Phân tích nguyên lý hoạt động của máy phát JSS 800 khảo sát, tính toán tầng khuếch đại công suất

MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT_KÍ HIỆU (NẾU CÓ) 2
DANH MỤC CÁC HÌNH 3
ĐẶT VẤN ĐỀ (MỞ ĐẦU)
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ MÁY THU PHÁT JSS-800 5
1.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY THU PHÁT JSS-800 5
1.2 Cấu trúc chung của máy thu phát JSS-800 5
CHƯƠNG II . PHÂN TÍCH VỀ TẦNG KHẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT VÀ PHỐI
HỢP TRỞ KHÁNG ANTEN TRONG JSS – 800 14
2.1:TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT 14
2.1.1. các yếu tố ảnh hưởng đến tầng tiền khuếch đại công suất 14
2.1.1.1. Hiện tượng trực thông và hồi tiếp ký sinh 14
2.1.1.2. Tác hại của hiện tượng hồi tiếp ký sinh và hiện tượng trực
thông 14
2.1.1.3. Chống hiện tượng dao động ký sinh 16
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tầng khuếch đại công suất 17
2.1.2.1. Ảnh hưởng của tải cộng hưởng đến tầng khuếch đại công
suất 17
2.1.2.2. Ảnh hưởng của phối hợp trở kháng đến tầng khuếch đại công
suất 17
2.1.3. Các tham số kỹ thuật của tầng tiền khuếch đại công suất và tầng
khuếch đại công suất 17
2.1.4.Nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất : 17
2.1.5. Các công thức liên quan đến tính toán tầng khuếch đại công suất.
19
2.1.5.1. Tầng tiền khuếch đại công suất 19
2.1.5.2. Tầng khuếch đại công suất 22
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ KHỐI PHẦN PHÁT MÁY THU PHÁT
MF/H JSS-800
3.1Tầng khuếch đại đệm (CAR - 802)………………………………………….

25
3.2 Tầng khuếch đại công suất (CAH – 803)………………………………….
26
NHẬN XÉT - KẾT LUẬN
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với xu thế phát triển của thế giới về giao thông vận tải, các đội tàu cũng đã góp
phần không nhỏ giúp lưu thông hàng hoá, đẩy mạnh nền kinh tế phát triển. Tuy nhiên vấn đề đặt ra là
phải làm sao trang bị các thiết bị vô tuyến trên tầu, để đảm bảo cho tầu có thể thu phát các thông tin
chính xác và kịp thời.
Trong hai năm gần đây, các đội tầu ở Việt Nam được trang bị một số thiết bị vô tuyến trên tầu,
nhằm đáp ứng được yêu cầu của tổ chứcGMDSS. Trong đó thiết bị thu phát JSS – 800 với một số
chức năng có thể đáp ứng đượcphần lớn yêu cầu của hệ thống của GMDSS. Do vậy rất nhiều các đội
tầu Việt Nam đều được trang bị thiết bị thu phát JSS – 800. Việc đi sâu vào nghiên cứu thiết bị này,
cũng như tính toán, khảo sát tầng khuếch đại công suất của máy phát sẽ giúp cho công việc bảo
dưỡng, sửa chữa được dễ dàng hơn. Song song với việc phân tích tổng thể toàn bộ máy phát nhằm
hiểu sâu hơn phương pháp sử dụng các linh kiện trong từng mạch, nguyên lý hoạt động của máy phát
thì việc tính toán khảo sát tầng khuếch đại công suất cũng giúp cho việc tìm hiểu kỹ hơn về hoạt động
của tầng khuếch đại công suất, đưa ra được một hướng thay thế một số linh kiện có trong tầng khuếch
đại công suất bằng một số linh kiện có sẵn trong nước. Chính vì vậy việc nghiên cứu thiết bị JSS –
800 sẽ đáp ứng được phần nào yêu cầu phát triển các dịch vụ thông tin trong Hàng Hải.Với những
ứng dụng cụ thể trong thực tiễn như vậy, em đã tìm hiểu và chọn đề tài
" Phân tích nguyên lý hoạt động của máy phát JSS - 800. Khảo sát, tính toán tầng khuếch đại công
suất”
Nhân đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy cô giáo của Khoa Điện - Điện
tử tàu biển về sự động viên và những kiến thức quý báu đã nhận được trong suốt những năm học tập.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo VŨ ĐỨC HOÀN , giáo viên bộ môn Điện tử viễn thông, người
đã dẫn dắt và có những trợ giúp tận tình trong việc hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ MÁY THU PHÁT JSS-800
1.1. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY THU PHÁT JSS-800
1.1.1. Dải tần làm việc:

- Tần số phát: 1.6 MHz ÷ 27 MHz.
- Tần số thu:90 KHz ÷ 29.9999 MHz.
1.1.2. Độ ổn định tần số:khoảng 10 MHz
1.1.3. Sự lựa chọn tần số:
- Tất cả các kênh mà ITU quy định.
- Việc gọi sử dụng 1600 kênh nhớ hoặc đặt tần số trực tiếp.
1.1.4. Phương thức thông tin:Đơn công hoặc song công
1.1.5. Nguồn cung cấp:90 ÷ 132 VAC/180 ÷ 246 VAC 1 pha, 50/60 Hz.
1.2. CẤU TRÚC CHUNG CỦA MÁY THU PHÁT JSS-800
Cấu trúc của máy thu phát JSS - 800 được phân biệt làm hai phần là phần máy
phát và phần máy thu.Ngoài ra còn có khối nguồn của máy thu phát được sử dụng
chung cho cả phần máy phát và phần máy thu. Nguồn cấp cho máy phát có thể sử
dụng cả nguồn điện xoay chiều và nguồn điện một chiều.
+ Nguồn điện xoay chiều với điện áp 220V,được đưa qua máy biến áp để hạ
xuống điện áp thích hợp sau đó đưa qua bộ chỉnh lưu.
+ Nguồn điện một chiều 24V được sử dụng ở những nơi không có nguồn xoay
chiều hoặc những trường hợp bị mất do hỏng hóc. Nguồn một chiều không cần qua
biến áp hoặc chỉnh lưu.
+ Có một chuyển mạch tự động để nối máy với nguồn xoay chiều hoặc nguồn
một chiều.Sau khi chỉnh lưu, điện áp đó sẽ được biến đổi thành các mức điện áp thích
hợp là: +16V, -16V và +9V để cung cấp cho các khối làm việc của máy thu và máy
phát.
Sơ đồ khối của máy phát JSS 800 bao gồm 4 khối sau:
- Khối tạo tín hiệu đơn biên SSB (SSB GENERATOR): Tín hiệu SSB được tạo ra bằng
cách điều chế tín hiệu AF với tần số sóng mang 455KHz.
- Khối tổng hợp tần số và tạo tần số phát (FREQUENCY CONVERTER): Có nhiệm vụ
trộn tần số dao động nội với tần số tín hiệu, khuếch đại, lọc để cho ra tần số phát của
máy phát.
Khối này bao gồm mạch biến đổi tần số và mạch dao động nội:
+ Việc biến đổi thành tần số phát thì sử dụng bộ dao động nội cùng bộ tổng hợp

tần số với 4 hệ thống mạch vòng khoá pha PLL.
+ Bộ biến đổi tần số dùng hai bộ trộn với các tần số dao động nội đưa đến
mạch dao động nội, khối lọc BPF và LPF cũng được sử dụng sau mỗi bộ trộn. Tín
hiệu sau khối CNC – 251A là tín hiệu có tần số sóng mang f
0
= 1,6÷ 2,5 MHz.
- Khối khuếch đại công suất (POWER AMP UNIT): Khuếch đại biên độ và công suất
tín hiệu đủ lớn để bức xạ ra anten.
Khối này bao gồm các mạch sau:
+ Mạch khuếch đại đệm (CAR - 802)
+ Hai mạch khuếch đại công suất (CAH - 803)
+ Mạch lọc thông thấp (CFJ - 801)
+ Mạch điều khiển khuếch đại công suất (CMC - 806)
+ Mạch lựa chọn mức đo (CDK - 805)
+ Mạch điều khiển điều hưởng (CDC – 800)
- Khối điều hưởng anten (ANTENNA TUNER): Phối hợp trở kháng giữa tầng khuếch
đại công suất với trở kháng của anten, lọc bỏ các hài.
1.2.1. Khối tạo tín hiệu điều chế đơn biên (SSB GENERATOR)
ATT
ATT
KĐ
LSB MOD
BPF
VCA
LEVEL
SW
KĐ
COM
AF
SW

D/A
KĐ
CPU CONTROL
LOCAL
CONTROL
f
c
=455KHz
CARIER
FS IN
ALARM IN
TONE
SSB
GAIN
CONT
Hình 1: Khối tạo tín hiệu điều chế đơn biên – SSB GENERATOR
Tín hiệu dữ liệu từ bộ điều khiển qua cổng COM được khuếch đại đảm bảo
biên độ tín hiệu đủ lớn sau đó đưa vào bộ chuyển mạch tín hiệu âm tần (AF SW). Bộ
chuyển mạch AF chọn một trong các tín hiệu FS-IN, ALARM, TONE đưa vào điều
chế tùy chế độ phát xạ. CPU sẽ điều khiển để phát đi các tín hiệu tới các đầu vào
Tone, Alarm, FS-IN.
Tín hiệu từ chuyển mạch mạch AF được đưa tới bộ điều chế đơn biên (LSB
MOD) để điều chế với sóng mang fc = 455KHz. Tín hiệu sóng mang fc tạo ra từ bộ
dao động chủ bằng thạch anh DTXO 20MHz. Tín hiệu sau điều chế đưa qua bộ lọc
băng (BPF) để lấy một dải biên tần. Quá trình điều chế đơn biên này nhằm mục đích:
+ Giảm độ rộng dải tần đi một nửa.
+ Công suất phát xạ của máy phát giảm.
+ Tạp âm đầu thu giảm do dải tần của tín hiệu hẹp hơn.
Tín hiệu sau đó được đưa qua bộ suy giảm (ATT) kết hợp với tín hiệu sóng
mang 455KHz đó được đưa qua bộ suy giảm (ATT) để đảm bảo độ sâu điều chế và

đưa tới bộ điều chế nhiều chế độ VCA. VCA xác lập chế độ làm việc của máy phát
nhờ thay đổi độ sâu điều chế. Khối LEVEL SW được điều khiển bởi bộ vi xử lý tạo ra
tín hiệu GAIN COINT có tác dụng làm thay đổi độ sâu điều chế cho bộ VCA. Bộ điều
chế này thực hiện điều chế tín hiệu đơn biên từ bộ lọc băng đưa tới với sóng mang
chuẩn fc để tạo ra tín hiệu sóng mang phụ với tần số 455KHz, để đảm bảo chất lượng
của tín hiệu nguồn như:
+ Lọc bỏ tần số ảnh.
+ Đảm bảo độ sâu điều chế.
+ Giảm nhẹ yêu cầu với các mạch lọc…
1.2.2. Khối tổng hợp tần số và tạo tần số phát (FREQUENCY CONVERTER)
1
st
MIX
BPF
KĐ
PLL
fL2
=
70 MHz
LPF
2
nd
MIX
KĐ
MIX
CPU CONTROL
SSB
455 KHz
BPF
1/50

1/4
1/250
PLL
20xM
KHz
1/N
1/4
PLL
fL4/N
PLL
fL1
=
72,8 MHz
70,455MHz
fL4
50MHz + fLo
fL0
20KHz
MF/HF RECEIVER
WATCH KEEPING RECEIVER
f
0
=1,6÷27,5MHz
fL4=72,055÷97,955MHz
f
0
N: 715÷974
M: 5550÷6549
DTCXO 20MHz
Hình 2: Khối tổng hợp tần số và tạo tần số phát - FREQUENCY

CONVERTER
Tín hiệu mang tin tức có tần số 455KHz sẽ được đưa lên tần số sóng mang rất
cao (để tạo sự khác biệt giữa tần số phát và tần số xử lý tín hiệu ban đầu và làm sao để
bội lần tần số fo không trùng với tần số ở phần xử lý và các mạch lọc sẽ đơn giản hơn,
tuy nhiên khi đưa lên tần số cao sẽ có nhược điểm là các linh kiện cao tần, dễ sinh
hiện tượng ký sinh), việc này được thực hiện nhờ các bộ trộn (MIX). Đầu tiên tần số
sóng mang 455KHz được trộn với tần số fL2=70MHz để tạo ra tần số 70.455KHz.
Sau khi được khuếch đại (sau khi trộn tín hiệu bị suy giảm => phải khuếch đại) và qua
bộ lọc băng (BPF) để đưa tới bộ trộn thứ hai (Mạch BPF có tác dụng lọc bỏ các tần số
khác chỉ giữ lại các tần số cộng sau bộ trộn). Tại đây nó được trộn với tần số fL4 để
tạo tần số phát fo. Tần số fL4 biến đổi trong một khoảng từ 72.055MHz đến
97.955MHz làm cho fo biến đổi trong dải tần từ 1.6MHz đến 27.5MHz. Đây chính là
dải tần làm việc của máy phát. Tần số fL4 phụ thuộc vào các hệ số chia M, N của các
mạch vòng khóa pha (PLL). Tần số fo sau khi khuếch đại đưa qua bộ lọc thông thấp
(LPF) sẽ được đưa tới khối khuếch đại công suất để tạo công suất đủ lớn đưa ra anten.
(Mạch LPF có tác dụng lọc bỏ các tần số khác chỉ giữ lại các tần số hiệu sau bộ trộn).
Xác định quy luật tạo tần số phát f
0
:
Tín hiệu dao động chuẩn 20MHz được tạo ra bởi khối tạo dao động chuẩn
DTCXO 20MHz, bộ tạo dao động chuẩn sử dụng thạch anh để tạo dao động chuẩn
nên có độ ổn định rất cao và dao động chuẩn này được sử dụng chung cho toàn máy
(việc đồng bộ thu phát thực hiện dễ dàng hơn). Tần số 20MHz này được đưa tới máy
thu và máy thu trực canh. Còn đường kia tín hiệu dao động chuẩn 20MHz được đưa
vào mạch chia tần số với hệ số chia N=4. Tín hiệu 20MHz đầu vào được chia xuống
thành tín hiệu 5MHz, tín hiệu 5MHz lại được chia làm 3 đường:
Đường thứ nhất:
Dao động 5MHz đó tiếp tục được đưa qua mạch vòng khóa pha (PLL1) với hệ
số chia 91
×

10
-3
tạo ra tần số 455KHz có độ ổn định cao
Nguyên lý tạo tần số 455KHz bằng mạch vòng khóa pha PLL:
Hình 3:Cấu trúc của mạch vòng khóa pha PLL
Khi không có tín hiệu vào thì tín hiệu hiệu chỉnh U’
d
= 0, vì tín hiệu ra của bộ
tách sóng pha là tích (U’
d
×
U
v
). Mạch VCO dao động tại tần số dao động riêng
f=455KHz.
Khi có tín hiệu vào, bộ tách sóng pha sẽ so pha tần số tín hiệu vào với tín hiệu
so sánh. Đầu ra của bộ tách sóng pha xuất hiện tín hiệu U
d
mà trị số tức thời của nó tỷ
lệ với hiệu pha (hiệu tần số) của hai tín hiệu vào thời điểm đó. Vì U
d
=K.U
v
.U
r
’ nên
trong tín hiệu ra bộ tách sóng pha có các thành phần tần số : f
v
-f’
r

và f
v
+f’
r
.
Tần số tổng bị loại bỏ nhờ mạch lọc thông thấp, còn tần số hiệu được khuếch
đại lên và được dùng làm tín hiệu để điều khiển tần số dao động của VCO (Bộ tạo dao
động khống chế bằng điện áp). Tần số của VCO được thay đổi sao cho f
v
-f’
r
tiến tới
0, nghĩa là f
v
=f’r hoặc f
v
=N.f’r với N là hệ số chia của bộ chia tần. Ở đây f
v
=5MHz
như vậy hệ số chia N=91
×
10
-3
. Tần số 455KHz được trộn với tần số âm tần (AF) để
tạo ra tín hiệu đơn biên SSB.
Đường thứ hai:
Dao động 5MHz đưa qua mạch PLL2 với hệ số chia 1/14 để tổng hợp tần số
f
L1
=70MHz. Tín hiệu sau bộ tổng hợp tần số sẽ trộn với tín hiệu SSB 455KHz ở bộ

trộn thứ nhất (1
st
MIX).
Đường thứ ba:
Dao động 5MHz sau khi được chia thành 20 KHz nhờ bộ chia tần với hệ số
chia 250 sẽ được đưa vào mạch tổng hợp tần số có tần số thay đổi PLL3. Mạch tổng
hợp tần số có tần số thay đổi được nhờ mạch chia tần của PLL3 có hệ số chia thay đổi
(M=5550 đến 6549). Đầu ra của bộ tổng hợp tần số có tần số f
1
nằm trong dải từ
111MHz đến 130,98MHz (20
×
M). Trước khi đưa vào bộ trộn thì tín hiệu có tần số f
1
được đưa vào hai bộ chia. Một bộ có hệ số chia là N với N thay đổi từ 715 đến 974 và
một bộ có hệ số chia 4. Như vậy tín hiệu trước khi đưa vào bộ trộn là tần số f
Lo
từ
38,81KHz đến 33,62KHz. Tại bộ trộn MIX tín hiệu f
Lo
được trộn với tín hiệu có tần số
5MHz(lấy từ bộ dao động chuẩn).Tín hiệu ra là tần số có thành phần bằng tổng tần số
của hai tín hiệu đưa vào trộn (5038,81KHz đến 5033,62KHz). Sau đó thành phần tổng
này đưa qua bộ lọc thông dải, và bộ chia tần với hệ số chia 50, rồi đưa vào bộ tổng
hợp tần số PLL4 để tạo ra tín hiệu có tần số là f
L2
từ 72,055MHz đến 97,955MHz. Và
đưa vào bộ trộn 2
nd
MIX. Đầu ra của mạch trộn này ta nhận được tần số phát f

o
từ
1,6MHz đến 27,5MHz.
Như vậy ta có:
Tần số sau bộ tổng hợp tần số PLL3 là 20
×
M(KHz).
Tần số fL
o
sau bộ chia N và chia 4 là:
20×M 5×M
= (KHz)
N×4 N
Tần số sau bộ lọc thông dải (BPF) và qua bộ chia 50:
5×M
+5000
0.1×M
N
=100+ (KHz)
50 N
Tần số fL
2
sau bộ tổng hợp tần số PLL4:
fL
2
=
0.1×M
N (100+ )=100N+0.1M(KHz)
N
×

Vậy tần số phát f
o
có quan hệ với M,N theo biểu thức sau:
f
o
=100N+0.1M-70.455(MHz)
1.2.3. Khối khuếch đại công suất (POWER AMP UNIT)
Tín hiệu có tần số fo tiếp tục qua bộ FILTER chỉ lọc cho tín hiệu SSB
DUPLEX, sau đó đưa sang khối khuếch đại công suất.
POWER
SPLITTER
KĐ
KĐ
POWER
COMBINER
CMC - 806
PA CONTROL
CAR -802 DRIVER AMP
CAH - 803
POWER
AMP
ƒ
0
CFJ - 801
LPF
CDC 800
TUNER CONT
CPU
CONTROL
BAND DATA

KĐ
Hình 4:Sơ đồ khối mạch khuếch đại công suất (POWER AMP UNIT)
Bộ khuếch đại công suất gồm 4 khối chức năng:
+ Tiền khuếch đại (DRIVE AMP): Khối này không yêu cầu về hệ số khuếch
đại mà chỉ làm tăng tỉ số tín hiệu trên tạp âm (S/N).
+ Bộ chia tín hiệu (POWER SPLITTER): Khối này chia tín hiệu từ bộ tiền
khuếch đại thành 2 đường tín hiệu riêng biệt tới 2 bộ khuếch đại công suất.
+ Các bộ khuếch đại công suất: Thực hiện khuếch đại công suất. Các mạch
này đảm bảo hệ số khuếch đại để đưa ra công suất đủ lớn.
+ Bộ tổng hợp công suất (POWER COMBINER): Tổng hợp công suất từ 2
bộ khuếch đại công suất.
Ngoài ra ta có:
+ Bộ lọc thông thấp (LPF): gồm có các mạch lọc thông thấp, mạch phân chia
công suất ra. Tín hiệu từ tầng khuếch đại công suất sẽ được đưa tới mạch thông thấp.
Mạch làm suy giảm thành phần hài của công suất ra, đầu ra của các mạch lọc được
đưa tới bộ điều hưởng anten với thành phần hài thấp.
+ Bộ điều khiển khuếch đại CMC – 806: Có nhiệm vụ thu tín hiệu từ mạch
khuếch đại công suất và các mạch khác để điều khiển bộ khuếch đại công suất.
Mục đích của việc chia tách thành 2 đường sử dụng 2 bộ khuếch đại công suẩt
riêng rẽ là để giảm bớt yêu cầu về hệ số khuếch đại, khả năng chịu tải, độ phẩm chất
của các phần tử khuếch đại do đó làm giảm giá thành thiết bị
1.2.4. Bộ điều hưởng anten (ANTENNA TUNER)
SENSOR
CFG - 801
CPU
CDC 800
TUNER CONT
CPU
CONTROL
CFJ - 801

LPF
TUNER DATA /TUNER TEST
BAND DATA
CDC – 800
TUNE CONT
Hình 5:Sơ đồ khối bộ điều hưởng anten (ANTENNA TUNER)
Tín hiệu sau khi khuếch đại với công suất đủ lớn sẽ được đưa ra anten để bức
xạ ra không gian. Để phối hợp trở kháng giữa anten và bộ khuếch đại công suất thì
phải dùng mạch phối hợp trở kháng. Mặt khác máy phát làm việc ở nhiều tần số khác
nhau, anten chỉ làm việc với một tần số cộng hưởng riêng như vậy đòi hỏi phải có
mạch ra anten để bù các thành phần cảm hoặc dung để đảm bảo anten luôn làm việc ở
chế độ cộng hưởng. Đồng thời còn làm nhiệm vụ lọc hài. Bộ phối ghép anten
(ANTENNA TUNER) thực hiện các yêu cầu trên của máy phát.
Bộ điều hưởng anten được điều khiển bởi một bộ vi xử lý và một bộ cảm biến.
Bộ cảm biến này có nhiệm vụ cảm nhận độ lệch pha giữa dòng và áp của tín hiệu sau
đó đưa về hồi tiếp để điều khiển công suất phát của tầng khuếch đại công suất.
CHƯƠNG II . PHÂN TÍCH VỀ TẦNG KHẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT VÀ PHỐI HỢP TRỞ
KHÁNG ANTEN TRONG
JSS – 800.
2.1:TẦNG KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT.
2.1.1. các yếu tố ảnh hưởng đến tầng tiền khuếch đại công suất
Tầng tiền khuếch đại công suất bao gồm ba tầng, trong đó hai tầng khuếch đại
thứ nhất và thứ hai sử dụng transistor bán dẫn. Do vậy khi tầng khuếch đại hoạt
động ở tần số cao sẽ xuất hiện một số hiện tượng có hại và sẽ ảnh hưởng tới công
suất của tầng khuếch đại công suất, do vậy cần có một biện pháp nhằm cải thiện một
số hiện tượng có hại do tần số cao gây ra.
2.1.1.1. Hiện tượng trực thông và hồi tiếp ký sinh.
Hiện tượng trực thông là hiện tượng một phần công suất ra đi thẳng đến đầu ra
mà không thông qua Transistor khuếch đại. Hiện tượng hồi tiếp kí sinh là hiện tượng
một phần công suất đầu ra qua C

bc
về đầu vào.
Hình 3.1 sơ đồ hồi tiếp ký sinh
Với transistor hoạt động ở tần số cao thì sẽ xuất hiện điện dung C
bc
. Khi tín hiệu
vào xuất hiện trên L1, C1 thì một phân tín hiệu sẽ qua tụ ký sinh C
bc
đến thẳng đầu ra
đó là hiện tượng trực thông. Mặt khác tin hiệu ra trên L2, C2 một phần cũng qua C
bc
về đầu vào. Đây là hiện tượng hồi tiếp ký sinh.
2.1.1.2. Tác hại của hiện tượng hồi tiếp ký sinh và hiện tượng trực thông.
Khi transistor chưa hoạt động vẫn có một phần công suất đầu vào thông qua C
bc
đến đầu ra. Nó được coi là tạp âm và làm giảm tỷ số tín hiệu trên tạp âm ( S/N ).
Khi transistor hoạt động, công suất đầu vào thông qua C
bc
làm giảm công suất
đầu ra nếu transistor mắc kiểu emitter chung.
C
bc
sẽ tạo nên hồi tiếp dương hoặc âm tùy thuộc vào quan hệ giữa pha của dòng
điện hồi tiếp với điện áp vào và điện áp ra.
Tại tần số cộng hưởng:
ƒ = ƒ
0
=
1 1
1

L C
=
2
1
2L C
Của hai khung cộng hưởng. Lúc này trở kháng của mạch sẽ là thuần trở Z
td
= R
td
do X
td
= 0. Do hoạt động ở tần số cao nên xuất hiện tụ ký sinh C
bc
. Một phần dòng i
c
thông qua C
bc
để về đầu vào. Do vậy i
cb
nhanh pha hơn Vc một góc 90
0
. Dòng điện i
bc
qua mạch cộng hưởng đầu vào tạo ra V
b
’ . V
b
’ lệch pha với V
b
là 90

0
nên hiện tượng
phản hồi này sẽ gây nên hiện tượng tụ kích.
Nếu mạch công hưởng không cộng hưởng toàn phần, khi đó dòng điện hồi tiếp
i
bc
sẽ tạo nên V’
b
có hai thành phần V’
b1
và V’
b2
. V’
b1
có pha trùng với V
b
nghĩa là trong
mạch có hồi tiếp dương. Trong trường hợp thỏa mãn được điều kiện biên độ sẽ xảy
ra hiện tượng mạch tự kích.
Nếu mạch cộng hưởng không cộng hưởng hoàn toàn, thì khi đó dòng điện hồi
tiếp i
bc
sẽ tạo ra V’
b1
, V’
b2
. Trong đó V’
b1
ngược pha với V
b

có nghĩa là trong mạch có
hồi tiếp âm, làm suy giảm điện áp vào V
b
. Muốn đảm bảo công suất ra như cũ, trong
trường hợp này ta phải tăng hệ số khuếch đại của mạch lên.
Tóm lại để khử tín hiệu trực thông và hồi tiếp ký sinh ta cần sử dụng mạch trung
hòa.
2.1.1.3. Chống hiện tượng dao động ký sinh.
Hiện tượng hồi tiếp ký sinh có thể gây nên dao động ký sinh và ta sẽ khử chúng
bằng tụ điện và cuộn cảm trung hòa (tại tần số f
ks
< f
0
). Ngoài ra trong mạch cũng có
thể có dao động ký sinh có tần số khác nhau với tần số cộng hưởng của mạch, có
nghĩa là f
ks
< f
0
hoặc f
ks
> f
0
. Lúc đó để mạch không xảy ra hiện tượng tự kích ta phải phá
vỡ điều kiện biên độ bằng cách mắc thêm R hồi tiếp âm hoặc về pha bằng cách mắc
thêm tụ ngoài. Các hiện tượng dao động ký sinh có thể làm hỏng Transistor, do vậy
người ta thường để các bóng neon ở gần base hoặc collector, khi có điện áp kích
thích (V
m
= 0) làm cho đèn sáng tức là trong mạch có hiện tượng hồi tiếp ký sinh và

phải tìm cách phải khử chúng.
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tầng khuếch đại công suất.
Tầng khuếch đại công suất cao tần sẽ quyết định phần lớn hiệu quả của máy
phát, do vậy để đảm bảo cho tầng công suất có thể hoạt động tốt, mọi yếu tố có thể
gây ảnh hưởng tới tầng khuếch đại công suất phải được giám sát chặt chẽ để có thể
xữ lý kịp thời.
2.1.2.1. Ảnh hưởng của tải cộng hưởng đến tầng khuếch đại công suất
Khi tầng khuếch đại công suất hoạt động ở tần số cao, tải cộng hưởng sẽ có sự
thay đổi lớn về sự quan hệ năng lượng khi tải cộng hưởng thay đổi. Tải cộng hưởng
thực chất là khung dao động LC được mắc ở đầu ra của tầng khuếch đại công suất
cao tần. Ta gọi f
k
là tần số cộng hưởng riêng của khung cộng hưởng LC và f
o
là tần số
của tín hiệu đưa vào tầng khuếch đại công suất cao tần. Khi f
0
≠ f
k
thì khung không
cộng hưởng đúng với tần số khích thích f
0
. Trở kháng tương đương của khung lúc đó
sẽ có thêm thành phần kháng và do đó xuất hiện sự lệch pha giữa thành phần xoay
chiều dòng ra và điện áp ra trên tải cộng hưởng. Thêm vào đó modul của trở kháng
tải giảm và hiệu suất sẽ giảm. Để tiến hành điều chỉnh cộng hưởng người ta thực
hiện việc điều chỉnh tụ biến thiên và cuộn cảm biến thiên có trong khung cộng
hưởng. Dựa vào các mạch hiển thị ta sẽ điều chỉnh sao cho f
0
=f

k’
.
2.1.2.2. Ảnh hưởng của phối hợp trở kháng đến tầng khuếch đại công suất.
Trong tầng khuếch đại công suất, sau khi tín hiệu được khuếch đại sẽ được đưa
tới bộ phối hợp trở kháng giữa tầng khuếch đại công suất với Anten để đưa ra anten.
Vì một số lý do nào đó trở kháng của antenna và máy phát không phối hợp được với
nhau thì một phần công suất phát xạ sẽ phản hồi và quay trở về mạch khuếch đại
công suất. Tín hiệu phản hồi có thể gây ra hiện tượng suy giảm công suất. Để khắc
phục hiện tượng này thông qua mạch cảm biến công suất, mạch cảm biến sóng đứng
SWR trong mạch phối hợp trở kháng sẽ cảm biến các thông số V
f
và V
r
. Tín hiệu này
sẽ được đưa tới bộ điều khiển khuếch đại công suất để đưa ra tín hiệu báo động, và
ngắt nguồn 80V cấp cho tầng khuếch đại công suất.
2.1.3. Các tham số kỹ thuật của tầng tiền khuếch đại công suất và tầng khuếch đại công suất.
+ Điện áp cung cấp cho tầng khuếch đại là 80V DC
+ Điện áp thiên áp cho MOSFET là 13,8V
+ Hệ số khuếch đại điện áp của MOSFET sử dụng trong tầng khuếch đại điện áp
K
u
.
+ Hệ số khuếch đại dòng điện của MOSFET sữ dụng trong tầng khuếch đại điện
áp K
i
.
+ Hệ số ghép biến áp của tầng khuếch đại công suất là m
2.1.4.Nguyên lý hoạt động của tầng khuếch đại công suất :
Tín hiệu từ đầu ra của tầng khuếch đại đệm sẽ được chia làm hai đường để đưa

tới hai tầng khuếch đại công suất PA(A) , PA(B). Trong hai tầng này, mỗi tầng gồm có
10 TR và 2 tầng được mắc theo kiểu đẩy kéo song song .
Tín hiệu từ giắc J1 thông qua W1 đến biến áp T1( W1 là dây bọc kim chống
nhiễu), và được chia thành hai tín hiệu ngược pha để đưa đên cuộn sơ cấp của biến
áp T11, T21. Sau biến áp T11 tín hiệu sẽ được đưa qua C17 để lọc các thành phần tần
số thấp, các thành phần tần số cao sẽ được đưa qua tụ C11, C12, C13 và đưa xuống
đất. Sau đó tín hiệu sẽ được đưa tới R16 ÷ R119 các điện trở này có nhiệm vụ hạn
dòng, bảo vệ cho tầng khuếch đại công suất. Tín hiệu sẽ được đưa tới các bóng TR11
÷ TR115 thông qua các cầu chì FB11 ÷ FB15, và các điện trở R11 ÷ R15 để đảm bảo
dòng đưa vào các bóng là không quá lớn. Các MOSFET này được cung cấp thiên áp
qua hai đường BIAS1 và BIAS2 từ J3.
Tưng tự với nữa tầng khuếch đại còn lại tín hiệu sẽ được đưa tới T21 ở nữa chu
kỳ âm. Tín hiệu này sẽ được đưa tới tụ C24 để lọc thông thấp, các thành phần hài bậc
cao còn lại sẽ đưa tới C21, C22, C23 để đưa xuống đất. Các điện trở R24 ÷ R29 có
nhiệm vụ bảo vệ quá dòng và đưa tới các bóng TR21 ÷ TR25 thông qua cầu chì FB21 ÷
FB25 và điện trở R21 ÷ R25. Tại đây TR11 ÷ TR15 và TR21 ÷ TR25 sẽ thay nhau khuếch
đại mỗi nữa chu kỳ của tín hiệu vào. Tín hiệu sau khi đưa ra từ tầng khuếch đại sẽ
được kết hợp bởi tụ C14 ÷ C16 . Sau khi biến đổi trở kháng và kết hợp pha bởi T3
công suất ra sẽ được tới cảm biến dòng W2. Tại đây tín hiệu sẽ được cảm biến dòng
bởi CD101 và C101, CD102 và C102. Sau đó đưa ra cảm biến V
f
và V
r
tới J3. Tín hiệu
này sẽ được gửi đến tầng khuếch đại công suất để điều khiển hệ số khuếch đại nhằm
ổn định công suất ra. Tín hiệu V
in
từ chân số 1 của J3 là một điện áp chuẩn được đưa
ra từ tầng điều khiển công suất. Khi tín hiệu vào từ J1 vượt qua so với điện áp chuẩn
thì tín hiệu này sẽ thông qua R1 làm cho CD1 thông, điện áp thừa sẽ thông qua CD1

đi xuống đất.
Các Transistor của tầng khuếch đại công suất được cung cấp bởi nguồn 80V DC.
Nguồn này sẽ cung cấp cho TR11 ÷ TR15 tại cực máng và các dòng điện từ nguồn để
nối đất cho cuộn T3. Đối với TR21 ÷ TR25 được cung cấp nguồn để làm máng qua
cuộn T3 và các dòng điện một cách trực tiếp từ nguồn tới đất.
Các Transistor từ TR11 ÷ TR15, TR21 ÷ TR25, các MOSFET có được các đặc tính
nhiệt âm, an toàn cho tầng khuếch đại hoạt động.
TR30 là một bộ cảm biến chia nhiệt được gắn tản nhiệt. Điện trở của TR30 sẽ
tăng nhanh đến nhiệt độ tỏa ra vượt quá 80
0
C. tín hiệu từ tầng khuếch đại công suất
sẽ được đưa tới J2.
Tín hiệu sau khi lấy ra từ hai tầng khuếch đại công suất sẽ được đưa tới mạch kết
hợp công suất kép.
• Trong tầng khuếch đại công suất do yêu cầu công suất ra của tầng khuếch
đại công suất lớn nên người ta đã dùng mạch khuếch đại đẩy kéo mắc song song. Các
bóng trong một tầng được mắc song song với nhau để đảm bảo trường hợp khi một
trong các bóng bị hỏng thì tầng khuếch đại vẫn hoạt động được.
- Các bóng khuếch đại dùng trong mạch là các MOSFET, chúng có các ưu điểm:
+ Dòng điện qua FET chỉ do một loại dẫn đa số tạo nên do vậy FET là linh kiện
một loại hạt dẫn.
+ FET có trở kháng vào rất cao, tiếng ồn trong FET ít hơn trong BJT.
+ FET có độ ổn định về nhiệt cao và tần số làm việc cao.
2.1.5. Các công thức liên quan đến tính toán tầng khuếch đại công suất.
2.1.5.1. Tầng tiền khuếch đại công suất.
Tầng tiền khuếch đại công suất được cung cấp nguồn 80V DC tới cực nguồn TR31
và TR32. Ngoài ra TR31, TR32 còn được thiên áp bởi RV1 và RV2. Trong thực tế trong
tầng tiền khuếch đại của máy phát JSS – 800, U
DS
= 80 V để đảm bảo TR có thể hoạt

động tốt ở phạm vi cho phép mà không ảnh hưởng đến chất lượng của TR ( với hệ số
ghép biến áp đầu vào n và hệ số ghép biến áp đầu ra m) khi tầng khuếch đại công
suất mắc theo kiểu đẩy kéo, chế độ làm việc thường làm việc ở chế độ B hoặc chế độ
C do vậy góc cắt được chọn trong khoảng θ = 60
0
÷ 90
0
. Với TR 409 ta có hệ số lợi
dụng nguồn nằm trong khoảng ξ = 0,80 ÷ 0,95.
- Biên độ hài bậc nhất trên cực máng là:
V
Dm1
= ξ. V
DD
⇒
V
Dm1
khoảng từ 0,08.80 ÷ 0,95.80 = 64 ÷ 76
công suất vào của nguồn kích thích sẽ được tính theo công thức
P
i
=
1
2
V
g1m
.I
n
(2.1)
Trong đó, V

g1m
là biên độ thành phần hài bậc nhất của điện áp kích thích
Dòng điện ra trên cực máng sau khi được khuếch đại bởi TR 409, với hệ số
khuếch đại K
i
sẽ là:
I
D1m
= K
i
.I
n
(2.2)
Điện áp ra trên cực máng cũng được khuếch đại với hệ số khuếch đại là K
u
.
U
D1m
= K
u
.U
g
(2.3)
Theo (2.2) và (2.3) công suất hữu ích trên tải sẽ được tính theo công thưc sau :
P
L
=
1
2
U

D1m
.I
D1m
. (2.4)
Công suất của nguồn cung cấp sẽ được tính theo công thưc:
P
DD
= I
Do
.V
DD
(2.5)
Theo (2.4) và (2.5) công suất tiêu tán trên cực máng sẽ là:
P
D
= P
DD
– P
L
(2.6)
Theo (2.4) và (2.5) hiệu suất của tầng tiền khuếch đại công suất :
η =
DD
L
P
P
(2.7)
 Nguyên lý hoạt động của bộ chia công suất.
Để thực hiện nguyên lý phân chia công suất từ tầng kích thành hai nguông tín
hiệu có cùng biên độ và pha thì bộ phân chia công suất sữ dụng biến áp tự ngẫu có

chất lượng tốt để phân chia công suất.
Nguyên lý phân chia công suất sẽ được trình bày thông qua biến áp tự ngẫu gồm
hai cuốn nối với nhau như hình vẽ.
Gọi W
1
và W
2
là số vòng dây của cuộn 1 và cuộn 2 thuộc T8
Giả sử đặt vào đầu vào biến áp T7 một điện áp biến thiên điều hòa:
U
v
= U
m
Sinωt
Khi đó trong biến áp sẽ sinh ra từ thông
φ
móc vòng qua hai cuộn dây
φ
=
m
φ
sin(ωt -
2
π
)
Từ thông này gọi là từ thông chính chạy trong lõi thép của biến áp. Do có từ thông
φ

biến thiên nên sẽ sinh ra trong hai cuộn dây suất điện động cảm ứng.
Với cuộn 1 :

e
1
= - ω
1
1T
d
dt
φ
= - ω
1
.
m
φ
.ω.cos(ωt -
2
π
) = - ω
1
.
m
φ
.ω.sin ωt = - E
1
.sin ωt
Với cuộn 2:
e
1
= - ω
2
2T

d
dt
φ
= - ω
2
.
m
φ
.ω.cos(ωt -
2
π
) = - ω
2
.
m
φ
.ω.sin ωt = - E
2
.sin ωt
Ngoài từ thông chính
φ
khép kín qua mạch từ biến áp còn có thành phần từ thông
khép kín qua không khí( hoặc dầu ) người ta gọi là thành phần từ thông tản và các sụt
áp trên cuộn dây nhưng chúng rất nhỏ nên có thể bỏ qua.
Vậy điện áp trên hai cuộn dây là:
Xét sơ đồ: Đây là sơ đồ dùng biến áp để chia đôi công suất của nguồn tín hiệu vào.
Khi tín hiệu vào có dạng: U
v
= U
m

sin ωt được đưa tới hai cuộn dây có số vòng bằng
nhau W
1
= W
2
. Khi mắc tải r
1
và r
2
ở đầu ra thì dòng qua tải i
1
và i
2
. Do hai cuộn dây
giống nhau nên trở kháng của chúng bằng nhau. Vì vậy i
1
= i
2
= 1/2 i
v
.
Điện áp đầu ra là:
U
r1
= U
v
+ e
1
U
r2

= U
v
+ e
2
Với e
1
và e
2
là hai suất điện động cảm ứng trên hai cuộn dây ở phần trên ta đã tính
được.
e
1
= - W
1
.
m
φ
.
2
F
π
.sin ωt
e
2
= - W
2
.
m
φ
.

2
F
π
.sin ωt
( Bỏ qua suất điện động tản và điện trở cuộn dây)
Ngoài ra: W
1
= W
2
nên e
1
= e
2
Và biến áp ở đây dùng để chia công suất nên số vòng dây rất ít, dây to và làm việc ở
tần số rất cao( 1,6 ÷ 29,9 MHz ) nên có thể bỏ qua các suất điện động cảm ứng trên
các cuộn dây. Vậy điện áp đầu ra lấy trên hai cuộn dây là:
U
r1
= U
r2
= U
v
Công suất đưa ra trên tải là:
P
i
= U
r1
.i
1
= U

r2
.i
2
=
1
2
P
v
Hay P
1
= P
2
=
1
2
P
v
Đây là công thức được áp dụng trong trường hợp hệ số ghép biến áp m = 1. Khi hệ số
ghép biến áp m ≠ 1, ta sẽ co công thức sau.
U
ra1
= U
ra2
= m.U
v
I
ra1
= I
ra2
=

1
2
.
1
m
.I
v
Như vậy công suất ra để đưa tới tầng khuếch đại công suất sẽ là:
P
ra1
= P
ra2
=
1
2
.U
ra1
.I
ra1
(2.8)
2.1.5.2. Tầng khuếch đại công suất.
Tầng khuếch đại công suất cao tần bao gồm hai mạch. Một mạch bao gồm 10
MOSFET, trong đó nữa tầng khuếch đại công suất bao gồm 5 MOSFET mắc song song
với nhau. Như vậy 10 MOSFET hình thành nên một tầng khuếch đại đẩy kéo đầu cuối
đơn. Trong một tầng khuếch đại đẩy kéo với 5 MOSFET mắc song song thì bao gồm 3
MOSFET loại 2SK 408 và 2 MOSFET loại 2SK 409. Các loại MOSFET này có các thông số
tương đương nhau nhưng khác nhau về cách thức sắp xấp chân linh kiện. Để tính
toán ta có thể coi như 5 MOSFET của nửa tầng khuếch đại tương đương với một
MOSFET lớn. Ta sẽ tính công suất ra của MOSFET lớn trong một nữa chu kỳ để có thể
suy ra công suất của cả tầng KĐCSCT.

Do 5 MOSFET mắc song song với nhau nên các tham số ký sinh mà chủ yếu là
điện dung tăng lên gấp 5 lần so với sử dụng một MOSFET, đẫn đến xuất hiện nhiều
thành phần hài bậc cao ảnh hưởng đến tầng khuếch đại công suất. Vì vậy cần phải sử
dụng nhiều mạch lọc khác nhau để loại bỏ. Chính vì vậy trong tầng khuếch đại công
suất của máy phát JSS – 800 sử dụng nhiều mạch lọc nhằm đảm bảo cho tầng
KĐCSCT hoạt động có hiệu quả. Trên MOSFET thì dòng I
g
= 0 và các bóng sẽ được
điều khiển bằng áp.
Điện áp cung cấp cho TR là V
DD
= 80V, hệ số lợi dụng nguồn là ξ = 0,8 ÷ 0.95. Ta có
thể tính biên độ hài bậc nhất của điện áp trên cực máng theo công thức:
V
Dm1
= ξ. V
DD
Do vậy điện áp ra nằm trong khoảng 64 ÷ 76V.
Tín hiệu từ tầng chia công suất sẽ được đưa vào mỗi mạch khuếch đại công suất
là như nhau. Hai mạch này sẽ khuếch đại tín hiệu được đưa tới. Lúc này công suất
kích thích cho mỗi một MOSFET là bằng nhau về biên độ và về pha. Do các MOSFET
mắc song song với nhau nên điện áp kích thích đặt vào mỗi bóng sẽ bằng nhau và
bằng với điện áp kích thích đầu vào.
Với điện áp đầu vào của mỗi MOSFET là U
v
= U
g1
.
Tín hiệu đưa qua MOSFET sẽ được khuếch đại theo các hệ số khuếch đại điện áp
là K

u
và hệ số khuếch đại dòng điện là K
i
.
Khi đó bên độ của biến áp ra trên cực máng của MOSFET là :
U
D11
= K
u
.U
g
(2.10)
Và biên độ dòng điện của cực máng là:
I
D11
= K
i
(U
GS
-
0
T
U
) (2.11)
Trở kháng ra trên tải của một MOSFET được xác định theo công thức (2.10) và (2.11):
Z
L1
= R
td
=

11
11
D
D
U
I
(2.12)
Theo (2.10), (2.11) công suất hữu ích của một MOSFET trên tải được tính như sau:
P
L
=
1
2
.U
D11
.I
D11
(2.13)
Theo (2.13) công suất ra của 5TR mắc song song sẽ là:
P
LT1
= 5P
L
(2.14)
Ta có thể tính toán tương tự với nữa tầng còn lại của tầng khuếch đại công suất. Tín
hiệu ở nữa chu kỳ sau sẽ được khuếch đại với hệ số khuếch đại như đối với nữa tầng
trên. Công suất ra của nữa tầng dưới sẽ là:
P
LT2
= P

LT1
(2.15)
 Nguyên lý của việc kết hợp công suất
PA(A)
PA(B)
R41
C55
T9
LHKD138
RF
out
T10
Hinh 2.2. sơ đồ kết hợp công suất
Thông thường tín hiệu đầu ra của các bộ khuếch đại công suất có cùng biên độ
và pha, các tín hiệu này được kết hợp với nhau nhờ bộ kết hợp công suất. Về nguyên
tắc bộ kết hợp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Phải đưa ra các công suất cực đại ( không tổn hao) khi các tín hiệu đầu vào có
cùng biên độ, cùng pha.
- Hạn chế ảnh hưởng giữa các nguồn tín hiệu với nhau.
- Không gây méo tín hiệu.
Với các yêu cầu này trong thực tế người ta dùng các biến áp tự ngẫu để xây dựng
các bộ kết hợp công suất.
Gọi W1, W2 là các cuộn dây trong biến áp T10
Các tín hiệu đầu vào là dao động đầu vào hình sin:
U
v1
= U
1m
.sinωt
U

v2
= U
2m
.sinωt
Các tín hiệu này do cùng tần số, pha và cùng biên độ khi đó dòng chảy trên cuộn
dây của biến áp do hai nguồn U
v1
và U
v2
sinh ra là i
1
và i
2
các dòng điện này đóng vai
trò là dòng để từ hóa lõi sắt của biến áp để tạo nên từ thông móc vòng qua hai cuộn
dây:
1
φ
=
1m
φ
.sin(ωt -
π
/2)
2
φ
=
2m
φ
.sin(ωt -

π
/2)
Trên hai cuộn dây của biến áp sẽ cảm ứng các suất điện động tương ứng là e
1
và
e
2
. Ngoài ra còn có các từ thông tản móc vòng qua các cuộn dây tương ứng làm cho
các cuộn dây cảm ứng các suất điện động tản e
t1
và e
t2
.
Ta coi biến áp tự ngẫu này là lý tưởng ( bỏ qua điện trở thuần của cuộn dây và bỏ
qua từ thông tải ) thì công suất đầu ra cũng bằng tổng các công suất đầu vào.
P
t
= P
1
+ P
2
Như vậy công suất ra của tầng khuếch đại công suất sẽ là:
P
T1
= P
LT1
+ P
LT2
Với tầng khuếch đại công suất thứ hai, tín hiệu cũng được đưa vào với biên độ và
pha tương tự như tầng thứ nhất, sơ đồ linh kiện giống như tầng thứ nhất, do vậy

công suất ra của tầng khuếch đại công suất luôn luôn bằng nhau. Công suất ra của hai
tầng được kết hợp tại tầng ghép công suất kép để tạo ra công suất ra của máy phát.