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

bộ giáo dục v đo tạo bộ quốc phòng
học viện kỹ thuật quân sự
.........................................
phan trọng đức
nghiên cứu khả năng ứng dụng
linh kiện thế hệ mới cho bộ khuếch
đại cao tần máy thu ra đa
luận văn thạc sỹ Kỹ thuật
H nội năm 2005

bộ giáo dục đo tạo bộ quóc phòng
học viện kỹ thuật quân sự
.........................................
phan trọng đức
nghiên cứu khả năng ứng dụng
linh kiện thế hệ mới cho bộ khuếch
đại cao tần máy thu ra đa
Chuyên ngnh VTĐT v TTLL
Mã số 2.02.03
luận văn thạc sỹ Kỹ thuật
ngời hớng dẫn khoa học
Trịnh Đình Cờng
H nội 2005

bộ giáo dục v đo tạo bộ quốc phòng
học viện kỹ thuật quân sự
.........................................
luận văn thạc sỹ kỹ thuật
tên đề ti :
nghiên cứu khả năng ứng dụng linh kiện thế hệ

mới cho bộ khuếch đại cao tần máy thu ra đa
Chuyên ngnh :
Vô tuyến điện tử v Thông tin liên lạc
Mã số : 2.02.03
Ngy giao luận văn : 21.10.2004
Ngy hon thnh luận văn : 16.5.2005
Ngời thực hiện:
Họ v tên : Phan Trọng Đức Cấp bậc : Trung tá
Lớp : VTĐT v TTLL Khóa : K15
Hệ đo tạo : Tập trung
Cán bộ hớng dẫn:
Họ va tên : Trịnh Đình Cờng Cấp bậc : Đại tá
Học hm,học vi : Tiến sỹ Đơn vị : Học viện KTQS
H nội 2005

Danh mục các chữ viết tắt
KĐCT Khuếch đại cao tần
Field Effect Tranzistor Tranzistor hiệu ứng trờng


Khuếch đại cao tần dải rộng


Khuếch đại cao tần
đbt
Đặc tuyến biên tần
đpt
Đặc tuyến pha tần

Mục lục

Trang
Mở đầu :............................................................................................................1
Chơng 1-Tổng quan về sự ra đời v phát triển của bộ KĐCT
trong máy thu ra đa.............................................4
1.1.lịch sử phát triển của bộ KĐCT trong máy thu :................................... 4
1.2.Vị trí v vai trò của bộ KĐCT trong máy thu ra đa.................................6
1.2.1.Vị trí bộ KĐCT................................................................................. 6
1.2.2.Vai trò bộ KĐCT...............................................................................8
1.2.3.Phân loại bộ KĐCT...........................................................................8
1.3.Các tham số bộ KĐCT...........................................................................9
1.3.1. Hệ số khuếch đại điện áp.................................................................9
1.3.2. Dải thông.......................................................................................10
1.3.3. Dẫn nạp vo...................................................................................11
1.3.4. Dẫn nạp ra......................................................................................11
1.3.5. Hệ số khuếch đại dòng điện...........................................................11
1.3.6. Hệ số khuếch đại công suất........................................................... 11
1.4. Các bộ khuếch đại cao tần...................................................................12
1.4.1. Bộ KĐCT dùng đèn ba cực mắc Katốt chung................................12
1.4.2. Bộ KĐCT dùng đèn 3 cực mắc lới chung....................................14
1.4.3. Bộ KĐCT kiểu mắc Katốt chung - lới chung (cascode)..................15
1.4.4. Bộ KĐCT dùng tranzistor..............................................................18
1.4.5. Bộ KĐCT dùng đèn sóng chạy......................................................22
1.4.6. Các bộ khuếch đại cao tần tạp âm nhỏ...............................................23
Kết luận chơng 1.......................................................................................32

Chơng 2- Khả năng công nghệ của mạch dải, đi ốt , tranzitor trờng
lm nhiệm vụ KĐCT .............................................................. 32
2.1. một số linh kiện thế hệ mới lm nhiệm vụ khuếch đại
ở tần số cao hiện nay........................................................................... 32
2.1.1. Đờng truyền vi dải ( mạch dải )...................................................32

2.2.2 .Đi ốt bán dẫn..................................................................................34
2.2.3.Tranzistor trờng ............................................................................40
2.2. Khả năng công nghệ để thiết kế mạch KĐCT
dùng linh kiện thế hệ mới.................................................................... 45
2.2.1 Cơ sở lý thuyết...................................................................................45
2.2.2.Cơ sở thực tiễn.............................................................................46
Kết luận chơng 2 .................................................................................... 47
Chơng 3.Thiết kế v khảo sát bộ KĐCT trong máy thu
ra đa sóng mét.............................................................................48
3.1.Nhiệm vụ của bộ KĐCT trong một số đi ra đa sóng mét hiện nay.....48
3.1.1.Bộ khuếch đại dải rộng ..................................................................48
3.1.2.Bộ YB v KĐCT đi ra đa sóng mét
3
18 .................................53
3.1.3.Bộ KĐCT đi ra đa sóng mét 556................................................55
3.2.Tính toán kiểm nghiệm bộ khuếch đại cao tần dùng linh kiện mới.....58
3.2.1.Những số liệu ban đầu để tính toán bộ KĐCT................................58
3.2.2.Xác định sơ đồ khối bộ KĐCT ......................................................59
3.2.3.Tính toán bộ KĐCT theo các số liệu đặt ra ban đầu ....................60
3.3. Khảo sát phần khuếch đại cao tần tạp thấp, dải rộng
dùng linh kiện thế hệ mới.....................................................................68
3.3.1.Mục đích ........................................................................................68

3.3.2.Yêu cầu thiết bị ..............................................................................68
3.3.3.Chu trình thực hiện một điểm đo trong dải thông...........................70
3.3.4.Vẽ ton bộ dải thông...................................................................... 70
3.3.5.Kết thúc quá trình đo...................................................................... 71
Kết luận chơng 3.......................................... .............................................72
Kết luận v kiến nghị...................................................................................73
Ti liệu tham khảo.......................................................................................76

Phụ lục 1- Carrier frequency......................................................................77
Phụ lục 2- RF leven ..................................................................................78
Phụ lục 3- Output control...........................................................................80
Phụ lục 4- Kết qủa kiểm nghiệm đo v vẽ dải thông cho bộ KĐCT..........81
Danh mục các bảng
Bảng 2.1.Các ứng dụng cơ bản của FET.........................................................43
Bảng 2.1.Các tham số điện của tranzistor c3358............................................61
Danh mục hình vẽ , đồ thị
Hình 1.1.Sơ đồ khối máy thu tách sóng trực tiếp.............................................4
Hình 1.2.Dạng đơn giản của máy thu khuếch đại thẳng..................................5
Hình 1.3.Sơ đồ khối máy thu đổi tần...............................................................6
Hình 1.4.Sơ đồ khối máy thu siêu ngoại sai.....................................................7
Hình1.5.Sơ đồ cấu trúc tổng quát của đi ra đa cảnh giới.................7
Hình 1.6.Sơ đồ khối v tơng đơng của bộ KĐCT.........................................9
Hình 1.7. Đặc tuyến biên độ - tần số đã chuẩn hoá của bộ KĐCT................10
Hình 1.8.Bộ KĐCT dùng đèn 3 cực mắc ka tốt chung..................................13
Hình 1.9. Bộ khuếch đại cao tần dùng đèn 3 cực mắc lới chung................14
Hình 1.10.Bộ KĐCT mắc ka tốt chung lới chung.....................................16
Hình 1.11 Sơ đồ KĐCT dùng tranzistor.........................................................18

Hình 1.12.Bộ KĐCT dùng tranúetor mắc bazơ chung...................................20
Hình 1.13.Bộ KĐCT dùng tranzistor mắc kiểu cascode................................21
Hình 1.14.Cấu tạo đèn sóng chạy kiểu" O."...................................................22
Hình 1.15.Sơ đồ vị trí của mạng hai cực khuếch đại......................................24
Hình 1.16.Sơ đồ tơng đơng mạng 2 cực khuếch đại...................................25
Hình 1.17.(a.b).Sơ đồ tơng đơng của bộ khuếch đại dùng mạng 2 cực..........25
Hình 1.18.Đặc tuyến V-A của Điốt tunen......................................................26
Hình 1.19.Phân bố của hạt khi có kích thích..................................................30
Hình 2.1. Ví dụ về cấu trúc mạch đờng truyền vi dải...................................32
Hình 2.2.Đờng truyền vi dải hở....................................................................33

Hình 2.3.Kí hiệu v sơ đồ tơng đơng của đi ốt biến dung..........................35
Hình 2.4.Phân bố nồng độ tạp v đặc tuyến của Varicap.............................36
Hình 2.5.Sơ đồ thay thế tơng đơng của đi ốt cao tần..................................37
Hình 2.6: Giản đồ năng lợng giải thích sự hình thnh
đặc tuyến V/A của đi ốt Tunen......................................................38
Hình 2.7..Dạng xung dòng thuận của đi ốt xung............................................39
Hình 2.8. Kí hiệu Tranzistor trờng................................................................41
Hình 2.9. Phân loại Tranzistor trờng.............................................................42
Hình 2.10.Mạch khuếch đại mắc cực nguồn chung SC...................................42
Hình 2.11.Mạch khuếch đại mắc cực máng chung DC...................................44
Hình 2.12.Mạch khuếch đại mắc cực cửa chung GC......................................45
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý v tơng đơng của bộ khuếch đại
xoay chiều dải rộng..........................................................................49
Hình 3.2. Mạch khuếch đại dải rộng dùng mạch bù nối tiếp
để giảm tần số giới hạn dới...........................................................50
Hình 3.3.Sơ đồ minh hoạ các biện pháp nhằm nâng cao tần số giới hạn trên.....52

Hình 3.4.Sơ đồ bộ YB đi ra đa
3
18........................................................54
Hình 3.5.Sơ đồ nguyên lý bộ KĐCT của máy thu ra đa
3
18. .......................55
Hình 3.6.Sơ đồ khối khối YB....................................................................56
Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý bộ khuếch đại cao tần tạp thấp, dải rộng
của đi ra đa sóng mét 556 (
mảng 1y4 )..............................58
Hình 3.8. Sơ đồ bộ KĐCT chỉ lọc ở đầu ra tất cả các tầng............................59
Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý bộ KĐCT ở dải sóng mét.....................................61
Hình 3.10.Sơ đồ vật lý tơng đơng của mô hình tranzistor..........................65

Hình 3.11.Đặc tuyến C =f(U
m
) của Varicap
VR-101.............................................65
Hình 3.12.Sơ đồ thiết bị khảo sát bộ KĐCT sóng mét...................................70

1
Mở đầu
Ta biết rằng rađa l một trong những ngnh kỹ thuật điện tử hiện đại
lm chức năng: quan sát, cảnh giới, dẫn đờng, đạo hng, khí tợng, thời tiết,
ngắm bắn, điều khiển,..v..v.Rađa l lực lợng nòng cốt đảm bảo trinh sát trên
không trên biển , cảnh báo phòng tránh, cứu nạn, cứu hộ..v..v
Rađa trong quân đội ta hiện nay trang bị cho Phòng không, Không
quân, Hải quân, Pháo binh, Biên phòng, Tăng thiết giáp...Trong đó hầu hết
thuộc thế hệ cũ,linh kiện điện tử, kỹ thuật analog, qua nhiều năm sử dụng,giờ
tích lũy cao, đã xuống cấp nghiêm trọng, giảm tham số kỹ thuật, do dó lm
giảm đáng kể tính năng chiến thuật, đặc biệt l cự ly phát hiện của đi ,một số
đi Rađa mới nhập tuy có nhiều u việt nh đã sử dụng tín hiệu gia công có
cấu trúc phức tạp , điều chế trong độ rộng xung, thu nén xung , xử lý tối u,
bám tự động v bán tự động, đảm bảo tốt cự ly phát hiện...nhng lại có số
lợng không nhiều-do kinh phí hạn hẹp-nên không bao quát hết không phận
của chúng ta. Nhiều vùng trời, vùng biển còn bỏ trống. Bi toán chống bất ngờ
v đánh địch trong điều kiện chiến tranh có sử dụng vũ khí công nghệ cao
cng đòi hỏi chúng ta phải tự thiết kế , chế tạo thay thế tơng đơng bằng linh
kiện thế hệ mới (bán dẫn, vi mạch, vi xử lý v linh kiện tổ hợp..v.v ) nhằm kéo
di thời gian sử dụng, duy trì sức chiến đấu của vũ khí, trang bị, khí ti.
Nhằm góp phần duy trì v nâng cao cự ly phát hiện cho đi ra đa hiện
nay, tôi xin đề xuất đề ti Nghiên cứu khả năng ứng dụng linh kiện thế hệ
mới cho bộ khuếch đại cao tần trong máy thu ra đa
Bộ khuếch đại cao tần (KĐCT) có thể coi nh l tầng đầu tiên của máy

thu Ra đa-sau an ten v mạch vo- lm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu nhỏ phản
xạ từ mục tiêu trở về. Nếu lựa chọn linh kiện mới cho bộ KĐCT m đảm bảo
hệ số khuếch đại v tạp âm nhỏ sẽ lm tăng đáng kể cự ly phát hiện của đi ra

2
đa một cách hiệu quả nhất, vì nh ta đã biết cự phát hiện của đi ra đa tỉ lệ
nghịch với hệ số tạp âm của máy thu , thật vậy theo
>@
4
, thì phơng trình
ra đa viết cho trạm ra đa thu phát một vị trí đẳng hớng đợc viết nh sau :

LCNTf
GP
KmR
bMT
xx
....
...
.3,239
0
max
4
2
2
VW

Trong đó : R
max
- Cự ly phát hiện cực đại của đi ra đa (Km).

P
x
- Công xuất xung phát (Kw).
W
x
- Độ rộng xung phát (às)
G - Hệ số khuếch đại của an ten.
V
- Diện tích phản xạ hiệu dụng của mục tiêu (m
2
).
f - Tần số công tác của máy thu(MHz).
T
o
= 290
O
K - Nhiệt độ tiêu chuẩn (độ Ken-vanh) .
N
MT
- Hệ số tạp âm của máy thu.
C
b
- Hệ số liện hệ giữa dải thông của máy thu(B) v độ rộng
xung phát ( B = C
b
/
W
x
.)
L - Hệ số tổn hao (L >1).

Mặt khác hệ số tạp âm của máy thu lại chủ yếu do những tầng đầu tiên-
tầng KĐCT- quyết định , vì hệ số tạp âm của máy thu đợc tính gần đúng bởi
biểu thức :
KDCT
TT
KDCTMT
Kp
N
NN
1
|
|
Trong đó : N
kđct
- Hệ số tạp âm của bộ KĐCT.
N
tt
- Hệ số tạp âm của bộ trộn tần.
K
p kđct
- hệ số khuếch đại công suất của bộ KĐCT.

3

Nội dung của luận văn bao gồm những nội dung sau :
Chơng một:
Tổng quan về sự ra đời v phát triển của bộ kđct trong máy thu ra đa.
Mục tiêu của chơng ny l trình by những hiểu biết chung nhất về bộ KĐCT
.Nh sự ra đời v phát triển , vị trí , công dụng ,phân loại đến các chỉ tiêu chất
lợng cơ bản của bộ KĐCT. Ngoi ra chơng ny còn giới thiệu một số bộ

KĐCT đã v đang đợc sử dụng hiện nay.
Chơng hai :
Khả năng công nghệ của mạch dải, đi ốt, tranzistor trờng lm nhiệm KĐCT.
Chơng ny đề cập khả năng sử dụng các vật liệu linh kiện thế hệ mới nh
mạch dải , đi ốt, tranzistor vo việc thiết kế bộ KĐCT sử dụng trong các máy
thu ra đa.
Chơng ba :
Thiết kế v khảo sát bộ kđct trong các máy thu ra đa sóng mét.
Mục đích của chơng ny l nhằm phân tích nhiệm vụ của bộ KĐCT trong
máy thu ra đa sóng mét hiện nay , đồng thời tính toán kiểm nghiệm bộ KĐCT
theo những chỉ tiêu đặt ra . Ngoi ra việc khảo sát bộ KĐCT lm việc ở dải
tần từ 150MHz đến 170MHz bằng máy tính cũng l mục đích của chơng ny.
Mặt khác sau mỗi chơng đều có kết luận.ở phần cuối cùng của luận
văn , ngoi kết luận của chơng ba còn có kết luận chung của luận văn , trong
đó sẽ trình by những kết quả đạt đợc của luận văn v nhng hớng nghiên
cứu tiếp theo .
Luận văn đơc hon thnh với sự giúp đỡ của tập thể các PGS,GVC,GV
bộ môn ra đa HVKTQS..Đặc biệt, tôi xin trân thnh cảm ơn sự giúp đỡ v chỉ
bảo tận tình trực tiếp của giáo viên hớng dẫn : Tiến sĩ Trịnh Đình Cờng.

4
CHƯƠNG 1
Tổng quan về sự ra đời v phát triển của bộ kđct
trong máy thu ra đa
1.1.lịch sử phát triển của bộ KĐCT trong máy thu .
Sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất,ngời ta sử dụng các thiết bị vô
tuyến của nh bác học Nga A.C.
OOBA
(1895).Thnh phần máy thu đầu tiên
rất đơn giản (hình 1.1).Thờng bao gồm :anten , mạch tách sóng v thiết bị

nhận cuối. Với khoảng cách liên lạc m ông
OOBA
sử dụng l rất
gần,khoảng vi trăm mét v tín hiệu l dạng tín hiệu điện báo (1896) v sau
đó l tín hiệu vô tuyến điện báo (1899),máy thu đó có dạng đơn giản nh sau:
Tách
sóng
Thiết bị
cuối
An
ten
Hình 1.1,Sơ đồ khối máy thu tách sóng trực tiếp.
Sau ny để đảm bảo Thông tin vô tuyến đợc tốt,ngời ta sử dụng các
mạch tạo dao động với các tần số dao động khác tần số tín hiệu máy thu để
sau tách sóng tần số tín hiệu nhận đợc gần với tần số vùng âm thanh chuẩn
(gần 1000H
Z
). Nhờ có cách lm trên nên rất thích hợp với những trờng hợp
thu khác nhau. Máy thu ny có độ chọn lọc tốt. Nhng các trờng hợp ny
không tốt bằng việc dùng máy phát mẫu ( chuẩn ). Sau ny có thêm mạch vo
cho máy thu để tăng tính chọn lọc v giảm ảnh hởng nhiễu đến máy thu(sử

5
dụng tốt cho các anten khác nhau). Sự phát triển của máy thu lúc ny phụ
thuộc vo sự phát triển củ các linh kiện đèn điện tử,điốt,triốt.
Năm 1913 các mạch khuếch đại đơn đợc bố trí thêm sau mạch vo ,
mạch ny lm tăng thêm tính chọn lọc của các máy thu điện tử , tuy nhiên
chúng chỉ lm việc trong một dải tần cho phép nên không phù hợp với các
máy thu dải rộng- máy thu khuếch đại thẳng-sau đó vẫn nhờ đa thêm một
mạch tạo dao động chuẩn nên đã đa tần số sau tách sóng về tần số âm tần

trung tâm ( gần 1000 Hz) (hình1.2)
f
c
F
fr
Mạch
vo
Tách
sóng
KĐCT
Dao
động
chuẩn
Thiết bị
cuối
An
ten
Hình1.2.Dạng đơn giản của máy thu khuếch đại thẳng.
Năm 1922 Ap
M
c
T
po
HA
)
sử dụng máy thu hiện đại hơn,nó có đặc
điểm:
- Đã có thêm bộ trộn tần (P
).
- Có thêm các bộ khuếch đại trung tần (

Y

)
v khuếch đại thấp
tần(
YH
).
- Mạch vô tuyến đã dùng sóng hi đầu vo(fc thay đổi theo đặc điểm
lm việc của đèn điện tử):
- Máy thu ny đã có nhiều u điểm nh độ méo nhỏ , độ ổn định cao,
dải tần lớn hơn , ít nhiễu.
Đó l cơ sở của máy thu đổi tần ra đời vo những năm 1926-1930.
Năm 1935 thì máy thu đổi tần khuếch đại dải rộng dùng đèn điện tử với
mạch chất lợng cao đã tơng đối hon chỉnh (hình 1.3)

6
Năm 1935-1937 máy thu điều tần ra đời.
Năm 1940-1943 máy thu điều chế xung xuất hiện v đến năm 1955 l
sự ra đời của máy thu bán dẫn.Từ đó đến nay cùng với sự phát triển rất mạnh
của ngnh kỹ thuật vô tuyến điện nên bộ KĐCT nói riêng v máy thu nói
chung ngy cng đợc cải tiến sao cho đáp ứng tốt nhất các yêu cầu đặt ra
2
3
4
6
7
8
9
5
1

Hình 1.3 .Sơ đồ khối máy thu đổi tần.
Trong đó :
1- An ten. 6- Khuếch đại trung tần.
2- Mạch vo. 7- Tách sóng
3- KĐCT. 8- Khuếch dại thấp tần.
4- Trộn tần. 9- Thiết bị cuối.
5- Dao động chuẩn.
1.2.Vị trí v vai trò của bộ KĐCT trong máy thu ra đa
.
1.2.1.Vị trí
Để thấy đợc vị trí v vai trò của bộ KĐCT , ta xét sơ đồ khối tổng quát
của thiết bị thu siêu ngoại sai nói chung (hình 1.4) v sơ đồ chức năng tổng
quát của đi ra đa cảnh giới (hình 1.5)

7
An ten
Biến tần
Mạch vo KĐCT
Trộn
tần
Ngoại
sai
KĐ
T.tần
Tách
sóng
KĐ thấp
tần
T.bị
cuối

Hình 1.4.Sơ đồ khối máy thu siêu ngoại sai.
Thiết bị
khử
ghép v
bảo vệ
Thiết bị
chống
quá tải
Hệ
thốn
g
anten
Hệ thống xử lí tín hiệu thu
Khuếch đạị Thiết bị chống
cao tần,trộn nhiễu tích cực
tần, lọc phối v tiêu cực
hợp,tích luỹ
Hệ
thống
đồng bộ
Hệ thống
điều khiển,
k.tra,bảo vệ
Hệ thống
nguồn
điện
Hệ thống
hình thnh tín
hiệu phát xạ
Phát

hiện,đo
toạ độ
v các
tham số
chuyển
động
của mục
tiêu
Nơi
dùn
g
tin
Hình 1.5.Sơ đồ cấu trúc tổng quát của đi ra đa cảnh giới.
Nh vậy bộ khuếch đại cao tần đặt sát ngay sau mạch vo của máy thu,
đứng trớc bộ biến tần đối với máy thu siêu ngoại sai nói chung.

8
.
1.2.2./Vai trò bộ KĐCT.
Bộ khuếch đại cao tần có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu nhận đợc ở tần
số mang cao tần m vẫn giữ nguyên hình dạng của tín hiệu,các thnh phần
phổ v hm số điều chế của nó. Nh vậy bộ khuếch đại cao tần phải dùng một
nguồn năng lợng v nhờ tín hiệu nhận đợc để điều khiển quá trình bổ xung
năng lợng cho tín hiệu . Muốn điều khiển đợc quá trình ny thì bộ khuếch
đại cao tần phải có một dụng cụ khuếch đại v dụng cụ ny phải lm việc ở
chế độ tuyến tính .
Mặt khác, ta thấy độ nhạy của máy thu do tạp âm nội bộ của máy thu
quyết định m tạp âm của máy thu chủ yếu do các tầng đầu tiên của máy thu
quyết định . Có nghĩa l muốn tạp âm của máy thu nhỏ thì tầng khuếch đại
cao tần phải có tạp âm nhỏ v hệ số khuếch đại công suất lớn . Đây l điểm

khác cơ bản của bộ khuếch đại cao tần với các bộ khuếch đại trung tần m ta
sẽ nghiên cứu sau ny .
Vậy nhiệm vụ của bộ khuếch đại cao tần l khuếch đại tín hiệu với :
- Hệ số tạp âm nhỏ nhất
- Hệ số khuếch đại công suất lớn nhất .
1.2.3.Phân loại bộ KĐCT.
Để thực hiện đợc nhiệm vụ của mình , bộ khuếch đại cao tần có rất
nhiều loại khác nhau về cấu trúc, sơ đồ cũng nh nguyên tắc lm việc v phạm
vi ứng dụng.
Theo dải sóng lm việc ngời ta chia ra : bộ khuếch đại sóng mét, sóng
decimet, sóng centimet v ngắn hơn.
Theo sơ đồ v nguyên tắc cấu trúc ngời ta chia ra : loại 4 cực có đầu
ra, đầu vo riêng biệt nhau v loại hai cực có đầu ra v đầu vo chung nhau.

9
Theo ph¹m vi sư dơng chia ra : c¸c bé khch ®¹ cao tÇn th«ng thêng
vμ c¸c bé khch ®¹i cao tÇn cã t¹p ©m nhá.
Theo nguyªn t¾c lμm viƯc ngêi ta chia ra : lo¹i khch ®¹i kiĨu céng
hëng trªn ®Ìn th«ng thêng, lo¹i khch ®¹i kiĨu ®Ìn sãng ch¹y, khch ®¹i
kiĨu tham sè , khch ®¹i dïng ®ièt tunen , khch ®¹i c¬ lỵng tư…v.v.
1.3.C¸c tham sè bé K§CT.
ë d¹ng chung nhÊt c¸c tÇng khch ®¹i bao gåm : ngn tÝn hiƯu, dơng
cơ khch ®¹i vμ t¶i ®ỵc biĨu diƠn nh h×nh (1.6.a) vμ s¬ ®å t¬ng ®¬ng cđa
nã nh h×nh (1.6.b).
Víi ngn tÝn hiƯu ®ỵc thay b»ng ngn dßng I
ng
vμ dÉn n¹p trong Y
ng
. T¶i
cđa ngn tÝn hiƯu ®ỵc biĨu diƠn ë d¹ng dÉn n¹p vμo Y

vμo
. Bé khch ®¹i
®ỵc biĨu diƠn trªn s¬ ®å t¬ng ®¬ng nh mét ngn dßng I víi dÉn n¹p
trong Y
ra
. T¶i ®Çu ra cđa bé khch ®¹i ®ỵc ®Ỉc trng bëi Y
t¶i
.
a/
Tải
b/
H×nh 1.6.S¬ ®å khèi vμ t¬ng ®¬ng cđa bé K§CT.
Tõ s¬ ®å t¬ng ®¬ng ta x¸c ®Þnh ®ỵc tham sè cđa bé khch ®¹i cao tÇn.
1.3.1. HƯ sè khch ®¹i ®iƯn ¸p: K
u
Lμ tØ sè gi÷a ®iƯn ¸p ë ®Çu ra bé khch ®¹i U
ra
trªn ®iƯn ¸p ®Çu vμo
cđa nã U
v
.
U
Y
Y
t
I
I
I
I
Y

Y
Dụng cụ
khuếch đại
Nguồn
tín hiệu
U

10
K
u
=
)(
)(
fj
v
ra
efK
U
U
M


(1.1)
Trong đó K (f) l mô đun của hệ số khuếch đại đặc trng cho sự biến
đổi biên độ điện áp.
)( f
M
l độ dịch pha của điện áp tín hiệu khi đi qua bộ khuếch đại.
K(f),
)( f

M
chính l đặc tuyến biên độ tần số v pha tần số của bộ
khuếch đại.
Để đánh giá tính chất khuếch đại ngời ta thờng dùng môđun của hệ
số khuếch đại ở tần số cộng hởng K (f
0
). Khi so sánh độ chọn lọc của bộ
khuếch đại thì dùng đặc tuyến biên độ tần số đã chuẩn hoá (hình 1.7) với
y (f) =
)(
)(
0
fK
fK
D
ffff
0.7
1
y(t)
Hình 1.7. Đặc tuyến biên độ - tần số đã chuẩn hoá của bộ KĐCT.
.
1.3.2. Dải thông:
Từ đặc tuyến biên độ tần số, chúng ta có thể xác định đợc dải thông
của tầng khuếch đại theo một mức no đó, thờng lấy ở mức 1/
2
. Trong dải
thông đặc tuyến pha tần số có thể coi nh tuyến tính.

11
y (f) =

)(
)(
0
fK
fK
=
2
1
1
1
2


D
(1.2)
Trong đó :
Q
f
f
.
2
0
'

D
- l độ lệch tần tổng quát
Từ đó ta có thể suy ra dải thông của bộ khếch đại
D =
Q
f

f
0
2
'
(1.3)
1.3.3. Dẫn nạp vo: Y
v
L tỷ số của dòng điện trên điện áp đầu vo của nó
Y
v
=
v
v
v
U
i
Z

1
(1.4)
1.3.4. Dẫn nạp ra: Y
ra
Đợc xác định bằng tỷ số dòng điện trên điện áp đầu ra của tầng
khuếch đại.
Y
ra
=
ra
ra
ra

U
i
Z

1
(1.5)
1.3.5. Hệ số khuếch đại dòng điện : K
i
Đó l tỷ số giữa dòng điện của tải ở đầu ra trên dòng điện ở đầu vo
K
i
=
)(
1
).(
fj
i
v
ra
efK
i
i
M


(1.6)
ý nghĩa của K
i
(f) v
i

M
(f) cũng tơng tự nh ý nghĩa của K
u
(f) v
)( f
M
nhng dùng cho dòng điện.
1.3.6. Hệ số khuếch đại công suất: K
p
L tỷ số giữa công suất đa ra tải trên công suất từ nguồn tín hiệu đầu vo
K
p
=
..
.
iu
v
ra
KK
P
P

(1.7)

12
Nh vậy K
p
đặc trng cho cả bộ khuếch đại v tải. Công suất ra của bộ
khuếch đại đợc tính theo công thức:
P

ra
=
1
2
.
.
.GU
R
U
ra
ra

(1.8)
còn công suất đầu vo của bộ khuếch đại đợc tính:
P
v
=
v
v
RU .
2
.
Khi đó: K
p
=
.
2
.
2
2

.
.
.
.
v
t
u
v
v
t
ra
G
G
K
GU
GU

(1.9)
Tại tần số cộng hởng thì K
u
=
RS
gg
S
U
U
trav
ra
.

(1.10)
Thay vo (1.9) ta có:
K
p
=
v
t
tra
g
g
gg
S
.
)(
2
2

(1.11)
Khi phối hợp trở kháng đầu ra g
ra
= g
t
thì hệ số khuếch đại công suất đạt
giá trị cực đại:
K
pmax
=
vra
gg

S
..4
2
(1.12)
1.4. Các bộ khuếch đại cao tần
1.4.1. Bộ khuếch đại cao tần dùng đèn ba cực mắc Katốt chung.
ở dải sóng mét ngời ta thờng dùng bộ khuếch đại cao tần trên đèn ba
cực mắc Katốt chung. Sơ đồ nguyên lý nh hình vẽ (1.8).
Đặc điểm sơ đồ: tầng khuếch đại cao tần gồm có đèn khuếch đại Đ
1
,
khung cộng hởng( L
2
C
2
) l tải của bộ khuếch đại. Điện áp Anốt đợc đa từ
nguồn E
a
qua điện trở R
a
, giá trị của R
a
đảm bảo dải thông cần thiết cho bộ
khuếch đại. Điện cảm L
ag
có tác dụng trung ho điện dung kí sinh C
ag
của đèn

13

ở tần số tín hiệu, nó tạo thnh khung cộng hởng song song điều hởng ở tần
số tín hiệu.
+
L
E
C
L
C
R
CC
C
CC
C
Hình 1.8.Bộ KĐCT dùng đèn 3 cực mắc ka tốt chung.
Điện trở cộng hởng của khung ny vô cùng lớn, do đó ở tần số tín hiệu
phản hồi sẽ giảm đi rất nhiều, nhng ở tần số khác với tần số mang thì sự phản
hồi vẫn còn nên thông thờng chọn cho tầng một chế độ có hệ số khuếch đại
điện áp tơng đối nhỏ. Điện trở R
k
v điện dung C
k
tạo thnh mạch thiên áp tự
cấp để đèn lm việc trên đoạn tuyến tính của đặc tuyến. ( L
1,
C
1
) l khung
hởng mạch vo máy thu, nó đợc mắc kiểu biến áp tự ngẫu với fiđơ. Tụ C
3
,

C
4
l các điện dung nối tầng ngăn thnh phần một chiều.
Bộ khuếch đại cao tần dùng đèn ba cực mắc Katốt chung có những u
nhợc điểm sau:
- Mức tạp âm tơng đối nhỏ
- Hệ số khuếch đại công suất danh định đủ lớn
- Điện trở vo lớn hơn so với tầng mắc lới chung

14
- Tính ổn định kém, dễ bị tự kích , tính ổn định của bộ khuếch đại kém
vì tồn tại điện dung kí sinh C
ag
gây nên sự phản hồi tín hiệu nên dễ bị tự kích .
Ngời ta đã chứng minh đợc muốn tránh đợc tự kích của bộ khuếch đại thì
hệ số khuếch đại điện áp phải nhỏ hơn K
ổn
.
K
ổn
= (o,24
y
0,57)
ag
C
S
.
Y
(1.13)
S : hỗ dẫn của đèn khuếch đại

Y
: l tần số cộng hởng của bộ khuếch đại
Để nâng cao độ ổn định ngời ta dùng bộ khuếch đại cao tần trên đèn
năm cực mắc Katốt chung, vì ở đèn năm cực điện dung kí sinh C
ag1
rất nhỏ.
Mặt khác nâng cao hệ số khuếch đại công suất danh định vì g
ra
của đèn năm
cực nhỏ hơn g
ra
của đèn 3 cực. Nhng có nhợc điểm cơ bản l tạp âm bản
thân của đèn năm cực tơng đối lớn do vậy nó ít đợc ứng dụng trong các máy
thu có độ nhạy cao.
1.4.2. Bộ khuếch đại cao tần dùng đèn 3 cực mắc lới chung.
Để khắc phục nhợc điểm của mạch khuếch đại cao tần dùng đèn 3 cực
mắc Katốt chung l sự phản hồi qua điện dung kí sinh C
ag
lớn lm tầng khuếch
đại dễ bị tự kích ngời ta dùng sơ đồ mắc lới chung hình (1.9).
C

L
+E
R
L
C
L
C
C

Hình 1.9. . Bộ khuếch đại cao tần dùng đèn 3 cực mắc lới chung

15
Trong sơ đồ ny lới của đèn đợc nối đất có tác dụng nh một mn
chắn giữa Katốt v Anốt nên điện dung kí sinh C
ak
giảm đi rất nhiều. Do vậy
khả năng tự kích giảm đi rõ rệt, hệ số khuếch đại điện áp của mạch có thể
nâng lên đáng kể.
Để tạo thiên áp điểm lm việc cho đèn chọn cách cho dòng Anốt qua
khung cộng hởng đầu vo, thiên áp sẽ tạo ra trên R
k
, C
k.
.
Về nguyên tắc lm việc không khác gì sơ đồ mắc Katốt chung, chỉ khác
l ở chỗ điện áp đầu ra lấy trên khung cộng hởng giữa Anốt v lới( L
2
, C
2)
,
( L
1
, C
1
) l khung cộng hởng mạch vo.
Cung cấp nguồn Anốt cho đèn có thể dùng cuộn chặn L
ch
hoặc dùng
điện trở R

a
để tạo dải thông cần thiết.
Tụ C
3
có tác dụng nối tầng v ngăn dòng một chiều.
Qua tính toán kiểm nghiệm các tham số của tầng khuếch đại chúng ta
có nhận xét: bộ khuếch đại cao tần dùng đèn 3 cực mắc lới chung có hệ số
khuếch đại lớn, ổn định nên khả năng tự kích nhỏ:
K
u ổn
= 0,57
ak
C
S
.
0
Y
(1.14)
Tạp âm của sơ đồ lới chung nh sơ đồ mắc Katốt chung. Nhợc điểm
cơ bản l hệ số khuếch đại công suất nhỏ hơn sơ đồ mắc Katốt chung.
Vì vậy, để khắc phục nhợc điểm ny v tạo ra một sơ đồ bộ khuếch đại
cao tần hon chỉnh có K
p
lớn, tạp âm nhỏ ngời ta ghép với sơ đồ mắc Katốt
chung tạo thnh một tổ hợp gọi l mạch catscot.
1.4.3. Bộ khuếch đại cao tần kiểu mắc Katốt chung lới chung
(cascode).
Tổ hợp hai sơ đồ mắc katốt chung lới chung cho chúng ta bộ khuếch
đại cao tần phát huy đợc cả u điểm của cả hai loại v phần no khắc phục
đợc những nhợc điểm của chúng. Sơ đồ có dạng nh ( hình 1.9).

16
Tầng đầu tiên của bộ khuếch đại cao tần dùng đèn 3 cực mắc Katốt
chung sẽ duy trì đợc tạp âm nhỏ. Vì điện trở đầu vo tầng hai dùng hai đèn 3
cực mắc lới chung khá nhỏ nên nó phân mạch với tải cộng hởng của tầng 1
do đó hệ số khuếch đại điện áp sẽ nhỏ vì vậy tầng 1 khá ổn định.
fide
Tang
sau
+E
C
L
R
C

C
LL
R
C
C
L
L
C
L
L
Hình 1.10.Bộ KĐCT mắc ka tốt chung lới chung.
Nhng điện dẫn vo tầng 1 nhỏ, điện dẫn ra lớn (vì bị đầu vo tầng sau
phân mạch), trong khi hệ số khuếch đại điện áp nhỏ, nó lại phải đảm bảo hệ số
khuếch đại công suất danh định khá lớn, nên hệ số tạp âm tổng cộng của cả bộ
khuếch đại hầu nh xấp xỉ hệ số tạp âm của tầng đầu. Vì điện dẫn tải tầng đầu

khá lớn nên dải thông sẽ rộng v độ chọn lọc tơng đối kém.
Tầng thứ hai có khả năng đảm bảo hệ số khuếch đại điện áp lớn v
độ chọn lọc cần thiết cho cả bộ khuếch đại nhng hệ số khuếch đại công
suất khá nhỏ.
Công dụng của các linh kiện trên sơ đồ không khác gì so với sơ đồ mắc
Katốt chung v lới chung.
L
1
, L
2
, L
3
l điện cảm mạch cộng hởng của mạch vo tải tầng thứ nhất
v tầng thứ hai.