trong sơ đồ trên T
1
vừa làm nhiệm vụ dao động vừa làm nhiệm vụ trộn tần.
Điện áp tín hiệu được đưa vào cực B, điện áp dao động nội được đưa vào cực E
Khi tạo dao động thì C
1
được xem như nối mass cho cực B, mạch trở thành
ghép BC và thành phần quyết định dao động là khung L
4
C
2
, tín hiệu dao động nội
được đưa đến cực E bằng tụ C
2
, đây chính là thành phần hồi tiếp dương để trộn với tín
hiệu cần thu.
Khi làm nhiệm vụ trộn tần thì C
2
và L
4
xem như nối mass cho E và T
1
là mạch
ghép CE. Tín hiệu trộn tần được đưa vào cực B và lấy ra từ cuộn cảm ứng trên khung Trong sơ đồ mạch trên T
1
đóng vai trò mạch trộn tần, T
2
đóng vai trò mạch dao
động nội, tần số dao động nội được quyết định bởi L
4
, C
7
và C
8

Hoạt động của mạch như sau: tín hiệu cao tần từ khung CL
1
cảm ứng qua L
2

kết hợp với tín hiệu từ mạch dao động nội cảm ứng trên cuộn L
3
, được đặt vào cực B
của T
1
. T
1
thực hiện việc trộn lẫn 2 tín hiệu và khuếch đại chọn lọc để lọc lấy tín hiệu
trung tần nhờ khung cộng hưởng CL

VCC
T2
L4
L3
C8
VCC
R2
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
12

Tín hiệu thu được từ Anten qua mạch ghép đưa vào chân 10 của IC để khuếch
đại và trộn tần.
Chân 10 IC được mắc với khung L
2
C

C5
12 9
7
VCC
C2
L4 L5
3
C3
6
C1
4 5 8
11
L2
L3
CA3005
L1
VCC
1
C4
10
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
13

Xem sơ đồ mạch khuếch đại trung tần cộng hưởng đơn:

Nhược điểm:
• Dải thông hẹp, độ trung thực kém
• Muốn tăng độ nhạy của máy thu thường người ta chọn phương pháp tăng độ
khuếch đại của mạch khuếch đại trung tần, tuy nhiên trong mạch trên, khi tăng
hệ số khuếch đại
→ hiện tượng tự kích. Vì vậy người ta thường mắc thêm tụ
C
3
để tạo mạch hồi tiếp âm áp song song cho mạch Hình 1.13 Mạch khuếch đại trung tần
ftt
C2
C4
R2
VCC
Q1
R1
C3
L1
VCC
C1
R3
L3L2
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Hiện nay trong một số sơ đồ máy hiện đại người ta còn dùng bộ lọc gốm áp
điện, có kích thước nhỏ, hệ số phẩm chất cao. Bộ lọc dạng này hoạt động dựa trên
nguyên lý áp điện. Hình 1.14 Mạch khuếch đại trung tần cộng hưởng kép
ftt
Q1
R3
C1
VCC
Vin
C2
Vout
Hình 1.15 mạch khuếch đại trung tần tham số tập trung
Q1
VCC
C1 C2
C3L1
K/D
cong
huong
L2
VCC
L3
yellow white red
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng

Do mạch tách sóng chỉ hoạt động ở tần số trung tần nên việc chọn loại diode và
giá trị tụ C phải phù hợp.
Trong thực tế C = 5 → 20nF; R = 5 → 10 KΩ. Diode tách sóng phải sử dụng
loại chuyên dùng.
Trong một số máy thu người ta còn sử dụng mạch tách sóng dùng transistor.
Thông thường trong các mạch này, transistor được phân cực ở chế độ khuếch đại yếu.
In Out
0
Hình 1.15 Bộ lọc theo nguyên lý áp điện
Hình 1.16 mạch tách sóng nối tiếp
D1
C
Tang
khuech
dai
VR
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
16Dạng mạch như sau:

*
1
U và -
*
1
U ). Hai diode D
1
, D
2
mắc ngược chiều để nạp cho tụ C
6

một điện áp không đổi.
Hình 1.17 Mạch tách sóng dùng Transistor
C3
E+
L2
L1
T1
VCC
Hình 1.18 Mạch tách sóng điều tần tỉ lệ
R2
C2
R1
D2
L2
L1
C6
Vc
U1'

nhờ tụ ghép C
2
, do vậy điện áp đặt trên hai đầu D
1

và D
2
có giá trị lần lượt là :
1tt
UU+ và
1tt
UU−
Hai thành phần điện áp này được tách sóng biên độ nhờ diode D
1
, C
4
, R
1
và D
2
,
C
5
, R
2
.
Khi tần số thay đổi điện áp trên C
4
và C
5

1
âm mạnh, thành phần điện
áp này được hồi tiếp một phần về phân cực lại cho T
1
nhờ điện trở hồi tiếp R
f
, điều
này làm T
1
dẫn yếu do đó giảm độ khuếch đại của mạch.
Hình 1.19 Mạch tự động điều chỉnh hệ số K/Đ trung tần
VCC
R1
L2
L1
D1
VCC
T1
R2
Rf
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
18
Khi tín hiệu thu nhỏ, điện áp sau mạch tách sóng D
1
ít âm hơn, điều này làm
tăng điện áp phân cực T
1

giảm nhanh chóng. Điều này làm giảm đáng kể tín hiệu ra của mạch.
VIII. MÁY THU FM STEREO

Nguyên tắc điều chế tín hiệu FM hai kênh L,

R ở Việt Nam như sau: Trước
tiên, tín hiệu L và R được đưa vào khối mạch ma trận để tạo thành tín hiệu tổng L+R
và tín hiệu L-R. Tín hiệu L+R được đưa đến bộ trộn ngang qua một dây trễ. Tín hiệu
L-R được đưa đến mạch điều biên cân bằng sử dụng tần số sóng mang phụ 38Khz.
Rồi đưa đến bộ trộn tín hiệu để trộn lẫn với tín hiệu L+R đã được làm trễ.
Hình 1.20 Mạch phân dòng dùng diode
Q1
L1
E+
A
VCC
C
B
Tu
mach
DET
C1
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
19
Vì mạch điều chế cân bằng đã triệt tiêu tần số sóng mang phụ 38KHz nên ta
phải mở rộng thêm tín hiệu sóng mang chính ( tín hiệu lái) 19KHz vào bộ trộn và đưa
ra tầng khuếch đại phát FM.

trận
Delay
Mạch
cộng
Máy
phát
FM
Điều biên
cân bằng
19KHz
Nhân
tần
L
R

38KHz
L+R
L-R L-R
19Khz 38Khz 54
Hình 1.21 Sơ đồ khối máy phát FM Stereo
Tách
sóng FM
LPF
0-16K
Matrận
Tách
19KHz
BBF
22-54K
Tách sóng


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
21

Chương II
NGUYÊN LÝ GHI PHÁT ÂM
I. NGUYÊN LÝ GHI ÂM TỪ TÍNH
Nguyên lý ghi âm từ tính dựa vào chất từ dư của sắt từ. Khi từ hóa chất sắt từ
bằng từ trường ngoài, khi lấy sắt từ ra khỏi từ trường ngoài thì chất sắt từ vẫn còn bị

JJG
thì từ tính
của chất sắt từ cũng tăng lên. Tiếp tục tăng
0
B
J
JG
thì từ tính của chất sắt từ sẽ đạt trạng
thái bảo hòa từ, lúc này ta giảm dần
0
B
J
JG
thì từ tính trong chất sắt từ cũng giảm theo,
nhưng quá trình này diễn ra chậm hơn, đến khi từ trường ngoài giảm về
∅ thì từ tính
trên chất sắt từ vẫn còn. Tiếp theo ta đổi chiều và tăng dần
0
B
J
JG
thì từ tính của chất sắt
từ giảm nhanh về
∅
. Khi từ trường ngoài đạt giá trị B
0k
. B
0k
được gọi là lực khử từ.
Lúc này, nếu tiếp tục tăng từ trường ngoài thì chất sắt từ sẽ bị từ hóa theo hướng

Người ta chứng minh được rằng: đới với chất sắt từ, không cần từ hóa đến
trạng thái bảo hòa thì vẫn xuất hiện hiện tượng từ dư. Tuy nhiên, tùy theo cường độ từ
trường ngoài thế nào mà ta sẽ có biên độ từ dư trên sắt từ tương ứng. Và trong thực tế, băng từ ( băng hộp cassette ) được chế tạo dựa trên nguyên lý
xuất hiện hiện tượng từ dư trong chất sắt từ.

II.BĂNG TỪ
( Băng hộp Cassette ).
Kích thước băng và hộp băng được qui định lần đầu tiên bởi hãng Phillips và
sau đó được cải tiến và trở thành tiêu chuẩn quốc tế ISO.
Cấu tạo của băng từ gồm một đế polyester, trên đó là một lớp keo bột từ. Các
hạt từ có kích thước khoảng 1
µ
m. Đế băng phải chịu được độ uốn cong thích hợp và
chịu đựng được một lực treo ứng với trọng lượng không nhỏ hơn 2,5 KG. Mặt băng
phải phẳng, và có độ ổn định ghi/ phát với độ ẩm và nhiệt. Người ta chia băng từ ra
làm 3 loại: C-60, C-90, C-120 với các thông số kỹ thuật sau:

Chỉ tiêu Đơn vị C-60 C-90 C-120

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
23
Thời gian thu/phát 60 second 60 90 120

Băng từ có thể ghi/ phát ở mặt A và mặt B, mỗi mặt là một nữa của độ rộng
băng từ. Độ rộng toàn thể của băng từ là 3,81mm, được chia làm 2 phần: Tùy theo tín hiệu ghi là mono hay stereo mà mỗi mặt lại được chia thành những
phần khác nhau:
Tốc độ di chuyển của băng từ là 4,76 cm/s
Dựa trên vật liệu chế tạo bột từ mà người ta chia băng từ thành những loại sau:
• Băng thường ( Normal ): bột từ là ôxit sắt từ ( Fe
2
O
3
), đây là loại băng từ ra đời
đầu tiên, có độ nhạy cao nên từ trường ghi không cần lớn, tần số tín hiệu ghi có

R
L
L
Stereo
R
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông

Th.S Trần Viết Thắng, chủ biên; Ths. Võ Đình Tùng
24

III.ĐẦU TỪ

Là thiết bị biến đổi điện từ, khi máy thực hiện chức năng ghi, đầu từ đóng vai
trò là một nam châm điện, khi máy thực hiện chức năng phát, đầu từ đóng vai trò là
cuộn cảm.
Cấu tạo của đầu từ : Là một cuộn dây được quấn trên một lõi sắt từ mềm, lõi
sắt từ gần như khép kín, chỉ chừa một khe rất nhỏ, nơi vùng từ tiếp xúc với băng từ và
được gọi là khe từ. Khe từ là cửa thoát từ khi ghi và thu nhận đường sức cảm ứng từ
vào nòng từ khi phát. Khe từ phải thật hẹp, khoảng 1 đến 1,6
µ
m để làm việc được với
tín hiệu có tần số cao. Tất cả được đặt trong vỏ bọc kim loại.
Ký hiệu