Nghiên cứu khả năng ứng dụng linh kiện thế hệ mới cho bộ khuếch đại cao tần máy thu ra đa

ªn møc w3b»ng sè h¹t nh¶y tõ w3vÒ w2vμ w3vÒ w1duy tr× 'N3kh«ng ®æi,sù chuyÓn tr¹ng th¸i cña c¸c h¹t tõ cao xuèng thÊp x¶y ra hçn lo¹n,n¨ng l†îng chóng chóng ph¸t ra t¹o thμnh c¸c t¹p ©m nhiÖt. Lóc nμy ®†a vμo hÖ th«ng mét dao ®éng ®iÖn tõ yÕu cã tÇn sè t†¬ng øng víi b†íc nh¶y n¨ng l†îng tõ w3xuèng w2th× tr†êng nμy sÏ t†¬ng t¸c víi n¨ng l†îng bøc x¹ w' 32vμ trao n¨ng l†îng cho tr†êng,hiÖn t†îng bøc x¹ c¶m øng x¶y ra,t¹p ©m nhiÖt mÊt ®i hoμn toμn ë tÇn sè nμy vμ dao ®éng sãng ®iÖn tõ ®· ®†îc khuÕch ®¹i lªn. 31 KÕt luËn ch¬ng 1 Nh† vËy bé K§CT ®· cã vai trß quan träng trong m¸y thu ra ®a nãi riªng vμ trong hÖ thèng th«ng tin liªn l¹c nãi chung. Bé K§CT ph¸t triÓn cïng víi ngμnh kü thuËt v« tuyÕn ®iÖn tö vμ ®ãng gãp tÝch cùc vμo viÖc n©ng cao cù ly th«ng tin còng nh† cù ly ph¸t hiÖn cña c¸c ®μi ra ®a. Nh†ng hÇu hÕt c¸c ®μi ra ®a hiÖn nay bé K§CT vÉn dïng c¸c linh kiÖn thÕ hÖ cò nªn ®· béc lé nhiÒu h¹n chÕ cho nªn cμng ®ßi hái ta ph¶i t×m kiÕm thay thÕ nh÷ng linh kiÖn míi cã chÊt l†îng tèt nh† ®é æn dÞnh cao,t¹p ©m nhá , dÔ rμng thay thÕ l¾p r¸p,gi¸ thμnh h¹ nh†ng vÉn ®¶m b¶o ®†¬c c¸c yªu cÇu ®¨t ra. HiÖn nay trªn thÞ tr†êng cã nhiÒu vËt liÖu míi nh† ®i«t,tranzitor, varicap, tranzitor tr†êng ..v..v .hoμn toμn cho phÐp chóng ta c¶i tiÕn thiÕt kÕ kh«ng nh÷ng riªng bé K§CT nãi mμ toμn bé tuyÕn m¸y thu ra ®a nãi chung. 32 Ch‡¬ng 2 Kh¶ n¨ng c«ng nghÖ cña m¹ch d¶i-®i èt-tranzistor tr‡êng lμm nhiÖm vô khuÕch ®¹i cao tÇn 2.1.mét sè linh kiÖn thÕ hÖ míi lμm nhiÖm vô khuÕch ®¹i ë tÇn sè cao hiÖn nay. 2.1.1.§êng truyÒn vi d¶i (M¹ch d¶i). Tô ng¨n dßng mét chiÒu §Õ ®iÖn m«i §Çu vμo Tranzitor Ch©n Ch©n Kim lo¹i ®Êu ®Êt §Çu ra H×nh 2.1.VÝ dô vÒ cÊu tróc m¹ch ®†êng truyÒn vi d¶i §†êng truyÒn vi d¶i ( microstrip ) cã lÏ lμ vËt liÖu th«ng dông nhÊt ®Ó t¹o mét cÊu tróc èng dÉn sãng do dÔ s¶n xuÊt ( dïng c«ng nghÖ PCB lμ c¬ b¶n ) , khèi l†îng nhÑ ( lîi thÕ so víi èng dÉn sãng ) , kh¶ n¨ng t†¬ng thÝch víi c¸c quy tr×nh cña m¹ch tÝch hîp ( c¶ nguyªn vμ lai ) , ph¹m vi trë kh¸ng ®Æc tr†ng hîp lÝ, tæn hao thÊp, d¶i th«ng t†¬ng ®èi réng. H×nh ( 2.1) lμ mét vÝ dô cña m¹ch ®†êng 33 truyÒn vi d¶i ®iÓn h×nh. Nã bao gåm mét tranzistor tr†êng víi d©y dÉn ®Çu vμo nèi víi cöa G vμ d©y dÉn ®Çu ra nèi víi cùc m¸ng D. Nguån ®†îc nèi qua nÒn tíi líp kim lo¹i bäc ngoμi tiÕp ®Êt. M¹ch còng cã c¸c nh¸nh côt t†¬ng øng víi ®Çu vμo, ®Çu ra, thiªn ¸p (bias lines) cho sù cung cÊp dßng mét chiÒu cho tranzito vμ c¸c tô ng¨n dßng mét chiÒu t¹i ®Çu vμo vμ ®Çu ra ®Ó t¸ch riªng c¸c m¹ch. C¸c tô ®iÖn lμ c¸c thμnh phÇn rêi r¹c ®†îc nèi vμo gi÷a c¸c chç trèng trong c¸c d©y dÉn ®†êng truyÒn vi d¶i. Trong ph¹m vi cña luËn v¨n sÏ chØ nªu ra cÊu tróc h×nh häc vμ c¸c tham sè c¬ b¶n. a. CÊu tróc h×nh häc cña ®êng truyÒn vi d¶i H×nh (2.2.) minh ho¹ mét ®†êng truyÒn vi d¶i hë víi ba thμnh phÇn chÝnh cña cÊu tróc:d¶i chÊt dÉn lªn , nÒn ®iÖn m«i vμ mÆt ph¼ng kim lo¹i tiÕp ®Êt, ®ång thêi còng chØ ra bèn tham sè chÝnh ®†îc sö dông trong thiÕt kÕ ®†êng truyÒn vi d¶i:h,w,t vμ H r lμ h»ng sè ®iÖn m«i cña nÒn. Trong c¸c m¹ch ®†îc s¶n xuÊt trong thùc tÕ , hÇu hÕt ®†êng truyÒn vi d¶i ®†îc bäc trong mét sè d¹ng hép kim lo¹i , do ®ã cÊu tróc cuèi cïng lμ cÊu tróc thùc tÕ nhÊt.Tuy nhiªn hÇu hÕt c¸c ph†¬ng tr×nh thiÕt kÕ l¹i dùa trªn cÊu tróc hë hoÆc ®†îc bäc ngoμi , ®iÒu nμycã thÓ g©y ra sù kh«ng thèng nhÊt gi÷a c¸c kÕt qu¶ lý thuyÕt vμ ®o l†êng. §Çu ra Kim lo¹i ®Êu ®Êt L w D¶i dÉn kim lo¹i l i §iÖn m«i §Çu vμo h H×nh 2.2.§†êng truyÒn vi d¶i hë. 34 b .C¸c tham sè c¬ b¶n. C¸c tham sè c¬ b¶n quan träng cña mét cÊu tróc dÉn sãng lμ trë kh¸ng ®Æc tr†ng Z0, h»ng sè pha E vμ b†íc sãng truyÒn dÉn O p, hai tham sè cuèi ®†îc liªn kÕt bëi : E =2S /O p (2.1) HÖ sè truyÒn J ®†îc cÊu thμnh tõ h»ng sè pha vμ hÖ sè suy gi¶mD theo c«ng thøc J =D +j E .Chóng ta sÏ xem xÐt tr†êng hîp kh«ng tæn hao khi D =0. Trë kh¸ng ®Æc tr†ng cña mét ®†êng truyÒn kh«ng tæn hao ®†îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc: C LZo (2.2) Víi L vμ C lμ ®é tù c¶m vμ ®iÖn dung trªn mçi ®¬n vÞ t†¬ng øng cña d©y dÉn.Theo c«ng thøc (1.68) cña > @5 , th× trë kh¸ng ®Æc tr†ng cña m¹ch d¶i ®†îc tÝnh nh† sau : ZO = H K . » ¼ º « ¬ ª ¸ ¹ ·¨ © §  444,1ln67,0393,1 h w h w -1 .Víi w/ h 1t (2.3) Trong ®ã : K = 120S : lμ trë kh¸ng truyÒn sãng cña m«i tr†êng ch©n kh«ng. H - HÖ sè ®iÖn m«i t†¬ng ®èi hiÖu dông (H <H r). 2.2.2.§i èt b¸n dÉn. Trªn c¬ së nghiªn cøu vÒ chuyÓn tiÕp PN,dùa vμo tÝnh chÊt cña chuyÓn tiÕp vμ c¸c c«ng nghÖ chÕ t¹o kh¸c nhau mμ hiÖn nay ®· cã c¸c lo¹i ®i èt míi ®†îc sö dông trong c¸c bé khuÕch ®¹i tÇn sè cao sau ®©y. a. §ièt biÕn dung (varicap) H×nh (2.3) cho biÕt ký hiÖu ®ièt biÕn dung. 35 Khi chuyÓn tiÕp PN ®îc ph©n cùc ng†îc, ®iÖn tÝch khèi cña miÒn nghÌo ®éng tö t¹o cho chuyÓn tiÕp mét ®iÖn dung cã gi¸ trÞ phô thuéc vμo ®é lín cña ®iÖn ¸p ng†îc lªn ®ièt. C1 = SPN U 1. .p 2 .q. tx pe ngîcUnp n np nro ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨ © §  HH (2.4) H×nh 2.3.KÝ hiÖu cña Varicap. Cv 1 R 1 Rng 1 D1 VARACTOR Ct 1 L 1 H×nh 2.3.KÝ hiÖu vμ s¬ ®å t†¬ng ®†¬ng cña ®i èt biÕn dung Tõ (2.4) chóng ta thÊy râ khi biÕn ®æi gi¸ trÞ Ung†îc ta cã thÓ thay ®æi ®†îc ®iÖn dung chuyÓn tiÕp Ct. Lóc nμy ®ièt cã vai trß nh† mét tô ®iÖn ®iÖn biÕn ®æi. PhÈm chÊt varicap ®¸nh gi¸ qua trÞ sè Ctmax vμ Ctmin. hoÆc : Q = min max min max c ti t cf f (2.5) Trong s¬ ®å t†¬ng ®†¬ng h×nh (2.3) ®iÖn trë ngîc Rng†îc cã gi¸ trÞ rÊt lín, nªn coi cã thÓ bá qua t¸c dông m¾c song song cña Rng†îc , v× thÕ tÇn sè c«ng t¸c cña varicap tÝnh ®îc theo: f = Rct ..2 1 S (2.6) Gi¸ trÞ ®iÖn dung ng†îc cña chuyÓn tiÕp tra ®†îc trªn ®å thÞ cã d¹ng ë h×nh (2.4), ®©y lμ ®iÖn dung t¹i ®iÖn ¸p c«ng t¸c. 36 V× thÕ : fmax = min..2 1 tcRS vμ fmin = max..2 1 tcRS ctmax ®¹t ®†îc khi Ung†îc§ 0. Cßn: ctmin øng víi Ung†îc§ U®¸nh thñng. Ung†îc PN ®ét biÕn b) PN hyper ®ét biÕn C(pF) c) a)P N Pn nn Nång ®é P a) Nång ®é P N 300 200 100 80 40 20 0,5 0,8 1,6 2 3 4 6 8 10 20 H×nh 2.4.Ph©n bè nång ®é t¹p vμ ®Æc tuyÕn ®iÖn dung -®iÖn ¸p ng†îc cña Varic¸p a) Ph©n bè nång ®é t¹p trong PN ®ét biÕn. b) Ph©n bè nång ®é t¹p trong PN ®ét biÕn trong varicap cã PN d¹ng hyper ®ät biÕn. c) §Æc tuyÕn ®iÖn dung (Cng†îc)-®iÖn ¸p ng†îc (Ung†îc) . b. §ièt cao tÇn. Theo s¬ ®å thay thÕ t†¬ng ®†¬ng vμ rót gän l¹i ta cã s¬ ®å chung ®†îc vÏ trªn h×nh (2.5). TÇn sè lμm viÖc giíi h¹n cña ®ièt tÝnh theo: 37 fgh = gepo CL .2 1 S (2.7) Muèn biÕt lμm viÖc ®Õn d¶i tÇn lín ph¶i chÕ t¹o sao cho ®ièt cã ®iÖn dung CghÐp vμ ®iÖn c¶n Lo nhá. ChÝnh v× thÕ c¸c ®ièt cao tÇn lμ c¸c ®ièt tiÕp ®iÓm, c¸c ®ièt kim. MÆt kh¸c c¸c ®iÖn cùc, d©y nèi ph¶i chÕ t¹o ®Æc biÖt ®Ó cã Lo nhá. C¸c ®ièt cao tÇn cã diÖn tÝch chuyÓn tiÕp PN nhá, Ung†îc max nhá nh†ng l¹i cÇn hÖ sè t¹p ©m nhá. ghep Cghep 1 Rth 1 R 1L 1 H×nh 2.5.S¬ ®å thay thÕ t†¬ng ®†¬ng cña ®i èt cao tÇn. Trong ®ã : Rth - ®iÖn trë tæn hao. c. §ièt Tunen §ièt tunen cßn gäi lμ ®ièt ®†êng hÇm. Ký hiÖu cho trªn h×nh (2.6a). Nguyªn lý lμm viÖc cña ®ièt Tunen dùa trªn c¬ së hiÖu øng xuyªn hÇm (Tunen). §Æc ®iÓm cÊu t¹o cña ®ièt tunen kh¸c c¸c ®ièt th†êng ë chç: nång ®é pha t¹p trong chuyÓn tiÕp PN rÊt lín cì 1019 ®Õn 1020 ngtö/cm3. Trong c¸c ®ièt thêng chØ cì 1013 ngtö/cm3 ®Õn 1017 ngtö/cm3. Víi nång ®é pha t¹p lín nªn cÊu tróc gi¶n ®å n¨ng lîng cña b¸n dÉn cã vïng cÊm rÊt hÑp. Sù t¬ng quan møc n¨ng l- îng gi÷a bªn b¸n dÉn p vμ b¸n dÉn N ®†îc miªu t¶ trªn h×nh (2.6). §é réng d¶i cÊm trong chuyÓn tiÕp rÊt hÑp, ®ång tö thiÓu sè hai bªn chuyÓn tiÕp chui qua d¶i cÊm sang bªn kia ®Ó chiÕm c¸c møc n¨ng lîng b»ng vμ thÊp h¬n t¹o thμnh dßng ®iÖn qua PN. Dßng nμy häi lμ dßng Tunen. 38 NÕu PN ph©n cùc ng†îc dßng ®iÖn tö chui tõ P sang N sÏ lín vμ dßng Tunen lóc nμy cã chiÒu ng†îc. Cμng t¨ng ph©n vùc ngîc dßng ITunen cμng lín (2- 6a). Khi UAK = 0, møc WFn = WFP nªn sè ®éng tö chui sang nhau còng b»ng nhau nªn dßng tunen b»ng 0 (h×nh 2.6b). b) c) UD>0 UD<0 2 1 0 d) a) UD<0 ITUNEN min= 0 UD= 0 ID H×nh 2.6: Gi¶n ®å n¨ng l†îng gi¶i thÝch sù h×nh thμnh ®Æc tuyÕn V/A cña ®i èt Tunen 1.Dßng Tunen. 2.Dßng khuÕch t¸n Esaki . Khi ®Æt ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn UAK > 0 (2-6c), møc n¨ng l†îng bªn N t¨ng cao h¬n bªn P, sè ®iÖn tö tõ N chui sang P nhiÒu h¬n tõ P sang N, v× vËy chiÒu dßng Tunen cã chiÒu thuËn vμ t¨ng dÇn khi UAK t¨ng dÇn. Khi UAK ®¹t ®Õn møc ®¸y d¶i dÉn bªn N ngang møc ®Ønh d¶i ho¸ trÞ bªn P lμ lóc dßng Ltunen gi¶m xuèng cùc tiÓu (h×nh 2-6d). Nh† vËy qua chuyÓn tiÕp dßng chui hÇm (Tunen) cña c¸c ®iÖn tö phô thuéc v¸o ®iÖn ¸p ph©n cùc ®†êng (1) trªn h×nh (2-6). Ngoμi dßng chui hÇm qua PN cßn cã dßng khuyÕch t¸n cña c¸c ®éng tö ®a sè t¹o thμnh dßng nμy biÕn thiªn theo qui luËt hμm mò (®†êng (2) trªn h×nh (2.6). Tæng hîp hai dßng Tunen vμ Esaki chóng ta cã dßng tæng ch¹y qua PN trong ®ièt Tunen. §å thÞ cã d¹ng ch÷ N cã ®iÓm IPN max vμ IPN min. 39 Khi UTunen max dßng IPN còng ®Æt cùc ®¹i: T¹i ®iÓm giao nhau cña hai ®†êng (1) vμ (2) chóng ta cã dßng cña Pn lμ cùc tiÓu. Tõ ®Æc tuyÕn V-A ®ièt Tunen cã ®o¹n ®iÖn trë ©m, v× vËy ®ièt Tunen ®†îc øng dông t¹o dao ®éng, khuyÕch ®¹i. TÇn sè lμm viÖc giíi h¹n tÝnh ®îc theo: f = th th g g R R R CR 2Rkhi1- ..2 1 g t ghÐpS (2.8) f = ghÐpCRth ..4 1 S Khi RghÐp < 2Rth (2.9) d. §i èt xung. Ng†êi ta chÕ t¹o lo¹i ®i èt xö lý tÝn hiÖu xung gäi lμ ®i èt xung(cßn gäi lμ ®i èt chuyÓn m¹ch). Thùc ra khi xÐt vÒ chÕ ®é lμm viÖc ®i èt cã thÓ cã hai chÕ ®é : §ièt cã thÓ lμm viÖc víi tÝn hiÖu liªn tôc(Analog) hoÆc tÝn hiÖu rêi r¹c(Digital).ë chÕ ®é xung ,®i èt r¬i vμo tr¹ng thai ®ãng hoÆc ng¾t.Tr¹ng th¸i "®ãng" ®i èt th«ng hoμn toμn,cßn tr¹ng th¸i "ng¾t" øng víi ®ièt t¾t,cã trë kh¸ng lín. Trong kü thuËt chøc n¨ng "®ãng" vμ " ng¾t" cña ®ièt ®†îc øng dông lμm phÇn tö m¹ch kho¸.Yªu cÇu ®èi víi m¹ch kho¸ nãi chung vμ ®i èt nãi riªng c¬ b¶n cã thêi gian chuyÓn tr¹ng th¸i ng¾n .Thêi gian nμy phô thuéc ®é lín cña ®iÖn tÝch tÝch luü trong phÇn gèc (N) cña ®i èt khi dßng thuËn ch¹y qua (h×nh 2.8). IthuËn 0 t t1 I1 Thêi gian "®ãng" sang "ng¾t" ®i èt cÇn mét kho¶ng thêi gian tng¾t = ttiªu t¸n + thåi phôc Tuú theo c«ng nghÖ chÕ t¹o mμ tng¾t,t®ãng cì 0,001 ®Õn 0,1P s (c«ng nghÖ hîp kim) hoÆc 10-6s ( c«ng nghÖ khuÕch t¸n ). H×nh 2.7.D¹ng xung dßng thuËn cña ®i èt xung 40 2.2.3.Tranzistor trêng . a.Kh¸i niÖm chung vμ ph©n lo¹i. Tranzistor tr†êng viÕt t¾t lμ FET ( Field Effect Tranzistor ) ®†îc x©y dùng dùa trªn c¬ së hiÖu øng tr†êng ®†îc nhμ khoa häc J.Liliemfeld t×m ra (1935 ). Cho ®Õn n¨m 1962 tranzistor tr†êng míi chÝnh thøc ®†îc chÕ t¹o . Ng†êi ta gäi lμ tranzistor tr†êng lμ dùa vμo hiÖu øng ®iÖn tr†êng x¶y ra trong vËt liÖu b¸n dÉn.ThÝ dô , trong mét thanh b¸n dÉn cã chiÒu dμi L vμ cã thiÕt diÖn khi cã mét hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai cùc lμ VS' D th× dßng ®iÖn ch¹y qua trong ®ã sÏ lμ : ID= VL SG D (2.9) Tuy nhiªn FET cßn ®†îc gäi lμ tranzistor ®¬n h¹t, kh¸c víi tranzistor l†ìng ë FET chØ cã mét lo¹i h¹t dÉn lμ h¹t dÉn hoÆc lç trèng (P) tuy theo c«ng nghÖ chÕ t¹o. FET cßn cã mét tiÕng kh¸c ®ã lμ tranzistor kªnh,v× khi lμm viÖc d†íi t¸c dông cña ®iÖn tr†êng trong ®ã t¹o ra mét kªnh dÉn cho c¸c ®émg tö ( h¹t dÉn ) ch¹y qua. Dùa vμo nguyªn t¾c ho¹t ®éng, c«ng nghÖ chÕ t¹o ng†êi ta ph©n lo¹i tranzistor tr†êng nh† ( H×nh 2.8 ). Cßn kÝ hiÖu chóng ®†îc vÏ trªn h×nh (2.7) b.§Æc ®iÓm cña FET víi tranzitor l†ìng cùc vμ ®Ìn ®iÖn tö, øng dông cña FET. So víi ®Ìn ®iÖn tö th× FET cã nh÷ng †u ®iÓm gièng tranzistor l†ìng cùc nh† kÝch th†íc nhá , ®iÖn ¸p cung cÊp nhá , c«ng suÊt cung cÊp nhá ( kh«ng cã ®iÖn ¸p sîi ®èt) , ®é tin cËy cao. So víi tranzistor l†ìng cùc FET c㠆u ®iÓm ®Æc biÖt lμ kh«ng cã yªu cÇu dßng vμo v× trë kh¸ng ®Çu vμo lín cã thÓ ®¹t tíi M: trë lªn nªn viÖc ®iÒu khiÓn ®Çu vμo chñ yÕu lμ b»ng ®iÖn ¸p chø kh«ng ph¶i b»ng dßng ®iÖn nh† ë tranzistor l†âng h¹t , nªn sù tiªu hao n¨ng l†îng ®Çu vμo rÊt Ýt . Cßn ®iÖn trë ®Çu ra rÊt nhá. 41 Ngoμi ra FET cã nguån t¹p ©m néi nhá, t¹p ©m duy nhÊt lμ t¹p ©m nhiÖt cßn trong tranzistor l†âng h¹t ngoμi t¹p ©m nhiÖt cßn cã t¹p ©m do ®iÖn trë cùc gèc vμ cña c¸c vïng tiÕp gi¸p g©y, thêi gian ®ãng më cña FET nhanh (ns).C«ng suÊt ®èi víi mét sè lo¹i (PMOSFET) cã thÓ ®¹t tíi 5KW vμ dßng ®iÖn cã thÓ ®¹t tíi 150A. Gi¶i tÇn c«ng t¸c réng vμ FET lμc¬ së ®Ó s¶n xuÊt c¸c m¹ch IC vμ hä MOS cã chÊt l†îng cao . Nh†îc ®iÓm cña FET lμ ®é dèc gm nhá vμ nh¹y c¶m ®èi víi ®iÖn tÝch tÜnh.V× nh÷ng lý do ®ã nªn FET Ýt ®†îc dïng trong m¹ch rêi r¹. Dïng FET trong m¹ch tÝch hîp sÏ tiÕt kiÖm ®†îc c«ng suÊt cung c©p . V× vËy , trong m¹ch rêi r¹c FET chØ ®†îc dïng khi yªu cÇu trë kh¸ng vμo lín vμ t¹p ©m nhá.B¶ng (2.1) tãm t¾t nh÷ng øng dông c¬ b¶n cña FET. G G G G G G G G D S D S Q16 PEMOS Q15 PEMOS Q14 PEMOS Q13 PEMOS Q12 PDMOSQ11PDMOS Q10 PDMOSQ9PDMOS Q8 NDMOS Q7NDMOS Q6 NDMOS Q5 NDMOS Q4 PJFET Q3 PJFET Q2 NJFETQ1NJFET H×nh 2.8.KÝ hiÖu Tranzistor tr†êng. c. C¸c c¸ch m¾c tÇng khuyÕch ®¹i JFET Khi khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu xoay chiÒu cã biªn ®é nhá dïng JFET cã thuËn lîi lªn dung BJT v× trë kh¸ng vμo cã gi¸ trÞ rÊt lín. T†¬ng tù nh† BJT cã 3 c¸ch 42 m¾c ®ã lμ cùc nguån chung (SC) cùc nguån chung (SC) cùc m¸ng chung (DC) vμ cùc cöa chung (GC). Tranzistor tr†êng FET Cã cùc cöa c¸ch ly ®iÒu khiÓn b»ng tiÕp gi¸p p.n J.FET Cã cùc cöa c¸ch ly IGFET H×nh 2.9 Ph©n lo¹i Tranzistor tr†êng. +. TÇng khuyÕch ®¹i m¾c cùc nguån chung (SC) H×nh 2.10. M¹ch khuÕch ®¹i m¾c cùc nguån chung SC. Kªnh ®iÖn tõ JFET(N) Kªnh lç trèng JFET(P) C¸ch ly b»ng líp ®iÖn m«i MISFET C¸ch ly b»ng líp «xyt SiO2 MOSFET Kªnh ®iÖn tö giμu vμ nghÌo Kªnh lç trèng giμu vμ nghÌo Kªnh ®iÖn tö giμu vμ nghÌo Kªnh lç trèng giμu vμ nghÌo 1kHz V1 -1/1V C3 1uF C2 1uF C1 1uF R3 1k R2 1k R1 1k Q1 UraNJFET Uv 43 ë chÕ ®é xoay chiÒu ®iÖn ¸p ®Æt vμo cùc cöa, ®iÖn ¸p lÊy ra trªn cùc m¸ng. HÖ sè khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p ®†îc tÝnh. tdmU RrgK . (2.10) V× (2.11)ttd RRr .g-K: mu |!! nnª B¶ng 2.1.C¸c øng dông c¬ b¶n cña FET. §Æc ®iÓm Ph¹m vi øng dông TÇng khuÕch ®¹i s¬ bé nèi víi micro ®iÖn dung Trë kh¸ng vμo lín TÇng khuÕch ®¹i s¬ bé trong camera h×nh TÇng vμo cña c¸c thiÕt bÞ ®o §iÖn trë ra lín M¹ch h¹n dßng (miÒn th¾t) M¹ch t¹o dßng §iÖn dung ghÐp KhuÕch ®¹i cao tÇn kh«ng cã trung hoμ håi tiÕp nhá T¹p ©m nhá KhuÕch ®¹i ®iÖn ¸p nhá,®Æc biÖt ®èi víi nguån tÝn hiÖu cã trë kh¸ng vμo lín §Æc tuyÕn truyÒn TÇng trén tÇng(gi¶m hμi bËc cao) ®¹t bËc hai BiÓu thøc (2.10) ®†îc viÕt trong tr†êng hîp tô CS nèi song song ®Ó tho¸t dßng xoay chiÒu trªn RS cßn nÕu kh«ng cã. th× : Sm tm U Tg RgK .1 .   (2.12) 44 ë tÇn sè thÊp trë kh¸ng ra ®†îc tÝnh theo biÓu thøc: t dt dt R RrR rRZ |  . (2.13) Trë kh¸ng ®Çu vμo   GSGSG SGSG V RRRR RRRZ |   . (2.14) Khi lμm viÖc ë tÇn sè cao c¸c tô cã trë kh¸ng rÊt nhá. GD td td mGSV CRr RrgCC ..1 » ¼ º « ¬ ª   (2.15) +. M¹ch khuyÕch ®ai m¾c cùc m¸ng chung > @DC (H×nh2.10 ) uu C7 1uF C6 1uF R6 1k R5 1k R4 1k Q2 NJFET Uvμo Ura H×nh 2.11.M¹ch khuÕch ®¹i m¾c cùc m¸ng chung DC M¹ch nμy t†¬ng tù nh† m¾c cùc gãp chung ë BJT. Trong tr†êng hîp nμy ®iÖn ¸p ®Æt vμo cùc G kh«ng ph¶i lμ UGS mμ lμ UGS + Ut = UGS + ID . Rt Theo c¸ch m¾c nμy hÖ sè khuyÕch ®¹i nhá h¬n 1. tdmTd tdm U Rrgrr RrgK . .  (2.16) Trë kh¸ng ra:  dmtd td R rgRr rrZ  1 . (2.17) Trë kh¸ng vμo: 21 21 21 // RR RRRRZV  (2.18) 45 +. M¹ch m¾c cùc cöa chung GC (h×nh 2.11) C5 1uF C4 1uF R8 1k R7 1k Q3 NJFET Uvμo Ura H×nh 2.12. M¹ch khuÕch ®¹i m¾c cùc cöa chung GC. Trong m¹ch nμy tÝn hiÖu ®†îc ®†a vμo cùc S cßn tÝn hiÖu lÊy ra trªn cùc D. HÖ sè khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p Ku ®†îc tÝnh theo c«ng thøc: td tdm U Rr RrgK  (2.19) Trë kh¸ng ra: t d td r RRR RrZ |  1 (2.20) Trë kh¸ng ®Çu vμo: m V g Z 1 (2.21) Tuy nhiªn s¬ ®å m¾c theo ph†¬ng ph¸p cùc cöa chung rÊt Ýt ®†îc sö dông v× nã kh«ng ph¸t huy ®†îc lîi thÕ cña JFET lμ cã trë kh¸ng ®Çu vμo rÊt lín. NÕu cùc G ®†îc nèi ®Êt sÏ mÊt ®i lîi thÕ nμy. Mét tham sè quan träng cña JFET ®ã lμ tÇn sè c¾t, ®ã lμ tÇn sè cùc ®¹i khi mμ JFET kh«ng cßn kh¶ n¨ng khuyÕch ®¹i ®†îc n÷a. 2.2.Kh¶ n¨ng c«ng nghÖ ®Ó thiÕt kÕ m¹ch K§CT dïng linh kiÖn thÕ hÖ míi. 2.2.1 C¬ së lý thuyÕt. Sau ®©y lμ c¬ së lý thuyÕt ®Ó tiÕn hμnh tÝnh to¸n vμ kiÓm nghiÖm bé K§CT dïng linh kiÖn thÕ hÖ míi : 46 - Nh† vËy qua nh÷ng t×m hiÓu vÒ mét sè linh kiÖn míi sÏ ®†îc sö dông trong bé khuÕch ®¹i nãi riªng vμ thiÕt bÞ ®iÖn tö nãi chung . §ã lμ c¬ së ®Çu tiªn ®Ó ta cã thÓ tÝnh to¸n thiÕt kÕ vÒ mÆt lý thuyÕt bé khuÕch ®¹i. - C¨n cø vμo " Ch†¬ng 3 - TÝnh to¸n thiÕt kÕ bé khuÕch ®¹i cao tÇn dïng tanzistor" cña > @6 , ThiÕt kÕ m¸y thu ra ®a tÝn hiÖu xung , Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù. 2.2.2.C¬ së thùc tiÔn. Trong ph¹m vi cña luËn v¨n t«i ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng thiÕt kÕ ®†îc mét bé K§CT cho m¸y thu ra®a sãng mÐt dùa trªn nh÷ng kÕt qu¶ cña mét sè ®Ò tμi ®· vμ ®ang ®†îc triÓn khai ë mét sè ®¬n vÞ nh† : -ThiÕt kÕ , chÕ t¹o bé khuÕch ®¹i t¹p thÊp thay thÕ ®Ìn sãng ch¹y trong ra ®a sãng 10cm (®Ò tμi cÊp Bé quèc phßng ®¸nh gi¸ xuÊt s¾c ngμy 14 th¸ng 5 n¨m 1994 vμ sau ®ã ®Ò tμi ®†îc triÓn khai ¸p dông thö , ®· ®†îc nghiÖm thu ngμy 22 th¸ng 11 n¨m 1995, ®†îc bé quèc phßng cÊp b»ng khen ) -ThiÕt kÕ , chÕ t¹o bé khuÕch ®¹i d¶i réng cho ra ®a sãng mÐt (Häc viÖn kü thuËt qu©n sù ) . -ThiÕt kÕ , chÕ ®¹o bé khuÕch ®¹i cho ra ®a sãng dm ( ViÖn kü thuËt qu©n sù phßng kh«ng - kh«ng qu©n. Ngoμi ra, trªn c¬ së nghiªn cøu s¬ ®å nguyªn lý còng nh† tÝnh n¨ng kü thuËt cña bé khuÕch ®¹i cao tÇn cña ®μi ra ®a 55Ǒ6- m¶ng ǚ1yǯ4(Ǒǎ2.030.057.Ȉ3) trong khèi ǣYBǢ-còng gióp cho t¸c gi¶ cã c¬ së kh¼ng ®Þnh kh¶ n¨ng thiÕt kÕ bé khuÕch ®¹i cao tÇn ë d¶i sãng mÐt lμ hoμn toμn cã thÓ thùc hiÖn ®†îc. 47 KÕt luËn ch¬ng 2 Nh† vËy lμ toμn bé ch†¬ng hai ®· ®Ò cËp ®Õn c¬ së lý thuyÕt vμ thùc tiÔn cña viÖc øng dông linh kiÖn thÕ hÖ míi vμo viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ bé K§CT cho m¸y thu ra ®a sãng mÐt .Qua ®ã giup ta kh¼ng ®Þnh viÖc tÝnh to¸n vμ kh¶o s¸t bé K§CT cho m¸y thu ra ®a sãng mÐt ®†îc thùc hiÖn ë ch†¬ng ba lμ cã tÝnh kh¶ thi. 48 Ch‡¬ng 3 ThiÕt kÕ vμ kh¶o s¸t bé k®ct trong m¸y thu ra ®a sãng mÐt. 3.1.NhiÖm vô cña bé K§CT trong mét sè ®μi ra ®a sãng mÐt hiÖn nay. Trong ph¹m vi luËn v¨n nªn sÏ chØ ®Ò cËp ®Õn bé ǤYBǢ vμ K§CT cña hai ®μi ra ®a ®iÓn h×nh c«ng t¸c ë d¶i sãng mÐt ,®μi 3 18 cã bé K§CT dïng ®Ìn ®iÖn tö cßn ®μi 55Ǒ6 dïng linh kiÖn b¸n dÉn .Ngoμi ra luËn v¨n cã ®Ò cËp thªm thªm mét sè néi dung vÒ bé khuÕch ®¹i d¶i réng ë ph¹m vi tÇn sè trung b×nh lμm c¬ së nghiªn cøu tiÕp ë ph¹m vi tÇn sè cao( ǤYBǢ) . 3.1.1.Bé khuÕch ®¹i d¶i réng . .A. §Æc ®iÓm C¸c bé khuyÕch ®¹i tÇn sè thÊp th†êng lμm viÖc trong d¶i tÇn tõ vμi chôc Hz ®Õn vμi chôc kHz. C¸c bé khuyÕch ®¹i video lμm viÖc trong d¶i tÇn réng h¬n, tõ 0 Hz ®Õn vμi chôc hoÆc mét tr¨m MHz . VÒ nguyªn t¾c cã thÓ dïng c¸c s¬ ®å khuyÕch ®¹i ®· xÐt ë ch†¬ng 2 ®Ó khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu d¶i réng. Tuy nhiªn, khi thiÕt kÕ ph¶i chó ý dïng c¸c biÖn ph¸p ®Ó n©ng cao d¶i tÇn c«ng t¸c cña m¹ch. H×nh (3.1) lμ s¬ ®å bé khuÕch ®¹i xoay chiÒu d¶i réng vμ s¬ ®å t†¬ng ®†¬ng cña nã. Bé khuyÕch ®¹i d¶i réng th†êng cã ®iÖn trë t¶i kh¸ nhá (nhá h¬n 1kȍ). §iÖn trë nμy cïng víi c¸c tô ®iÖn m¾c song song víi nã x¸c ®Þnh tÇn sè giíi h¹n trªn cña m¹ch. TÇn sè giíi h¹n d†íi cña bé khuyÕch ®¹i phô thuéc vμo m¹ch ghÐp cña nã víi tÇng tr†íc vμ ®†îc x¸c ®Þnh bëi biÓu thøc (3.2). 49 1 2 Uv Ura U1 U1Uv Ura a) b) K Ip 1 Cp 1Rp1 R1 1 C1 1 R2 1R11 Cp 1 C1 1 Kuo.U1/Rra H×nh 3.1.S¬ ®å nguyªn lý vμ t†¬ng ®†¬ng cña bé khuÕch ®¹i xoay chiÒu d¶i réng NÕu gi¶ thiÕt ,hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i (gi÷a hai ®iÓm 1 vμ 2)kh«ng phô thuéc vμo tÇn sè th× m« ®un hÖ sè khuÕch ®¹i ®†îc tÝnh bëi c«ng thøc (3.1) 2)(1 t o T KKu Z 2)(1 . d d T T Z Z  (3.1) Cßn gãc pha : t TarctgZM  2 S - dTarctgZ 50 Trong ®ã : Ko - HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé khuÕch ®¹i. Tt = R1C! vμ Td = RpCp ft- lμ tÇn sè giíi h¹n trªn RpCp ft S2 1 (3.2a) fd - lμ tÇn sè giíi h¹n d†íi. 112 1 CR fd S (3.2b) Víi : Rp= Rp // Rra vμ Rt= R1 // Rv. B. C¸c biÕn ph¸p më réng d¶i tÇn cña bé khuyÕch ®¹i §Ó më réng d¶i tÇn c«ng t¸c cña bé khuyÕch ®¹i cã thÓ dïng nhiÒu biÖn ph¸p nh† dïng m¹ch håi tiÕp ©m , m¹ch Cascode , m¾c m¹ch theo kiÓu bazo chung hoÆc dïng c¸c bé khuyÕch ®¹i vi sai cã ®iÖn trë t¶i nhá. Sau ®©y ta ®†a ra mét sè m¹ch cô thÓ dïng FET thùc hiÖn chøc n¨ng ®ã. a. C¸c biÖn ph¸p nh»m gi¶m tÇn sè giíi h¹n d†íi. Trªn h×nh (3.2) lμ s¬ ®å mét bé khuyÕch ®¹i sö dông m¹ch bï nèi tiÕp nh»m gi¶m tÇn sè giíi h¹n d†íi cña bé khuyÕch ®¹i. +Uod Q1 NJFET Rvs1R 1 R2 1 R1 1k C1 C2 1uF C1 1uF H×nh 3.2. M¹ch khuÕch ®¹i d¶i réng dïng m¹ch bï nèi tiÕp ®Ó gi¶m tÇn sè giíi h¹n d†íi. 51 Trong m¹ch ®iÖn nμy, thμnh phÇn tÇn sè thÊp bÞ ph©n ¸p qua tô ®iÖn ghÐp C1 vμ ®iÖn trë vμo R1 sÏ ®†îc bï l¹i nhê m¾c thªm m¹ch bï RC nèi tiÕp víi ®iÖn trë R' cña m¹ch. ë tÇn sè cao ®iÖn trë ra cña m¹ch lμ R', ë tÇn sè thÊp ph¶i kÓ ®Õn c¶ phÇn trë kh¸ng do tô ®iÖn C t¹o nªn (R<<1jȦC). §Ó ®¶m b¶o m¹ch bï lμm viÖc cã hiÖu qu¶ trong d¶i tÇn c«ng t¸c, m¹ch ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn (3.3). VSi RRCj R ,1'  Z (3.3) Trong ®ã Ri lμ ®iÖn trë cña ph©n tö khuyÕch ®¹i ; RVS ®iÖn trë vμo tÇng sau. Víi ®iÒu kiÖn (3.3), ®iÖn trë ra cña m¹ch kh«ng phô thuéc vμo ®iÖn trë trong còng nh† kh«ng phô thuéc vμo ®iÖn trë vμo tÇng sau. §iÒu kiÖn (3.4) lμ ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o bï hoμn toμn. 11' RCCR ka WW (3.4) Còng cã thÓ dïng m¹ch bï song song ®Ó më réng d¶i tÇn c«ng t¸c cña bé khuyÕch ®¹i vÒ phÝa tÇn sè thÊp . Nguyªn t¾c bï cña c¸c m¹ch trªn ®©y lμ dïng mét m¹ch läc th«ng thÊp ®Ó bï l¹i hiÖu øng cña m¹ch läc th«ng cao. §Ó gi¶m tÇn sè gií h¹n d†íi, ng†êi ta cßn dïng m¹ch khuyÕch ®¹i cã hiÖu øng Bootstrap . Nhê hiÖu øng Bootstrap trë kh¸ng vμo cña m¹ch t¨ng, do ®ã tÇn sè giíi h¹n ®†îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc (3.2.a) gi¶m. Ngoμi ra, c¸c vi m¹ch khuyÕch ®¹i mét chiÒu vμ c¸c m¹ch khuyÕch ®¹i ghÐp ®iÖn ¸p mét chiÒu còng ®ùoc ®· ®†îc sö dông cã tÇn sè giíi h¹n d†íi kh¸ nhá . b. C¸c bÞªn ph¸p nh»m t¨ng tÇn sè giíi h¹n trªn Ngoμi biÖn ph¸p dïng håi tiÕp ©m, ®Ó n©ng cao tÇn sè giíi h¹n trªn vμ c¸c c¸ch m¾c bazo chung, Kaskode, ng†êi ta cßn dïng mét sè m¹ch ®Æc biÖt kh¸c. H×nh (3.3) biÓu diÔn mét sè m¹ch nh† vËy. 52 a) b) c) +Ucc +Ucc +Ucc L 1 R2 1k R 1 C2 1C11 Q5 NPN Q4 NPNQ3 NPN Q2 NPN Q1 NPN Ce 1 Re 1 Cp 1R1 C 1 R 1 H×nh 3.3.S¬ ®å minh ho¹ c¸c biÖn ph¸p nh»m n©ng cao tÇn sè . giíi h¹n trªn. Cã thÓ dïng ®iÖn c¶m L ®Ó bï ¶nh h†ëng cña C, ë ph¹m vi cao tÇn nh† trªn h×nh (3.3a). Lóc nμy L, Cp vμ R t¹o thμnh mét m¹ch céng h†ëng, trë kh¸ng cña m¹ch Rt® = qR ; q th†êng lÊy gi¸ trÞ tõ 1/3 ®Õn 1/2, lóc ®ã: L = qR2C (3.5) Mét biÖn ph¸p kh¸c th†êng ®†îc ¸p dông lμ dïng m¹ch håi tiÕp ©m phô thuéc tÇn sè nh† trªn h×nh (3.3b). §iÖn dung CE m¾c song song víi ®iÖn trë håi tiÕp RE cã t¸c dông n©ng cao tÇn sè giíi h¹n trªn cña m¹ch. §iÒu kiÖn bï ®†îc viÕt nh† sau: .C.RC EE p r r RR RR  (3.6) 53 §Ó t¨ng tÇn sè giíi h¹n trªn, ng†êi ta cßn m¾c m¹ch nh† trªn h×nh (3.4c). Tô Cp ®†îc chia thμnh 2 phÇn C1 vμ C2 bëi mét m¹ch ®iÖn m¾c theo kiÓu m¹ch lÆp emito. V× ®iÖn dung vμo cña tÇng t¶i emito nhá h¬n ®iÖn dung ra cña nã ȕ lÇn, h¬n n÷a C2 lu«n lu«n lín h¬n C1 nªn do c¸ch m¾c nμy tÇn sè giíi h¹n trªn cã thÓ t¨ng lªn 2 ®Õn 3 lÇn. ë siªu cao tÇn, ®Ó t¨ng tÇn sè giíi h¹n trªn, ng†êi ta dïng bé khuyÕch ®¹i ph©n sè mμ m¹ch ghÐp gi÷a c¸c tÇng lμ m¹ch ghÐp RLC. Ngμy nay, ng†êi ta ®· s¶n xuÊt ®†îc c¸c vi m¹ch khuyÕch ®¹i d¶i réng. . Lóc ®ã ph¶i thay thÕ m¹ch céng h†ëng bëi mét t¶i ®iÖn trë cã trë kh¸ng thÊp vμ ph¶i chän nguån tÝn hiÖu cã ®iÖn trë trong nhá. 3.1.2.Bé ǣYBǢ vμ K§CT ®μi ra ®a sãng mÐt 3 18 . a-NhiÖm vô cña bé ǣYBǢ: -KhuÕch ®¹i s¬ bé tÝn hiÖu thu nhËn ®†îc ®Ó t¨ng tØ sè tÝn trªn t¹p cung cÊp cho m¸y thu K5 lμm viÖc . -T¹o ra xung ch¾n ®Ó b¶o vÖ m¸y thu khi m¸y khi m¸y ph¸t lμm viÖc . -T¹o ra xung ®Þnh vÞ ®Ó x¸c ®Þnh nguån g©y nhiÔu t¹p cã c†êng ®é lín b-Tham sè: -TÇn sè c«ng t¸c : (150 y170)MHz. -D¶i th«ng : 20MHz. -HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p : 20dB. -HÖ sè t¹p ©m : 2,3dB. c-S¬ ®å bé ǣYBǢ ®μi ra ®a 3 18. Trong s¬ ®å h×nh (3.9) tÝn hiÖu sau khi tõ chuyÓn m¹ch an ten ®i qua m¹ch vμo cã thiÕt bÞ b¶o vÖ vμo bé khuÕch ®¹i m¾c ph¸t chung – gèc chung (m¹ch Cascode).M¹ch Cascode cã hÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p b»ng hÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch emito chung.Nh†ng kh¸c víi m¹ch emito chung,m¹ch Cascode cã ®iÖn dung cña mach vμo nhá, v× hÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p cña tranzitor Q1 rÊt nhá (Ku1| 1).Do ®ã tÇn sè giíi h¹n trªn cña nã (khi Rnguånnhá) 54 cïng bËc víi tÇn sè giíi h¹n trªn cña m¹ch bazo chung.Dã lμ †u ®iÓm c¬ b¶n nhÊt cña m¹ch Cascode. D1 DIODE L4 1mH Q3 NPN L3 1uH L2 1uH L1 1uH R3 1k C15 1 R2 1k R1 1k C26 1 C21 1 C19 1 C16 1 C18 1 C15 1 C20 1 C17 1 C14 1 C7 1 C9 1 Q2 PNP Q1 NPN 1 LÖnh ®/k dÞch vÞ trÝ B¶ng ®i «t ®iÒu khiÓn P-I-N Dao ®éng tao xung vu«ng Dao ®éng thÊp tÇn Dao ®éng ®a hμi chê Bé biÕn ®æi xung Dao ®éng xung vu«ng 8 7 6 Xung kÝch ®ång bé C1 1uF Lch2 1 Lch11 D5 DIODE D4 DIODE D3 DIODE D2 DIODE D1 DIODE Bé läc d¶i bæ trî Tõ chuyÓn m¹ch An ten 6 Tõ b¶ng ®i èt ®/k P-I-N 432 (1)-M¹ch vμo cã thiÕt bÞ b¶o vÖ. (2)-KhuÕch ®¹i ph¸t chung –gèc chung. (3)-Bé läc th«ng d¶i (tËp trung). (4)-TÇng ®Öm(khuÕch ®¹i ra). (7)-Bé t¹o xung ®Þnh vÞ. (8)-S¬ ®å t¹o xung cöa b¶o vÖ. H×nh 3.4.S¬ ®å bé ǣYBǢ ®μi ra ®a 3 18. 55 d-S¬ ®å bé nguyªn lý bé K§CT cña ®μi ra ®a 3 18. §μi ra ®a 18 lμ ®μi ra ®a sãng mÐt ®†îc c¶i tiÕn trªn c¬ së ®μi ra ®a 12 lμm nhiÖm vô c¶nh giíi cã bé K§CT vÉn dïng ®Ìn ®iÖn tö 5 cùc gåm 2 tÇng m¾c ka tèt chung ®†îc vÏ trªn h×nh (3.5) 3 3 R7 1 Lch2 1 Lch1 1 R4 1 V2 6z1pV16z1p C13 1 C12 1 C11 1 C10 1 C9 1 C8 1 C7 1 C6 1 C5 1C4 1C3 H×nh 3.5.S¬ ®å nguyªn lý bé K§CT cña m¸y thu ra ®a 18.3 Trong s¬ ®å trªn, nh»m n©ng cao ®é æn ®Þnh nªn ®· dïng bé khuÕch ®¹i cao tÇn trªn ®Ìn 5 cùc (6Ǒ1ǚ) m¾c katèt chung thay thÕ cho ®Ìn 3 cùc, v× ®Ìn 5 cùc ®iÖn dung kÝ sinh Cag1 rÊt nhá ,ngoμi ra c«ng suÊt danh ®Þnh còng lín h¬n ®Ìn 3 cùc do gra cña nã nhá h¬n gra cña ®Ìn 3 cùc.Nh†îc ®iÓm cña bé khuÕch ®¹i nμy lμ t¹p ©m b¶n th©n dÌn 5 cùc t†¬ng ®èi lín nªn rÊt cÇn ®†îc thay thÕ. 3.1.3.Bé K§CT ®μi ra ®a sãng mÐt 55Ǒ6 1-Giíi thiÖu chung vÒ khèi ǣYBǢ. Khèi ǣYBǢ ®†îc bè trÝ t¹i c¸c tuyÕn thu cao lμ c¸c khèi 34-031-01(16 khèi),t¹i c¸c tuyÕn thu ®o xa lμ c¸c khèi ǣYBǢ(7ph©n khèi-bè trÝ trong khèi 34-031-07).XÐt vÒ cÊu tróc khèi nj1KT3 gåm c¸c m¶ng sau ( H×nh 3.6): 1 C2 1 C1 1 R61R51 R3 1R2 1 R1 1 ǞǍǢ1 Uvμo Ura +Ea ǞǍǢ2 56 TÝn hiÖu cao tÇn ®Çu ra TÝn hiÖu cao tÇn ®Çu vμo LÖnh ®iÒu khiÓn M¶ng b¶o vÖ nj1Xǚ1 Bé khuªch ®¹i ǚ1yǯ4 M¶ng ®iÒu khiÓn nj1KT3 Nguån H×nh 3.6.S¬ ®å khèi khèi ǣYBǢ. a).M¶ng ǚnj1Xnj1(Ǒǎ2.248.003.Ȉ3) + NhiÖm vô :ThiÕt bÞ nμy b¶o vÖ bé khuÕch ®¹i khái c¸c xung cao tÇn c«ng suÊt lín (xung cao tÇn cña m¸y ph¸t) vμ nhiÔu bªn ngoμi .Nhê m¶ng chøc n¨ng nμy cã thÓ ®ãng më m¸y thu cña kªnh ®o xa vμ ®o cao mét c¸ch linh ho¹t khi thùc hiÖn viÖc hiÖu chØnh thiÕt bÞ thu hoÆc thùc hiÖn viÖc tù ®éng hiÖu chØnh pha cña 16 kªnh ®o xa. + CÊu t¹o : M¶ng ǚ1Xnj1 bao gåm: - Bé giíi h¹n hai nöa chu kú kiÓu tiªu cùc víi møc giíi h¹n lμ 0,5v. - Bé chuyÓn m¹ch cao tÇn cã ®iÒu khiÓn thùc hiÖn trªn c¸c ®i èt. - Bé ph©n nh¸nh ®Þnh h†íng. + Tham sè: -Bé giíi h¹n vμ suy gi¶m tÝn hiÖu ®Çu vμo (10-15)dB. -Bé chuyÓn m¹ch cao tÇn cã ®iÒu khiÓn suy gi¶m møc tÝn hiÖu (40- 50)dB -Sù kh¸c biÖt trong c¸c nh¸nh cña bé ph©n nh¸nh kho¶ng 20dB b)M¶ng ®iÒu khiÓn nj1KT3. + NhiÖm vô:M¶ng nμy dïng ®Ó ®iÒu khiÓn bé chuyÓn m¹ch cao tÇn ë m¶ng nj1Xǚ1. 57 + CÊu t¹o: - Bé chuyÓn m¹ch dßng. - Bé läc tÇn thÊp + Tham sè: §¶m b¶o c¸c møc l«gÝc "1" ,"0" cÇn thiÕt ®Ó ®iÒu khiÓn bé chuyÓn m¹ch cao tÇn t¹i m¶ng nj1Xǚ1. c)Bé khuÕch ®¹i cao tÇn t¹p thÊp,d¶i réng ǚ1yǯ4(Ǒǎ2.030.057.Ȉ3). + NhiÖm vô: -ThiÕt bÞ nμy lμm nhiÖm vô khuÕch ®¹i tÝn hiÖu cao tÇn ë ®Çu vμo m¸y thu cña c¸c kªnh ®o cao vμ ®o xa + CÊu t¹o:M¶ng ǚ1yǯ4 bao gåm : - Bé K§CT kiÓu kh«ng tuÇn hoμn,t¹p thÊp - Bé chia hai c«ng suÊt. +/Tham sè: - HÖ sè tap ©m: N < 3,5dB. - D¶i ®éng : ǯ2 > 70dB. - HÖ sè sãng ®øng KCB <1,5. - HÖ sè khuÕch ®¹i KY = (20r 1)dB trong toμn bé d¶i tÇn sè ho¹t déng. -Bé chia c«ng suÊt : Sù kh¸c biÖt gi÷a c¸c ®Çu ra lμ 16dB. 2.S¬ ®å nguyªn lý Bé khuÕch ®¹i cao tÇn t¹p thÊp,d¶i réng ǚ1yǯ4(Ǒǎ2.030.057.Ȉ3). Tõ s¬ ®å nguyªn lý h×nh (3.7) cho ta thÊy bé khuÕch ®ai cao tÇn t¹p thÊp cña ®μi ra ®a sãng mÐt 55Ǒ6 gåm ba tÇng,®†îc thùc hiÖn trªn c¸c tranzitor theo s¬ ®å ®iÖn trë cã sù ®iÒu chØnh ®¬n gi¶n vÒ cao tÇn nh†ng vÉn ®¶m b¶o ®†îc c¸c chØ tiªu chÊt l†îng cao nh† hÖ sè t¹p ©m, hÖ sè khuÕch ®¹i..v.v 58 2 1,4 R15 430 C4 4700 C9 4700 C10 4700 C6 2-10 C7 4700 C3 4700 L3 1uH L2 1uH C2 4700 C5 4700 Q3 NPN Q2 NPN Q1 NPN L1 1 C1 4700 R10 100 R5 180 R14 10R122,5k R7 5,1k R9420 R4 700 R11 1,8k R6 2,5k R13100 R8 12 R3 16 R2 2,7k R1 25k H×nh 3.7. S¬ ®å nguyªn lý bé khuÕch ®¹i cao tÇn t¹p thÊp, d¶i réng cña ®μi ra ®a sãng mÐt 55Ǒ6(m¶ng ǚ1yǯ4) 3.2.TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm bé khuÕch ®¹i cao tÇn dïng linh kiÖn míi. 3.2.1.Nh÷ng sè liÖu ban ®Çu ®Ó tÝnh to¸n bé K§CT. C¨n cø vμo môc tiªu ®· ®Æt ra cña luËn v¨n vμ tÝnh n¨ng kü thuËt cña bé K§CT trong m¸y thu ra ®a3 18 vμ 55Ǒ6 ®· xem xÐt ë trªn, th× nh÷ng sè liÖu ban ®Çu chñ yÕu ®Ó tÝnh to¸n bé K§CT lμ: 1-TÇn sè tÝn hiÖu trung t©m vμ d¶i ®iÒu chØnh . fth=( 170150 y )MHz 2-HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p ë tÇn sè trung t©m. KU = 20dB. 3-HÖ sè t¹p ©m. NK§CT = ( 4,23,2 y )dB. 4-Nh÷ng ®Æc tr†ng cña nguån tÝn hiÖu vμ t¶i Lμ c¸p ®ång trôc mÒm cã ®iÖn trë sãng Zt= .:75 5-Nguån ®iÖn ¸p mét chiÒu cung cÊp. Ung = + 12v. 6-D¶i tÇn sè lμm viÖc trung t©m . 59 MHzf 20 ' 7- Kho¶ng nhiÖt ®é lμm viÖc. tmin= - 45oc ®Õn tmax =+70oc Khi tÝnh to¸n ®iÖn cña bé K§CT cÇn ph¶i: + Lμm chÝnh x¸c l¹i s¬ ®å khèi vμ chän s¬ ®å nguyªn lÝ . + Chän c¸c phÇn tö khuÕch ®¹i ( ë ®©y ta dïng transistor) . + Chän vμ tÝnh m¹ch ghÐp gi÷a c¸c tÇng. + TÝnh m¹ch nguån cung cÊp cho tranzistor + TÝnh to¸n nh÷ng ®Æc tr†ng chñ yÕu cña bé khuÕch ®¹i lμ : - HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p ë tÇn sè trung t©m Ku . -TÝnh hÖ sè t¹p ©m. 3.2.2.X¸c ®Þnh s¬ ®å khèi bé K§CT. S¬ ®å khèi cña bé K§CT phô thuéc vμo c«ng dông cña nã. Nh† ë ch†¬ng mét ®· ph©n tÝch th× c¸c bé K§CT cña m¸y thu siªu ngo¹i sai nãi chung vμ cña m¸y thu ra ®a nãi riªng ®Òu dïng ®Ó n©ng cao ®é nh¹y vμ gi¶m t¹p ©m m¸y thu, ë ®©y ta chän s¬ ®å bé K§CT chØ läc ë ®Çu ra tÊt c¶ c¸c tÇng (th†êng 2 tÇng).H×nh (3.6). Zng M¹ch ghÐp 1 Dông cô khuÕch ®¹i 1 M¹ch läc 1 Dông cô khuÕch ®¹i 2 M¹ch läc 2 M¹ch ghÐp 2 En g TÇng K§CT 1 Zt TÇng K§CT 2 H×nh 3.8. S¬ ®å bé K§CT chØ läc ë ®Çu ra tÊt c¶ c¸c tÇng. Trong s¬ ®å trªn m¹ch ghÐp 1( m¹ch vμo) nh»m biÕn ®æi trë kh¸ng cña nguån tÝn hiÖu ®Õn gi¸ trÞ ®¶m b¶o cho trÞ sè cña hÖ sè t¹p ©m cña bé K§CT lμ nhá nhÊt .NÕu m¹ch ghÐp 1 mμ biÕn ®æi ®iÖn trë vμo cña dông cô khuÕch ®¹i 60 b»ng ®iÖn trë cña nguån tÝn hiÖu th× tÝn hiÖu ®†îc truyÒn ®¹t víi tæn hao Ýt nhÊt. M¹ch ghÐp 2 l¹i phèi hîp ®Çu ra bé K§CT víi bé trén. C¸c bé läc ®¶m b¶o d¹ng ®Æc tuyÕn biªn ®é tÇn sè (§BT)vμ ®Æc ®Æc tuyÕn pha tÇn sè(§PT) cña bé K§CT.§Ó nhËn ®†îc §BT vμ §PT cÇn thiÕt c¸c bé läc th†êng cã thÓ ®†îc lμm ë d¹ng tõ 1 ®Õn 3 kh©u läc lμ LC hoÆc c¸c ®o¹n ®†êng m¹ch d¶i. .v..v . Dông cô khuÕch ®¹i ®¶m b¶o khuÕch ®¹i tÝn hiÖu .Nã gåm mét hoÆc mét sè tranzistor vμ c¸c linh kiÖn ®Ó ®¶m b¶o chÕ ®é lμm viÖc cho nã . Nh† vËy ë ®©y ta chän bé khuÕch ®¹i chän läc lμm bé K§CT. Trong khuÕch ®¹i chän läc , ®iÖn trë t¶i ®†îc thay thÕ b»ng mét m¹ch céng h†ëng hoÆc mét m¹ch läc . C¸c ®iÖn dung ra cña tÇng, song song víi m¹ch céng h†ëng sÏ lμm thay ®æi chót Ýt tÇn sè céng h†ëng, nh†ng kh«ng lμm ¶nh h†ëng ®Õn hÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch ë tÇn sè cao nh† trong bé khuÕch ®¹i t¶i ®iÖn trë.Do ®ã bé khuÕch ®¹i chän läc cã thÓ khuÕch ®¹i tÝn hiÖu cã tÇn sè cao h¬n so víi bé khuÕch ®¹i t¶i ®iÖn trë. 3.2.3.TÝnh to¸n bé K§CT theo c¸c sè liÖu ®Æt ra ban ®Çu . A-Chän s¬ ®å bé khuÕch ®¹i cao tÇn. Ta chän bé khuÕch ®¹i chän läc dïng 2 tranzitor ( C3358) cã emitter chung vμ ghÐp trùc tiÕp gi÷a chóng víi nhau (EC-EC).C¸c tham sè cña tranzistor C3358 ®†îc cho ë b¶ng (3.1.a.b). M¹ch vμo R1,C1 lμ m¹ch ghÐp ®Ó phèi hîp trë kh¸ng gi÷a c¸p ®ång trôc víi dông cô khuÕch ®¹i . :75 M¹ch ra lμ khung céng h†ëng ®¬n cã tham sè tËp trung ghÐp víi t¶i theo kiÕu hç c¶m nh»m gi¶m t¹p ©m cho tÇng sau. Mçi khung céng h†ëng ®Òu ®†îc m¾c mét ®i èt biÕn dung ( Varicap –VR101) nh»m thay ®æi tÇn sè céng h†ëng cña bé K§CT ®†îc dÔ dμng ®¬n gi¶n. 61 S¬ ®å nguyªn lý bé khuÕch ®¹i ®†îc biÓu diÔn trªn h×nh (3.9). B¶ng 3.1.C¸c tham sè ®iÖn cña tranzistor cña c3358. KiÓu tranzitor Lo¹i ®iÖn dÉn fT (GHz) ck.rk (s) HÖ sè t¹p ©m N(dB) fth (MHz) Pbøc x¹ (mW) Ukmax (V) Ikmax (mW) C3358 n-p-n 1,8 5.10-9 2 150 150 12 30 Ikng (µs) Ikngmax (µs) tmgh max (0C) tmt (0C) ¨UT (V/ 50C) 3 50 81 -45 y70 1 c3358 c3358 VR-101 Tin ra +12v vao +12v ra Uvar Tin vao VR-101 C4 202 Q1 NPN C15 202 C14 202 L5 100uH C13 202 C12 202 C11 102L4 2Vg L3 4Vg L2 4Vg L1 10uH C10 202 C9 202 C8 202 C7 47 C6 202 C5 5p C3 47 C2 202 C1 10p Q2 NPN D2 VARACTOR D1 VARACTOR R14 220 R13680 R12 27 R11 120k R10 6,8k R9 6,8kR8 33 R7 220 R4 390 R5 1,8k R6 120k R3 6,8k R2 6.8k R1 150 H×nh 3.9.S¬ ®å nguyªn lý bé K§CT ë d¶i sãng mÐt. 62 B-TÝnh chÕ ®é lμm viÖc cña tranzistor vμ m¹ch nguån cung cÊp. 1- C«ng suÊt to¶ ra trªn collector lín nhÊt cho phÐp khi t tmt max. Kp cp(70 0C) = mW R tP mm mtmgh 26 45,0 7082maxmax   2- §iÖn ¸p cùc ®¹i gi÷a collector vμ bazo khi tmt max= 70 0C. Ukbmax(70 0C) = Ukbma x(20 0C) - VtU mtT 75125 45 . max   ' . Chän ®iÖn ¸p collector vμ bazo cã 300/0 dù tr÷, do vËy: Ukb = 0,7. Ukbmax(70 0C) | 5V. 3- Dßng collector tÜnh khi tmt ma x kh«ng vît qóa gi¸ trÞ. Ik0(70 0C) mA U CP kb k 2,5 5 26)70( 0max d Ta chän dßng collector tÜnh cã dù tr÷ 300/0 . Iko = 0,7. Ik0(70 0C) |3mA. 4- Chän ®é thay ®æi dßng ®iÖn tÜnh collector cho phÕp lμ. kcpk ImAI ' ' 20 5- Chän hÖ sè kh«ng æn ®Þnh N«®. CRIIUtCt mmkkkbmtmgh 0 00max 0 25,8145,0)23(570)()(  ' mAII TK tmgh kngkng 72,0123)12( 18 225,81 1 20 |¸¸¹ · ¨¨© §   '     . Trong ®ã : KT – HÖ sè thùc nghiÖm ®†îc KT = 12 cho tranzitor si-lÝc. KT = 8 cho tranzitor gec-ma-ni. 63 V× vËy : N«®1 = 8,272,0 20 | ' ' gkn k I I . Th†c tÕ N«®2 l¹i th†êng ®†îc chän b»ng 2 lÇn N«®1 , do ®ã : N«®2 = 2.2,8 = 5,6. 6- Chän ®iÖn trë Rta sau ®ã tÝnh c¸c ®iÖn trë thiªn ¸p vμ æn ®Þnh. - ViÖc chän Rta ®†îc c¨n cø vμo nh÷ng suy nghÜ sau : + Gi¸ trÞ Rta kh«ng v†ît qu¸ gi¸ trÞ ®iÖn trë ngoμi cho phÐp cña m¹ch bazo ®èi víi lo¹i tranzitor ®· cho.NÕu gi¸ trÞ Êy ch†a biÕt th× ta chän cho c¸c tranzitor c«ng suÊt nhá Rta = (2 y 5) k: . + Kh«ng nªn chän Rta qu¸ bÐ v× khi ®ã sÏ lμm gi¶m ®iÖn trë vμo cña bé khuÕch ®¹i. + CÇn nhí r»ng ,t¨ng Rta dÉn ®Õn t¨ng ®iÖn ¸p nguån. Tõ c¸c c¨n cø trªn ta chän Rta = 3,4 k: . - TÝnh ®iÖn trë æn ®Þnh R«®1 vμ R«®2. :|   :|   739 16,5 4,3 1 .88,1 18,2 4,3 1 2 2 1 od ta od od ta od N RR k N RR §Ó ®¶m b¶o cho tiÕp gi¸p bazo-emitor kh«ng bÞ ®¸nh thñng khi trë kh¸ng cña tô C2 kh¸ nhá , th†êng ng†êi ta t¸ch : R«®1 = R4 + R5 . R«®2 = R12 + R13. NÕu chän theo tiªu chuÈn : R4 = 390 ; R: 5 = 1,8 k: . R12 = 27: ; R13 = 680k: . 64 - TÝnh c¸c ®iÖn trë thiªn ¸p R2,R3,R9 vμ R10. Uko = Ukb + Ieo.Rta | Ukb + Iko.R«® = 5 + 3.2 = 11V. R3 = R9 = Uko..(N«® - 1) / Iko = 11.(2,8 - 1) / 3 = 6,6 k .: Chän theo tiªu chuÈn : R3 = R9 = 6,8 k: . Cßn ®iÖn trë thiªn ¸p :  k RR RR RR ta ta 8,6 . 3 3 102 7- TÝnh ®iÖn dung m¾c song song víi ®iÖn trë æn ®Þnh C«®. C5 = C8 = C«® ( ) = nF     nFmAIHzf ko 3 8 4 4 min 10.2103. 10 10.7.10.105  y Chän theo tiªu chuÈn C5 = C8 = 202 pF 8- Chän ®iÖn ¸p nguån Ek= 12v vμ tÝnh bé läc. mA RR U IIII kokotakoL 9,38,68,6 113 32 |     . :    25310.9,3 1112 3 L koK L L L I UE I UR . Chän theo tiªu chuÈn : R7 = R14 = RL = 220: . Cßn c¸c tô läc ®†îc tÝnh theo biÓu thøc :  pF Rf C L L 337202220.10.2 5030 ..2 5030 8 min y y yt SS Chän theo tiªu chuÈn : C6 = C11 =C12 = C13 =C14 = C15 = 202 pF. C-TÝnh c¸c tham sè cña tranzitor . §Ó tÝnh ®†îc c¸c tham sè Y cña tranzitor ta xÐt s¬ ®å t†¬ng ®†¬ng cña m« h×nh m«t chiÒu ®o cña tranzitor l†¬ng cùc ë h×nh (3.10). Tõ kÕt qu¶ thùc nghiÖm ta nhËn ®†îc c¸c sè liÖu sau: 65 1) ChÕ ®é lμm viÖc cña tranzitor Iko= 3 mA. 2) C¸c tham sè cña s¬ ®å vËt lý t†¬ng ®†¬ng cho tranzitor. rb= 5 k: ; rc= 3 k: ; Ck=1pF ; cb= 1pF ;W k=5.10 -9 s; h21eo=100 ; fT= 1,8 GHz C E B Ik 1rb 1 ge 1 Ce 1 Ck 1 H×nh 3.10.S¬ ®å vËt lý t†¬ng ®†¬ng cña m« h×nh tranzitor. D.TÝnh to¸n m¹ch chän läc1 vμ 2 ë chÕ ®é khuÕch ®¹i lín nhÊt . Do dïng ®i èt biÕn dung (Varicap) VR-101 ®ãng vai trß lμ ®iÖn dung céng h†ëng cã ®Æc tuyÕn C = f(Um) ®†îc vÏ ë h×nh (3.11) , nªn ë ®©y ta lÊy C = 30pF. c -30V -10V -4V 25pF 1-2pF 5pF 30pF Um H×nh 3.11.§Æc tuyÕn C =f(Um) cña Varicap VR-101. 66 Gi¸ trÞ cña cuén c¶m ®†îc tÝnh bëi biÓu thøc :       HpFCMHzfHL th PP 0329,030.160 10.53,2. . 10.53,2 2 4 2 4 | B»ng thùc nghiÖm ®Ó cã ®†îc gi¸ trÞ trªn th× cuén c¶m L2 vμ L3 sÏ cuèn kho¶ng 4 vßng. Tù chän ®é phÈm chÊt cña khung kh«ng t¶i Q trong giíi h¹n 100-150 ( cho c¸c cuén c¶m cã lâi kh«ng khÝ ) råi tÝnh ®iÖn dÉn céng h†ëng b¶n th©n : Sim Q Cfg khthkh 3 126 10.301,0 100 10.30.10.160.14,3.2..2  S hay : : k g R kh kh 3.3 1 §iÖn dÉn toμn phÇn céng h†ëng cña khung b»ng : hay : : '   265 10.37,3 1 10.77,310.30.10.20.14,3.2..2 3 3126 R simCfg khthS HÖ sè ghÐp cña khung b»ng : 25,010. 75/1 087,0301,077,3 32 |   t rakh ra g ggg m mra = 0,5 ; Nh† vËy ®Ó phï hîp víi hÖ sè ghÐp nμy, t¶i lμ c¸p ®ång trôc sÏ ®†îc ghÐp víi khung céng h†ëng ra theo ph†¬ng ph¸p hç c¶m. v× cuén d©y L3 = 4 vßng , nªn : L4 = 2 vßng. Ngoμi ra, trong ph¹m vi cña luËn v¨n th× nh÷ng linh kiÖn kh¸c ®†îc lùa chän theo kÕt qu¶ ®o cña thùc nghiÖm nh† : L1= 10 HP ; L5 = 100 HP . 67 E- TÝnh m¹ch ghÐp vμo . §Ó tÝnh m¹ch ghÐp vμo tr†íc hÕt ta x¸c ®Þnh ®iÖn trë vμo cña c¶ bé K§CT : :|   k rR rR R bta bta v 254,3 5.4,3. . Nh† ta ®· biÕt bé K§CT ®†îc nèi víi nguån tÝn hiÖu cao tÇn b»ng c¸p ®ång trôc cã trë kh¸ng sãng Zc = 75, mÆt kh¸c do trë kh¸ng vμo cña bé khuÕch ®¹i lμ Rv = 2k: nªn ta chän c¸ch m¾c thªm ®iÖn trë R1®Ó ®†a ®iÖn trë vμo cña tÇng K§CT b»ng víi trë kh¸ng sãng cña ®†êng truyÒn lμ c¸p ®ång trôc.Cã ®†îc nh† vËy tÝn hiÖu míi truyÒn ®Õn víi tæn hao Ýt nhÊt ( kh«ng cã ph¶n x¹ sãng ). Gi¸ trÞ cña R1 ®†îc tÝnh bëi : :|   75 10.275 10.2.75. 3 3 1 VC VC RZ RZR . Do cè tæn hao siªu cao tÇn nªn qua thùc tÕ kiÓm nghiÖm th× R1 chän kho¶ng .)200150( y : F. TÝnh c¸c tham sè ®Æc trng chñ yÕu cña bé K§CT. 1- TÝnh hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt cña c¶ bé khuÕch ®¹i. ¸p dông c«ng thøc (3.55) cña > @6 vμ thay sè : dBK KKKKKKKK PKDCT PmghPmghPmghPP i PmghiiPPKDCT 4,234,1152,02020 ..... 3212max1max 1 max  – 2- TÝnh hÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p cña c¶ bé khuÕch ®¹i. ¸p dông c«ng thøc (5.56) cña > @6 . dBKK t V v t R R g g PKDCTKDCT 98,24.4,23.4,23. 752000 | 3- TÝnh hÖ sè t¹p ©m cña c¶ bé khuÕch ®¹i. 68 dB gm g NN ngg k trKDCT 25,225,0275.)3,0( 10.301,02 . 2 3 21     3.3.Kh¶o s¸t phÇn khuÕch ®¹i cao tÇn t¹p thÊp. d¶i réng dïng linh kiÖn míi. 3.3.1.Môc ®Ých PhÇn kh¶o s¸t nμy nh»m gióp ta trùc tiÕp quan s¸t trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö kÕt qu¶ ®o gi¶i th«ng cña m¹ch khuÕch ®¹i cao tÇn ®· ®†îc tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm ë trªn. ViÖc kh¶o s¸t hoμn toμn tù ®éng b»ng ch†¬ng tr×nh riªng ®iÒu khiÓn tõ xa m¸y ph¸t cao tÇn chuÈn ®a dông IfR-2023. Ngoai ra cßn tÝnh to¸n , ®o vμ vÏ d¶i th«ng cña bé khuÕch ®¹i cao tÇn khi ta thay ®æi tÇn så céng h†ëng cña bé khuÕch ®¹i. . 3.3.2.Yªu cÇu thiÕt bÞ . Toμn bé thiÕt bÞ ®†îc vÏ ë s¬ ®å h×nh (3.12). Trong ®ã : 1-M¸y ph¸t tÝn hiÖu chuÈn ®a dông (IfR-2023) Lμ m¸y ph¸t tÝn hiÖu chuÈn cã t¨ng c†êng chøc n¨ng ®iÒu khiÓn xa tõ m¸y tÝnh lμm nhiÖm vô t¹o ra dao ®éng cao tÇn cã tÇn sè tõ 9KHz ®Õn 1,2GHz cã ®Çu ra lμ c¸p ®ång trôc 75: cung cÊp cho thiÕt bÞ sö dông.ViÖc nèi ghÐp víi m¸y tÝnh ®†îc thùc hiÖn theo mét trong hai ph†¬ng thøc sau : + ChuÈn GPIP : IEEE-4882 ,®ã lμ c¸c tÝnh n¨ng chuÈn ho¸ dïng trong ®o l†êng. + ChuÈn RS - 232 ( lμ chuÈn chuyªn dông) : ë ®©y sö dông chuÈn RS-232 chuyªn dông , ®Ó lμm viÖc nμy ph¶i cμi ®Æt chøc n¨ng vÒ chÕ ®é ®iÒu khiÓn tõ xa theo chuÈn RS - 232. Sau ®ã chän c¸c tham sè ®iÒu khiÓn theo chuÈn RS - 232 mμ m¸y ph¸t yªu cÇu. Ngoμi ra viÖc liªn kÕt gi÷a m¸y ph¸t chuÈn vμ m¸y tÝnh ®†îc thùc hiÖn qua cæng COM. 69 2-Bé K§CT dïng linh kiÖn thÕ hÖ míi. Bé khuÕch ®¹i nμy d· ®†îc tÝnh to¸n chÕ t¹o ë trªn ®Ó lμm viÖc ë tÇn sè tõ 150 MHz ®Õn 170 MHz .HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p lμ 20dB ( tÝnh theo lý thuyÕt lμ 24,8dB ). HÖ sè t¹p ©m tõ (2,3 y 2,4) lÇn (tÝnh theo lý thuyÕt lμ 2,25dB) , nguån cung c©p (+12v), t¶i lμ c¸p ®ång trôc75 .ViÖc thay ®æi tÇn sè lμm viÖc cña bé khuÕch ®¹i ®†îc thùc hiÖn b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p møc (Um) cung cÊp cho hai Varicap VR – 101 th«ng qua mét biÕn trë 10k : : ( xem s¬ ®å nguyªn lý h×nh 3.9). ` 3- PhÇn ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn vμ lÖnh ®iÒu khiÓn . M¸y tÝnh ®iÖn tö ®†îc cμi ®Æt thªm 2 ch†¬ng tr×nh phÇn mÒm ®Ó ®iÒu khiÓn m¸y ph¸t tÝn hiÖu chuÈn vμ tù ®éng tÝnh to¸n , vÏ gi¶i th«ng cho bé khuÕch ®¹i. §Ó thùc hiÖn theo c¸c h†íng dÉn ®· ®i kÌm m¸y ph¸t th× viÖc hiÖu chuÈn bao gåm gåm : + §iÒu khiÓn vμ ®Æt tÇn sè Carrier frequency ( Xem phô lôc 1). + §iÒu khiÓn vμ ®Æt møc RF leven ( Xem phô lôc 2 ). + §iÒu khiÓn vμ t¾t nèi møc ra cao tÇn Output contron (Xem phô lôc 3). 4- Bé t¸ch sãng vμ A/D . Lμm nhiÖm vô lÊy ra tÝn hiÖu ®iÒu chÕ mét chiÒu sau bé K§CT vμ chuyÓn ®æi thμnh tÝn hiÖu sè ®Ó ®†a tíi m¸y tÝnh ®iÖn tö. 70 f=g(Umøc) M¸y ph¸t tÝn hiÖu chuÈn Ch†¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn M¸y tÝnh ®iÖn tö Ch†¬ng tr×nh tù ®éng tÝnh vμ vÏ d¶i th«ng Bé K§CT ǤǞǍǢ T¸ch sãng vμ A/D Nguån cung cÊp Star A/D H×nh 3.12.S¬ ®å thiÕt bÞ kh¶o s¸t bé K§CT sãng mÐt. 3.3.3.Chu tr×nh thùc hiÖn mét ®iÓm ®o trong d¶i th«ng. 1- B†íc mét: KiÓm tra m¸y ph¸t , m¸y thu. 2- B†íc hai: Gäi ch†¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn vμ ®Æt tÇn sè. 3- B†íc ba: Gäi ch†¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn vμ ®Æt møc. 4- B†íc bèn: Khëi ®éng A/D (b»ng c¸ch ph¸t xung Star A/D). 5 -B†íc n¨m : §iÒu khiÓn møc ra. 6- B†íc s¸u : Gi÷ chËm qu¸ tr×nh diÒu khiÓn . 7- B†íc bÈy : §äc tÝn hiÖu tõ A/D vμo m¸y tÝnh sau ®ã ghi vμo b¶ng sè liÖu : 3.3.4.VÏ toμn bé d¶i th«ng. D¶i th«ng cña bé khuÕch ®¹i sÏ nhËn ®†îc tõ c¸c ®iÓm ®o rêi r¹c cã sè b†íc nh¶y , sè ®iÓm ®o vμ c¸c tham sè ®o ...v..v do ng†êi lËp tr×nh ®Æt cho 71 m¸y .Trong tr†êng hîp kh«ng biÕt tr†íc th× sÏ vÏ so bé ®Ó lÊy th«ng tin sau ®o chia sè møc.Phô lôc 4 lμ mét sè h×nh ¶nh hiÓn thÞ cña mÆt m¸y tÝnh , nã cho ta biÕt kÕt qu¶ ®· kh¶o s¸t ®†îc khi ta ®o vμ vÏ chÝnh x¸c d¶i th«ng cña bé K§CT ®· tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm ë trªn. . 3.3.5.KÕt thóc qu¸ tr×nh ®o. Sau khi kÕt thóc qu¸ tr×nh ®o sÏ xö lý sè liÖu ®Ó tÝnh Ku , cña bé K§CT cÇn kh¶o s¸t ®Ó ®i ®Õn kÕt luËn : Bé khuÕch ®¹i cao tÇn ®· tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm ë trªn hoμn toμn ®¸p øng ®†îc c¸c yªu cÇu ®Æt ra. .f' 72 KÕt luËn ch¬ng 3 Qua thiÕt kÕ vμ kh¶o s¸t bé K§CT dïng linh kiÖn thÕ hÖ míi lμm viÖc ë d¶i sãng mÐt ta thÊy bé khuÕch ®¹i ®· hoμn toμn ®¸p øng c¸c yªu cÇu mμ c¸c ®μi ra ®a sãng mÐt hiÖn nay ®Æt ra (trong ®ã hÖ sè t¹p ©m cßn nhá h¬n).NÕu ®†îc ®Çu t† ®óng møc th× víi ®éi ngò c¸n bé gi¸o viªn trong Khoa v« tuÕn ®iÖn tö cña HVKTQS hoμn toμn thiÕt kÕ chÕ t¹o toμn bé m¸y thu b»ng linh kiÖn thÕ hÖ míi ®Ó thay thÕ hoÆc n©ng cÊp cho c¸c ®μi ra ®a kh«ng nh÷ng ë gi¶i sãng mÐt mμ cßn ë c¸c gi¶i sãng kh¸c ,Tr†íc hÕt lμ thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y thu ra ®a sãng mÐt lμm nhiÖm vô c¶nh giíi .Dã còng chÝnh lμ h†íng nghiªn cøu tiÕp theo cña ®Ò tμi ®èi víi c¸c ®ång chÝ kh¸c cÇn quan t©m. 73 KÕt luËn vμ kiÕn nghÞ. LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt " Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông linh kiÖn thÕ hÖ míi cho bé khuÕch ®¹i cao tÇn m¸y thu ra ®a " ®†îc thùc hiÖn nh»m nghiªn cøu chÕ thö bé khuÕch ®ai cao tÇn b»ng c¸c linh kiÖn míi cã ®é æn ®Þnh cao , hÖ sè t¹p ©m nhá , gän nhÑ , tiªu tèn n¨ng l†îng Ýt ..v.v.Bé khuÕch ®¹i ®ã cã thÓ thay thÕ bé khuÕch ®¹i cao tÇn trong m¸y thu cña c¸c ®μi ra ®a sãng mÐt nãi riªng vμ cã thÓ më ra kh¶ n¨ng nghiªn cøu chÕ t¹o c¸c khèi chøc n¨ng kh¸c trong tuyÕn m¸y thu cña c¸c ®μi ra ®a kh¸c nãi chung. LuËn v¨n ®· hoμn thμnh víi nh÷ng néi dung c¬ b¶n sau : 1-XuÊt ph¸t tõ ph†¬ng tr×nh ra®a c¬ b¶n vμ biÓu thøc tÝnh hÖ sè t¹p ©m cña m¸y thu ra ®a ta thÊy bé K§CT cã mét vai trß quan träng trong viÖc duy tr× vμ cßn cã thÓ t¨ng cù ly ho¹t ®éng cho ®μi ra ®a , cho nªn luËn v¨n ®· tr×nh bμy ®Çy ®ñ nh÷ng kiÕn thøc tæng qu¸t vÒ bé K§CT. §ã lμ vÞ trÝ , c«ng dông , c¸c tham sè chñ yÕu vμ c¸c bé K§CT d· vμ ®ang ®†îc sö dông phæ biÕn trong c¸c ®μi ra ®a hiÖn nay.Ngoμi ra cßn chØ ra nh÷ng h¹n chÕ cña nh÷ng bé khuÕch ®¹i ®ã. 2-Trªn c¬ së t×m hiÓu , ph©n tÝch tÝnh chÊt cÊu t¹o ®Ó t×m ra nh÷ng †u viÖt cña nh÷ng linh kiÖn thÕ hÖ míi nh† tranzistor l†ìng cùc , tranzistor tr†êng , c¸c lo¹i ®i èt , m¹ch d¶i ..v.v.vμ ®Æc biÖt lμ c¨n cø vμo vμo mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu chÕ thö cña mét sè ®¬n vÞ còng nh† t×m hiÓu cÊu tróc cña mét sè bé K§CT gióp ta kh¼ng ®Þnh kh¶ n¨ng c«ng nghÖ ®Ó thiÕt kÕ mét m¹ch K§CT lμ hoμn toμn cã thÓ thùc hiÖn ®†îc. 74 3-Träng t©m cña luËn v¨n n»m ë phÇn nμy .Tr†íc tiªn luËn v¨n ®· thu thËp vμ tr×nh bμy ®Çy ®ñ bé khuÕch ®¹i d¶i réng vμ K§CT cña hai ®μi ra ®a sãng mÐt ®iÓn h×nh .§μi ra ®a Ǻ18 tuy mét sè khèi ®· ®†îc b¸n dÉn hãa nh†ng bé K§CT vÉn dïng ®Ìn ®iÖn tö 5 cùc nªn t¹p ©m vÉn cao lμm h¹n chÕ cù ly ph¸t hiÖn cña ®μi.§μi ra ®a 55Ǒ6 cã bé khuÕch ®¹i d¶i réng vμ K§CT ®· dïng linh kiÖn b¸n dÉn nh†ng ta kh«ng cã kh¼ n¨ng mua s¾m thay thÕ ®†îc nhiÒu. Trªn c¬ së nghiªn cøu lý thuyÕt vμ kÕt hîp víi c¸c bé K§CT trong c¸c ®μi ra ®a hiÖn nay luËn v¨n ®· võa tÝnh to¸n võa kiÓm nghiÖm ®Ó ®†a ra s¬ ®å nguyªn lý cña bé K§CT hoμn chØnh. Ngoμi ra, bé K§CT vμ m¸y ph¸t ®a n¨ng ®†îc ®iÒu khiÓn tõ xa ®Ó kh¶o s¸t d¶i th«ng b»ng mét ch†¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn chuyªn dông cμi ®Æt trong m¸y tÝnh ®iÖn tö. Vμ cuèi cïng lμ tr×nh tù kh¶o s¸t vμ vÏ d¶i th«ng cho bé K§CT. Tõ nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu trªn , ta thÊy ®©y lμ mét trong nh÷ng h†íng c¶i tiÕn thay thÕ cã tÝnh kh¶ thi cao , nã phï hîp víi ®iÒu kiÖn kinh tÕ ë n†íc ta hiÖn nay. Nh†ng ®Ó cã thÓ tiÕn tíi s¶n xuÊt hμng lo¹t ,®ång bé víi chÊt l†îng tèt ®Ó phôc vô an ninh quèc phßng cÇn quan t©m ®Õn mét sè néi dung sau : - TiÕp tôc nghiªn cøu tõng khèi cßn l¹i cña m¸y thu ra ®a lμm c¬ së tÝnh to¸n , thiÕt kÕ , kiÓm nghiÖm trong phßng thÝ nghiÖm , trung t©m siªu cao tÇn vμ thùc tÕ ë c¸c ®μi ra ®a. - Nghiªn cøu s©u h¬n c«ng nghÖ cña m¹ch d¶i vμ vi m¹ch ®Ó tuú theo nhiÖm vô cã thÓ thay thÕ t†¬ng ®†¬ng tõng m¹ch chøc n¨ng trong ®μt ra ®a. - Tæ chøc båi d†ìng häc tËp , tham quan , triÓn l·m nh÷ng s¶n phÈm ®· ®†îc thiªt kÕ chÕ thö cã liªn quan cho c¸c c¸n bé trÎ cã kh¶ n¨ng nghiªn cøu ë c¸c trung t©m , häc viÖn , nhμ tr†êng trong vμ ngoμi n†íc. 75 - Nghiªn cøu viÖc mua s¾m linh kiÖn míi , b¶n quyÒn c«ng nghÖ ra ®a cña n†íc ngoμi kÕt hîp víi linh kiÖn vμ c«ng nghÖ s¶n xuÊt trong n†íc , tiÕn tíi l¾p r¸p hoμn chØnh vμ ®ång bé m¸y thu ë tÊt c¸c lo¹i ®μi ra ®a. LuËn v¨n " Nghiªn cøu kh¶ n¨ng øng dông linh kiÖn thÕ hÖ míi cho bé khuÕch ®¹i cao tÇn m¸y thu ra ®a " ®†îc tr×nh bμy víi nh÷ng néi dung mμ trªn thùc tÕ , b¶n th©n t«i kh«ng tiÕp xóc th†êng xuyªn . Do vËy, ch¾c ch¾n luËn v¨n sÏ béc lé nhiÒu h¹n chÕ . §Æc biÖt lμ phÇn tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm bé K§CT .T«i xin tr©n thμnh c¸m ¬n tËp thÓ c¸c PGS – TS , GVC , c¸c ®ång chÝ gi¸o viªn bé m«n ra ®a thuéc Häc viÖn kü thuËt qu©n sù vμ ®ång nghiÖp ®· gióp ®ì tËn t×nh . §Æc biÖt , t«i xin tr©n thμnh c¸m ¬n thÇy phã chñ nhiÖm khoa V« tuyÕn ®iÖn – TiÕn sü TrÞnh §×nh C†êng - ®· h†íng dÉn tËn t×nh vμ chu ®¸o cho t«i thùc hiÖn luËn v¨n nμy. 76 Tμi liÖu tham kh¶o 1. Lª Träng Cù , Hoμng Thä XÝch ( 2004 ) , CÊu kiÖn ®iÖn tö , Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù. 2. Ph¹m Minh Hμ ( 1995 ) , Kü thuËt m¹ch ®iÖn tö , Nxb Khoa häc vμ kü thuËt. 3. KiÒu Kh¾c L©u (1998 ) , C¬ së Kü thuËt siªu cao tÇn , Nxb Gi¸o dôc. 4. Hoμng Thä Tu ( 2003 ) , C¬ së x©y dùng ®μi ra ®a c¶nh giíi , Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù. 5. Vò §×nh Thμnh ( 1997 ) , Lý thuyÕt c¬ së Kü thuËt siªu cao tÇn , Nxb Khoa häc vμ kü thuËt. 6. TrÇn H÷u VÞ ( 1990 ) , ThiÕt kÕ m¸y thu ra ®a tÝn hiÖu xung , Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù. 7. Ph¹m Minh ViÖt ( 2002 ) , Kü thuËt siªu cao tÇn , Nxb Khoa häc vμ kü thuËt. 8. Ph¹m Minh ViÖt ( 2003 ) , Kü thuËt siªu cao tÇn-Bμi thÝ nghiÖm, Nxb Khoa häc vμ kü thuËt. 9. Bé Quèc Phßng (2000 ) , " PhÇn tham luËn" , Héi th¶o ra ®a . ***..*** 77 Phô lôc 1 Carrier frequency 78 Phô lôc 2 RF leven 79 Phô lôc 2 RF leven 80 Phô lôc 3 Output control 81 Phô lôc 4 KÕt qña kiÓm nghiÖm ®o vμ vÏ d¶i th«ng cho bé K§CT 82 83 84 85 82