Luận Văn Nghiên cứu, thiết kế máy thu đơn biên

Lời nói đầu
Ngày nay, thông tin liên lạc đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống xã hội, trên các lĩnh vực kinh tế, chính trị, quân sự, văn hoá, giáo dục Thông tin liên kết các ngành, các nước trên thế giới, giữa nông thôn và thành thị, giữa đất liền với biên giới hải đảo với mọi miền xa xôi của tổ quốc. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật trên thế giới, công nghệ viễn thông nói chung và ngành thông tin vô tuyến của nước ta nói riêng đã có những bước phát triển vượt bậc.
Từ những thành công của các kỹ thuật mới mới như: Kỹ thuật vi xử lý, phương pháp tổ hợp tần số trực tiếp kéo theo ra sự đời của hàng loạt các thiết bị thông tin mới, đã làm thay đổi căn bản chất lượng của thông tin vô tuyến. Cùng với sự phát triển chung của đất nước, quân đội ta đang trong quá trình xây dựng chính quy, tinh nhuệ, từng bước hiện đại. Để hoàn thành tốt nhiệm vụ to lớn bảo vệ tổ quốc Việt nam XHCN mà Đảng và nhà nước giao phó, từng bước hiện đại hoá quân đội thì hiện đại hoá thông tin liên lạc nói chung và các trang bị thông tin là nhiệm vụ rất quan trọng.
Thông tin liên lạc trong quân đội đã có những bước tiến đáng kể về quy mô như: Thông tin vệ tinh, thông tin viễn thông mặt đất, thông tin cáp quang, thông tin di động Bên cạnh đó thông tin sóng ngắn trong những năm qua và hiện nay vẫn đang được sử dụng phổ biến và rộng khắp cho các cấp chiến thuật, chiến dịch và chiến lược. Với điện đài vô tuyến sóng ngắn do tính chất phản xạ được ở tầng điện ly nên cự ly liên lạc có thể lên tới hàng nghìn Km được trang bị cho cấp chiến dịch, chiến lược. Ngoài ra do đặc điểm sử dụng và trang bị cho các đơn vị dùng điện đài ở các dải sóng khác nhau và yêu cầu bảo đảm thông tin vững chắc với mạng chỉ huy vô tuyến từ chỉ huy tới các đơn vị trực thuộc và ngược lại, thường bố trí các máy vô tuyến sóng ngắn và sóng cực ngắn để đảm bảo hỗ trợ cho nhau, tăng độ tin cậy. Hiện nay các trang bị thông tin sóng ngắn của ta hầu hết đã cũ và hỏng hóc nhiều, trong khi việc mua sắp các thiết bị thông tin sóng ngắn của nước ngoài rất tốn kém. Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế cải tiến các trang bị thông tin nói chung và các trang bị thông tin sóng ngắn nói riêng là nhiệm vụ quan trọng đối với người kỹ sư quân sự.
Được sự hướng dẫn và chỉ dạy nhiệt tình của thầy giáo Đinh Thế Cường và các thầy giáo trong bộ môn thông tin tôi đã chọn và hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Tên đồ án là: “Nghiên cứu, thiết kế máy thu đơn biên”. Với mục đích nhằm vận dụng các kiến thức đã học xây dựng mô hình tổng quan về điện đài đơn biên và tính toán thiết kế riêng tuyến thu của điện đài đơn biên trang bị cho cấp chiến thuật với các chỉ tiêu kỹ chiến thuật đáp ứng vói yêu cầu trong quân đội.
Nội dung đồ án gồm 3 chương:
- Chương 1: Nghiên cứu tổng quan về điện đài đơn biên.
- Chương 2: Xây dựng sơ đồ khối và tính toán sơ bộ cho sơ đồ khối tuyến thu.
- Chương 3: Tính toán thiết kế bộ tổ hợp tần số của tuyến thu.
Do khuôn khổ đồ án còn hạn chế về thời gian và kiến thức của bản thân, đồ án mới chỉ dừng lại ở việc tính toán thiết kế cho tuyến thu.


Mục lục
Trang
Lời nói đầu 4
Chương 1: nghiên cứu Tổng quan về điện đài sóng ngắn. 6
1.1 Dải tần vô tuyến và ứng dụng trong thông tin. 6
1.1.1 Sóng dài và sóng cực dài. 7
1.1.2 Sóng trung. 8
1.1.3 Sóng cực ngắn (SCN). 8
1.1.4 Sóng ngắn (SN). 9
1.2 Tổng quan về phương pháp xây dựng điện đài đơn biên. 11
1.2.1 Chức năng chủ yếu của điện đài. 11
1.2.2 Phân loại điện đài theo sơ đồ khối. 13
A. Xét sơ đồi khối tuyến phát 13
a) Phương pháp biến tần liên tiếp. 13
b) Phương pháp dịch pha. 15
c) Phương pháp thứ ba. 16
d) Phương pháp Verzunov. 16
B. Xét sơ đồi khối tuyến thu 17
a) Sơ đồ khối máy thu khuếch đại thẳng. 18
b) Sơ đồ khối máy thu đổi tần. 19
1.2.3 Lựa chọn sơ đồ khối cho điện đài. 23
1.3 Những chỉ tiêu cơ bản của điện đài đơn biên. 24
1.3.1 Độ nhạy. 24
1.3.2 Độ chọn lọc. 25
1.3.3 Độ chống nhiễu. 26
1.3.4 Dải tần công tác. 26
1.3.5 Chất lượng phục hồi tín hiệu. 26
1.3.6 Độ chính xác tần số. 26
1.3.7 Độ tin cậy. 27
Chương 2: Xây dựng sơ đồ khối và tính toán sơ bộ cho sơ đồ khối tuyến thu. 28
2.1 Xác định những chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của máy thu. 28
2.1.1 Dải tần công tác. 28
a) Chọn giới hạn dưới của dải tần. 28
b) Chọn giới hạn trên cho dải tần. 28
2.1.2 Dạng công tác. 29
1.2.3 Độ nhạy. 29
2.1.4 Độ chọn lọc. 30
2.1.5 Nguồn. 33
2.2 Lập luận lựa chọn sơ đồ khối cho máy thu. 33
2.3 Phân chia băng tần, đồng chỉnh các mạch dao động và xác định tần số trung gian. 38
2.3.1 Phân chia băng tần. 38
a) Phương pháp thứ nhất: Hệ số bao tần của các băng bằng nhau. 40
b) Phương pháp thứ hai: khoảng tần số của các băng bằng nhau. 40
c) Phương pháp thứ ba: Phương pháp kết hợp giữa hai phương pháp trên. 40
2.3.2 Đồng chỉnh các mạch dao động. 42
2.3.3 Xác định các tần số trung gian. 43
2.4 Xác định các chỉ tiêu bộ tổ hợp tần số. 46
2.5 Tính toán tham số tuyến tần số tín hiệu. 47
2.5.1 Các nguồn tạp âm cơ bản trong máy thu. 47
a) Tạp âm của điện trở. 47
b) Tạp âm của mạch cộng hưởng song song. 48
c) Tạp âm của Anten thu. 48
d) Tạp âm của Tranzistor. 49
2.5.2 Hệ số tạp âm của máy thu. 50
2.5.3 Độ nhạy của máy thu. 51
2.5.4 Độ chọn lọc tín hiệu. 53
a) Độ chọn lọc nhiễu đường ảnh. 53
b) Độ chọn lọc nhiễu trung gian. 54
2.6 Tính toán phần trộn tần. 54
2.6.1 Hệ số truyền đạt điện áp. 54
2.6.2 Độ chọn lọc. 55
2.6.3 Hệ số tạp âm của bộ biến tần. 55
2.6.4 Truyền đạt điện áp ngoại sai đến đầu vào máy thu. 56
2.7 Tính toán tuyến khuếch đại trung tần. 56
2.8 Tính toán bộ tách sóng. 59
2.9 Tính toán tuyến khuếch đại âm tần. 60
2.10 Phân phối độ chọn lọc và hệ số khuếch đại cho máy thu. 60
2.10.1 Phân phối độ chọn lọc. 60
1.10.2 Phân phối hệ số khuếch đại. 61
Chương 3: tính toán Thiết kế khối tổ hợp tần số 63
3.1 Khái quát về tổ hợp tần số. 63
3.2 Các phương pháp tổ hợp tần số. 67
3.2.1 Tổ hợp tần số thụ động. 67
a) Tổ hợp tần số thụ động trên linh kiện tương tự. 67
b) Tổ hợp tần số thụ động trên linh kiện số. 68
c) Tổ hợp tần số trực tiếp. 68
3.2.2 Tổ hợp tần số tích cực. 69
a) Tổ hợp tần số tích cực trên linh kiện tương tự. 69
b) Tổ hợp tần số tích cực trên linh kiện số. 70
3.3 Xây dựng sơ đồ khối cho bộ tổ hợp tần số. 72
3.3.1 Lựa chọn sơ đồ khối. 72
3.3.2 Phân tích hoạt động tạo tần số trên sơ đồ khối. 75
a) Xét vòng so pha thứ nhất tạo fNS1. 75
b) Xét vòng so pha thứ hai tạo . 76
c) Phương pháp tạo . 76
3.4 Lựa chọn linh kiện. 76
3.4.1 Khối VCO. 76
3.4.2 Khối khuếch đại và lọc thông thấp. 77
3.4.3 Phần tử trộn tần. 77
3.4.4 Khối vào số liệu và hiển thị. 77
3.4.5 Phần tử nhớ. 78
3.4.6 Khối so pha và chia biến đổi. 78
* Sơ đồ chân. 79
* Sơ đồ khối. 79
* Nguyên lý hoạt động của các khối. 79
- Khối OSC. 79
- Khối P 64 or 128. 80
- Bộ chia biến đổi R. 80
- Bộ chia biến đổi N. 80
- Thanh ghi đệm 19 bit . 81
- So pha. 81
- Bộ kéo điện áp. 82
3.4.7 Hệ vi xử lý. 82
Sử dụng onchip 80C51 có sơ đồ chân như hình 3.10; 82
3.5 Xây dựng sơ đồ nguyên lý cho bộ tổ hợp tần số. 84
3.5.1 Bộ dao động thạch anh 20,48 MHz. 84
3.5.2 Bộ chia hai. 84
3.5.3 Trộn tần. 85
3.3.4 Ghép nối hệ VXL, phần tử so pha và bộ chia các bộ chia (IC LMX1501). 86
3.3.5 Khối khuếch đại và lọc thông thấp. 88
a) Khuếch đại sau so pha. 88
b) Lọc thông thấp. 88
3.5.6 Bộ dao động liên tục VCO. 90
3.5.7 Mạch khuếch đại đệm. 92
Kết luận 93