Thiết bị thu phát_chương 1
- Máy phát: Tập hợp các linh kiện và mạch điện tử được thiết kế để biến đổi tin tức thành tín hiệu phù hợp với môi trường truyền.
- Môi trường truyền: Phương tiện để truyền thông tin, có thể là dây dẫn ( gọi là hữu tuyến như cáp đồng trục, cáp sơi quang)
1
Ch−¬ng 1
C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n
cña hÖ thèng §IÖN Tö TH¤NG TIN
(thiÕt bÞ thu ph¸t)
1.1 C¸c thμnh phÇn cña hÖ thèng thiÕt bÞ thu ph¸t
1.1.1 S¬ ®å khèi cña hÖ thèng thiÕt bÞ thu ph¸t
Trong hÖ thèng thu ph¸t, th«ng tin ®−îc truyÒn tõ n¬i nμy ®Õn n¬i kh¸c b»ng
thiÕt bÞ ®iÖn tö th«ng qua m«i tr−êng truyÒn. S¬ ®å khèi c¬ b¶n cña hÖ thèng ®−îc
biÓu diÔn nh− h×nh 1.1:
TÝn hiÖu vμo: TÝn hiÖu ra
M¸y ph¸t M«i tr−êng M¸y thu
Tx truyÒn Rx
©m thanh, d÷
liÖu, h×nh ¶nh
NhiÔu NhiÔu NhiÔu
H×nh 1.1 S¬ ®å khèi cña hÖ thèng thiÕt bÞ thu ph¸t
+ M¸y ph¸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 tr−êng truyÒn.
+ M«i tr−êng truyÒn: Ph−¬ng tiÖn ®Ó truyÒn th«ng tin, cã thÓ lμ d©y dÉn (gäi lμ
h÷u 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 tr−êng 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 h÷u Ých,
lμm sai d¹ng tÝn hiÖu ban ®Çu. NhiÔu cã thÓ xuÊt hiÖn trong c¶ 3 qu¸ tr×nh ph¸t,
truyÒn dÉn vμ thu. Do ®ã viÖc triÖt nhiÔu lμ mét vÊn ®Ò quan träng cÇn ®−îc quan
2
t©m trong hÖ thèng thiÕt bÞ thu ph¸t nh»m n©ng cao chÊt l−îng tÝn hiÖu truyÒn
dÉn.
1.1.2 S¬ ®å khèi cña m¸y ph¸t
M¸y thu thanh vμ m¸y thu h×nh d©n dông th−êng ®−îc ®æi tÇn 1 lÇn. 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 ch−a ®iÒu chÕ ®−îc
gäi lμ tÝn hiÖu b¨ng gèc (Base Band Signals). TÝn hiÖu b¨ng gèc cã thÓ ®−îc truyÒn
trùc tiÕp trong m«i tr−êng truyÒn nh− ®iÖn tho¹i néi bé (Intercom), gi÷a c¸c m¸y
tÝnh trong m¹ng LAN... hoÆc truyÒn gi¸n tiÕp b»ng kü thuËt ®iÒu chÕ.
+ §iÒu chÕ: lμ qu¸ tr×nh biÕn ®æi mét trong c¸c th«ng sè cña sãng mang cao tÇn
h×nh sine (biªn ®é, tÇn sè hoÆc pha) tØ lÖ víi tÝn hiÖu b¨ng 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...
TÝn hiÖu
vμo §iÒu chÕ §æi tÇn K§CS
cao tÇn
Tæng hîp §iÒu
tÇn sè khiÓn sè
H×nh 1.2 S¬ ®å khèi tæng qu¸t cña m¸y ph¸t
+ §æi 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.
+ Tæng hîp tÇn sè: (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.
3
+ KhuÕch ®¹i c«ng suÊt cao 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.
+ Anten ph¸t: lμ phÇn tö biÕn ®æi n¨ng l−îng ®iÖn cao tÇn thμnh sãng ®iÖn tõ bøc
x¹ vμo kh«ng gian.
1.1.3 S¬ ®å khèi cña m¸y thu
K§C §æi tÇn K§T §æi tÇn K§T Gi¶i K§CS
T 1 T 2 T ®iÒu
AGC
Tæng §iÒu
hîp tÇn khiÓn
H×nh 1.3 S¬ ®å khèi tæng qu¸t cña m¸y thu
+ Anten thu: lμ phÇn tö biÕn ®æi n¨ng l−îng sãng ®iÖn tõ thμnh tÝn hiÖu cao tÇn ë
ngâ vμo cña m¸y thu, anten cã tÝnh thuËn nghÞch.
+ Bé khuÕch ®¹i cao tÇn tÝn hiÖu nhá: (RFAmp) th−êng 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 khuÕch ®¹i trung tÇn: IF Amp (Intermediate Frequency Amplifier): Bé
khuÕch ®¹i cã ®é chän läc cao, hÖ sè khuÕch ®¹i lín ®Ó t¨ng ®iÖn ¸p tÝn hiÖu ®Õn
møc cÇn thiÕt cho viÖc gi¶i ®iÒu chÕ. ë nhiÒu m¸y thu hiÖn ®¹i, nh»m t¨ng chÊt
l−îng, viÖc ®æi tÇn ®−îc thùc hiÖn 2 lÇn nh− h×nh vÏ.
+ Gi¶i ®iÒu chÕ: (Demodulation) lμ qu¸ tr×nh kh«i phôc l¹i tÝn hiÖu ban ®Çu (tÝn
hiÖu ®−a vμo ®iÒu chÕ ë m¸y ph¸t) tõ tÝn hiÖu trung tÇn.
4
+ M¹ch ®iÖn tö th«ng tin liªn quan ®Õn tÇn sè cao: 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 hiÖu...
Ngμy nay, c«ng nghÖ hiÖn ®¹i ®· chuÈn ho¸ vi m¹ch hÇu hÕt phÇn cao tÇn tÝn
hiÖu nhá cña m¸y thu vμ m¸y ph¸t.
1.2 Phæ tÇn sè
ViÖc ph©n lo¹i phæ tÇn sè ra nhiÒu d¶i tÇn ®Ó n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông ë
m¸y thu:
Tªn d¶i tÇn TÇn sè B−íc sãng
TÇn sè cùc thÊp (ELF) (30 - 300) Hz 10 7 ÷ 10 6 m
Extremly Low Frequency
TÇn sè tiÕng (VF) (300 - 3000) Hz 10 6 ÷ 10 5 m
Voice Frequency
TÇn sè rÊt thÊp (VLF) (3 - 30)KHz 10 5 ÷ 10 4 m
Very Low Frequency
TÇn sè thÊp (LF) (30 - 300)KHz 10 4 ÷ 10 3 m
Low Frequency
TÇn sè trung b×nh (MF) (300 - 3000)KHz 10 3 ÷ 10 2 m
Medium Frequency
TÇn sè cao (HF) (3 - 30)MHz 10 2 ÷ 101 m
High Frequency
TÇn sè rÊt cao (VHF) (30 - 300)MHz 10 ÷ 1 m
Very High Frequency
TÇn sè cùc cao (UHF) (300 - 3000)MHz 1 ÷ 10 −1 m
Ultra High Frequency
5
TÇn sè siªu cao (SHF) (3 - 30)GHz 10 −1 ÷ 10 −2 m
Super High Frequency
TÇn sè siªu cùc cao (EHF) (30 - 300)GHz 10 −2 ÷ 10 −3 m
Extremly High Frequency
Vïng ¸nh s¸ng Hång ngo¹i 0,7 ÷ 10μm
(IR)
Infrared
Vïng ¸nh s¸ng thÊy ®−îc 0,4 ÷ 0,8μm
The Visible Spectrum (Light)
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
1.3 B¨ng th«ng
B¨ng th«ng lμ hiÖu gi÷a tÇn sè lín nhÊt vμ tÇn sè nhá nhÊt cña tÝn hiÖu. §ã lμ
kho¶ng tÇn sè mμ phæ tÝn hiÖu chiÕm gi÷ hoÆc lμ kho¶ng tÇn sè tÝn hiÖu ®−îc
truyÒn tõ m¸y ph¸t ®Õn m¸y thu. Khi tÝn hiÖu ban ®Çu ®−îc ®iÒu chÕ lªn sãng
mang cao tÇn, phæ cña tÝn hiÖu cao tÇn ®· ®iÒu chÕ chiÕm gi÷ mét b¨ng th«ng
quanh tÇn sè sãng mang. Tuú theo kiÓu ®iÒu chÕ mμ b¨ng th«ng cao tÇn cã ®é
réng kh¸c nhau. C¸c kü thuËt viÔn th«ng h−íng ®Õn viÖc gi¶m b¨ng th«ng tÝn
hiÖu truyÒn, gi¶m nhiÔu, tiÕt kiÖm phæ tÇn sè.
1.4 C¸c øng dông kü thuËt th«ng tin ®iÖn tö
1.4.1 Th«ng tin mét chiÒu (Simplex)
6
- Ph¸t thanh qu¶ng b¸ AM, FM
- TruyÒn h×nh qu¶ng b¸
- TruyÒn h×nh c¸p
- Nh¾n tin
- §o xa, ®iÒu khiÓn xa
- §Þnh vÞ toμn cÇu GPS...
1.4.2 Th«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...
1.5 Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ cao tÇn
1.5.1 B¸n dÉn c«ng suÊt cao tÇn
§Ó cã ®−îc c«ng suÊt lín ë tÇn sè cao, BJT c«ng suÊt cao tÇn ®−îc chÕ t¹o
b»ng c«ng nghÖ ®Æc biÖt, nhiÒu tiÕp gi¸p Emitter nh»m t¨ng chu vi dÉn dßng ®iÖn
cao tÇn, gi¶m ®iÖn trë cùc Base vμ c¸c ®iÖn dung kÝ sinh.
C
B
Base
§iÖn trë
c©n b»ng
Emitter
E
H×nh 1.4 CÊu tróc BJT c«ng suÊt cao
tÇn
Sè tiÕp gi¸p Emitter cã thÓ vμi chôc, vμi tr¨m hoÆc h¬n n÷a.
7
Cb c
rb
rb e = Rip
B
Cb e
E
H×nh 1.5 M¹ch t−¬ng ®−¬ng ngâ vμo BJT c«ng suÊt cao tÇn
B¶n chÊt BJT lμ lu«n lu«n tån t¹i c¸c ®iÖn dung mèi nèi ( C b e , C b c , C ce ) ¶nh
, ,
h−ëng ®Õn hÖ sè khuÕch ®¹i ë tÇn sè cao, lμm giíi h¹n tÇn sè ho¹t ®éng cña BJT.
Th«ng th−êng, kiÓu khuÕch ®¹i cao tÇn m¾c E chung cho c«ng suÊt ra lín. Tuy
nhiªn ë tÇn sè cao, håi tiÕp ©m ®iÖn ¸p qua C b c t¨ng, lμm gi¶m hÖ sè khuÕch ®¹i.
,
Tô nμy t¸c ®éng nh− tô Miller t−¬ng ®−¬ng cã gi¸ trÞ lín ë ngâ vμo:
C Miller = C b,c (1 + AV ) trong ®ã AV lμ hÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p cña m¹ch. Tõ ®ã, t¹o
ra tô t−¬ng ®−¬ng ë ngâ vμo cña BJT c«ng suÊt cao tÇn nh− h×nh 1.6, cã gi¸ trÞ
Cin = C Miller + Cb e
,
C
B
E
CMiller Cb e
Cin
H×nh 1.6 Tô t−¬ng ®−¬ng ngâ vμo BJT c«ng suÊt cao tÇn
8
Do ®ã, trë kh¸ng vμo cña BJT (ZiQ), Av, hÖ sè khuÕch ®¹i dßng Ai, hÖ sè
khuÕch ®¹i c«ng suÊt Ap, β ®Òu gi¶m khi tÇn sè t¨ng. BJT thÓ hiÖn qu¸n tÝnh, ®¸p
øng vμo - ra kh«ng tøc thêi. Gi÷a dßng Ic vμ Ib cã sù dÞch pha, biªn ®é dßng ra Ic
gi¶m.
M¾c B chung lμ gi¶i ph¸p tèi −u cña khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao tÇn, tuy hÖ sè
khuÕch ®¹i c«ng suÊt cña nã nhá h¬n so víi s¬ ®å m¾c E chung nh−ng ph¹m vi
tÇn sè ho¹t ®éng cao h¬n, b¨ng th«ng ®Òu vμ réng h¬n.
JFET vμ MOSFET cã cÊu tróc b¸n dÉn kh¸c BJT, chóng cã trë kh¸ng vμo
lín, ®iÖn dung tiÕp gi¸p Cgs nhá, ho¹t ®éng tèt ë tÇn sè cao víi c«ng suÊt lín æn
®Þnh h¬n BJT. JFET vμ MOSFET c«ng suÊt cao tÇn ®ang ®−îc dïng rÊt nhiÒu
trong c¸c hÖ thèng th«ng tin hiÖn ®¹i nh− tr¹m gèc BTS cña ®iÖn tho¹i di ®éng tÕ
bμo, ph¸t thanh, truyÒn h×nh, vi ba, SSPA ( Solid State Power Amp), th«ng tin vÖ
tinh...
1.5.2 TruyÒn c«ng suÊt lín nhÊt
PRL
XL = - XS E = 1V
XS X RS = 1Ω
ZS
RS RL V
RL
XL = XS = 1Ω
E
RL/RS
1 2,2
a) b)
H×nh 1.7 a/ Nguån cung cÊp c«ng suÊt cho t¶i ZL
b/ Sù phô thuéc c«ng suÊt t¶i PRL theo RL
9
C«ng suÊt trªn t¶i: PRL = VRL .I = I 2 .RL
2
⎡ E. ⎤
PRL = ⎢ ⎥ RL
⎢ ( RS + R L ) + ( X S + X ) 2
⎣
2
⎥
⎦
E 2 .R L
PRL =
( RS + R L ) 2 + ( X S + X ) 2
XS, X lμ phÇn kh¸ng cña néi trë nguån vμ t¶i.
E 2 .R L
Khi XS =-X th× c«ng suÊt trªn t¶i lμ PRL =
( RS + R L ) 2
Kh¶o s¸t sù biÕn thiªn PRL theo RL b»ng c¸ch lÊy ®¹o hμm, cho b»ng zero.
E 2 .[( RS + R L ) − 2 R L ]
PRL =
'
=0
( RS + RL ) 2
Suy ra RS=RL. Khi ®ã c«ng suÊt trªn t¶i lμ cùc ®¹i:
E2 E2
PRL max = =
4 R L 4 RS
§å thÞ biÕn thiªn PRL theo RL cho ë h×nh 1.7b.
VËy trë kh¸ng nguån b»ng trë kh¸ng t¶i RS + jXS = RL - jX hay RS = RL vμ XS
=-X Ta nãi cã sù truyÒn c«ng suÊt lín nhÊt ra t¶i.
NÕu yªu cÇu truyÒn c«ng suÊt lín nhÊt trong c¶ mét d¶i tÇn sè th× gi¸ trÞ
thÝch hîp cho phèi hîp trë kh¸ng kh«ng ph¶n x¹ lμ ZL = ZS hay RS + jXS = RL + jX.
Tuy nhiªn hiÖu suÊt sÏ nhá h¬n so víi mét tÇn sè. VÊn ®Ò nμy liªn qua ®Õn sù
lùa chän truyÒn tÝn hiÖu trªn d©y truyÒn sãng.
1.5.3 M¹ch ®iÒu h−ëng song song vμ nèi tiÕp (Parallel and
Serial Tuned Circuit)
M¹ch ®iÒu h−ëng song song:
Cho m¹ch L, C song song, trong ®ã r - ®iÖn trë tæn hao cña cuén d©y. Trë
kh¸ng t−¬ng ®−¬ng cña m¹ch ®iÒu h−ëng:
10
(r + jX L )(− jX C )
Z eq =
r + j( X L − X C )
XL=ωL : C¶m kh¸ng cuén d©y.
1
Xc = : dung kh¸ng cña tô ®iÖn.
ωC
Zeq
L Req(ω0)
C
r
ω
ω0 2ω0 3ω0
H×nh 1.8 M¹ch ®iÒu
h−ëng song song H×nh 1.9 §¸p tuyÕn Zeq(ω)
Th«ng th−êng r 11
T¹i tÇn sè céng h−ëng ω=ωo, trë kh¸ng cña m¹ch céng h−ëng song song coi
nh− thuÇn trë cã Req(ωo) lín. T¹i tÇn sè lÖch céng h−ëng ω=nωo (n = 2,3,..), trë
kh¸ng Zeq(nωo) coi nh− thuÇn kh¸ng rÊt nhá Zeq(nωo)=-jρn/(n2+1) 12
M¹ch ®iÒu h−ëng ®iÖn tö: thay thÕ tô C trong m¹ch ®iÒu h−ëng song bëi varicap.
CV
C1
+VT R
L
CV
V
a) b) c)
H×nh 1.13 a/ KÝ hiÖu Varicap. b/ §Æc tuyÕn Varicap.
c/ M¹ch ®iÒu h−ëng ®iÖn tö
M¹ch ®iÒu h−ëng song song vμ c¸c biÕn thÓ dïng lμm m¹ch tiÒn chän läc ngá vμo
m¸y thu, t¶i chän läc cao tÇn, bé chän läc trung tÇn, dao ®éng, phèi hîp trë kh¸ng
v.v..
M¹ch ®iÒu h−ëng nèi tiÕp:
Trë kh¸ng t−¬ng ®−¬ng Zeq = r+jx = r+j(ωL-1/ωC)
Tæng trë: Z eq = r 2 + x 2
Gãc pha: ϕ(Zeq) = arctg(x/r)
T¹i tÇn sè céng h−ëng nèi tiÕp ω0 cã ω0L = 1/(ω0C) nªn Zeq(ω0) = r. M¹ch ®iÒu
h−ëng nèi tiÕp th−êng ®−îc dïng lμm m¹ch läc.
1.5.4. M¹ch phèi hîp trë kh¸ng
XÐt m¹ch phèi hîp trë kh¸ng coa tÇn h×nh 1.14
M¹ch phèi
Zi
B Zi
B
hîp trë
ZL
B B
~ E ZL = Zi
B B B B ~ E
13
Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò quan träng cña m¸y ph¸t, m¸y thu lμ phèi hîp trë
kh¸ng cã chän läc tÇn sè gi÷a c¸c tÇng, ®Æc biÖt gi÷a tÇng c«ng suÊt ra cao tÇn víi
anten ph¸t hay gi÷a anten thu víi ngâ vμo m¸y thu ®Ó truyÒn c«ng suÊt tÝn hiÖu
lín nhÊt vμ lo¹i nhiÔu. C¸c m¹ch phèi hîp trë kh¸ng cã d¹ng LC, biÕn ¸p hay tæ
hîp gi÷a chóng.
Víi tr−êng hîp a, Zi = ZL cã c«ng suÊt trªn t¶i cùc ®¹i.
ë tÇn sè cao (RF) Ýt khi Zi vμ ZL lμ thuÇn trë mμ bao giê còng cã phÇn kh¸ng nμo
®ã. ë tr−êng hîp tæng qu¸t Zi ≠ ZL h×nh b/ cÇn cã m¹ch phèi hîp trë kh¸ng ®Ó
truyÒn c«ng suÊt tÝn hiÖu lín nhÊt ra t¶i. VÝ dô nh− cÇn truyÒn c«ng suÊt m¸y
ph¸t cao tÇn ra t¶i lμ anten ph¸t. D¹ng phèi hîp trë kh¸ng ®¬n gi¶n nhÊt h×nh Γ
gåm cã cuén c¶m L vμ tô ®iÖn C víi c¸c cÊu h×nh kh¸c nhau:
Zi L Zi L
~ E C ZL ~ E C ZL
Nguån RF Nguån RF
a) b)
Zi=Ri
B B B
C Zi=Ri
B B B
C
RL
RL
B
B
14
BiÕn ¸p lμ mét trong nh÷ng thμnh phÇn phèi hîp trë kh¸ng thÝch hîp nhÊt. BiÕn
¸p lâi s¾t dïng ë tÇn sè thÊp, dÔ dμng biÕn ®æi trë kh¸ng theo yªu cÇu tuú vμo tØ
sè vßng d©y cuén s¬ cÊp vμ thø cÊp.
2
Zi ⎛ np ⎞ np Zi
= ⎜ ⎟ hay = ; np , ns sè vßng cuËn d©y s¬ cÊp vμ thø cÊp.
Z L ⎜ ns ⎟
⎝ ⎠ ns ZL
BiÕn ¸p lâi kh«ng khÝ dïng ë tÇn sè cao cã hiÖu suÊt thÊp h¬n biÕn ¸p lâi s¾t
tÇn sè thÊp. Mét lâi s¾t tõ ®Æc biÖt h×nh xuyÕn ®−îc chÕ t¹o lμm biÕn ¸p phèi hîp
trë kh¸ng ë tÇn sè cao. KiÓu biÕn ¸p tù ngÉu lâi xuyÕn còng ®−îc dïng ®Ó phèi
hîp trë kh¸ng gi÷a c¸c tÇng.
Zi Zi
ns
np
~ np ns RL ~ RL
a/ gi¶m trë kh¸ng a/ n©ng trë kh¸ng
H×nh 1.16 Phèi hîp trë kh¸ng dïng biÕn ¸p tù ngÉu
T−¬ng tù nh− biÕn ¸p lâi kh«ng khÝ, biÕn ¸p lâi Ferrite buéc tõ tr−êng t¹o
bëi cuén s¬ cÊp tËp trung vμo lâi, nhê ®ã cã mét sè −u ®iÓm quan träng sau:
Thø nhÊt lμ lâi Ferrite kh«ng bøc x¹ n¨ng l−îng cao tÇn do ®ã kh«ng cÇn bäc
gi¸p, trong khi ë lâi kh«ng khÝ th× ng−îc l¹i v× kh«ng tËp trung ®−îc tõ tr−êng.
15
PhÇn m¹ch m¸y thu, m¸y ph¸t dïng lâi kh«ng khÝ ph¶i bäc kim tr¸nh giao thoa
tÝn hiÖu víi phÇn m¹ch kh¸c.
Thø hai lμ hÇu hÕt tõ tr−êng t¹o bëi cuén s¬ cÊp ®Òu c¾t qua cuén thø cÊp
nªn tû sè vßng d©y cuén s¬ cÊp - thø cÊp, tû sè ®iÖn ¸p vμo - ra hay tû sè trë kh¸ng
t−¬ng tù nh− ë biÕn ¸p tÇn sè thÊp.
Trong nhiÒu thiÕt kÕ m¹ch t¹o cao tÇn míi, biÕn ¸p lâi xuyÕn ®−îc dïng phèi
hîp trë kh¸ng gi÷a c¸c tÇng. §«i khi cuén s¬ vμ thø cÊp cña lo¹i biÕn ¸p nμy ®−îc
dïng lμm ®iÖn c¶m cña m¹ch ®iÒu h−ëng.
Cuén c¶m lâi xuyÕn dïng ë RF cã −u ®iÓm h¬n lâi kh«ng khÝ v× ®é tõ thÈm
cao cña lçi dÉn ®Õn ®iÖn c¶m lín, ®Æc biÖt khi ®−a thªm lâi s¾t vμo th× ®iÖn c¶m
t¨ng lät.
Víi øng dông trong cao tÇn, ®iÒu ®ã cã nghÜa lμ gi¸ trÞ ®iÖn c¶m sÏ t¨ng nÕu
thªm mét sè Ýt vßng d©y mμ kÝch th−íc cuén c¶m vÉn nhá. Vμi vßng d©y cã ®iÖn
trë nhá tøc lμ hÖ sè phÈm chÊt Q cña cuén d©y lín h¬n so víi lâi kh«ng khÝ.
Cuén d©y lâi xuyÕn tõ thùc sù thay thÕ cuén d©y lâi kh«ng khÝ trong c¸c m¸y
ph¸t hiÖn ®¹i. øng dông nhiÒu nhÊt cña nã lμ gi¶m thiÓu sè vßng d©y mμ vÉn cã
gi¸ trÞ ®iÖn c¶m lín. BiÕn ¸p lâi xuyÕn tõ cã thÓ ®Êu nèi cho phÐp phèi hîp trë
kh¸ng d¶i réng ë cao tÇn.
DÊu chÊm chØ pha cña vßng d©y, tû sè vßng d©y biÕn ¸p 1:1 còng lμ tû sè
phèi hîp trë kh¸ng.
Zi
1: 1:1
ZL= RL
ZL= RL
~ ~
a/ Nguån ®èi xøng, t¶i bÊt ®èi b/ Nguån bÊt ®èi xøng, t¶i ®èi
H×nh 1.17 BiÕn ¸p Balun kÕt nèi ®èi xøng hay
bÊt ®èi xøng t¶i víi nguån cao tÇn.
Zi
B B
Zi
B B
1:1
1:1
~ ZL = Zi/4
~
B B B B
16
ZL = 4Zi
a/ T¨ng trë kh¸ng tõ Zi sang ZL = b/ Gi¶m trë kh¸ng tõ Zi sang ZL =
H×nh 1.18 BiÕn ¸p Balun phèi hîp t¨ng vμ gi¶m trë kh¸ng
NhiÒu biÕn ¸p balun kh¸c cã tû sè biÕn ®æi trë kh¸ng 9:1; 16:1 cã ®−îc b»ng
c¸ch m¾c nèi tiÕp biÕn ¸p balun cã tû sè biÕn ®æi lín. §iÒu chó ý c¸c vßng d©y
kh«ng ®−îc g©y nªn céng h−ëng ë tÇn sè lμm viÖc d¶i réng.
BiÕn ¸p balun d¶i réng h÷u Ých cho thiÕt kÕ khuÕch ®¹i c«ng suÊt cao tÇn d¶i
réng, kh«ng cÇn ph¶i ®iÒu chØnh phøc t¹p phÇn c«ng suÊt cao tÇn, tuy nhiªn läc
hμi bËc cao kh«ng ®−îc tèt. Mét gi¶i ph¸p kh¾c phôc lμ thiÕt kÕ phÇn møc c«ng
suÊt nhá dïng m¹ch ®iÒu h−ëng lo¹i hμi bËc cao, tÇng c«ng suÊt ra cao tÇn, d¶i
réng. Bé khuÕch ®¹i c«ng suÊt ra cao tÇn cã thÓ ho¹t ®éng ë chÕ ®é A, B, C vμ D
(chÕ ®é ®ãng më).
+V
RFC
1:4
16:1
RFin RA
4:1 4:1
H×nh 1.19 KhuÕch ®¹i c«ng suÊt cao tÇn chÕ ®é A d¶i réng
dïng biÕn ¸p Balun phèi hîp trë kh¸ng.
Trong nhiÒu tr−êng hîp, Anten n»m trªn cét cao ¸p c¸ch xa m¸y ph¸t, m¸y
thu. VÝ dô Anten thu TV, anten m¸y ph¸t thanh - ph¸t h×nh, anten viba v.v. D©y
truyÒn sãng
nèi gi÷a anten ph¸t víi ngâ ra m¸y ph¸t hoÆc ngâ vμo m¸y thu víi anten thu cã
trë kh¸ng b»ng nhau cã c«ng suÊt lín nhÊt. Cã hai lo¹i d©y truyÒn sãng c¬ b¶n:
17
1. D©y c©n b»ng (balanced line) gåm 2 d©y dÉn song song c¸ch ®iÖn vμ
c¸ch nhau mét kho¶ng x¸c ®Þnh cßn gäi lμ d©y song hμnh. Dßng cao tÇn
ch¶y trªn mçi d©y nh− nhau so víi ®Êt nh−ng ng−îc chiÒu nhau, kh«ng
d©y nμo nèi ®Êt.
2. D©y bÊt c©n b»ng (unbalanced line) gåm 1 d©y dÉn tÝn hiÖu c¸ch ®iÖn
víi 1 d©y bäc nèi ®Êt, cßn gäi lμ cable ®ång trôc.
VÝ dô: d©y song hμnh TV cã trë kh¸ng 300Ω, ®−îc nèi víi anten thu cã trë
kh¸ng 300Ω. C¸p ®ång trôc 50Ω nèi gi÷a ngá ra m¸y ph¸t víi anten ph¸t bÊt ®èi
xøng cã trë kh¸ng 50Ω.
Th«ng sè c¸p ®ång trôc:
Cable Trë Suy hao dB/100m
kh¸ng 100MHz 200MH 400MH 600MH 800MHz 1GHz
Ω z z z
3CV2 75 19,5
5C2V 75 12,5
RG58V 50 12,3 17,8 26,1 30,1 34,7 43,3
RG58CV 50 15,8 23,5 34,8 38,7 44,6 57,7
RG59V 75 10,4 15,6 23,4 25,4 29,4 38,2
RG59B/ 75 10,7 16 23,6 26,2 30,2 38,6
V
PN150A 75 4,2 6,2 8,8 10,8 12,4 13,9
