báo cáo thực tập công ty TNHH điện tử viễn thông đại dương

BÁO CÁO THỰC TẬP
Công ty TNHH Điện tử Viễn thông Đại Dương
Người hướng dẫn:Nguyễn Minh Quý
Giáo viên hướng dẫn:Trần Tấn Nhân
1
Tổng quan
Mạch khuếch đại công suất siêu cao tần là 1 trong những mạch cơ bản và
quan trọng trong hệ thống truyền tin siêu cao tần, với hiệu suất cao, ít sái dạng,
chọn lọc tần số, tận dụng ngưỡng khả năng cung cấp công suất của phần tử tích
cực(dòng và áp) công suất ra của mạch có thể từ mW đến MW .
2
MỤC LỤC
GIỚI THIỆU CÔNG TY VÀ MỤC ĐÍCH THỰC TẬP
1. GIỚI THIỆU KHÁI NIỆM TỔNG QUAN VỀ SIÊU CAO TẦN
1.1 KHÁI NIỆM
1.2 LỊCH SỬ
1.3 ỨNG DỤNG
2. PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI SIÊU CAO TẦN
2.1 MÔ HÌNH MẠCH KHUẾCH ĐẠI
2.2 .1 LÝ THUYẾT MẠCH KHUẾCH ĐẠI
2.2.1.1 KHUẾCH ĐẠI CHẾ ĐỘ C
2.2.1.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TẦN KHUẾCH ĐẠI
2.3 NHÂN TẦN
2.4 ĐỔI TẦN
2.5 TRUNG TẦN
2.5.1 KHUẾCH ĐẠI TRUNG TẦN
2.5.2 LỰA CHỌN TẦN SỐ TRUNG TẦN
2.6 NHIỄU VÀ KHUẾCH ĐẠI NHIỄU THẤP
3. BỘ KHUẾCH ĐẠI SIÊU CAO TẦN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI
ĐỘNG NSN FLEXI WCDMA
3.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG WCDMA

3.2 CẤU TRÚC MẠCH KHUẾCH ĐẠI
3.3 KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH KHUẾCH ĐẠI
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1 :mạng 2 cửa với nguồn và tải
3
Hình 2:mạch khuếch đại đơn giản
Hình 3:mô hình đổi tần cơ bản
Hình 4 : đấu nối FSMD và FRGF
Hình 5:cách đấu nối với máy tính và máy đo(công suất và phổ)
Hình 6 :thông số máy đo cho 1 kênh đặc trưng
Hình 7 :các đầu nối PA trong FRGF
Hình 8 :mạch cụ thể của 1 PA
Hình 9 :lắp đặt thí nghiệm
Hình 10 :thông số máy phát tín hiệu
Hình 11 :thông số máy đo phổ
4
Giới thiệu
Công ty TNHH viễn thông Đại Dương là một trong những công ty chuyên mua
bán các thiết bị liên quan đến viễn thông cũng như sửa chữa.với cơ sở hạ tầng
tương đối tốt và tinh thần làm việc cao, công ty đang phát triển hướng đến việc
sửa chữa chuyên nghiêp cho các nhà mạng tại Việt Nam
Mục đích của kì thực tập này là nắm được các cấu trúc, nguyên lí hoạt động ,
ứng dụng của các mạch siêu cao tần cũng như công cụ thiết kế phổ biến nhất
hiện nay để thiết kế mạch siêu cao tần là phần mềm AWR.vì lí do hạn hẹp về thời
gian và chưa có trahcs nhiệm của bản thân người làm đề tài, tôi chỉ thực hiện nội
dung mạch khuếch địa công suất siêu cao tần.
Trong quá trình thực tập 2 tháng ở công ty, với sự chỉ dẫn của người hướng
dẫn, trưởng phòng Nguyễn Minh Quý và giáo viên hướng dẫn Nguyễn Tấn Nhân
,tôi đã nắm được nhiều kiến thức quý báu.xin cảm ơn
5

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN SIÊU CAO TẦN
1. KHÁI NIỆM:
Khái niệm siêu cao tần được hiểu tùy theo trường phái hoặc quốc gia, có
thểtừ 30 MHz – 300 GHz (1)
hoặc 300MHz – 300 GHz (2),, hoặc 1 GHz – 300 GHz (3)
Các dải tần số
AM phát thanh 535 – 1605 kHz L – band 1 – 2 GHz
Vô tuyến sóng ngắn 3 – 30 MHz S – band 2 – 4 GHz
Phát thanh FM 88 – 108 MHz C - band 4 – 8 GHz
VHF – TV (2 – 4) 54 – 72 MHz X – band 8 – 12 GHz
VHF – TV (5– 6) 76 – 88 MHz Ku – band 12 – 18 GHz
UHF – TV (7 - 13) 174 - 216 MHz K – band 18 - 26 GHz
UHF – TV (14 - 83) 470 - 894 MHz Ka – band 26 - 40 GHz
Lò vi ba 2.45 GHz U – band 40 – 60 GHz
* Vì tần số cao ở dải microwaves nên lý thuyết mạch cơ sở không còn hiệu
lực,
do pha của áp dòng thay đổi đáng kể trong các phần tử(các phần tử phân
bố).
* Thông sốtập trung: là các đại lượng đặc tính điện xuất hiện hoặc tồn tại ở
một vị trí xác định nào đó của mạch điện. Thông số tập trung được biểu diễn
bởi một
phần tử điện tương ứng (phần tử tập trung – Lumped circuit element), có thể
xác định
6
hoặc đo đạc trực tiếp (chẳng hạn R, C, L, nguồn áp, nguồn dòng).
* Thông số phân bố: (distributed element) của mạch điện là các đại lượng đặc
tính điện không tồn tại ởduy nhất một vịtrí cố định trong mạch điện mà được
rải đều
trên chiều dài của mạch. Thông số phân bố thường được dùng trong lĩnh vực
SCT,

trong các hệ thống truyền sóng (đường dây truyền sóng, ống dẫn sóng,
không gian tự
do…) Thông sốphân bố không xác định bằng cách đo đạc trực tiếp.
* Trong lĩnh vực SCT, khi λ so sánh được với kích thước của mạch thì phải
xét
cấu trúc của mạch như một hệ phân bố. Đồng thời khi xét hệ phân bố, nếu chỉ
xét một
phần mạch điện có kích thước << λthì có thểthay tương đương phần mạch
điện này
bằng một mạch điện có thông số tập trung để đơn giản hóa bài toán.
2. LỊCH SỬ VÀ ỨNG DỤNG:
- Lĩnh vực SCT được coi như một chuyên ngành cơsở, có nền móng được phát
triển trên 100 năm và đặc biệt phát triển mạnh do các ứng dụng trong radar.
- Sự phát triển của kỹ thuật SCT gắn liền với những thành tựu trong lĩnh vực
các linh kiện high – frequency – solid – state devices, các mạch tích hợp SCT và
các vi hệ hiện đại.
- Maxwell (1873) trường điện từ →Heaviside (1885 – 1887) lý thuyết ống dẫn
sóng →Heinrich Hertz (1887 – 1891) thí nghiệm ống dẫn sóng →Radiation
7
Laboratory ở Massachusetts Intitute of Tech. (MIT)
3.ỨNG DỤNG
* Ứng dụng:
- Anten có độlợi cao
- Thông tin băng rộng (dung lượng lớn), chẳng hạn độrộng băng 1% của tần số
600 MHz là 6 MHz ( là độrộng của một kênh TV đơn lẻ), 1% ở60 GHz là 600
MHz
(chứa được 100 kênh TV). Đây là tiêu chuẩn quan trọng vì các dải tần có
thểsửdụng ngày càng ít đi.
- Thông tin vệtinh với dung lượng lớn do sóng SCT không bị bẻ cong bởi tầng
ion

- Lĩnh vực radar vì diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu tỷ lệ với kích
thước điện của mục tiêu và kết hợp với cao độlợi của angten trong dải SCT.
- Các cộng hưởng phân tử, nguyên tử, hạt nhân xảy ra ởvùng tần sốSCT do đó
kỹ thuật SCT được sửdụng trong các lĩnh vực khoa học cơbản, cảm biến từ xa,
chẩn
trị y học và nhiệt học.
* Các lĩnh vực ứng dụng chính hiện nay là rađar và các hệ thống thông tin:
- Tìm kiếm, định vịmục tiêu cho các hệthống điều khiển giao thông, dò tìm
hỏa tiển, các hệthống tránh va chmj, dựbáo thời tiết…
- Các hệthống thông tin: Long – haul telephone, data and TV transmissions;
wireless telecom. NhưDBS: Direct Broadcast Satellite television; PCSs:
Personal
8
communications systems; WLANS: wireless local area computer networks; CV:
cellular video systems; GPS: Global positioning satellite systems, hoạt động
trong dải
tần từ1.5 đến 94 GHz.
CHƯƠNG 2: MẠCH KHUẾCH ĐẠI SIÊU CAO TẦN
2.1 MÔ HÌNH MẠCH KHUẾCH ĐẠI
9
Hình 1 :mạng 2 cửa với nguồn và tải
Với

2.2 LÝ THUYẾT MẠCH KHUẾCH ĐẠI
2.2.1 PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT CAO TẦN
2.2.1.1 KHUẾCH ĐẠI CHẾ ĐỘ C:
Mạch KĐCSCT nằm ở ngõ ra máy phát thỏa các yêu cầu sau: hiệu suất cao, ít
sái dạng, chọn lọc tần số, tận dụng tới ngưỡng khả năng cung cấp công suất của
phần tử tích cực (dòng và áp). Công suất ra có thể từ mW tới MW tuỳ theo mục
đích sử dụng.

10
Hình 2:mạch khuếch đại đơn giản
Định nghĩa: góc cắt θ là một nửa khoảng thời gian dòng collector tồn tại trong
một chu kỳ tín hiệu. Trong KĐCSCT chế độ C mạch được phân cực sao cho góc cắt
θ < 900 (chế độ A có θ = 1800 ; chế độ B có θ = 900 )
11
Công suất nguồn cung cấp
Công suất ra của dòng hài cơ bản:
12
Trong đó: VC1 = IC1.Req là biên độ điện áp xoay chiều hài 1 ở collector. Req là
trở kháng ra của BJT theo hài 1 ở chế độ đang xét. Công suất tiêu tán trên
collector: Ptt = P0 – P1 Hiệu suất tầng khuếch đại:
2.2.1.2PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TẦN KHUẾCH ĐẠI:
Cho tần số làm việc, cơng suất trên tải anten Chọn linh kiện V cc thông số
Chọn phân cực mạch thích hợp Tính toán các thông số năng lượng P0 , P1 , ç1 ,
Ptiu tn , Pi… Tính mạch phối hợp trở kháng vào ra Công suất kích Pi v trở kháng
vào Zi là thông số tính ngược lại tần trước cuối
2.3 NHÂN TẦN
Một dạng đặc biệt của khuyếch đại chế độ C là nhân tần số. Từ phân tích hài
ta thấy nếu tải cộng hưởng ở n lần tần số vào thì thành phần dòng hài ICn tạo nên
sụt áp VCn = ICn cosϖ0t.Req(ϖ0t) có tần số gấp n lần tần số vào tức là có nhân
tần số. Nhân tần số nhân cả độ di tần dùng trong máy phát FM. Ngoài ra nó có thể
khâu trung gian tạo tần số cao ổn định từ dao động chuẩn thạch anh.
Với n tăng, ICn và Pn giảm nhanh nên thường người ta chỉ nhân 2, 3, 4, 5. Để
nhân nhiều, nên khuếch đại giữa các tầng nhân. Mạch thực tế nhân tần không đòi
hỏi ở chế độ tối ưu, mà chỉ cần lấy ra tần số mong muốn. Nhân tần số thường
13
dùng trong máy phát FM, PM, để tăng độ di tần, độ di pha cũng như chỉ số điều
chế, thực hiện FM và PM dải rộng
2.4 ĐỔI TẦN

Đổi tần là quá trình dịch chuyển tín hiệu đã điều chế lên cao (Tx) hoặc xuống
thấp (Rx) mà vẫn giữ nguyên cấu trúc phổ của nó ( dạng tín hiệu ban đầu). Nó cho
một số ưu điểm quan trọng như dễ dàng dịch chuyển tín hiệu đến tần số cần
thiết, tăng độ chọn lọc, thuận tiện xử lý tín hiệu. Đổi tần còn gọi là trộn tần, có ký
hiệu dấu nhân. Khi trộn hai tín hiệu ở ngõ vào bộ đổi tần, tại ngõ ra của nó có
nhiều thành phần tần số fs, fo, ± mfo ± n fs. Bộ lọc trung tần IF hoặc BPF chọn lọc
thành phần tần số cần thiết.
Hình 3:mô hình đổi tần cơ bản
Thông thường m = n =1 để mức tín hiệu ra là lớn nhất. Tín hiệu ra có phổ
giống như tín hiệu ngõ vào đổi tần, nhưng được dịch chuyển đến vùng tần số cần
thiết thuận tiện trên xử lý tín hiệu.
2.5 TRUNG TẦN
2.5.1 KHUẾCH ĐẠI TRUNG TẦN
Bộ khuếch đại trung tần nằm ở sau bo đổi tần có nhiệm vụ:
14
− Khuếch đại lớn tín hiệu nhỏ sau bộ dổi tần (Rx) đến mức cần thiết giải điều
chế
− Có độ chọn lọc cao (nhờ các bộ lọc IF) tín hiệu mong muốn và loại nhiễu
ngoài băng thông
− Có AGC (Automatic Gain Control) tránh quá tải do giải điều chế, giảm méo
giải điều chế trong hệ thống FM (Frequency Modulation). Mức tín hiệu sau đổi tần
khoảng
2.5.2 LỰA CHỌN TẦN SỐ TRUNG TẦN
Sự chọn lựa fIF thấp làm cho thiết kế đơn giản, bộ khuếch đại lớn, ổn định
cao, dễ thực hiện.
Trong máy thu thanh AM có fIF = 455KHz, băng thông 20KHz
Trong thông tin thoại AM-SSB (3 ÷ 30MHz), thực hiện đổi tần hai lần loại tần
số nhiễu ảnh. fIF1 = 2MHz, băng thông 10KHz, fIF2 trong khoảng (100÷500) KHz ví
dụ 455KHz hay 200KHz, băng thông 3KHz.
Đối với phát thanh FM mono-stereo (88 ÷ 108)MHz, fIF là 10,7MHz, băng

thông 200KHz.
Máy thu truyền hình có fIF có khoảng (30 ÷ 50MHz), băng thông (6 ÷ 10MHz)
tùy chuẩn hệ (PAL, NTSC, SECAM).
Trong radar, viba mặt đất, thông tin vệ tinh, điện thọai di động tế bào, các tần
số trung tần thường gặp: 35; 45; 70; 140; 479MHz.
2.6 NHIỄU VÀ KHUẾCH ĐẠI NHIỄU THẤP
Nhiễu (Tạp âm) là tín hiệu không mong muốn, xuất hiện từ nhiều nguồn khác
nhau, ( dưới dạng điện áp hay dòng điện ) chèn vào tín hiệu hữu ích làm giảm chất
lượng tín hiệu thu dẫn đến sai lệch thông tin .
15
Nhiễu vấn đề rất quan trọng của điện tử thông tin và xử lý tín hiệu . Chất
lượng thu của hệ thống điện tử thông tin đánh giá theo tỷ số công suất tín hiệu
trên công suất nhiễu ngõ vào máy thu.
S/N Chỉ sự tương quan độ mạnh của tín hiệu so với nhiễu. Nếu S/N nhỏ hơn
giá trị ấn định ngưỡng, tín hiệu thu không đạt chất lượng, thông tin bị sai lệch .
Nhiễu có thể được chia thành 2 loại:
- Nhiễu ngoài: gây ra bởi môi trường truyền.
- Nhiễu trong (nội): gây ra do thiết bị thu.
Bộ khuếch đại cao tần nhiễu thấp (RF Amp - LNA ) nằm ở ngõ vào máy thu có
nhiệm vụ:
− Phối hợp trrở kháng với anten
− Tiền chọn lọc tín hiệu cao tần
− Loại nhiễu tần số ảnh ( fImage = fc + 2fIF)
− Khuếch đại nhiễu thấp tín hiệu nhỏ ngõ vào máy thu tới mức cần thiết để
đổi tần
− Tăng độ nhạy máy thu. LNA thường có từ một đến ba tầng khuếch đại tuyến
tính có điều hưởng chọn lọc tần số - băng thông tín hiệu mong muốn và AGC. Mỗi
tầng cung cấp độ lợi từ 10 ÷30 dB.
16
3. BỘ KHUẾCH ĐẠI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG NSN FLEXI

WCDMA
3.1 GIỚI THIỆU CẤU TRÚC NSN FLEXI WCDMA
3.2 BỘ KHUẾCH ĐẠI
17
Hình 4 : đấu nối FSMD và FRGF
18
Hình 5:cách đấu nối với máy tính và máy đo(công suất và phổ)
19
Hình 6 :thông số máy đo cho 1 kênh đặc trưng
20
Hình 7 :các đầu nối PA trong FRGF
21
Hình 8 :mạch cụ thể của 1 PA
3.2 KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CỦA PA
ở công suất 20W(43dbm) nguồn cấp vào là 24V, công suất tín hiệu vào là
0dbm, băng thông tín hiệu là 5Mhz
22
Hình 9 :lắp đặt thí nghiệm
23
Hình 10 :thông số máy phát tín hiệu
24
Hình 11 :thông số máy đo phổ
25