TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -------- HOÀNG VĂN THUỲ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MỘT SỐ THIẾT BỊ DÙNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC TRUNKING BỘ ĐÀM DẢI TẦN UHF LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG NĂM – 2019 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -------- HOÀNG VĂN THUỲ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MỘT SỐ THIẾT BỊ DÙNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN LIÊN LẠC TRUNKING BỘ ĐÀM DẢI TẦN UHF Ngành: Công Nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 8510302.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. BẠCH GIA DƢƠNG NĂM – 2019 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Bạch Gia Dƣơng – Giám đốc Trung tâm nghiên cứu Điện tử viễn thông, Khoa Điện tử viễn thông, đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và góp ý chi tiết cho em trong quá trình thiết kế và hoàn thành các sản phẩm trong luận văn này. Tiếp theo, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến tất cả các Thầy Cô đã và đang giảng dạy tại Khoa Điện tử - Viễn thông, Trƣờng Đại học Công Nghệ đã giúp em có những kiến thức cơ bản để làm hành trang trí thức mang theo cũng nhƣ để hoàn thành luận văn này. Kính chúc Thầy Cô luôn dồi dào sức khoẻ, thành công.
Cuối cùng, em xin cảm ơn đến anh chị em, các bạn trong trung tâm nghiên cứu Điện tử Viễn thông cũng nhƣ gia đình, bạn bè, đã luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ cho em trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một số thiết bị dùng trong hệ thống thông tin liên lạc Trunking bộ đàm dải tần UHF.” là sản phẩm của quá trình nghiên cứu, tìm hiểu của cá nhân dƣới sự hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của GS.TS Bạch Gia Dƣơng và các thầy cô trong bộ môn, trong khoa. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực. Tôi không sao chép các tài liệu hay công trình nghiên cứu của ngƣời khác để làm luận văn này.
Trong luận văn có dùng một số tài liệu tham khảo nhƣ đã nêu trong tài liệu tham khảo. Nếu vi phạm tôi xin chịu mọi trách nhiệm. Hà nội, ngày…. năm 2019 Ngƣời thực hiện Hoàng Văn Thùy TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 1 MỤC LỤC 1.
Lý do chọn đề tài. Mục tiêu đề tài. Phƣơng pháp nghiên cứu. Kết cấu của luận văn.
7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRUNKING DẢI TẦN UHF .2 Cấu trúc của hệ thống.1 Bộ xử lý trung tâm (Tổng đài) – (MSO/Central Switch) .2 Trạm thu phát gốc .3 Bàn điều phối .4 Máy chủ UNS cho ứng dụng giám sát GPS. 16 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT SIÊU CAO TẦN .1 Cơ sở lý thuyết về thiết kế mạch siêu cao tần.1 Phƣơng trình truyền sóng .2 Hệ số phản xạ .3 Hệ số sóng đứng.2 Phối hợp trở kháng.1 Kỹ thuật phối hợp trở kháng dùng các phần tử tập trung .2 Phối hợp trở kháng dùng một dây nhánh/dây chêm .3 Phối hợp trở kháng bằng đoạn dây /4.1 Khái niệm bộ khuếch đại công suất .2 Các thông số quan trọng của bộ khuếch đại công suất.1 Hệ số tạp âm Noise Figure .2 Hệ số khuếch đại .3 Tính ổn định của hệ thống .3 Bộ chia cộng công suất Wilkinson. 31 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO .1 Yêu cầu thiết kế. 34 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.1 Bộ khuếch đại công suất .2 Bộ khuếch đại tạp âm thấp .2 Giải pháp thiết kế .1 Bộ khuếch đại công suất .2 Bộ khuếch đại tạp âm thấp .3 Tính toán, mô phỏng .1 Mạch khuếch đại công suất .2 Mạch tạp âm thấp .4 Thực nghiệm, đo kiểm, đánh giá kết quả .1 Chế tạo Layout mạch in .2 Đo kết quả thực tế.
57 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Viết tắt Ý nghĩa MSO Mobile Switching Office Tổng đài (chuyển mạch) di động ZC Zone Controller Bộ điều khiển Zone (Site) NMT Network Management Terminal Thiết bị quản lý mạng Thiết bị quản lý kết nối điện ETI Enhanced Management Terminal thoại UNS Unified Network Service Mạng dịch vụ ứng dụng GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu VMS Virtual Managerment Server Server quản lý ảo NMS Network Managerment System Hệ thống quản lý mạng PDR Packet Data Router Cổng giao tiếp dữ liệu RNG Radio Network Gateway Cổng giao tiếp mạng vô tuyến CSA Common Server Architecture Cấu trúc quản lý mạng chung LAN Local Area Network Mạng cục bộ Radio Frequency Distribution RFDS Hệ thống điều phối vô tuyến System VM Virtual Machine Máy ảo TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 4 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc tổng quát của hệ thống Trunking.3: Trung tâm lƣu trữ (DAS).5: Thiết bị định tuyến lõi.6: Core Backhaul Switch.7: Cấu trúc trạm gốc.8: Bàn điều phối .9: Mô hình ứng dụng GPS .1: Biểu diễn mạch tƣơng đƣờng đoạn đƣờng truyền siêu cao tần.3: Sơ đồ phối hợp trở kháng.4: Mạch phối hợp trở kháng hình chữ L.5: Phối hợp trở kháng bằng các đoạn dây nhánh.6: Phối hợp trở kháng bằng dây chêm đôi song song.7: Sơ đồ sử dụng đoạn dây /4.1: Sơ đồ của mạng 2 cửa thông số S.2: Mạng 2 cửa với nguồn và trở kháng tải.3: Điểm nén 1dB và Điểm chặn bậc 3 .4: Mạch ghép chia công suất Wilkinson.5: Sơ đồ tƣơng đƣơng của bộ chia cộng Wilkinson .6: Sơ đồ tƣơng đƣơng bộ Wilkinson ở dạng hở mạch .1: Sơ đồ khối của bộ khuếch đại công suất.2: Hình dáng và cấu trúc chân của MRF648.3: Thông số trở kháng lối vào và lối ra của MRF648.4: Cấu trúc và chức năng từng chân của SPF-3043.5: Bảng tham số S-Parameter của Transistor SPF-3043.6: Mạch phối hợp trở kháng lối vào cho Transistor MRF648.7: Kết quả mô phỏng phối hợp trở kháng lối vào Transistor MRF648.8: Mạch phối hợp trở kháng cho MRF648.9: Kết quả mô phỏng mạch phối hợp trở kháng lối ra.10: Mạch mô phỏng của Wilkinson trên vật liệu FR4.11: Kết quả mô phỏng của mạch Wilkinson.12: Mạch Wilkinson thực tế.13: Mô phỏng mạch lọc thông thấp.14: Kết quả mô phỏng của bộ lọc thông thấp.15: Sơ đồ cơ bản của mạch phối hợp trở kháng.16: Sơ đồ nguyên lý của mạch phối hợp trở kháng lối vào.17: Kết quả mô phỏng tham S11, S21 lối vào.18: Sơ đồ nguyên lý của mạch phối hợp trở kháng lối ra. 43 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.19: Kết quả mô phỏng tham S11, S21 lối ra.20: Sơ đồ nguyên lý của mạch LNA.21: Kết quả mô phỏng của mạch LNA.22: Layout của mạch khuếch đại.23: Mạch khuếch đại công suất sau khi đã đƣợc hàn linh kiện.24: Mạch lọc thông thấp sau khi đƣợc lắp ráp.25: Mạch khuếch đại LNA sau khi layout.26: Mạch khuếch đại LNA sau khi hàn linh kiện.27: Đo mạch cộng chia công suất Wilkinson.28: Công suất lối vào của bộ chia cộng công suất Wilkinson .29: Công suất lối ra của mạch Wilkinson tại tần số 450 Mhz .30: Công suất tại 2 lối ra của mạch Wilkinson .31: Công suất lối ra tại 2 cổng của mạch Wilkinson tại tần số 440Mhz 48 Hình 4.32: Đo bộ lọc thông thấp tại tần số 500Mhz .33: Đo bộ lọc thông thấp tại tần số 530Mhz và 570Mhz .34: Sơ đồ đo mạch khuếch đại công suất.35: Công suất tại lối vào của mạch công suất.36: Đo hệ số khuếch đại tại tần số 465Mhz.37: Kết quả đo công suất tại tần số 445Mhz.38: Kết quả đo công suất tại tần số 450Mhz.39: Kết nối mạch LNA với máy phát tín hiệu và máy phân tích phổ.40: Đo hệ số khuếch đại khi có một tầng.41: Đo hệ số khuếch đại của mạch khi có 2 tầng.42: Hệ số khuếch đại của mạch LNA khi có 2 tầng tại tần số 441Mhz.43: Hệ số khuếch đại của mạch LNA tại tần số 460Mhz. 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 6 LỜI NÓI ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đất nƣớc ta đang đẩy nhanh tiến độ quá trình hoá nền cách mạng công nghiệp, phấn đấu để các bộ ngành đạt những tiêu chí của cách mạng công nghiệp 4.
Hƣởng ứng quá trình phát triển đẩy mạnh tiêu chí của cách mạng công nghiệp 4.0 ngành công an cũng đang từng bƣớc thay đổi, hiện đại hoá các hệ thống thông tin phục vụ các công tác nghiệp vụ cũng nhƣ nâng cao tính bảo mật. Từ những hệ thống thông tin tƣơng tự lỗi thời dần đƣợc thay đổi chuyển sang các hệ thống số hoá. Trong khi đất nƣớc chƣa làm chủ đƣợc các công nghệ sản xuất, cũng nhƣ đặc thù phƣơng thức liên lạc của các lực lƣợng chiến đấu trong công an, quân đội là liên lạc tức thì nhanh chóng, mệnh lệnh phải truyền đồng thời đến nhiều lực lƣợng chiến đấu tại một thời điểm. Do vậy, thiết bị chúng ta phải đi nhập khẩu toàn bộ những trang thiết bị của nƣớc ngoài, xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó bản thân nhận thấy chúng ta cần phải tự làm chủ để tạo ra đƣợc những thiết bị đó đặc biệt là những khối cao tần.
Chính vì vậy luận văn “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một số thiết bị dùng trong hệ thống thông tin liên lạc trunking bộ đàm dải tần UHF” sẽ tập trung nghiên cứu thiết kế một số phần tử của hệ thống nhƣ bộ khuếch đại tạp âm thấp, bộ khuếch đại công suất. Mục tiêu đề tài Mục đích chính của đề tài luận văn là định hƣớng nghiên cứu và thiết kế một bộ khuếch đại công suất để nâng cao công suất phát của thiết bị nhằm mở rộng vùng phủ sóng cũng nhƣ những tổn hao khi ghép nhiều máy phát trên bộ Combiner. Ngoài ra luận văn cũng thiết kế một bộ khuếch đại tạp âm thấp để khuếch đại tín hiệu thu đƣợc từ anten nhằm nâng cao chất lƣợng của tín hiệu thu đồng thời để nâng cao công suất của tín hiệu để đảm bảo tín hiệu chia tới nhiều máy thu trong một hệ thống Trunking. Một số tham số đƣợc lƣu ý và khảo sát bao gồm hệ số khuếch đại, băng thông , độ chính xác và độ ổn định…qua đó nâng cao vùng phủ sóng của hệ thống Trunking.
Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện đƣợc luận văn, phƣơng pháp nghiên cứu gồm: - Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm kiếm, phân tích, tổng hợp lý thuyết về thiết kế mạch siêu cao tần; nghiên cứu phần mềm mô phỏng mạch siêu cao tần ADS2009, phần mềm vẽ mạch in Altium Designer 2017. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.