CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ RADIO A. NGUYÊN LÝ THU PHÁT SÓNG VÔ TUYẾN: 1. BỨC XA ĐIỆN TỪ: Các sóng vô tuyến điện dùng trong kỹ thuật thông tin, tía hồng ngọai mà chúng ta cảm nhận được hiệu ứng nhiệt trên da hoặc ánh sáng thấy được từ màu tím -> đỏ, hay tỉa tử ngoai, tia X, tia gamma phát từ các chất phóng xạ. đều là những sóng có tần số khác nhau của bức xạ điện từ.
Bức xạ điện từ còn gọi là sóng điện từ, nó có thế chuyển đổi lẫn nhau trong không gian truyền dẫn từ dang điện trường sang dạng từ trường và ngước lại Sóng điện từ lan truyền trong không gian với vận tốc 300000 Kovs Nếu gói C là van tốc truyền sóng, f là tần số và À. là bước sóng của bức xạ tà có fae a Tần số của sóng dién t 1d hee (He), Trony KY thuat thong tn song vô tuyến điện có buéc séng tinh bing (m) hay centimet (cm) còn các bức xà Khác như ánh sáng, ta X, ta Gamma. có bước sóng tính bằng A” với LA"s 10m II.TÍN HIÊU ĐIỆN: Trong kỹ thuật thông tin, âm thanh hoặc hình ảnh được biến đổi thành một đại lượng điện dưới dạng dòng điện hoặc điện áp. Dòng điện hoặc điện áp tín hiệu được gọi là tín hiệu điện.
Tín hiệu điện thường gặp là tín hiệu âm tần (AE) và tín hiệu hình (VF).Tín hiệu âm tân: (AF: audio frequency) Tín.hiệu âm tần là tín hiệu có tần số trong khỏang tần số anh thanh nghe được (20Hz- 20.000Hz) thiết bị thường dùng để chuyển đổi âm thanh ra tín hiệu âm tân là micro.Tín hiệu hình: (VF: video frequeney) Tín hiệu hình là tín hiệu điện có cường độ biến thiên theo độ sáng của các phần tử hình. Tần số tối đa của tín hiệu hình tỉ lệ với bình phương số đường phân giải của hình ảnh và nó có trị s6 tinh bing Mhz. ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU ĐIỆN: Tiếng nói và âm nhạc sau khi đã được chuyển đổi thành tín hiệu âm tân dù đã được nâng cao công suất vẫn không thể đưa ra Antenna phát để truyền tin dưới dạng sóng điện từ là Vì: “———————————————— — SVTH: Đinh Cao Phước Luận án tốt nghiệp Trang 3 - Qua antenna phat song tin hiệu âm tần không phát xa được vì tần số không đủ cao. : - Nếu tần số tín hiệu đủ lớn để phát bức xạ được thì hiệu suất của công tác thấp, đài phát sóng rất phức tạp, phẩm chất của tín hiệu thu được rất kém.
Do vậy, để truyền tín hiệu âm tân dưới dạng bức xạ điện từ người ta dùng kỹ thuật điều chế. Dùng tín hiệu âm tần điều chế một tín hiệu cao tần để được một tín hiệu khác, tín hiệu đã điều chế vừa chứa tín hiệu âm tần truyền đi vừa có tần số cao đú khá nàng đưa ca antenna phát dễ dàng bức xạ thành các sóng điện từ truyền lan trong không gian Quá trình *diêu chế” là nhằm lồng tín hiệu âm tân vào tín hiệu cao tin, dùng sóng cao tần “mang” sóng âm tân di Sóng cao tần gọi là sóng mang. “Tại máy thy, tín hiệu âm tần (chứ tin tức cần truyền đị) được tách khỏi th hiệu cao tân tiếp tục xử lý khuếch đại. được chuy "ra lòa để Tái tạo lại tì hiệu ám thành “Trong kỹ thuật biến điệu, ta có biến điệu bien do (AM) va bien dieu Gin so (EM) được sử dụng trong hệ thống âm thanh.
Biến điệu tin higu AM: (Amptitude Modulation) Biến điệu biên độ còn được gọi là điều xehẻ biện độ hay digu bién. Hình (1a) là tín hiệu cao tan (RF: Radio Frequeney) chưa được điều chẻ. Hình (1b) là tín hiệu âm tần (AF) của tin điều biến, tín hiệu điều biến hay còn gọi là Tín hiệu đã được điều biến biên độ có tần số bằng tẫn số tín hiệu cao tần nhưng biên độ thay đổi theo tín hiệu âm tân. Người ta chứng minh được rằng nếu tín hiệu cao tần RF có tần số fạ được điều chế biên độ bởi tín hiệu âm tân AF có tần số f thì tín hiệu điều biên AM có ba thành phần: sóng mang fo va hai bién tn mang f — f và fạ + f (hình 2).
Hiéu s6 (fp + f )- (fo - f) = 2f = BW được gọi là băng thông, dải thông hoặc phổ sóng. Các đài phát thanh thường có BW = 10Khz. Hình a ——————————————————————— SVTH: Đinh Cao Phước Luận án tốt nghiệp Trang 4 Hình b Hình c Mình E: Biên điệu biển do. a) Tín hiệu cao tần RE b) Tín hiệu âm tần AF c) Tin hiéu diéu bién AM.
Sl fof fo fa$f Hinh 2: Tan phé ciia tin hiéu cao tan diéu ché bdi tin hiéu âm tần. a) Bởi một đơn âm b) Bởi một dải âm tần 2. Biến điệu tần số FM: (Frequency Modulation) Biến điệu tân số còn được gọi là điều tân. ee SVTH: Đinh Cao Phước Luận án tốt nghiệp Trang 5 Hình (3) cho ta thấy dạng tín hiệu cao tân đã được điều chế tần số bởi tín hiệu âm tân.
Tín hiệu âm tần làm thay đổi tần số của tín hiệu cao tân (sóng mang) biên độ giữ nguyên. Goi fo là tần số tín hiệu cao tần chưa điều chế, sau khi đã biến điệu thì ở nữa chu ky dương tẫn số tăng lên fọ +Af =f; và ở nữa chu kỳ âm tần số giầm xuống còn fu -Af =f;. Sóng, FM phat di có tân sé 1a f= fot Af. Trong đó fạ gọi là tần số trung tâm, Af gọi là độ lệch tần, di tần hoặc gia tần.
Bang thong BW của đài phát sóng FM giới hạn ở J50Khz BW =2Af =150Khz. WARM Hinh ống đã biên điệu ẩm tin. So sánh sóng biến điệu FM và AM: So với sóng biến điệu AM sóng biến điệu tần số EM có những ưu điểm sau: ~ Chất lượng âm thanh tốt, tính chống nhiều cao. - May phát sóng FM cung cấp công suất cố định có hiệu suất công tác cao.
Tuy nhiên khuyết điểm của nó có băng thông quá rông nên chỉ thích hợp với sóng, ngắn và cực ngắn. Do đó cự ly truyền xa chỉ dưới 100Km. Từ sự so sánh trên sóng FM thường được sử dụng phát thanh âm nhạc cho từng đài địa phương vì nó có chất lượng tốt hơn sóng AM. SÓNG VÔ TUYẾN ĐIỆN : Sóng vô tuyến điện gọi là sóng điện từ.
Tín hiệu cao tần (sóng mang) sau khi được điều chế (biến điệu) bởi tín hiệu âm tần và khuếch đại được antenna phát bức ra không gian haiphân: điện trường và từ trường cùng tần số nằm trên hai mặt phẳng vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Cường độ sóng lan truyền tại một điểm phụ thuộc vào nhiều yếu tố: - Kết cấu antenna phát. —— —— 777C SVTH: Đinh Cao Phước Luận án tốt nghiệp Trang 6 ~ Công suất đài phát. - Môi trường truyền sóng.
- Các yếu tố về thời tiết, địa lý. Phân lọai băng thông: Sóng vô tuyến điện được chia làm 8 loại để tiện gọi tên và sự phan chia này không có ý nghĩa tuyệt đối. Loại | tânsố | Bước | Tên gọi en Công dụng, sóng sóng thông, | dung | 1 10Khz- | 30km- | Siéu ha VIt: Thang fin hen las dong dat | 30Khz | 10km | tản - — | 2 |30Khz- | 10km- | Hatin Lh Thong un hen lve duGng dai 300Khz | Ikm hàng hải _ | 3 300Khz | 1000m | Trung ME Tray én tin hàng hải, _ |—3Mhz | -100m |_ tẩn | ¬ 4 |3Mhz- | 100m- | Cao tần ut ( Phòng tỉn liên lạc đường dài và 30Mhz | 10m | nh. 5 |30Mhz- | 10m- | Thượng VHE Truyền hình, thông tin liên lạc 300Mh Im | caotfn| ng ngắn.
6 300Mhz 1m- Tối cao UHE Giống như VHE -3Ghz 10cm tần 7 |3Ghz | 10em-| Siêu SHF | Giống như VHF 30Ghz lem | caotẩn 8 J30Ghz- | lem- | Cựccao | © EHF | Rada tiếp cận vô tuyến 300Ghz | 1mm tân Bảng 1: Phân loại băng thông. Ghi chú: Sóng có tần số 2000Mhz trở lên gọi là sóng Viba. Sự lan truyền của sóng điện từ: Có hai đường chính để sóng vô tuyến điện từ đi từ anten phát đến anten thu: - Sóng đất: sóng truyền lan gần mặt đất từ nơi phát đến nơi thu sóng truyền lan trực tiếp. —ễ————--———ễ—ễễễ—ễ-—— — SVTH: Đinh Cao Phước Luận án tốt nghiệp Trang 7 ~ Sóng trời: sóng truyền lan đến các tầng điện ly của bầu khí quyển phần xạ trở về nơi thu, sóng truyền lan gián tiếp.
Khúc xạ Anten phát _ tẳng điện ly_ Hình 4: Sự truyền làn sóng vô Huyện a) Sóng đất b) Sóng trời Sự truyền lan của sóng trời luôn thay đốt theo thời tiết nghia là luôn thay đổi theo sự biến động của hai lớp khí quyển bào quanh trải đất. Còn sự làn truyền của sóng đất lại bị hạn chế bởi địa hình (núi, biển.) và tầm xu truyền lan Kho vướt qua 100m do độ cong của trái đất (hình 4). Từ sóng VHF trở lên (sóng cực ngắn) khòng phản xạ ở tầng điện ly nên vượt ra ngòai vũ trụ, do đó nó chỉ truyền lan dưới đt nên chỉ thích hợp với thông tin gần. Từ sóng HF (sóng ngắn) chủ yếu truyền lan dưới dạng sóng trời, nó được tâng điện ly phần xạ, nên cự ly truyền rất xa, thích hợp với thong tin xa.
Cần lưu ý rằng, càng xa antena phát năng lượng sóng càng yếu, tín hiệu thu được yếu. Mức độ tổn hao năng lượng của sóng truyền lan phụ thuộc vào khỏang cách, tân số địa hình. SƠ LƯỢC VỀ HÊ THỐNG TRUYỀN THANH: Muốn truyền các chương trình thời sự, ca nhạc. đi khắp nơi, trong nước và truyền ra nước ngòai thì phải dùng hệ thống truyền thanh vô tuyến.
Hệ thống truyền thanh bao gồm ba bộ phận là phòng thu, đài phát thanh và máy vô tuyến thu thanh. Phòng thu thanh có chức năng thu âm thanh, Chuyển đổi tiếng nói và âm nhạc thành tín ._ hiệu âm tần, khuếch đại sơ bộ, và cung cấp tín hiệu âm thanh cho đài phát. Đài phát thanh tiếp nhận tín hiệu âm tân từ phòng thu thanh truyền tới, khuếch đại, điều chế với sóng cao tần thành tín hiệu của đài phát rồi được đưa ra anten phát, tại anten phát tín hiệu của đài phát được bức xạ thành sóng vô tuyến điện và truyền lan trong không gian. —=PP®ẽƑẽƑẽ£=—ễễễễ SVTH: Đinh Cao Phước Luận án tốt nghiệp Trang 8 anten xân: npiae .