Tài liệu Máy phát viba doc

Máy phát viba
1. Chuyển tiếp sóng vô tuyến.
Đường chuyển tiếp sóng vi ba được ứng dụng trong ngành truyền hình (xem hình 1), thông thường gồm
thiết bị khung cố định và chia làm 2 loại sau:
Đường truyền phân tán, trong đó truyền tín hiệu hình ảnh và âm thanh từ các phòng sản xuất chương trình đến
máy phát, hoặc giữa các máy phát với nhau. Trong trường hợp tín hiệu bị méo ở các phần khác nhau của chuỗi tín
hiệu từ camera đến người xem, đoạn phân tán chương trình được cho phép rất ít, do đó giảm thiểu suy giảm là rất
quan trọng. Trong một số trường hợp sự phân phối chương trình đến một số hay tất cả máy phát hình chính trong
mạng sẽ được phát đi thông qua PTO (tổ chức điều hành viễn thông công cộng) cung cấp mạch thường trực, mà
trong đó cáp quang chiếm ưu thế hay bằng vệ tinh. Trong một số trừơng hợp các đường truyền vô tuyến sẽ được
thuê bao để gia tăng vùng dịch vụ mà ở đó các mạch cố định sẽ rất khó tiếp cận hay chi phí quá cao để cung cấp.
Trong một số trường hợp cá biệt, ở đó các thiết bị có thể đòi hỏi nhiều đường truyền tín hiệu khác nhau, sử dụng
liên kết vô tuyến như đường truyền thứ 2 sẽ là giải pháp kinh tế hơn so với là xây dựng đường cáp thứ 2.
Đường truyền tổng hợp, được sử dụng để truyền chương trình thô từ các phòng dựng bên ngoài hay ENG (thu
thập tin tức điện tử) hay điểm tiếp nhận OB đến phòng sản xuất chương trình. Trong nhiều trường hợp các đường
truyền này sẽ đi theo cùng một tuyến với đường truyền phân phối nhưng theo hướng ngược lại. Trong quá khứ chỉ
có sự khác biệt duy nhất giữa đường truyền phân phối và đường truyền tổng hợp là yêu cầu về tính khả dụng,
nhưng với các phòng dựng số, định dạng tín hiệu truyền đi có thể khác nhau.
2. Liên kết vô tuyến số và tương tự.
Mãi cho đến năm 1980, tất cả liên kết vô tuyến đều dùng kỹ thuật tương tự, điều chế tần số băng rộng được sử
dụng trong truyền hình và đa hợp phân chia tần số nhiều kênh trong điện thoại. Ngày nay, hầu hết các thiết bị
được dùng trong điện thoại được thay thế bằng các đường truyền số mang dữ liệu và lưu lượng tiếng nói. Loại
điều chế này sử dụng trong khoảng từ pha hai cực hay khóa dịch pha cho dung lượng kênh thấp, thiết bị tần số
cực cao, đến khóa dịch pha vuông góc, điều chế biên độ vuông góc 16, 64,128 mức, điều chế mã Trellis 256 hay
512 mức dùng cho cho hệ thống có dung lượng cực cao mang 1,2 và 4 kênh của STM1, lưu lượng155Mbit.
Tất cả thiết bị nêu trên được thiết kế được hoạt động trong dãy tần số được chuẩn quốc tế trên các kênh phối hợp
để tránh việc can nhiễu lên các kênh khác. Một số thiết bị thì tương thích với liên kết cố định dùng những dải tần
và kỹ thuật dành cho mạng cục bộ của máy vi tính. Các thiết bị này thường được kiểm soát chặc chẻ khi chúng
hoạt động trên các kênh chia sẽ với các dịch vụ khác.
Ngoài ra, phụ thuộc vào các ứng dụng truyền hình định dạng của các tín hiệu được truyền đi sẽ ảnh hưởng loại
thiết bị dùng trong liên kết vô tuyến.

2.1. Truyền hình tương tự.
Các tín hiệu truyền thống này được phát đi bởi các đài phát hình và các tổ chức điều hành viễn thông công cộng
(PTOs) bằng liên kết vô tuyến dựa trên kỹ thuật tương tự, nhưng hiện nay hầu hết các chương trình được gửi
sang thiết bị PTO và truyền dẫn chương trình giữa đài phát đa số sử dụng kỹ thuật số. Mã hóa tín hiệu hình ảnh ở
mức 140Mbit sử dụng giảm nén được dùng trong các hệ thống truyền dẫn cần đem đến hình ảnh rõ ràng cho
người sử dụng.
Mặc khác, 34Mbit, hay có thể thấp hơn trong một số trường hợp, có thể dùng cho các mục đích phân phối. Với
những trường hợp này việc cắt giảm tốc độ bit hệ thống của bất kỳ teletext cần phải được trải ra và truyền đi trên
các kênh dữ liệu riêng biệt. Nhiều kênh có thể được ghép lại với nhau và gửi trên các đường truyền dung lượng
cao hơn, không cần dùng đến kỹ thuật PDH, chỉ cần 3 dòng truyền 34Mbit thông thường vừa đủ cho dòng truyền
dữ liệu SDH 155M bit. Đường truyền tổng hợp có thể là 8, 34, 140Mbit hay tương tự, phụ thuộc vào đặc tính yêu
cầu, chất lượng và khả năng tiếp nhận của trạm chuyển tiếp.
Trong nhiều trường hợp yêu cầu liên kết vô tuyến, thiết bị tương tự vẫn tỏ ra thích hợp nhất:
• Tín hiệu nhận được từ các trạm phát lại truyền hình. Trong hầu hết trường hợp các tín hiệu này không phù
hợp với việc các giảm tốc độ bit đã mã hóa số mà không kèm theo các chương trình xử lý thích hợp.
• Thêm vào việc cắt giảm đoạn mã hóa số tốc độ bit trong việc thiết lập mạng sẽ tạo ra sự phức tạp khi
truyền các tín hiệu liên tục từ các trạm và kiểm tra chất lượng.
• Vì vậy, không có sự thay đổi trong mạng phân phối, nhiều đường truyền sẽ cần phải mang tín hiệu truyền
hình ở tốc độ 140Mbit, dung lượng đường truyền này có thể chịu được nhiễu trên đường truyền và tín
hiệu thu tốt. Điều đó dẫn đến việc cần các bước nhảy (truyền vô tuyến từ điểm này đến điểm khác trên trái
đất thông qua tầng điện ly mà không cần phản xạ bề mặt trái đất) và xây dựng các trạm tái lập, ngay cả
nếu có thể làm được, chi phí vẫn rất mắc và gia tăng chi phí bảo dưỡng.
2.2. Truyền hình số mặt đất.
Ở nước Anh, tín hiệu truyền hình số được phân phối bởi các đường truyền mặt đất do PTO cung cấp và dịch vụ
vệ tinh tư nhân.
Trong cả 2 trường hợp tín hiệu đa hợp thích ứng mức chuẩn PDH có tốc độ 34 hay 140Mbit và được truyền dẫn
trong các mạch truyền thông thông thường. Các đường truyền mặt đất thường sử dụng ống quang.
Ở nước Mỹ, phần quan trọng của tín hiệu DTT được phân phối bởi liên kết vô tuyến. Loại thiết bị chuyên biệt sẽ
cho phép truyền liên tục các tín hiệu tương tự và số trên cùng “truyền song hành” trên kênh RF.
2.3. Dải tần.

Sự phân phối các đường truyền vô tuyến cố định ở trong khoảng 1 đến 57Ghz. Mục đích sử dụng và tính chất của
các dải tần khác nhau được chỉ ra ở đây:
• 1-3Ghz dải phổ được dùng cho điện thoại di động và dịch vụ dữ liệu. Nó có ưu điểm là đường truyền dài
và quá trình truyền dẫn không bị ảnh hưởng của thời tiết. Anten dùng trong những hệ thống dung lượng
thấp thường có kích thước nhỏ và giá thành hợp lý.
• 3-10Ghz dải phổ này thích hợp cho đa kênh số có dung lượng trung bình và cao hay các đường truyền
tương tự, cung cấp dịch vụ có độ tin cậy cao với các khoảng cách trên 70km. Các tín hiệu này không bị
ảnh hưởng của mưa dọc theo đường truyền, nhưng nhiễu lọan không khí có thể tạo ra fading (sự thay đổi
từ từ cường độ tín hiệu thu) và méo.
• 10-22Ghz dải phổ này thích hợp cho các đường truyền tương tự và số có dung lượng trung bình và cao,
khi tăng tần số hoạt động tác động của mưa trên đường truyền vô tuyến cũng tăng lên. Do đó, khả năng
thu của đường truyền hoạt động trong dải băng này bị ảnh hưởng bởi lượng mưa nhiều hơn là sự nhiễu
loạn không khí. Độ dài đường truyền chuẩn có thể từ 40km đối với đường truyền lưu lượng thấp ở tần số
10Ghz cho đến 3 hay 4km cho đường truyền dung lượng cao ở tần số 22Ghz, nhưng cả 2 đường truyền
trên là độc lập, tùy thuộc vào yêu cầu về mặt kinh tế.
• 22-57Ghz Dải phổ này được sử dụng rộng rãi trong các khoảng cách ngắn, đường truyền số đơn kênh có
dung lượng thấp, trung bình, cao. Độ dài của đường truyền có thể xác định dựa vào suy hao lượng mưa
và suy hao do môi khí quyển.
Hiện nay, nhiều dãy tần chỉ dành riêng cho đường truyền số. Mặc dù có sự chỉ định dải tần trên 23Ghz là dành cho
các đường truyền thoại tương tự, nhưng có rất ít thiết bị phát hoạt động ở tần số này. Điều đó là do nhu cầu thấp
và giá thành phần cứng thích hợp các đặc tính kỹ thuật ở tần số cao này là rất mắc.
2. Hệ thống đường truyền vô tuyến.
2.1. Bố trí hệ thống.
Hệ thống chuẩn bao gồm các thành phần sau:
Trang thiết bị vô tuyến:
• Máy phát và Máy thu.
• Nhánh đồng trục và ống dẫn sóng.
• Ống dẫn sóng hay cáp đồng trục và các phụ kiện giữa các thiết bị phát và anten.
• Khung thép nối giữa anten và tháp hay tòa nhà.
• Thiết bị giám sát hoạt động.

• Khối nguồn (pin mặt trời, máy phát điện chạy bằng dầu diesel, bộ sạc và pin)
Thiết bị phụ:
• Hệ thống đỡ anten (tháp anten hay xây dựng giá đỡ treo trên tường hay mái).
• Phòng đặt thiết bị vô tuyến.
• Hệ thống điều hòa.
2.2. Cấu hình hệ thống.
Cấu hình được sử dụng nhiều nhất là các dạng đơn hướng, song hướng, không sao lưu và sao lưu (bộ dự phòng
nóng, đường dẫn song hành và N+1). Các cấu hình thế hệ cũ chỉ được biết như là có bảo vệ và không được bảo
vệ.Trong các ứng dụng phát sóng, sự truyền dẫn có thể xem như theo 1 hướng và do đó việc thiết lặp các đường
truyền cho mục đích này là đơn hướng. Điều này sẽ giúp ta tiết kiệm được giá thành thiết bị và phí đăng ký cho
các kênh truyền. Tuy nhiên, nếu chương trình được phát đi trên các đường truyền số, thông thường hoạt động
theo chuẩn song hướng, phần lớn thiết bị loại này có các khối phát và thu thống nhất thành 1 khối; và việc điều
khiển hệ thống và hiển thị có thể hoạt động sai nếu loại bỏ chế độ đơn hướng.
2.2.1. Cấu hình đơn hướng không có bản sao (unduplicated).
Máy phát và thu được nối trực tiếp đến cổng anten thông qua ống dẫn sóng và bộ lọc kênh đồng trục, được chỉ ra
ở hình 2(a). Thiết bị đơn có tính kinh tế nhưng khi thiết bị phát hay thu bị lỗi chương trình chắc chắn sẽ bị mất.
2.2.2. Cấu hình đơn hướng, đa kênh không sao lưu.
Vài máy phát hay máy thu được kết hợp phát chung trên hệ thống anten điều đó có nghĩa là phân nhánh RF (hay
ghép kênh), và điều đó đòi hỏi phải kết hợp các bộ lọc và bộ chuyển mạch vòng, chỉ ra ở hình 2(b), Tín hiệu từ
máy phát A được nối trực tiếp đến bộ lọc kênh và bộ chuyển mạch vòng. Ngõ ra của máy phát B, hoạt động tần số
khác máy phát A, được nối trực tiếp bộ chuyển mạch vòng và đến bộ lọc kênh của máy phát A, và từ đó sẽ được
phản xạ theo hướng bộ chuyển mạch vòng. Cả 2 tín hiệu sẽ được kết hợp trên cùng 1 cổng của bộ chuyển mạch
vòng.
Cực tiểu tần số giữa các máy phát phụ thuộc vào băng thông và đặc tính phản xạ của bộ lọc, và chuẩn thường là
49 hay 56 Mhz cho truyền hình và các đường truyền dẫn số có dung lượng cao và trung bình. Theo cách định
nghĩa này ta có thể kết hợp nhiều hơn 2 máy phát.
2.2.3. Cấu hình song hướng.
Nhánh RF có thể kết nối đến máy phát và máy thu sau đó kết nối đến hệ thống anten chung. Cấu hình này là song
hướng. Sơ đồ kết nối này để giảm thiểu số chuyển mạch vòng. Trong trường hợp kết nối nhiều kênh cần quan tâm
đến quá trình xuyên điều chế.

2.2.4. Chế độ sao lưu (bảo vệ).
Thiết bị có thể nhân đôi tránh việc mất tín hiệu truyền dẫn khi xuất hiện lỗi. Việc sử dụng 2 máy phát và 2 bộ thu
cùng lúc, khi xuất hiện lỗi thì bộ chuyển mạch tự động sẽ chọn lựa thiết bị hoạt động.
Có nhiều cách khác nhau để thiết kế hệ thống máy phát và thu; và điều đó dẫn đến sự bố trí thiết bị được mô tả
dưới đây:
2.2.4.1. Dự phòng nóng.
Như được chỉ ra ở hình 6.6.2(d), tín hiệu điều chế được chia ra 2 máy phát hoạt động cùng tần số và ngõ ra RF
được kết nối với công tắc hay bộ ghép (coupler) để có thể chọn lựa máy phát được kết nối đến hệ thống anten.
Nếu sử dụng hệ thống công tắc, cả 2 máy phát đều phải chạy đúng công suất thiết kế, nếu sử dụng coupler thì
máy không đựơc chọn sẽ được tắt.
Ống chuyển tiếp đồng trục và công tắc chuyển ống dẫn sóng có suy hao chèn thấp (<0.5db) nhưng thời gian hoạt
động khá chậm (thời gian chuyển khoảng 20-30ms). Khi sử dụng bộ ghép thì độ suy hao thuộc hệ số ghép của
thiết bị.
Công tắc chuyển có thể có 3 hay 4 cổng. Khóa chuyển có 3 cổng, phản xạ công suất từ máy phát không dùng sẽ
đi vào bộ cách ly được lắp tại ngõ ra của nó. Trong khi đó công tắc 4 cổng công suất của máy phát không dùng
đến sẽ đưa vào tải hay bộ suy hao.
Các mạch giám sát trong máy phát sẽ kiểm tra quá trình hoạt động của các khối khác nhau, công suất ngõ ra và
sự liên tục của tín hiệu, và sẽ phát ra tín hiệu cảnh báo nếu phát hiện lỗi, khởi động bộ chọn lựa chuyển sang máy
phát khác.
Tại bộ phận thu, tín hiệu RF sẽ được chia vào ống dẫn sóng hay mạch lai (hybrid) đồng trục và sau đó truyền đến
cả 2 đầu thu. Việc chuyển mạch hoạt động ở dải gốc khi mạch kiểm tra phát hiện lỗi trong hoạt động thu.
Bộ chia cân bằng ở tần số RF giữa 2 bộ thu sẽ làm mất đi 3 dB trên cả 2 đường tín hiệu. Bộ chia không cân bằng,
4:1 hay 10:1 (6 hay 10dB), giảm sự suy hao vào 1 đầu thu đồng thời gia tăng suy hao tại các đầu thu khác. Việc
chọn đầu thu theo hướng kênh có sự suy hao thấp hơn (kênh chính và phụ).

2.2.4.2. Đường truyền song hành.
Hệ thống dây song hành thì không sử dụng khóa chuyển máy phát. Cả 2 máy phát hoạt động liên tục trên 2 tần số
khác nhau, và ngõ ra của chúng được kết hợp với rẽ nhánh RF và dẫn đến anten chung. Sự sắp xếp này tương tự
như hệ thống chỉ ra ở hình 2(b), nhưng có cùng tín hiệu được dẫn đến 2 máy phát, giống trường hợp dự phòng

nóng. Tại đầu thu cả 2 ngõ ra được kết hợp với khóa chuyển để có thể chọn lựa kênh tốt hơn.
Một hướng tiếp cận khác của kỹ thuật này là sử dụng đường truyền số dung lượng cao trong đó kênh thứ 2 có
cùng tần số kênh thứ 1 nhưng được truyền đi trên anten phân cực trực giao.
2.2.4.3. Bảo vệ N+1.
Các cấu hình dự phòng nóng và đường truyền song hành chỉ phù hợp cho việc bảo vệ các kênh vi ba đơn. Trong
hệ thống truyền dẫn nhiều kênh độc lập, việc nhân đôi mỗi kênh sẽ trở nên tốn kém và không cần thiết. Thay thế
vào đó, giải pháp được đưa ra là thêm vào 1 kênh để bảo vệ các kênh còn lại (N kênh).
Việc dò ra lỗi ở bộ thu làm cho khóa chuyển mạch logic bộ thu gửi tín hiệu cảnh báo đến máy phát cuối của đường
truyền theo kênh hồi tiếp. Tín hiệu cảnh báo này sẽ làm cho khóa chuyển mạch logic máy phát sẽ chuyển tín hiệu
bị ảnh hưởng từ kênh lỗi sang kênh bảo vệ.
Thông tin điều khiển hồi tiếp trong chế độ N+1 có thể được thêm vào đường truyền viba băng rộng theo hướng
ngược lại hay được truyền đi trong các đường truyền vô tuyến UHF/VHF băng hẹp hoặc đường điện thoại. Sự xác
nhận việc chuyển mạch ở máy phát sẽ được gửi đến bộ thu cuối và khóa chuyển kết hợp kênh lỗi chọn ra kênh
bảo vệ ở đầu thu.
2.3. Thiết kế máy phát.
Có 2 loại chính trong thiết kế máy phát viba:
Điều chế trực tiếp.
Hiện nay sự thiết kế này chỉ được dùng trong máy phát ở tần số cực cao (22Ghz hoặc trên nữa), đường truyền số
dung lượng thấp và dùng trong truyền hình. Sau khi xử lý, tín hiệu đầu vào được truyền trực tiếp đến bộ điều tần
tạo sóng mang RF. Tần số này sẽ ở mức thấp và sau đó được khuyếch đại, bằng các diod Gun, hay các linh kiện
khuyếch đại để ngõ ra có công suất là 100ml Watt .