Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤCLỜI CẢM ƠN Trang NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪNCHƯƠNG 1. LÝ THUYẾT CỦA SỰ BIẾN ĐIỆU TẦN SỐ1.1.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 FM 91.5.Dải thông của tín hiệu FM 91.6.Quá trình truyền tải FM 91.7.Quá trình điều chế 101.8.Quá trình giải điều chế tín hiệu FM 101.9.Ứng dụng 11CHƯƠNG II. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH PHẦN THU 2.1. Các thông số kỹ thuật 15 2.2. Thiết kế mạch bằng phần mềm chuyên dụng 152.2.1. Khối nguồn cung cấp 152.2.2. Amplitude limiter (455khz) 162.2.3. Phase look loop detecter 162.2.4. Low pass filter 172.2.5. Audio amplifier 172.2.6. Quadrature detector. 182.2.7. Phase detector. 182.2.8. Foster seeley and ratio detector. 19
Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử MỞ ĐẦU Ngày xưa người thường dùng phương pháp có tự nhiên lửa, tiếng nói để truyền tín hiệu cho Từ ,cuộc sống ngừơi ngày nâng cao Con người không ngừng nghiên cứu học hỏi Các tượng tự nhiên người phát ưu điểm chúng tìm cách phát triển rộng Sau nâng lên bước truyền thông tin cho qua đường cáp Đường cáp có ưu điểm truyền nhanh, ổn định, bị tác động môi trường ngoài, bị hạn chế khoảng cách khả động không cao Để khắc phục vấn để người phát minh vô tuyến Có nhiều loại vô tuyến sử dụng tần số khác tần số FM tần số sử dụng nhiều Do mạch phát thu FM đời Mạch phát thu FM gọn nhẹ dể chuyển hoạt động với độ ổn định cao Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử LỜI CẢM ƠN Trong trình làm đồ án chúng em thầy BÙI NHƯ PHONG hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài đồ án Tuy nhiên với vốn kiến thức kinh nghiệm thực tế hạn hẹp nên không tránh khỏi sai sót trình làm đồ án Chúng em mong thầy cô bạn giúp đỡ góp ý kiến để chúng em tiếp thu vốn kiến thức kinh nghiệm hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy BÙI NHƯ PHONG thầy cô bạn hướng dẫn góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành đồ án 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 LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CHƯƠNG LÝ THUYẾT CỦA SỰ BIẾN ĐIỆU TẦN SỐ 1.1 Sự hình thành tần số tiếng nói người 1.2 Một hệ thống truyền tin đơn giản 1.3 Ưu điểm FM 1.4 Nhược điểm FM 1.5 Dải thông tín hiệu FM 1.6 Quá trình truyền tải FM 1.7 Quá trình điều chế 1.8 Quá trình giải điều chế tín hiệu FM 1.9 Ứng dụng Trang 9 10 10 11 CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH PHẦN THU 2.1 Các thông số kỹ thuật 15 2.2 Thiết kế mạch phần mềm chuyên dụng 2.2.1 Khối nguồn cung cấp 15 15 2.2.2 Amplitude limiter (455khz) 16 2.2.3 Phase look loop detecter 16 2.2.4 Low pass filter 17 2.2.5 Audio amplifier 17 2.2.6 Quadrature detector 18 2.2.7 Phase detector 18 2.2.8 Foster seeley and ratio detector 19 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử CHƯƠNG LÝ THUYẾT CỦA SỰ BIẾN ĐIỆU TẦN SỐ 1.10 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 Phương pháp thứ hai tạo danh sách tất dạnh sóng sin phân chia chứa bên dạng sóng phức hợp Như hình Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 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 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 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Một hệ thống truyền tin đơn giản: Một 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 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 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 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 Hình Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử + 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 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 Tín hiệu giao tiếp yêu cầu chất lượng cao liên quan đến trạm quảng bá 1.6 Quá trình truyền tải FM: Hình Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 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 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 10 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 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 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 11 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 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 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 12 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 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 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 13 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 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 14 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH PHẦN THU 2.1 Các thông số kỹ thuật: - Nguồn cung cấp: 230V AC, 50Hz - IC dựa vào nguồn cung cấp: +12V, -12V - Dải tần số chức đồng chung: 100Hz đến 1Khz, 1Khz đến 10Khz Biên độ đến 2Vp-p - Giải điều chế FM - Tần số trung tâm: 455Khz - Bộ đổi tần (mixer) - Tiêu chuẩn phụ: kết nối điểm lại với 2.2 Thiết kế mạch phần mềm chuyên dụng: 2.2.1 Khối nguồn cung cấp: Sơ đồ nguyên lí: 2.2.2 Amplitude limiter (455khz) 15 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ nguyên lí: 2.2.3 Phase look loop detecter Sơ đồ nguyên lí 2.2.4 Low pass filter 16 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ nguyên lí 2.2.5 Audio amplifier Sơ đồ nguyên lí 2.2.6 Quadrature detector 17 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ nguyên lí 2.2.7 Phase detector Sơ đồ nguyên lí 2.2.8 Foster seeley and ratio detector 18 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ nguyên lí 19 [...]... dụng trong các ứng dụng đo xa, radar, khảo sát địa chấn và mô hình động kinh EEG của trẻ sơ sinh 14 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử CHƯƠNG II THI T KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH PHẦN THU 2.1 Các thông số kỹ thu t: - Nguồn cung cấp: 230V AC, 50Hz - IC dựa vào nguồn cung cấp: +12V, -12V - Dải tần số chức năng đồng bộ chung: 100Hz đến 1Khz, và 1Khz đến 10Khz Biên độ 0 đến 2Vp-p - Giải điều chế FM... chuẩn phụ: kết nối các điểm lại với nhau 2.2 Thi t kế mạch bằng phần mềm chuyên dụng: 2.2.1 Khối nguồn cung cấp: Sơ đồ nguyên lí: 2.2.2 Amplitude limiter (455khz) 15 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ nguyên lí: 2.2.3 Phase look loop detecter Sơ đồ nguyên lí 2.2.4 Low pass filter 16 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Sơ đồ nguyên lí 2.2.5 Audio amplifier Sơ đồ nguyên... (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) 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... 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 11 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử 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 để tổng hợp âm thanh Kỹ thu t này... cách ghép 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 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 các tín hiệu FM (và các tín hiệu biên độ không...Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử Tách sóng dốc giải điều chế một tín hiệu FM bằng cách sử dụng một mạch cộng hưởng, mạch này có tần số cộng hưởng của nó bù đắp một phần nhỏ với tần số sóng mang Vì tần số tăng và giảm, mạch cộng hưởng tạo một biên độ thay đổi của phản ứng, chuyển đổi FM thành AM Máy thu AM có thể tách một số tín hiệu FM bằng cách này,... 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 loại bỏ sự sao chuyển và pre-echo Một tone hoa tiêu liên tục nếu thêm vào tín hiệu – như được thực hiện trên V2000 và rất nhiều định dạng băng cao khác – có thể điều khiển được jitter cơ khí và hỗ trợ hiệu chỉnh gốc thời gian... 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 thanh quảng bá... truyền dẫn vô tuyến trung thực cao: do đó thu t ngữ "Vô tuyến FM" (trong nhiều năm qua BBC lại gọi nó là "Vô tuyến VHF", vì quảng bá FM thương mại sử dụng một phần của băng VHF - băng tần quảng bá FM) Máy thu FM sử dụng một bộ tách sóng đặc biệt cho các tín hiệu FM và đưa ra một hiện tượng gọi là hiệu ứng bắt, bộ cộng hưởng có thể thu tốt hai đài 12 Trường: Đại học công nghiệp Hà Nội Khoa: Điện tử đang... các bộ 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 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 Ông trình bày bài báo của mình:”Một phương