Tài liệu VÔ TUYẾN ĐIỆN ĐẠI CƯƠNG ppt

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "Tài liệu VÔ TUYẾN ĐIỆN ĐẠI CƯƠNG ppt": http://123doc.vn/document/1037469-tai-lieu-vo-tuyen-dien-dai-cuong-ppt.htm

4
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 2
MỤC LỤC 4
CHƯƠNG 1 CÁC ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 9
1.Lịch sử vô tuyến điện 9
2. Nguyên tắc liên lạc bằng Vô tuyến điện 17
2.1. Phát sóng điện từ 17
2.2.Thu sóng điện từ 17
3. Yếu tố tuyến tính và yếu tố phi tuyến tính 18
3.1.Khái niệm 18
3.2.Yếu tố tuyến tính 20
3.3.Yếu tố phi tuyến 20
4. Dao động điều hòa và không điều hòa 20
4.1 Dao động điều hòa 20
4.2. Dao động không điều hòa 21
CHƯƠNG 2 HỆ DAO ĐỘNG 27
A/ HỆ DAO ĐỘNG CÓ THÔNG SỐ TẬP TRUNG - HỆ DAO ĐỘNG KÍN27
1. Khung dao động có thông số tập trung 28
2. Dao động tự do trong khung dao động - Công thức Thomson 28
2.1. Dao động tụ do của khung dao động: 28
2.2.Tần số và chu kỳ của dao động riêng - Công thức Thomson 30
2.3. Các tham số của khung dao động: 32
3. Dao động cưỡng bức - Sự cộng hưởng: 33
3.1.Mạch nối tiếp - Cộng hưởng điện áp (series resonance circuit) 34
3.2.Mạch song song - Cộng hưởng dòng điện (parallel resonant circuit)
37
4. Đường cong cộng hưởng - Dải thông tần 2f của mạch: 40
4.1. Đường cong cộng hưởng của mạch cộng hưởng nối tiếp: 40
4.2. Đường cong cộng hưởng của mạch cộng hưởng song song: 42
5. Phương pháp vẽ đường cong cộng hưởng bằng thực nghiệm: 43
5.1.Đo tần số dao động riêng f
0
của khung cộng hưởng: 43
5.2. Tìm dải thông tần 2f: 44
5.3.Tính hệ số phẩm chất Q 44
6. Ảnh hưởng của điện trở nội R
i
của nguồn cưỡng bức: 44
6.1. Trường hợp mạch nối tiếp: 45
6.2. Trường hợp mạch song song: 45
7. Mạch liên kết: 45
7.1. Hệ số liên kết k 46
7.2. Tần số cộng hưởng khi ghép 48
7.3. Đường cong cộng hưởng của mạch liên kết 48
5
7.4. Bọc kim 49
B/ HỆ DAO ĐỘNG CÓ THÔNG SỐ PHÂN BỐ - HỆ DAO ĐỘNG HỞ 50
1. Khung dao động có thông số phân bố 50
1.1. Dao động riêng của hệ dao động có thông số phân bố 51
1.2 Sự phụ thuộc của điện áp vào dòng điện vào vị trí 51
1.3.Sự biến đổi của dòng điện và điện áp theo thời gian 51
1.4. Dao động tử không đối xứng 52
2. Dao động cưỡng bức trong hệ có thông số phân bố 53
CHƯƠNG 3 ANTEN VÀ SỰ TRUYỀN LAN SÓNG ĐIỆN TỪ 61
1.Anten: 62
1.1. Tính chất: 62
1.2.Một số anten thường dùng 63
2.Bức xạ sóng điện từ của anten 65
2.1.Dao động cưỡng bức trong anten 65
2.2.Trường trong miền sóng 67
3. Anten thu 68
4.Sự truyền lan sóng điện từ: 69
4.1. Đặc điểm cấu tạo của khí quyển: 69
4.2. Sự truyền lan sóng điện từ trong khí quyển 70
CHƯƠNG 4: KHUẾCH ĐẠI TÍN HIỆU XOAY CHIỀU 80
1. Những định nghĩa cơ bản: 81
2. Phân loại các tầng khuếch đại: 82
2.1. Phân loại theo nhiệm vụ: 82
2.2. Phân loại theo dải tần hoạt động: 82
2.3. Phân loại theo chế độ hoạt động: 83
3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của bộ khuếch đại: 84
3.1. Hệ số khuếch đại K: 84
3.2.Độ méo tín hiệu 85
4. Khuếch đại điện áp âm tần: 87
4.1. Khuếch đại điện áp âm tần liên lạc điện dung: 88
4.2/ Khuếch đại điện áp âm tần liên lạc trực tiếp 92
5. Khuếch đại điện áp cao tần 93
5.1. Khuếch đại dải hẹp 94
5.2. Khuếch đại dải rộng 96
6. Khuếch đại công suất 97
6.1. Khuếch đại công suất đẩy kéo dùng biến áp 98
6.2. Khuếch đại công suất đẩy kéo không dùng biến áp xuất âm 100
6.3. Khuếch đại công suất đẩy kéo không dùng biến áp 102
7. Hồi tiếp trong mạch khuếch đại 104
7.1. Định nghĩa cơ bản 104
7.2. Tác dụng của hồi tiếp 105
6
CHƯƠNG 5 BỘ TẠO SÓNG ĐIỆN 117
A/ Bộ tạo sóng điện hình sin 118
1.1 Nguyên lý hoạt động 118
1.2.Điều kiện tạo dao động 119
1.3. Các sơ đồ nguyên lý 120
2. Bộ tạo sóng âm tần kiểu RC 124
2.1.Bộ tạo sóng âm tần dùng cầu xoay pha 124
2.2. Bộ tạo sóng âm tần kiểu RC dùng cầu Wien 127
B/ Bộ tạo sóng điện phi sin - Bộ tạo xung điện 130
3.Nguyên lý tạo xung 130
4. Bộ dao dộng đa hài 131
4.1 Bộ dao động đa hài tự dao động 131
4.2 Bộ dao động đa hài chế độ đợi 135
CHƯƠNG 6 BIẾN ĐIỆU VÀ TÁCH SÓNG 151
A/ Biến điệu dao động 152
1. Định nghĩa 152
2. Điều chế biên độ (AM - Amplitute Modulation) 153
2.1Nguyên lý diều biên 153
2.2.Hệ số điều chế 156
2.3.Phổ của dao động biến điệu 157
2.4. Độ rộng của dải sóng 158
2.5. Công suất của dao động biến điệu 158
2.6. Sơ đồ nguyên lý 159
3. Điều chế tần số (FM - Frequency Modulation) 159
3.1. Nguyên lý 160
3.2.Phương pháp điều chế tần số 161
B/ Tách sóng 164
4. Định nghĩa 164
5. Tách sóng điều biên 164
5.1 Chỉnh lưu 164
5.2. Lọc cao tần 166
6. Tách sóng điều tần 167
6.1Nguyên lý tách sóng điều tần 167
6.2. Sơ đồ nguyên lý mạch tách sóng điều tần 169
CHƯƠNG 7 MÁY THU THANH 179
1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của một máy thu thanh 180
2. Máy thu thanh khuếch đại thẳng 181
2.1. Sơ đồ khối 181
2.2. Sơ đồ nguyên lý 181
3. Máy thu đổi tần số (super heterodyne) 182
3.1. Nguyên lý đổi tần số 182
7
3.2. Các sơ đồ đổi tần số 184
3.3. Sơ đồ khối máy thu đổi tần số 186
3.4.Ưu điểm của máy thu đổi tần số 187
3.5.Sơ đồ nguyên lý 187
CHƯƠNG 8 CƠ SỞ KỸ THUẬT VÔ TUYẾN 196
TRUYỀN HÌNH - MÁY THU HÌNH ĐEN TRẮNG 196
1. Định nghĩa và khái niệm cơ bản 197
2.Phân ảnh trong vô tuyến truyền hình 199
2.1: Phân ảnh 199
2.2.Các tiêu chuẩn truyền hình 200
2.3.Số điểm ảnh trên một khung hình 201
3. Phân ảnh bằng tia điện tử 202
3.1.Quét liên tục (Progressive) . 202
3.2.Quét xen dòng (interlate) 202
4.Tín hiệu hỗn hợp truyền hình 204
4.1. Tín hiệu hình ảnh 204
4.2.Tín hiệu âm thanh 204
4.3. Tín hiệu đồng bộ 204
4.4.Tín hiệu xóa dấu đường hồi 205
4.5.Tín hiệu âm thanh 206
5. Hệ số điều chế 206
6. Sơ đồ khối và hoạt động của sơ đồ khối 206
6.1. Sơ đồ khối 206
6.2. Hoạt động của sơ đồ khối 207
CHƯƠNG 9 CƠ SỞ VÔ TUYẾN TRUYỀN HÌNH MÀU 218
1. Cơ sở lý thuyết màu sắc 220
1.1 Ánh sáng 220
1.2. Màu sắc và sự cảm thụ màu sắc 220
1.3. Lý thuyết 3 màu (trichromatic colour vision theory) 222
2. Đặc điểm chung của các hệ truyền hình màu 224
2.1.Yêu cầu chung của các hệ Vô tuyến truyền hình màu 225
2.2.Tín hiệu ánh sáng Y 225
2.3.Tín hiệu hiệu số màu 227
2.4.Tạo ba tín hiệu màu cơ bản 228
2.5 Sóng mamg màu phụ (sub carrier): 230
3. Hệ truyền hình màu NTSC 231
3.1 Đặc điểm 231
3.2.Tín hiệu độ chói Y và tín hiệu hiệu số màu I, Q 231
3.3./Điều chế hai tín hiệu màu E
I
và E
Q
vào sóng mang màu phụ 234
3.4.Sơ đồ khối bộ mã hóa hệ NTSC 237
4. Hệ truyền hình màu PAL 239
8
4.1. Đặc điểm 239
4.2. Tín hiệu độ chói (Y) và tín hiệu hiệu số màu U,V 240
4.3.Phương pháp sửa sai pha của hệ truyền hình màu PAL 242
4.4.Điều chế hai tín hiệu màu E
U
và E
V
vào sóng mang màu phụ 243
4.5.Sơ đồ khối bộ mã hóa hệ truyền hình màu PAL 245
4.6.Sơ đồ khối bộ giải mã màu hệ PAL 246
5.Hệ truyền hình màu SECAM 248
5.1.Đặc điểm 248
5.2.Tín hiệu độ chói Y và tín hiệu hiệu số màu D
R
D
B
249
5.3.Sóng mang màu phụ hệ SECAM 251
5.3.1.Tần số sóng mang màu phụ 251
5.4.Sơ đồ khối bộ mã hóa hệ SECAM 253
5.5.Sơ đồ khối bộ giải mã hệ SECAM 256
Tài liệu tham khảo 269
PHỤ LỤC 270
9
CHƯƠNG 1 CÁC ĐỊNH NGHĨA VÀ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Mở đầu: Môn học vô tuyến điện nghiên cứu chủ yếu về kỹ thuật vô tuyến điện:
Nghiên cứu các kỹ thuật khuếch đại tín hiệu, việc tạo ra các dao động hình sin và
không phải hình sin, việc phát và thu năng lượng điện từ không dùng dây dẫn ở
những khoảng cách rất xa, với mục đích thông tin liên lạc.
Như vậy trong kỹ thuật vô tuyến điện, chúng ta nghiên cứu việc tạo ra và sử
dụng các tần số từ thấp (vài trăm Hz) đến tần số rất cao (GHz).
Nghiên cứu những ứng dụng của Vô tuyến điện trong việc thu phát thanh và
thu phát hình.
Mục tiêu: Mục tiêu của chương này là tạo điều kiện cho sinh viên:
- Nắm được những khái niệm cơ bản về kỹ thuật vô tuyến điện như tín hiệu,
thông số, tham số
- Nắm được lịch sử hình thành kỹ thuật vô tuyến điện
- Hiểu được phương pháp thu và phát sóng điện từ.
Sau khi học xong chương này, sinh viên có khả năng:
- Sử dụng được các sơ đồ khối trong vô tuyến điện.
- Nắm vững các khái niệm cơ bản của vô tuyến điện như dao động hình sin,
xung điện, tín hiệu điện sóng mang, sóng tín hiệu
Đây là chương mở đầu, có thể xem như là nhập môn để sinh viên thâm nhập
vào kỹ thuật vô tuyến điện. Từ những kiến thức cơ bản ở chương này, sinh viên
nắm các vấn đề trọng yếu trong kỹ thuật vô tuyến điện ở các chương sau.
1.Lịch sử vô tuyến điện
Kỹ thuật vô tuyến điện là kết quả của một quá trình nghiên cứu lâu dài của rất
nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới.Từ khi có những ý tưởng đầu tiên về việc
thông tin liên lạc không dùng dây dẫn mà dùng sóng điện từ, cho đến khi máy thu
thanh hoàn thiện đầu tiên ra đời là một quá trình kéo dài cả trăm năm.
Năm 1820 Hans Christian Oersted (1777 - 1851) nhà vật lý và hoá học người
Đan mạch đã thiết lập mối liên hệ giữa các hiện tượng điện và từ.
Năm 1831 Michael Faraday (1791 - 1867) nhà vật lý và hóa học người Anh
khám phá ra hiện tượng cảm ứng điện từ.
Năm 1833 Lenx nhà vật lý người Nga phát hiện ra quy luật về chiều của sức
điện động cảm ứng.
10
Năm 1835 Samuel Finley Breese Morse (1791 - 1872), họa sĩ, nhà phát minh
người Mỹ, đã phát minh bảng mã mang tên ông mã Morse. Gồm các chấm (dot)
và gạch (dash)
Hình 1.1: Mã Morse
Năm 1873 James Clerk Maxwell (1831 - 1879) người Scothland phát triển
những ý kiến của Faraday xây dựng lý thuyết về điện từ trường, chứng minh sự
tồn tại của điện từ trường, tìm ra điều kiện lan truyền của sóng điện từ và chứng
minh rằng sóng điện từ truyền đi với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng (300.000
km/s).
Năm 1876 ngày 7.3 Alexander Graham Bell (1847 – 1922) nhà phát minh,
nhà khoa học người Scothland nhận bằng phát minh về việc phát minh ra máy
điện thoại
Hình 1.2: Bell nói vào mô hình nguyên mẫu của điện thoại
Năm 1877 Thomas Alva Edison (1847 – 1931) nhà phát minh, thương nhân
phát minh ra máy hát quay dĩa còn gọi là máy hát (phonograph), bằng phát minh
được chính phủ Hoa Kỳ cấp cho ông vào ngày 19.02.1878.
11
Hình 1.3: Edison và chiếc máy hát đĩa
Năm 1883 Thomas Alva Edison khám phá dòng electron trong đường hầm
gọi là "hiệu ứng Edison", cơ sở của đèn điện tử ngày nay
Năm 1888 Heinrich Rudolf Hertz (1857 - 1894) nhà vật lý người Đức bằng
thực nghiệm đã thực hiện có kết quả việc phát sóng điện từ.
Năm 1889 Alexander Stepanovich Popov - Александр Степанович Попов
(1859 - 1906) nhà vật lý, kỹ sư điện người Nga nêu ý kiến dùng sóng điện từ để
liên lạc không dùng dây dẫn.
Năm1890 Edward Branly (1844 - 1940) nhà phát minh, nhà vật lý học, bác sỹ
người Pháp phát minh bộ tách sóng radio kết hợp
Năm 1894 Oliver Joseph Lodge (1851 - 1940) nhà vật lý, nhà văn người Anh
giới thiệu quá trình truyền tín hiệu không dây qua khoảng cách 150 yards
Năm 1895 ngày 7 tháng 5 Popov thí nghiệm thành công máy thu vô tuyến
điện.
Năm 1896 Popov truyền đi chương trình vô tuyến điện đầu tiên trên thế giới
bằng tín hiệu Morse hai từ Heinrich Hertz (bằng cách cải tiến máy phát sóng điện
từ đơn giản của Heinrich Hertz). Từ sự kiện này bắt đầu thời kỳ phát triển hết sức
mạnh mẽ của thông tin liên lạc vô tuyến điện.
1896 Marchese Guglielmo Marconi (1874 - 1937, nhà phát minh người Italia
đăng ký bản quyền sáng chế hệ thống điện báo vô tuyến. Sau đó Marconi còn đoạt
12
giải Nobel Vật lý năm 1909 cùng với Karl Ferdinand Braun cho sự phát triển của
ngành vô tuyến điện
Năm 1897 Karl Ferdinand Braun (1850 1918 ) nhà phát minh, nhà vật lý
người Đức. chế tạo thành công đèn tia âm cực CRT (Cathode Ray Tube) làm cơ
sở cho vô tuyến truyền hình và vô tuyến định vị RADAR (Radio Detection and
Ranging). Năm 1909 ông được nhận Giải Nobel Vật lý cho các nghiên cứu tiên
phong về radio cùng với Marconi.
Hình 1.4. Đèn tia âm cực CRT của Braun
Năm 1898 Valdemar Poulsen (1869 - 1942) kỹ sư người Đan mạch phát
minh ra kỹ thuật ghi âm từ tính trên dây thép (magnetic wire recording), tiền thân
của băng từ (magnetic tape recording) ngày nay
Hình 1.5: Máy ghi âm từ tính của Poulsen
Năm 1900 liên lạc vô tuyến điện ở khoảng cách 45 km.
Năm 1901 tháng 12 Marconi truyền vô tuyến diện qua Đại tây dương bằng
cách đưa anten phát lên các con diều để tăng chiều cao của anten
13
Hình 1.6: Đưa anten lên con diều để tăng chiều caocủa anten
Năm 1904 John Ambrose Fleming (1849 - 1945) nhà vật lý và kỹ sư người
Anh, nhờ sự khám phá hiện tượng phát xạ điện tử của Thomas Edison đã phát
minh diode chân không.
Hình 1.7: Đèn 2 cực chân không
Năm 1906 Reginald Aubrey Fessenden (1866 – 1932), nhà phát minh người
Canada thực hiện truyền tiếng nói và âm nhạc bằng vô tuyến điện
Năm 1906 Lee de Forest (1873 - 1961) nhà phát minh người Mỹ đã phát
minh ra đèn điện tử 3 cực. Đây là cuộc cách mạng lần thứ nhất của kỹ thuật điện
tử nói chung và vô tuyến điện nói riêng. Có đèn điện tử chúng ta có thể khuếch
đại biên độ các tín hiệu đang còn rất bé, nhờ vậy có thể nâng công suất của tín
hiệu lên rất nhiều lần.
Hình 1.8: Đèn 3 cực chân không