Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤCMỞ ĐẦU1LỜI CẢM ƠN2NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN3CHƯƠNG 1. LÝ THUYẾT CỦA SỰ BIẾN ĐIỆU TẦN SỐ51.1.Sự hình thành tần số ở tiếng nói con người:51.2. Một hệ thống truyền tin đơn giản:71.3.Ưu điểm của FM:81.4.Nhược điểm của FM91.5. Dải thông của tín hiệu FM91.6. Quá trình truyền tải FM:101.7.Quá trình điều chế:101.8.Quá trình giải điều chế tín hiệu FM:111.9.Ứng dụng:111.9.1. Băng từ111.9.2. Âm thanh121.9.3. Vô tuyến121.9.4. Hỗn hợp14CHƯƠNG II. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH PHẦN PHÁT152.1. Các thông số kỹ thuật:152.2. Thiết kế mạch bằng phần mềm chuyên dụng:162.2.1. Power supply (Khối nguồn cung cấp):162.2.2. Audio preamplifier172.2.3. Varactor modulator182.2.4. Function generator192.2.5. Mixer (Khối trộn tần)202.2.6. Reactance (PM) modulator21KẾT LUẬN22
Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử MỞ ĐẦU Ngày nay, với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, giới thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu cao Điện tử đáp ứng đòi hỏi không ngừng lĩnh vực công-nông-lâm-ngư nghiệp nhu cầu cần thiết hoạt động đời sống hàng ngày Đài FM ứng dụng mà thể hữu ích người sống hàng ngày như: tham gia giao thông bạn nghe thông tin giao thông hành trình mà tham gia; hay bạn trẻ cập nhật tin tức, nghe nhạc … Với công nghệ ngày phát triển có thiết bị nghe đài FM với nhiều kích thước chủng loại khác điện thoại di động, máy MP3, đài caset… Vậy tự hỏi tín hiệu FM phát để người nghe Với đề tài thực mạch phát FM biết phần trình tạo tín hiệu đài FM Do kiến thức hạn chế nên nội dung đề tài nhiều thiếu xót Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn sinh viên Chúng em xin chân thành cảm ơn Nhóm thực Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Bùi Như Phong Trong thời gian chúng em học tập hoàn thành đồ án, thầy tận tình giảng dạy giúp đỡ chúng em nhiều Chúng em xin chân thành cảm ơn Nhóm thực Lớp: LT CĐ – ĐH Điện tử 3-K5 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử MỤC LỤC 1.9.1 Băng từ 10 1.9.2 Âm .11 1.9.3 Vô tuyến 11 1.9.4 Hỗn hợp 13 KẾT LUẬN 22 CHƯƠNG LÝ THUYẾT CỦA SỰ BIẾN ĐIỆU TẦN SỐ 1.1 Sự hình thành tần số tiếng nói người: Khi nói, tạo âm mà âm phức tạp thay đổi liên tục Dạng sóng hình dưới: Hình Tuy nhiên, nhìn hình dạng sóng phức tạp này, tạo nên nhiều tín hiệu hình sin khác Để ghi lại thông tin này, có lựa chọn ba phương pháp Đầu tiên nguồn gốc dạng sóng hình vẽ Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Phương pháp thứ hai tạo danh sách tất dạnh sóng sin phân chia chứa bên dạng sóng phức hợp Như hình Hình Cách thứ ba để hiển thị tất thông tin hình vẽ Hình vẽ phổ tần số Nó đồ thị với biên độ ngược với tần số Một đường đơn thẳng đứng, đường nằm ngang tượng trưng cho phân chia tần số Tượng trưng cho biên độ sóng sin hình 3: Hình Tất thông tin chứa bên dải tần số từ 300Hz đến 3,4 KHz Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Mặc dù máy đo sóng nguồn gốc dạng sóng phức hợp quan trọng cho để nhờ mà thực phân chia nhóm tần số, biên độ pha sóng sin khác Một hệ thống truyền tin đơn giản: Khi có dải âm khác với người khác Chúng ta phải dựa vào số hệ thống truyền tin để truyền âm thanh, Những phận hệ thống truyền tin máy phát, kết nối thông tin máy thu Và nói cách khác, thực dây cáp dài với mic khuếch đại cuối, loa khuếch đại đặt nơi khác Hình Với khoảng cách xa hay yêu cầu gửi tín hiệu tới nhiều vị trí lúc, thuận tiện dùng hệ thống truyền tin radio Một số hệ thống xen kẽ việc điều chế tần số nơi mà tín hiệu thông tin dùng để điều khiển tần số sóng mang Nó làm việc hiêu số phương diện tốt điều chế biên độ Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Tần số sóng mang tạo tăng điện áp tăng dạng tín hiệu giảm tần số giảm Độ lớn biên độ tín hiệu thông tin, tần số tín hiệu sóng mang thay đổi từ điểm bắt đầu Tần số tín hiệu thông tin định lần giây thay đổi tần số xảy Hình 1.3 Ưu điểm FM: Ba ưu điểm thay đổi tần số hệ thống thông tin: + Chúng ta biết tín hiệu thông tin điều khiển tần số sóng mang không ảnh hưởng đến biên độ Bây giờ, trình truyền bị ảnh hưởng tín nhiễu điện, tín hiệu nhiễu đặt lên để truyền tín hiệu hình Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Hình + Băng tần tín hiệu FM rộng so với truyền tài AM Điển hình băng tần quảng bá 250KHz Nó cho phép âm tốt hơn, tín hiệu âm tiếng nhạc tốt sử dụng điều chế tần số + Khi hệ thống điều biên tần số mang theo tín hiệu tần số, cho phép thay đổi tần số tín hiệu vào, có nghĩa nghe đài phát tần số radio mà không gặp khó khăn từ trạm khác 1.4 Nhược điểm FM Đó độ rộng dải thông hệ thống truyền tải Dải tần số quảng bá trung bình khoảng từ 550KHz đến 1600KHz Nếu sử dụng tần số FM khoảng 250KHz cho trạm, có nghĩa cung cấp không bốn trạm thu nhận Băng thông rộng bắt buộc phải sử dụng tần số sóng mang cao, thường sử dụng dải băng VHF, mở rộng tần số từ 85MHz đến 110MHz 1.5 Dải thông tín hiệu FM Quá trình điều chế tần số tạo lượng lớn tần số bên cạnh Dải thông 250khz lựa chọn giá trị thuận tiện để đảm bảo giá trị thấp méo dạng tín hiệu nhận Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Tín hiệu giao tiếp yêu cầu chất lượng cao liên quan đến trạm quảng bá 1.6 Quá trình truyền tải FM: Hình Máy dao động âm cung cấp tín hiệu thông tin muốn thay mic khuếch đại AF để cung cấp phần nói nhạc thay tín hiệu sóng sin Điều chế FM cách kết hợp sóng mang tín hiệu thông tin cách giống truyền tải AM Chỉ khác trường hợp tạo sóng mang trình điều chế thực khối Khối khuếch đại tín hiệu khuếch đại tín hiệu trước đưa đến anten để truyền tải Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sự khác truyền tải AM FM điều chế, xem xét phần truyền 1.7 Quá trình điều chế: Các tín hiệu FM tạo cách sử dụng điều chế tần số trực tiếp gián tiếp Điều chế FM trực tiếp thực cách đưa trực tiếp tin vào VCO Điều chế FM gián tiếp, tín hiệu tin kết hợp để tạo tín hiệu điều chế pha Nó sử dụng để đưa vào dao động thạch anh đầu tạo dao động qua nhận tần tạo tín hiệu FM 1.8 Quá trình giải điều chế tín hiệu FM: Phần thu FM tương tự phần thu AM Hiện có nhiều mạch tách sóng FM Một phương pháp phổ biến để khôi phục tín hiệu tin dùng tách sóng Foster-Seeley Một vòng khóa pha sử dụng giải điều chế FM Tách sóng dốc giải điều chế tín hiệu FM cách sử dụng mạch cộng hưởng, mạch có tần số cộng hưởng bù đắp phần nhỏ với tần số sóng mang Vì tần số tăng giảm, mạch cộng hưởng tạo biên độ thay đổi phản ứng, chuyển đổi FM thành AM Máy thu AM tách số tín hiệu FM cách này, dù phương pháp hiệu cho giải điều chế phát FM 1.9 Ứng dụng: 1.9.1 Băng từ 10 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử FM sử dụng trung tần hệ thống VCR tương tự, bao gồm VHS, để ghi lại độ chói (đen trắng) tín hiệu video Thông thường, thành phần chrome ghi lại tín hiệu AM thông thường, cách sử dụng tín hiệu FM tần số cao thiên áp FM phương pháp khả thi cho việc ghi lại thành phần độ chói (đen trắng) video vào băng từ truy xuất video từ băng từ mà không bị méo cực, tín hiệu video có thành phần dải tần lớn - từ vài Hz tới vài MHz, rộng cho cân làm việc tạp âm −60 dB FM giữ băng mức bão hòa, đóng vai trò hình thức giảm tạp âm, giới hạn đơn giản ẩn biến phát lại đầu ra, tác dụng bắt FM loại bỏ chuyển pre-echo Một tone hoa tiêu liên tục thêm vào tín hiệu – thực V2000 nhiều định dạng băng cao khác – điều khiển jitter khí hỗ trợ hiệu chỉnh gốc thời gian Các hệ thống FM đặc biệt chúng có tỉ số tần số sóng mang tần số điều chế cực đại nhỏ 2; ngược lại với điều này, phát audio FM có tỉ số khoảng 10.000 Hãy xem xét ví dụ sóng mang MHz điều chế với 3,5 MHz; cách phân tích Bessel dải biên 9,5 2,5 MHz, dải biên thứ hai 13 MHz −1 MHz Kết dải biên có pha đảo ngược +1 MHz; với giải điều chế, kết đầu không mong muốn 6−1 = MHz Hệ thống phải thiết kế để chấp nhận mức 1.9.2 Âm FM sử dụng tần số âm để tổng hợp âm Kỹ thuật gọi tổng hợp FM, phổ biến rộng rãi tổng hợp số đời đầu trở thành đặc tính tiêu chuẩn cho nhiều hệ card âm máy tính cá nhân 1.9.3 Vô tuyến 11 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Edwin Howard Armstrong (1890–1954) kỹ sư điện Mỹ phát minh vô tuyến điều chế tần số băng rộng Ông cấp sáng chế mạch vào năm 1914, máy thu đổi tầng phát minh năm 1918 máy tái sinh tín hiệu phát minh năm 1922 Ông trình bày báo mình:”Một phương pháp Giảm Nhiễu Tín hiệu Vô tuyến Hệ thống Điều chế Tần số", báo trình bày vô tuyến FM, trước phân viện New York Viện kỹ sư vô tuyến vào ngày 6/11/1935 Bài báo xuất năm 1936 Như tên gọi nó, FM băng rộng (WFM) cần băng thông tín hiệu rộng so với điều biên tín hiệu điều chế tương đương, điều làm cho tín hiệu kháng tạp âm nhiễu tốt Điều tần chống lại tượng fading biên độ tín hiệu đơn giản Do đóm FM chọn tiêu chuẩn điều chế cho tần số cao, truyền dẫn vô tuyến trung thực cao: thuật ngữ "Vô tuyến FM" (trong nhiều năm qua BBC lại gọi "Vô tuyến VHF", quảng bá FM thương mại sử dụng phần băng VHF - băng tần quảng bá FM) Máy thu FM sử dụng tách sóng đặc biệt cho tín hiệu FM đưa tượng gọi hiệu ứng bắt, cộng hưởng thu tốt hai đài phát song tần số Tuy nhiên, trôi tần hay thiếu độ chọn lọc làm đài tín hiệu bị vượt đài tín hiệu khác kênh lân cận Trôi tần thường xảy máy bay cũ không đắt tiền, độ chọn lọc không thích hợp làm ảnh hưởng tới cộng hưởng Một tín hiệu FM sử dụng để mang tín hiệu stereo: xem stereo FM Tuy nhiên, điều thực cách ghép tách kênh trước sau trình FM Phần lại viết bỏ qua trình ghép tách kênh stereo sử dụng "stereo FM", tập trung vào 12 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử trình điều chế giải điều chế FM, chúng giống hệt trình stereo mono Một khuếch đại chuyển mạch tần số vô tuyến hiệu suất cao sử dụng để phát tín hiệu FM (và tín hiệu biên độ không đổi khác) Đối với cường độ tín hiệu định (đo anten máy thu), khuếch đại chuyển mạch sử dụng nguồn công suất thấp có giá thành thấp so với khuếch đại tuyến tính Điều mang lại cho FM lợi khác so với biểu đồ điều chế khác sử dụng khuếch đại tuyến tính AM QAM FM thường sử dụng tần số vô tuyến VHF cho phát quảng bá chất lượng cao (xem quảng bá FM) Âm TV thường phát sóng FM Một băng tần hẹp sử dụng cho thông tin thoại thương mại vô tuyến nghiệp dư Trong dịch vụ quảng bá, âm trung thực quan trọng, FM băng rộng thường sử dụng dịch vụ Trong vô tuyến hai chiều, FM băng hẹp (NBFM) sử dụng để tiết kiệm băng thông cho trạm vô tuyến di động mặt đất, di động hàng hải nhiều dịch vụ vô tuyến khác 1.9.4 Hỗn hợp Ma-níp dịch tần điều chế tần số sử dụng số tần số rời rạc Truyền dẫn mã Morse thực cách này, hầu hết modem đường dây điện thoại đời đầu.] Radioteletype sử dụng FSK Điều chế FM sử dụng ứng dụng đo xa, radar, khảo sát địa chấn mô hình động kinh EEG trẻ sơ sinh 13 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH PHẦN PHÁT 2.1 Các thông số kỹ thuật: - Nguồn cung cấp: 230V AC, 50Hz - Nguồn cấp cho IC: +12V, -12V - Dải tần số chức đồng chung: 100Hz đến 1Khz, 1Khz đến 10Khz Biên độ đến 2Vp-p - Điều chế FM : điều chế điện kháng điều chế cảm kháng - Tần số trung tâm: 455Khz - Bộ đổi tần (mixer) 14 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 2.2 Thiết kế mạch phần mềm chuyên dụng: 2.2.1 Power supply (Khối nguồn cung cấp): Sơ đồ nguyên lí: Hình Sơ đồ mạch in: Hình 15 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 2.2.2 Audio pre-amplifier Sơ đồ nguyên lí: Hình 10 Sơ đồ mạch in: 16 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Hình 11 2.2.3 Varactor modulator Sơ đồ nguyên lí Hình 12 Sơ đồ mạch in 17 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Hình 13 2.2.4 Function generator Sơ đồ nguyên lí Hình 14 Sơ đồ mạch in 18 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Hình 15 2.2.5 Mixer (Khối trộn tần) Sơ đồ nguyên lí Hình 16 19 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ mạch in Hình 17 2.2.6 Reactance (PM) modulator Sơ đồ nguyên lí Hình 18 20 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ mạch in Hình 19 KẾT LUẬN Nội dung đề tài tìm hiểu điều chế giải điều chế tần số FM Dựa sở lý thuyết để thiết kế mạch phát tần số FM theo mô hình COM 311 cho trước Các bước thực hiện: - Tìm hiểu lý thuyết - Thiết kế mạch phần mềm chuyên dụng - Thi công mạch thực tế - Kiểm tra mạch máy oscilloscope Ưu điểm: Hoàn thành mạch thời hạn Thiết kế mạch thành modul nhỏ theo chức nhiệm vụ khối khác Nhược điểm: Một số mạch chưa đáp ứng yêu cầu đề tài 21 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 22 [...]... Điện tử Sơ đồ mạch in Hình 19 KẾT LUẬN Nội dung của đề tài là tìm hiểu về bộ điều chế và giải điều chế tần số FM Dựa trên cơ sở lý thuyết để thi t kế mạch phát tần số FM theo mô hình COM 311 cho trước Các bước thực hiện: - Tìm hiểu lý thuyết - Thi t kế mạch bằng phần mềm chuyên dụng - Thi công mạch thực tế - Kiểm tra mạch bằng máy oscilloscope Ưu điểm: Hoàn thành mạch đúng thời hạn Thi t kế mạch thành... học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 2.2 Thi t kế mạch bằng phần mềm chuyên dụng: 2.2.1 Power supply (Khối nguồn cung cấp): Sơ đồ nguyên lí: Hình 8 Sơ đồ mạch in: Hình 9 15 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 2.2.2 Audio pre-amplifier Sơ đồ nguyên lí: Hình 10 Sơ đồ mạch in: 16 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Hình 11 2.2.3 Varactor modulator Sơ đồ nguyên lí Hình 12 Sơ đồ mạch. .. radar, khảo sát địa chấn và mô hình động kinh EEG của trẻ sơ sinh 13 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử CHƯƠNG II THI T KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH PHẦN PHÁT 2.1 Các thông số kỹ thuật: - Nguồn cung cấp: 230V AC, 50Hz - Nguồn cấp cho IC: +12V, -12V - Dải tần số chức năng đồng bộ chung: 100Hz đến 1Khz, và 1Khz đến 10Khz Biên độ 0 đến 2Vp-p - Điều chế FM : điều chế điện kháng và điều chế cảm kháng... công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Hình 13 2.2.4 Function generator Sơ đồ nguyên lí Hình 14 Sơ đồ mạch in 18 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Hình 15 2.2.5 Mixer (Khối trộn tần) Sơ đồ nguyên lí Hình 16 19 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ mạch in Hình 17 2.2.6 Reactance (PM) modulator Sơ đồ nguyên lí Hình 18 20 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ. .. và tách kênh trước và sau quá trình FM Phần còn lại của bài viết này bỏ qua quá trình ghép và tách kênh stereo được sử dụng trong "stereo FM", và tập trung vào các 12 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử quá trình điều chế và giải điều chế FM, chúng giống hệt nhau trong các quá trình stereo và mono Một bộ khuếch đại chuyển mạch tần số vô tuyến hiệu suất cao cũng có thể được sử dụng để phát. .. và trắng) của video vào băng từ và truy xuất video từ băng từ mà không bị méo cực, như các tín hiệu video có các thành phần dải tần rất lớn - từ vài Hz tới vài MHz, quá rộng cho các bộ cân bằng làm việc do tạp âm dưới −60 dB FM cũng giữ băng ở mức bão hòa, và do đó đóng vai trò như một hình thức giảm tạp âm, và một bộ giới hạn đơn giản có thể ẩn các biến trong phát lại đầu ra, và tác dụng của bắt FM... tổng hợp số đời đầu và trở thành một đặc tính tiêu chuẩn cho nhiều thế hệ card âm thanh của máy tính cá nhân 1.9.3 Vô tuyến 11 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Edwin Howard Armstrong (1890–1954) là kỹ sư điện Mỹ đã phát minh ra vô tuyến điều chế tần số băng rộng Ông được cấp bằng sáng chế mạch vào năm 1914, máy thu đổi tầng phát minh năm 1918 và máy tái sinh tín hiệu phát minh năm 1922... sóng mang 6 MHz điều chế với 3,5 MHz; bằng cách phân tích Bessel thì các dải biên đầu tiên là 9,5 và 2,5 MHz, trong khi dải biên thứ hai là 13 MHz và −1 MHz Kết quả là một dải biên có pha đảo ngược +1 MHz; với giải điều chế, kết quả này trong đầu ra không mong muốn là 6−1 = 5 MHz Hệ thống phải được thi t kế để có thể chấp nhận được mức này 1.9.2 Âm thanh FM cũng được sử dụng trong các tần số âm thanh... FM (và các tín hiệu biên độ không đổi khác) Đối với cường độ tín hiệu nhất định (đo tại anten máy thu), các bộ khuếch đại chuyển mạch sử dụng nguồn công suất thấp và có giá thành thấp hơn so với bộ khuếch đại tuyến tính Điều này mang lại cho FM một lợi thế khác so với các biểu đồ điều chế khác sử dụng các bộ khuếch đại tuyến tính như AM và QAM FM thường được sử dụng ở các tần số vô tuyến VHF cho phát. ..Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử FM cũng được sử dụng ở trung tần trong các hệ thống VCR tương tự, bao gồm cả VHS, để ghi lại cả độ chói (đen và trắng) của tín hiệu video Thông thường, các thành phần chrome được ghi lại như một tín hiệu AM thông thường, bằng cách sử dụng tín hiệu FM tần số cao hơn như thi n áp FM là phương pháp chỉ khả thi cho việc ghi lại thành phần độ chói (đen và trắng)