Giáo trình điện tử thông tin - Chương 1

1

Chơng 1

Các khái niệm cơ bản
của hệ thống ĐIệN Tử THÔNG TIN
1.1 Các thnh phần của hệ thống điện tử thông tin
1.1.1 Sơ đồ khối của hệ thống Điện tử THÔNG TIN
Trong điện tử thông tin, thông tin đợc truyền từ nơi ny đến nơi khác bằng thiết bị
điện tử thông qua môi trờng truyền. Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống đợc biểu diễn
nh hình 1.1:
Tín hiệu vo:

Môi trờng
truyền

Máy thu
Rx

Nhiễu

âm thanh, dữ
liệu, hình ảnh

Máy phát
Tx

Nhiễu

Tín hiệu ra

Nhiễu

Hình 1.1. Sơ đồ khối của hệ thống điện tử thông tin
+ Máy phát: Tập hợp các linh kiện v mạch điện tử đợc thiết kế để biến đổi tin tức
thnh tín hiệu phù hợp với môi trờng truyền.
+ Môi trờng truyền: Phơng tiện để truyền thông tin, có thể l dây dẫn (gọi l hữu
tuyến nh cáp đồng trục, cáp sợi quang) hoặc l khoảng không gian từ nơi phát đến nơi
thu (gọi l vô tuyến, nh trong thông tin vi ba số, thông tin vệ tinh)
+ Máy thu: Tập hợp các linh kiện v mạch điện tử đợc thiết kế ®Ĩ nhËn tÝn hiƯu tõ m«i
tr−êng trun, xư lý vμ khôi phục lại tín hiệu ban đầu.
+ Nhiễu: Tín hiệu ngẫu nhiên không momg muốn, xen lẫn vo tín hiệu hữu ích, lm sai
dạng tín hiệu ban đầu. Nhiễu có thể xuất hiện trong cả 3 quá trình phát, truyền dÉn vμ
thu. Do ®ã viƯc triƯt nhiƠu lμ mét vÊn đề quan trọng cần đợc quan tâm trong hệ thống
điện tử thông tin nhằm nâng cao chất lợng tín hiệu truyền dẫn.
1.1.2 Sơ đồ khối của máy phát


2
Máy thu thanh v máy thu hình dân dụng thờng đợc đổi tần 1 lần. Máy thu thông
tin chuyên dụng đợc đổi tần 2 lần nhằm tăng độ chọn lọc v loại bỏ nhiễu tần số ảnh.
Các tín hiệu ban đầu (nguyên thuỷ) dạng tơng tự hay số cha điều chế đợc gọi l
tín hiệu băng gốc (Base Band Signals). Tín hiệu băng gốc có thể đợc truyền trực tiếp
trong môi trờng truyền nh điện thoại nội bộ (Intercom), giữa các máy tính trong
mạng LAN... hoặc truyền gián tiếp bằng kỹ thuật điều chế.
+ Điều chế: l quá trình biến đổi một trong các thông số của sóng mang cao tần hình
sine (biên độ, tần số hoặc pha) tỉ lệ với tín hiệu băng gốc. Có ba loại điều chế tơng tự
cơ bản: điều biên AM, điều tần FM, điều pha PM vμ c¸c biÕn thĨ cđa nh− SSB, DSB,
SAM... Có ba loại điều chế số cơ bản: ASK, FSK, PSK vμ c¸c biÕn thĨ cđa nh− CPFSK,
QPSK, M-PSK, M-QAM...

TÝn hiệu
vo

Đổi tần

KĐCS
cao tần

Tổng hợp
tần số

Điều chế

Điều
khiển số

Hình 1.2 Sơ đồ khối tổng quát của máy phát
+ Đổi tần: (Trộn tần-Mixer) l quá trình dịch chuyển phổ của tín hiệu đà điều chế lên
cao (ở máy phát) hoặc xuống thấp (ở máy thu) m không thay đổi cấu trúc phổ (dạng
tín hiƯu) cđa nã ®Ĩ thn tiƯn cho viƯc xư lý tín hiệu.
+ Tổng hợp tần số: (Frequency Synthesizer) l bộ tạo nhiều tần số chuẩn có độ ổn định
cao từ một hoặc vi tần số chuẩn của dao động thạch anh.
+ Khuếch đại công suất cao tần: Khuếch đại tín hiệu đà điều chế ở tần số no đó đến
mức công suất cần thiết, lọc, phối hợp trở kháng với anten phát.
+ Anten phát: l phần tử biến đổi năng lợng điện cao tần thnh sóng điện từ bức xạ
vo kh«ng gian.


3
1.1.3 Sơ đồ khối của máy thu

KĐCT
(LNA)

Đổi tần
1

KĐTT
1

Đổi tần
2

KĐTT
2

Giải
điều chế

KĐCS

AGC
Tổng hợp
tần số

Điều
khiển số

Hình 1.3 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu
+ Anten thu: l phần tử biến đổi năng lợng sóng điện từ thnh tín hiệu cao tần ở ngõ

vo của máy thu, anten có tính thuận nghịch.
+ Bộ khuếch đại cao tần tín hiệu nhỏ: (RFAmp) thờng l bộ khuếch đại nhiễu thấp
LNA (Low Noise Amplifier). Nó khuếch đại tín hiệu thu đợc từ anten đến mức cần
thiết để đổi tần xuống trung tần.
+ Bộ khuếch đại trung tần: IF Amp (Intermediate Frequency Amplifier): Bộ khuếch
đại có độ chọn lọc cao, hệ số khuếch đại lớn để tăng điện áp tín hiệu đến mức cần thiết
cho việc giải điều chế. ở nhiều máy thu hiện đại, nhằm tăng chất lợng, việc đổi tần
đợc thực hiện 2 lần nh hình vẽ.
+ Giải điều chế: (Demodulation) l quá trình khôi phục lại tín hiệu ban đầu (tín hiệu
đa vo điều chế ở máy phát) từ tín hiệu trung tần.
+ Mạch điện tử thông tin liên quan đến tần số cao: Bộ tổng hợp tần số, Bộ điều khiển
số, tải chọn lọc tần số không thuần trở, phối hợp trở kháng, anten, mạch xử lý tín hiệu...
Ngy nay, công nghệ hiện đại đà chuẩn hoá vi mạch hầu hết phần cao tần tín hiệu
nhỏ của máy thu v máy phát.


4
1.2 . Phổ tần số
Việc phân loại phổ tần số ra nhiều dải tần để nâng cao hiệu quả sử dụng ở máy thu:
Tên dải tần
Tần số cực thấp (ELF)

Tần sè

B−íc sãng

(30 - 300) Hz

10 7 ÷ 10 6 m

(300 - 3000) Hz

10 6 ÷ 10 5 m

(3 - 30)KHz

10 5 ÷ 10 4 m

(30 - 300)KHz

10 4 ÷ 10 3 m

(300 - 3000)KHz

10 3 ÷ 10 2 m

(3 - 30)MHz

10 2 ÷ 10 1 m

(30 - 300)MHz

10 ÷ 1 m

(300 - 3000)MHz

1 ÷ 10 −1 m

(3 - 30)GHz

10 −1 ÷ 10 −2 m

(30 - 300)GHz

10 −2 ÷ 10 −3 m

Extremly Low Frequency
TÇn sè tiÕng (VF)
Voice Frequency
TÇn sè rÊt thÊp (VLF)
Very Low Frequency
Tần số thấp (LF)
Low Frequency
Tần số trung bình (MF)
Medium Frequency
TÇn sè cao (HF)
High Frequency
TÇn sè rÊt cao (VHF)
Very High Frequency
Tần số cực cao (UHF)
Ultra High Frequency
Tần số siêu cao (SHF)
Super High Frequency
Tần số siêu cực cao (EHF)
Extremly High Frequency
Vùng ánh sáng Hồng ngoại (IR)

0,7 ữ 10 m

Infrared

Vùng ánh sáng thấy đợc
The Visible Spectrum (Light)

0,4 ữ 0,8m


5
Dải tần Vi ba (Microwave) có tần số từ 1GHz đến 40GHz đợc chia lm nhiều dải nhỏ:
L Band

:

(1 - 2) GHz

S Band

:

(2 - 4) GHz

C Band

:

(4 - 8) GHz

X Band

:

(8 - 12) GHz

Ku Band :

(12 - 18) GHz

K Band

:

(18 - 27) GHz

Ka Band :

(27 - 40) GHz

1.3 Băng thông
Băng thông l hiệu giữa tần số lớn nhất v tần số nhỏ nhất của tín hiệu. Đó l
khoảng tần số m phổ tín hiệu chiếm giữ hoặc l khoảng tần số tín hiệu đợc truyền từ
máy phát đến máy thu. Khi tín hiệu ban đầu đợc điều chế lên sóng mang cao tần, phổ
của tín hiệu cao tần đà điều chế chiếm giữ một băng thông quanh tần số sóng mang.
Tuỳ theo kiểu điều chế m băng thông cao tần có độ rộng khác nhau. Các kỹ thuật viễn
thông hớng đến việc giảm băng thông tín hiệu truyền, giảm nhiễu, tiết kiệm phổ tần
số.
1.4 Các ứng dụng kỹ thuật thông tin điện tử
1.4.1 Thông tin một chiều (Simplex)
- Phát thanh quảng bá AM, FM
- Truyền hình quảng bá
- Truyền hình cáp
- Nhắn tin

- Đo xa, điều khiển xa
1.4.2 Thông tin hai chiều (Duplex)
- Điện thoại công cộng
- Điện thoại vô tuyến di động hoặc cố định
- Điện thoại di động tế bo
- Truyền hình tơng tác


6
- Thông tin của các trạm mặt đất thông qua vƯ tinh
- Th«ng tin hμng kh«ng, th«ng tin vi ba số
- Thông tin số liệu giữa các máy vi tính...
1.5 Một số khái niệm cơ bản về cao tần
1.5.1 Bán dẫn công suất cao tần
Để có đợc công suất lớn ở tần số cao, BJT công suất cao tần đợc chế tạo bằng
công nghệ đặc biệt, nhiều tiếp giáp Emitter nhằm tăng chu vi dẫn dòng điện cao tần,
giảm điện trở cực Base v các điện dung kí sinh.
C

B
Base

Điện trở
cân bằng
Emitter
E

Hình 1.4 Cấu trúc BJT công suất cao tần
Số tiếp giáp Emitter có thể vi chục, vi trăm hoặc hơn nữa.

Cbc
rbb
B

rbe = Rip

B
Cbe

E
Hình 1.5 Mạch tơng đơng ngõ vo BJT công suất cao tần

rbb =rb l điện trở của bản th©n cùc base (phơ thc vμo bỊ dμy cđa base)


7
Bản chất BJT l luôn luôn tồn tại các điện dung mèi nèi ( C b e , C b c , C ce ) ảnh hởng
,

,

đến hệ số khuếch đại ở tần số cao, lm giới hạn tần số hoạt động của BJT.
Thông thờng, kiểu khuếch đại cao tần mắc E chung cho công suất ra lớn. Tuy
nhiên ở tần số cao, hồi tiếp âm điện áp qua C b c tăng, lm giảm hệ số khuếch đại. Tụ
,

ny tác động nh tụ Miller tơng đơng có giá trị lín ë ngâ vμo: CinMiller = Cb c (1 + AV )
,

trong đó AV l hệ số khuếch đại điện áp của mạch. Từ đó, tạo ra tụ tơng đơng ở ngõ

vo của BJT công suất cao tần nh hình 1.6, có giá trị Cin = CinMiller + Cb e
,

C

B
E
CMiller

Cbe

Cin
Hình 1.6 Tụ tơng đơng ngõ vo BJT công suất cao tần
Do đó, trở kháng vo của BJT (ZiQ), Av, hệ số khuếch đại dòng Ai, hệ số khuếch đại
công suất Ap, đều giảm khi tần số tăng. BJT thể hiện quán tính, đáp ứng vo - ra
không tức thời. Giữa dòng Ic v Ib có sự dịch pha, biên độ dòng ra Ic giảm.
Mắc B chung l giải pháp tối u của khuếch đại công suất cao tần, tuy hệ số khuếch
đại công suất của nó nhỏ hơn so với sơ đồ mắc E chung nhng phạm vi tần số hoạt
động cao hơn, băng thông đều v rộng hơn.
JFET vμ MOSFET cã cÊu tróc b¸n dÉn kh¸c BJT, chóng có trở kháng vo lớn, điện
dung tiếp giáp Cgs nhỏ, hoạt động tốt ở tần số cao với công suất lớn ổn định hơn BJT.
JFET v MOSFET công suất cao tần đang đợc dùng rất nhiều trong các hệ thống
thông tin hiện đại nh trạm gốc BTS của điện thoại di động tế bo, phát thanh, truyền
hình, vi ba, SSPA ( Solid State Power Amp), th«ng tin vƯ tinh...


8
1.5.2. Trun c«ng st lín nhÊt

PRL

X = - XS
XS

X

RS

RL

E = 1V
RS = 1Ω

ZS
X = X S = 1Ω

VRL

E
1

2,2

a)

RL/RS

b)

H×nh 1.7 a/ Nguồn cung cấp công suất cho tải ZL
b/ Sự phụ thuộc công suất tải PRL theo RL

PRL = VRL .I = I 2 .RL

Công suất trên tải:


E
PRL =
( RS + R L ) 2 + ( X S + X ) 2
⎣
PRL =

2

⎤
⎥ RL
⎥
⎦

E 2 .R L
( RS + RL ) 2 + ( X S + X ) 2

XS, X l phần kháng của nội trở nguồn v tải.
Khi XS =-X thì công suất trên tải l PRL =

E 2 .R L
( RS + R L ) 2

Khảo sát sự biến thiên PRL theo RL bằng cách lấy đạo hm, cho bằng zero.
'

PRL =

E 2 .[( RS + RL ) − 2 RL ]
=0
( RS + R L ) 3

Suy ra RS=RL. Khi đó công suất trên tải l cực đại:
PRL max =

E2
E2
=
4 R L 4 RS

Đồ thị biến thiên PRL theo RL cho ở hình 1.7b.


9
Vậy trở kháng nguồn bằng trở kháng tải RS + jXS = RL - jX hay RS = RL vμ XS =-X
Ta nãi cã sù trun c«ng st lín nhÊt ra tải.
Nếu yêu cầu truyền công suất lớn nhất trong cả một dải tần số thì giá trị thích hợp
cho phối hợp trở kháng không phản xạ l ZL = ZS hay RS + jXS = RL + jX.
Tuy nhiªn hiệu suất sẽ nhỏ hơn so với một tần số. Vấn đề ny liên qua đến sự lựa
chọn truyền tín hiệu trên dây truyền sóng.
1.5.3 Mạch điều hởng song song v nối tiếp (Parallel and
Serial Tuned Circuit)
Mạch điều hởng song song:
Cho mạch L, C song song, trong đó r - điện trở tổn hao của cuộn dây. Trở kháng
tơng đơng của mạch điều hởng:
Z eq =

(r + jX L )( jX C )
r + j( X L − X C )

XL=L : Cảm kháng cuộn dây.
Xc =

1
: dung kháng của tụ điện.
C

Zeq

C

L

Req(0)

r

0

Hình 1.8 Mạch điều
hởng song song

20

30

Hình 1.9 Đáp tuyến Zeq()

Thông thờng r << XL nên:

Z eq =
mch

XLXC
.
r + j( X L − X C )


10
Tại tần số cộng hởng =0=

1
LC

có X L = X C = ω 0 L =

L
1
=
=ρ
ω 0C
C

ρ - trë kh¸ng đặc tính. Thay thế vo biểu thức tính trở kháng:

Z eq = X

mch (ωo )

XC ρ2
Q
=
= ρQ = ω 0 LQ =
= R eq
r
r
ωoC
(ωo )

L

Q=
mch

ρ
r

=

Re q(ω 0 ) Re q(ω 0 )
=
.
XL
XC

Q lμ hƯ sè phÈm chÊt cđa m¹ch céng hởng song song.
Băng thông B =

fo
; 0=2fo.
Q

Tại tần số cộng hởng =o, trở kháng của mạch cộng hởng song song coi nh
thuần trở có Req(o) lớn. Tại tần số lệch céng h−ëng ω=nωo (n = 2,3,..), trë kh¸ng
Zeq(nωo) coi nh− thuần kháng rất nhỏ Zeq(no)=-jn/(n2+1)<< Req(o).
Đáp tuyến của Req(o) có dạng nh hình 1.9
Ví dụ: ở hình 1.8 có C = 10pF; Q = 200; fo = 10MHz. TÝnh Req(ωo) vμ r.
R eq =

Gi¶i:

(ωo )

Q
200
=
= 318kΩ
ω o C 2.3.14.10 7.10.10 −12

r=

Re q (ω 0 ) 318.10 3
=
= 7,96Ω

Q2
200 2

1. GhÐp một phần điện cảm mạch cộng hởng:
L2
L

a

C

Req

L1

Ze
b

Hình 1.10 Ghép một phần điện cảm
Ze =

( 0 L1 )2
r

=

( 0 L )2
r

2

L ⎞
.⎜ 1 ⎟ ; 0 ≤ Z e = P 2 . Re q (ω 0 ) ≤ Re q (ω 0 ) ;
⎝L⎠

P = L1/L : hÖ sè ghÐp vμo khung céng h−ëng.


11
L = L1+L2
2. Ghép một phần điện dung mạch cộng h−ëng:
2

⎛ 1 ⎞
⎜
⎜ω C ⎟
⎟
⎝ 0 1⎠ =
Ze =
r

C=

⎛ 1 ⎞
⎜
⎜ω C ⎟
⎟
⎝ 0 ⎠
r

2
2

⎛C⎞
.⎜ ⎟ = P 2 . Re q(ω 0 )
⎜C ⎟
⎝ 1⎠

C2
a

Ze

C1 .C 2
C
;P =
: hÖ sè ghÐp.
C1 + C 2
C1

Req

L
C1

b

0 ≤ Ze ≤ Re q(ω 0 )

Hình 1.11 Ghép một phần điện dung

Các biến thể cách ghép mạch điều hởng:

C2
a

L2

L3
c

L

Ze1

C1

L1

Ze2

b

C
L2

a

c

Ze1

d

L1

Ze2

b

a)

d

b)

Hình 1.12 a/ Ghép một phần ®iƯn dung ngá vμo, ®iƯn c¶m ngá ra
b/ GhÐp mét phần điện cảm ngỏ vo v ra
Mạch điều hởng điện tử: thay thế tụ C trong mạch điều hởng song bởi varicap.
CV
+VT

R

C1
L
CV

V
a)

b)

c)

Hình 1.13 a/ Kí hiệu Varicap. b/ Đặc tuyến Varicap.
c/ Mạch điều hởng điện tử
Mạch điều hởng song song v các biến thể dùng lm mạch tiền chọn lọc ngỏ vo máy
thu, tải chọn lọc cao tần, bộ chọn lọc trung tần, dao động, phối hợp trở kháng v.v..
Mạch ®iÒu h−ëng nèi tiÕp:


12
Zeq = r+jx = r+j(L-1/C)

Trở kháng tơng đơng

Z eq = r 2 + x 2

Tổng trở:

(Zeq) = arctg(x/r)

Góc pha:

Tại tần sè céng h−ëng nèi tiÕp ω0 cã ω0L = 1/(ω0C) nên Zeq(0) = r. Mạch điều hởng
nối tiếp thờng đợc dùng lm mạch lọc.
1.5.4. Mạch phối hợp trở kháng
Xét mạch phối hợp trở kháng cao tần hình 1.14
Zi

Mạch phối
hợp trở kh¸ng

Zi

~ E

Z L = Zi

Nguån RF
a)

ZL

~ E

ZL ≠ Z i

Nguån RF
b)

Hình 1.14 Nguồn phối hợp trở kháng tải
a/ lý tởng Zi = ZL thuần trở
b/ biến đổi trở kháng Zi thnh ZL hoặc ngợc lại
Một trong những vấn đề quan trọng của máy phát, máy thu l phối hợp trở kháng
có chọn lọc tần số giữa các tầng, đặc biệt giữa tầng công suất ra cao tần với anten phát
hay giữa anten thu với ngõ vo máy thu để truyền công suất tín hiệu lớn nhất v loại
nhiễu. Các mạch phối hợp trở kháng có dạng LC, biến áp hay tổ hợp giữa chúng.
Với trờng hợp a, Zi = ZL có công suất trên tải cực đại.

ở tần số cao (RF) Ýt khi Zi vμ ZL lμ thuÇn trë mμ bao giờ cũng có phần kháng no đó. ở
trờng hợp tổng quát Zi ZL hình b/ cần có mạch phối hợp trở kháng để truyền công
suất tín hiệu lớn nhất ra tải. Ví dụ nh cần truyền công suất máy phát cao tần ra tải l
anten phát. Dạng phối hợp trở kháng đơn giản nhất hình gồm có cuộn cảm L v tụ
điện C với các cấu hình kh¸c nhau:


13

Zi

~ E

~ E

ZL

C

L
C

L

Nguån RF

Nguån RF
a)

b)

Zi=Ri

Zi=Ri
ZL = RL

C

~ E

ZL

ZL = RL

L

Zi

L

C

~ E

Nguồn RF

Nguồn RF
c)

d)

Hình 1.15 Bốn kiểu mạch phối hợp trở kháng đơn giản hình
Biến áp l một trong những thnh phần phối hợp trở kháng thích hợp nhất. Biến áp lõi
sắt dùng ở tần số thấp, dễ dng biến đổi trở kháng theo yêu cầu tuỳ vo tỉ số vòng
dây cuộn sơ cấp v thứ cấp.
2

np
Zi np ⎞
=
= ⎜ ⎟ hay
ns
Z L ⎜ ns ⎟
⎝ ⎠

Zi
; np , ns số vòng cuộn dây sơ cấp v thứ cấp.
ZL

Biến áp lõi không khí dùng ở tần số cao có hiệu suất thấp hơn biến áp lõi sắt tần
số thấp. Một lõi sắt từ đặc biệt hình xuyến đợc chế tạo lm biến áp phối hợp trở kháng
ở tần sè cao. KiĨu biÕn ¸p tù ngÉu lâi xun cịng đợc dùng để phối hợp trở kháng
giữa các tầng.
Zi

Zi

~

np

ns

a/ giảm trở kháng

RL

~

np

ns

a/ nâng trở kháng

Hình 1.16 Phối hợp trở kháng dïng biÕn ¸p tù ngÉu

RL


14
Tơng tự nh biến áp lõi không khí, biến áp lõi Ferrite buộc từ trờng tạo bởi
cuộn sơ cấp tập trung vμo lâi, nhê ®ã cã mét sè −u ®iĨm quan trọng sau:
Thứ nhất l lõi Ferrite không bức xạ năng lợng cao tần do đó không cần bọc
giáp, trong khi ở lõi không khí thì ngợc lại vì không tập trung đợc từ trờng. Phần
mạch máy thu, máy phát dùng lõi không khí phải bọc kim tránh giao thoa tín hiệu với
phần mạch khác.
Thứ hai l hầu hết từ trờng tạo bởi cuộn sơ cấp đều cắt qua cuộn thứ cấp nên tỷ
số vòng dây cuộn sơ cấp - thứ cấp, tỷ số điện áp vo - ra hay tỷ số trở kháng tơng tự
nh ở biến áp tần số thấp.

Trong nhiều thiết kế mạch tạo cao tần mới, biến áp lõi xuyến đợc dùng phối hợp
trở kháng giữa các tầng. Đôi khi cuộn sơ v thứ cấp của loại biến áp ny đợc dùng lm
điện cảm của mạch ®iỊu h−ëng.
Cn c¶m lâi xun dïng ë RF cã −u điểm hơn lõi không khí vì độ từ thẩm cao
của lỗi dẫn đến điện cảm lớn, đặc biệt khi đa thêm lõi sắt vo thì điện cảm tăng lọt.
Với ứng dụng trong cao tần, điều đó có nghĩa l giá trị điện cảm sẽ tăng nếu thêm
một số ít vòng dây m kích thớc cuộn cảm vẫn nhỏ. Vi vòng dây có điện trở nhỏ tức
l hệ số phẩm chất Q của cuộn dây lớn hơn so với lõi không khÝ.
Cuén d©y lâi xuyÕn tõ thùc sù thay thÕ cuén dây lõi không khí trong các máy phát
hiện đại. ứng dụng nhiều nhất của nó l giảm thiểu số vòng dây m vẫn có giá trị điện
cảm lớn. Biến áp lâi xun tõ cã thĨ ®Êu nèi cho phÐp phèi hợp trở kháng dải rộng ở
cao tần.
Dấu chấm chỉ pha của vòng dây, tỷ số vòng dây biến áp 1:1 cũng l tỷ số phối
hợp trở kháng.
Zi

a/ Nguồn đối xứng, tải bất đối xứng

1:1

~

ZL = RL

~

ZL = RL

1:1

b/ Nguồn bất đối xứng, tải đối xứng

Hình 1.17 Biến áp Balun kết nối đối xứng hay
bất đối xứng tải với nguồn cao tÇn.


15

Zi

Zi

ZL = Zi/4

~

~
ZL = 4Zi

a/ Tăng trở kháng từ Zi sang ZL = 4Zi

b/ Giảm trở kháng từ Zi sang ZL = Zi/4

Hình 1.18 Biến áp Balun phối hợp tăng v giảm trở kháng
Nhiều biến áp balun khác có tỷ số biến đổi trở kháng 9:1; 16:1 có đợc bằng cách
mắc nối tiếp biến áp balun có tỷ số biến đổi lớn. Điều chú ý các vòng dây không đợc
gây nên cộng hởng ở tần số lm việc dải rộng.
Biến áp balun dải rộng hữu ích cho thiết kế khuếch đại công suất cao tần dải rộng,
không cần phải điều chỉnh phức tạp phần công suất cao tần, tuy nhiên lọc hi bậc cao
không đợc tốt. Một giải pháp khắc phục l thiết kế phần mức công suất nhỏ dùng

mạch điều hởng loại hi bậc cao, tầng công suất ra cao tần, dải rộng. Bộ khuếch đại
công suất ra cao tần có thể hoạt động ở chế độ A, B, C v D (chế độ đóng mở).
+V

RFC
1:4

16:1

RFin

RA

4:1

4:1

Hình 1.19 Khuếch đại công suất cao tần chế độ A dải rộng dùng
biến ¸p Balun phèi hỵp trë kh¸ng.
Trong nhiỊu tr−êng hỵp, Anten nằm trên cột cao áp cách xa máy phát, máy thu.
VÝ dơ Anten thu TV, anten m¸y ph¸t thanh - phát hình, anten viba v.v. Dây truyền sóng
nối giữa anten phát với ngõ ra máy phát hoặc ngõ vo máy thu với anten thu có trở
kháng bằng nhau thì có công suất lớn nhất. Có hai loại dây truyền sóng cơ bản:


16
1. D©y c©n b»ng (balanced line) gåm 2 d©y dÉn song song cách điện v cách
nhau một khoảng xác định còn gọi l dây song hnh. Dòng cao tần chảy trên
mỗi dây nh nhau so với đất nhng ngợc chiều nhau, không dây no nối
đất.

2. Dây bất cân bằng (unbalanced line) gồm 1 dây dẫn tín hiệu cách điện với 1
dây bọc nối đất, còn gọi l cable đồng trục.
Ví dụ: dây song hnh TV có trở kháng 300, đợc nối với anten thu có trở
kháng 300. Cáp đồng trục 50 nối giữa ngõ ra máy phát với anten phát bất đối xứng
có trở kháng 50.
Thông số cáp đồng trục:

Cable

Trở
kháng

Suy hao dB/100m
100MHz

200MHz 400MHz 600MHz 800MHz

1GHz

Ω
3CV2

75

19,5

5C2V

75

12,5

RG58V

50

12,3

17,8

26,1

30,1

34,7

43,3

RG58CV

50

15,8

23,5

34,8

38,7

44,6

57,7

RG59V

75

10,4

15,6

23,4

25,4

29,4

38,2

RG59B/V

75

10,7

16

23,6

26,2

30,2

38,6

PN150A

75

4,2

6,2

8,8

10,8

12,4

13,9