Đồ án Thiết bị vi ba số dm2g-1000

ấp. Các tần số 1’, 2’, 3’, 4’, 5’, gọi là tần số cao. b- Đặc tính cơ khí và điều kiện hoạt động. -Kích thước vật lý: + Rộng : 448mm + Cao : 325mm + Sâu : 450mm -Khối lượng: 30 kg -Điều kiện về nguồn: Điện áp một chiều cung cấp (DC) là -24V hoặc -48V (-19V đến -60V). -Điều kiện về môi trường: + Nhiệt độ xung quanh: 0 đến 450C + Độ ẩm tương đối: Tới 95% + Độ cao đặt máy: Được 4000 m so với mực nước biển (thường lợi dụng địa hình đồi, núi, vùng cao). 3.2 Chức năng các khối Băng tần Cơ sở (B-U/) (U/B) Mạng phân nhánh (BR - NTWK) Khối phát1 Khối phát 2 Khối thu 1 Khối thu 2 IN OUT Kênh nghiệp vụ số (DSC 2) Hiển thị (DSPL1) Logic gíam sát (SVLGC1) Tín hiệu nghiệp vụ DSC*1 DSC*2 DSC*1 DSC*2 Hình 3.2 - Sơ đồ khối tổng quát máy DM2G - 1000 Tổng quan sơ đồ gồm có: + Khối phát: 2 khối trong cơ cấu dự phòng nóng TX No1 và TX No2 + Khối thu: Cũng gồm hai khối RX No1 và RX No2 + Khối băng tần cơ sở: B-U/U-B + Khối kênh nghiệp vụ số: DSC2 + Khối logic giám sát: SVLG1 + Khối hiển thị: DSPL1 (Display 1) 3.2.1 Khối phát (TX). Vì TX No1 giống hệt TX No2 nên ta trình bầy với 1 trong 2 thiết bị: Dao động (OSC) Điều chế (MOD) Khuyếch đại (HPA) Xử lý phát (TDP) Từ băng tần Ra mạch phân nhánh Từ DSC tới (B-U/U-B) Hình 3.3 - Sơ đồ khối phát Khối phát gồm 4 khối chức năng sau: + Khối xử lý dữ liệu phát (TDP) + Khối dao động (OSC) + Khối điều chế (MOD) + Khối khuyếch đại công suất siêu cao tần (HPA) Khối xử lý dữ liệu phát (TDP). Tín hiệu từ băng tần cơ sở muốn phát đi phải được xử lý tại TDP: Nhiệm vụ của khối TDP - Chuyển đổi từ nối tiếp ra song song - Chuyển đổi tốc độ dữ liệu: (2 luồng) 8,448 Mbit/s x 2 đ 9,01764 Mbit/s x 2 - Ghép kênh dữ liệu của: + Bit dữ liệu chính (tới từ B-U/U-B) + Bit dữ liệu nghiệp vụ số (từ DSC2) + Bit đồng bộ khung + Bit kiểm tra chẵn lẻ + Bit điều khiển chèn + Bit nhận dạnh đường - Trộn (Scrambling) - Mã hoá vi sai - Gửi tín hiệu cảnh báo. Các thông số kỹ thuật: - Dữ liệu chính vào: 8,448 Mbit/s x 2 từ B-U/U-B tương thích với mức NRZ TTL (mã không trở về 0 với mức nguồn +5V) - Tín hiệu đồng hồ vào: 8,448 Mbit/s x 2 (từ B-U/U-B). - Tín hiệu nghiệp vụ vào: 140,9kb/s x 2 từ DSC2. - Dữ liệu đồng hồ DSC vào: 140,9kb/s từ DSC2. - Dữ liệu chính ra: 9,01764 Mbit/s x 2 tới bộ điều chế Cảnh báo: - Cảnh báo vào: B IN LOOS 1,2: Cảnh báo được báo tờ B-U/U-B khi tín hiệu lưỡng cực bị mất. Mức cảnh báo là TTL (mức ‘H‘ 5V) - Cảnh báo ra: + SIG IN: Xuất hiện cảnh báo khi tín hiệu chính hoặc tín hiệu DSC vào bị mất. Mức tín hiệu là TTL. + TPWR (cảnh báo công suất phát): Xuất hiện cảnh báo khi mức công suất phát nhỏ hơn công suất danh định 3dB. Mức cảnh báo là TTL (mức ‘H‘). Khối dao động. OSC: Tạo tín hiệu RF, được sử dụng cho hệ điều chế trực tiếp tín hiệu RF. Nó tạo dao động nội, ttần số dao động nội TX chính là tần số phát (vì ở đây không điều chế tần số mà điều chế 4 - QAM). Tần số dao động nội được tạo bởi khối dao động điều khiển điện áp (VCO) dưới sự cưỡng bức của mạch vòng khoá pha PLL (Phase-Lock-Loop). Các thông số kỹ thuật: - Dải tần: 2000 MHz đến 2150 MHz và 2150 MHz đến 2300 MHz. - Độ ổn định tần số: ± 10 ppm. - Mức ra RF: - 5dbm ± 1dbm. - Mức ra hiển thị (MON): - 15 dbm. Hoạt động của mạch: - Tần số dao động nội của VCO được điều khiển bằng vòng lặp khoá pha. - Tần số PPL quy chiếu là 8MHz, tần số so sánh là 250 MHz và bước gián đoạn là 500 KHz. - Đầu ra VCO được khuyếch đại và lọc để trừ loại hài bậc cao, sau đó đưa đến cổng RF OUT. Khối điều chế (Modulation). Khối này điều chế hai luồng tín hiệu 9,01764 Mbit/s đến bộ TDP. Tín hiệu ngoại sai (dao độnh nội) được lấy từ bộ dao động OSC, nó điều chế sóng mang trực tiếp. Phương thức điều chế ở đây là điều biên cầu phương (4-QAM, 4 mức là 00,01 10,11). Các thông số kỹ thuật: - Dải tần: 2000 MHz đến 2150 MHz và 2150 MHz đến 2300 MHz. - Mức tín hiệu vào: -5dbm ± 1dbm. - Tín hiệu ra điều chế: -5dbm ± 3dbm - Lỗi pha: Nhỏ hơn 50. - Tín hiệu đã được điều chế: 800 mVpp Hoạt động của mạch: - Tín hiệu ra RF (-5dbm) sau bộ TDP được khuyếch đại và chia làm hai phần bằng nhau bằng mạch phân chia sai động đưa vào thực hiện điều chế. Tín hiệu này có tần số đúng bằng tần số sóng mang của máy phát ra. - Hai luồng dữ liệu (S1 và S2) 9,01764 Mbit/s lấy ra sau bộ xử lý dữ liệu phát (TDP) được gửi tới bộ điều chế MOD (với phương thức 4-QAM) để điều chế sóng mang phát. Tín hiệu ra từ bộ này là tín hiệu siêu cao tần đã được điều chế. - Sau đó tín hiệu trên được đưa vào bộ khuyếch đại HPA để xử lý,. d- Khối khuyếch đại công suất siêu cao tần (HPA). Tín hiệu đầu vào của HPA là tín hiệu ra sau khối MOD, có mức là (-5dbm), bộ HPA khuyếch đại nó lên đến (+33dbm) để phát đi. Các thông số kỹ thuật: - Dải tần số: 2000 MHz đến 2150 MHz và 2150 MHz đến 2300 MHz - Mức tín hiệu vào: -5dbm (tín hiệu đã được điều chế). - Mức công suất ra: + 33dbm Hoạt động của mạch: HPA bao gồm một bộ khuyếch đại RF, VATT (bộ suy hao biến đổi), bộ phân chia và bộ khuyếch đại siêu cao tần. Tín hiệu trên đầu ra của bộ HPA được đưa tới bộ BR NTWK (mạng phân nhánh - Branching network) Như vậy khối phát TX gồm 4 chức năng chính và nhiều chức năng con như đã kể trên cùng với nguyên lý hoạt động cũng như các thông số kỹ thuật của chúng. Với sự quan sát thực tế chúng ta thấy rằng khối này rất gọn nhẹ dễ tháo rời vì nó là thiết bị số được cấu tạo bằng công nghệ vi điện tử (với các mảng mạch IC có độ tích hợp cao - LSI). Mặt khác công suất phát của máy là nhỏ (33dBm), vì các anten thu phát đặt cao, suy hao do môi trường truyền dẫn không trung nhỏ. Các mức điện một chiều DC cung cấp là thấp (-5V đến +10V), sẽ rất tiết kiệm, an toàn, công suất tiêu thụ toàn hệ thống là 110W (nhỏ). 3.2.2. Khối thu(RX). Gồm RX No1 giống hệt RX No2. Ta chỉ cần xét 1 máy thu RX No1: Nhận IF và giải điều chế (IF DEM) Chuyển đổi Tín hiệu thu (R CONV) Đến DSC2 Từ mạng phân nhánh Đến khối băng tần cơ sở (U-B) Hình 3.4 - Sơ đồ tổng quát khối thu1 (RX No1) IF Xử lý thu Giải điều chế Dao động nội Trộn tần Khuyếch đại thu Dao động đồng bộ Khuyếch đại IF Đến (U-B) Từ BR NTWK IF Đến kênh nghiệp vụ (DSC2) Hình 3.5 - Sơ đồ khối chi tiết của RX No1 a- Chức năng cơ bản của khối. + Chuyển đổi tín hiệu thu 2GHz và dao động đồng bộ thành một tín hiệu trung tần IF 70 MHz. + Tạo dạng phổ của tín hiệu IF. + Điều chỉnh mức tín hiệu ra IF bằng bộ điều lượng AGC. + Giải điều chế tín hiệu 4-QAM: Loại bỏ sóng mang trung tần, thu lại luồng tín hiệu. + Phân chia luồng tín hiệu, tách ra dữ liệu chính, dữ liệu DSC, xung đồng hồ, bit kiểm tra chẵn lẻ, bit thông tin về chèn. Các thông số kỹ thuật. + Tần số thu: 2000 đến 2150 MHz và 2150 MHz đến 2300 MHz + Mức tín hiệu thu: -42 dbm á -90dbm/50W + Tạp âm: 4dB là điển hình + Độ ổn định tần số nội: 10 ppm Các cảnh báo. + PLL (tên cảnh báo): Báo hiệu rằng mạch PLL của dao động nội bị mất ổn định. + LEVEL (mức): Khi mức ra của trung tần nhỏ hơn (-15dBm) tại R CONV + BER (tỷ lệ lỗi): Khi BER được phát hiện bởi việc kiểm tra chẵn lẻ quá một trong những giá trị đặt trước. Một trong những BER dưới đây có thể đặt trước: 10-4, 105,106,107... + FRAME (khung): Xuất hiện khi đồng bộ khung cho luồng dữ liệu chính bị mất. Các khối chức năng con. RX No1 gồm 7 khối (xem sơ đồ): LNA, MIX,VCO SYN, IFA, DEM, VCO, RDP. * Khối LNA (khối khuyếch đại cao tần và hạn chế tạp âm thấp): Khuyếch đại tín hiệu thu RF (2GHz) vì tín hiệu này bị suy hao trên đường truyền nên còn rất nhỏ (mặc dù truyền dẫn số suy hao nhỏ hơn nhiều so với truyền dẫn analog). * Khối VCO SYN (khối tổ hợp dao động): Bộ tạo dao động phục vụ cho việc trộn tần ở khối MIX. Bộ dao động này được sử dụng cùng với mạch vòng khoá pha (PLL). Khối MIX (bộ trộn tần). Thực hiện trộn tần để đổi tần, chuyển đổi từ tần số cao (siêu cao tần 2GHz) xuống tần số thấp (trung tần IF 70 MHz). Gọi ft là tần số thu (ằ 2GHz) Fđ đ là tần số dao động nội Thì tần số trung tần fIF sau bộ trộn được tính: FIF = fthu - fd đ Biết fIF = 70 MHz ta có thể tính toán để có được fd đ Độ ổn định tần số dao động nội yêu cầu là Ê 10-5. Bộ IFA (IF amplifier - khuyếch đại trung tần). Tín hiệu trung tần vừa được tạo ra sau bộ đổi tần sẽ được khuyếch đại tại đây để có biên độ đủ lớn để đưa vào bộ xử lý tại bộ IF DEM. Đồng thời tại đây (IFA), tín hiệu trung tần cũng được lọc để hạn chế tạp âm của nó. Ngoài ra bộ IFA còn làm nhiệm vụ: + Điều chỉnh hệ số khuyếch đại (AGC) + Lọc dạng phổ tín hiệu trung tần + Cảnh báo ra khi tín hiệu IF có sự cố. * Bộ VCO (Bộ dao động điều khiển điện áp) Tạo dao động nội phục vụ cho việc giải điều chế 4-QAM loại bỏ sóng mang trung tần IF, thu lại luồng tín hiệu ban đầu được phát. * Bộ DEM (giải điều chế) Bộ này có chức năng: Kết hợp với bộ tạo dao động nội (VCO) thực hiện giải điều chế, ở phía phát tiến hành điều chế theo phương thức 4-QAM, cho nên phía thu ở đây sẽ là giải điều chế 4-QAM. * Bộ RDP (bộ xử lý tín hiệu thu) Có các nhiệm vụ sau: + Khôi phục tín hiệu gửi đi từ tín hiệu bị trộn + Tách xung đồng hồ (khôi phục bit timing) + Tách bit đồng bộ khung + Tách bit kiểm tra chẵn lẻ + Tách bit DSC rồi đưa đến bộ kênh nghiệp vụ + Tách bit điều khiển chèn + Tách bit nhận dạng đường + Giải trộn + Giải mã vi sai Khối thu có hai bộ thu số1 và số 2 luôn cùng làm việc đồng thời (khác với phía phát), tín hiệu đưa vào xử lý trong tổng đài sẽ là tín hiệu thu tốt nhẩt trong 2 máy 1,2. Vậy mặc dù môi trường truyền dẫn vi ba có nhiều tạp âm, xuyên âm ảnh hưởng nhưng chất lượng tín hiệu vẫn đảm bảo trên mọi lĩnh vực. 3.2.3 Khối băng tần cơ sở (B-U/U-B). Khối này gồm hai phần chính: - Khối B-U (lưỡng cực sang đơn cực) ở phía phát - Khối U-B (đơn cực sang lưỡng cực) ở phía thu a- Khối B-U (phần phát). Nhận các luồng dữ liệu từ tổng đài số, giải mã HDB-3 và cung cấp hai luồng đơn cực vào 2 khối TX (khối phát). Giải mã Ghép HDB-3 kênh (decode)(MUX) Ghép kênh (MUX) 1/2 XO Ra1máy1 (8,448M) Ra1clock1 Ra2máy1 Ra1clock1 Ra1máy2 Ra2 clock2 XO Ra2 clock2 Ra 2 máy 2 2,048 MHz B-U B-U B-U B-U B-U B-U B-U B-U Hình 3.6 - Sơ đồ đầy đủ khối chuyển lưỡng cực sang đơn cực * Chức năng: + Chuyển đổi lưỡng cực sang đơn cực (B-U CONV) + Giải mã HDB-3 (HDB-3 decode) + Ghép 8 kênh 2Mbit/s thành 1 kênh 16 Mbit/s (MUX) + Cân bằng suy hao cáp + Khôi phục xung đồng hồ (clock) + Phát hiện tín hiệu cảnh báo (AIS). * Các thông số kỹ thuật: Vào Ra 8 luồng 2,048 Mbit/s 2 luồng 8,448 Mbit/s (NRZ) * Cảnh báo: B IN LOOS (mất tín hiệu vào): Cảnh báo khi một hay nhiều tín hiệu lưỡng cực tới khối này bị mất (mức ‘H ‘- 5V của TTL) được đưa tới phần giám sát (SV). + AIS REC (ghi nhận cảnh báo): Khi một hay nhiều tín hiệu đầu vào lưỡng cực tới khối này là AIS, mức ‘H ‘ của TTL được đưa tới phần giám sát (5V). * Nguyên lý hoạt động: 8 luồng dữ liệu HDB-3 2,048 Mbit/s được đưa vào bộ cân bằng cáp theo khuyến nghị G.703 của CCITT. Đầu ra cân bằng được chuyển đổi U-B và giải mã HDB-3 thành đơn cực NRZ (không trở về không). Các tín hiệu đơn cực được ghép bởi 12 MUX từ 8 luồng 2,048 Mbt/s thành 2 luồng 8,448 Mbit/s. Khi ghép tín hiệu đơn cực được phân làm 2 cho TX No1 và TX No2 khi tín hiệu vào HDB-3 bị mất, cảnh báo được gửi tới khối SVLGC1. Khi tín hiệu vào là AIS, AIS REC được gửi tới khối SVLGC1. Khối U-B (phần thu). * Nguyên lý hoạt động: Các tín hiệu đơn cực đưa ra 2 luồng 9,01764 Mbit/s từ RSW lấy từ thu 1 và thu 2, điều khiển bởi 8 xung đồng hồ. U-SW trongRSW tự động điều khiển chuyển mạch giữa luồng dữ liệu No1 và No2 bằng các lệnh chuyển mạch từ khối logic giám sát họăc bằng vận hành nhân công qua việc gạt chuyển mạch SW ở mặt trước card. Dữ liệu được chọn sẽ được chuyển từ song song ra nối tiếp. Dữ liệu được phân chia bởi 2 khối DEMUX (tách kênh) từ luồng số liệu số 2 thành 4 luồng dữ liệu thứ nhất. Luồng dữ liệu 2,048 Mbit/s được mã hoá HDB-3, chuyển đổi U-B và được đưa ra. Khi mất tín hiệu lối ra HDB-3 cảnh báo B OUT FL (lỗi đầu ra nhị phân) được gửi tới khối logic giám sát (SV LGC1). Khi tín hiệu lối ra là AIS, thì AIS SND (gửi tín hiệu cảnh báo) được đưa tới khối SV LGC1. AIS cũng được gửi tới khi cả máy thu 1 và 2 có cảnh báo đầu ra (RX ALM). Khối B-U/U-B được gọi là khối băng tần cơ sở vì tín hiệu ở đây là tín hiệu thuộc kênh cơ bản 2Mbit/s (lấy từ tổng đài số), chưa được điều chế và xử lý phát, cũng như nó đã được trả lại nguyên bản từ sau khối thu. Chức năng chính của khối này là chuyển đơn cực thành lưỡng cực (và ngược lại), ghép kênh (và tách kênh) vì tín hiệu đầu vào (hoặc Tách kênh (DEMUX) Tách kênh (DEMUX) VCXO VCXO VCXO VCXO Mã hoá HDB-3 Mã hoá HDB-3 VCXO VCXO VCXO VCXO Chuyển đổi tốc độ RSW 1/2 VCXO 1/2 VCXO RSW U-B U-B U-B U-B U-B U-B U-B U-B Hình 3.7 - Sơ đồ khối U-B ra) là dưới dạng mã đường, tín hiệu để ghép, chèn xử lý với tín hiệu nghiệp vụ lại là dưới dạng mã ,nhị phân đơn cực (nên phải biến đổi). Tại đầu vào ta không thể dùng mã nhị phân đơn cực được mà phải dùng mã đường lưỡng cực vì mã nhị phân đơn cực bị tiêu hao rất nhiều trên đường truyền dẫn. Có rất nhiều dạng mã đường như AMI, CMI, B3ZS, HDB-3... Mã đường trong vi ba thường dùng Ami hoặc HDB-3 (trong cáp quang thì thường dùng B8ZS), trong đó HDB-3 được dùng nhiều hơn vì nó triệt tiêu gần như hoàn toàn thành phần một chiều do đó đảm bảo được chất lượng cũng như sự đơn giản của đường truyền. Khối băng tần cơ sở cũng rất gọn nhẹ, dễ tháo rời với sự ứng dụng công nghệ vi điện tử. 3.2.4 Khối kênh nghiệp vụ số (DSC2). a- Các thông số kỹ thuật. * Kênh tín hiệu tần số âm thanh (VF): + Dải tần số vào/ra: 0,3 - 3,4 KHz + Mức tín hiệu vào ra danh định: Vào : (-14 đến -4 dbm) Ra : (-4 đến +7 dbm) + Tổng trở vào/ra: 600 W cân bằng * Kênh nghiệp vụ: + Dải tần số vào: 0,3 đến 3,4 KHz + Mức tín hiệu vào, ra danh định: Vào : -4 dbm Ra : -4 dbm + Tổng trở vào/ra: 600 W cân bằng b- Hoạt động của khối mạch. * Khối ghép kênh, phân kênh: Các chức năng ghép kênh chính là: + Ghép 4 đường dữ liệu 64 Kbit/s (2 đường thêm) + Chuyển đổi 1 luồng dữ liệu nối tiếp thành 2 luồng số liệu 140,9Kbit/s. + Ghép bit đồng bộ khung Các chức năng phân kênh chính là: + Kết hợp 2 luồng dữ liệu 140,9 Kbit/s thành một luồng dữ liệu. +Phân kênh luồng dữ liệu để được 4 luồng dữ liệu 64 Kbit/s + Đồng bộ khung. Một trong hai tín hiệu đầu ra (tín hiệu ra phân kênh số 1 hoặc tín hiệu ra phân kênh số 2) được chọn bởi mạch điều khiển tín hiệu đầu ra DEMUX. No1 và No2 được cho cùng mức ưu tiên. Khi lỗi của No1 và No2 do mất đồng bộ khung hay lỗi xung nhịp phân kênh 192 KHz, mạch điều khiển tín hiệu ra DEMUX chọn phần DEMUX tốt nhất. * Khối giao diện số hay mã hoá PCM: Một trong các mạch in phụ giao diện số và mã hoá PCM lựa chọn được đặt trên mạch in chính DSC2. + Khối giao diện dùng để truyền các đường số liệu 64 Kbit/s. + Khối mã hoá PCM dùng để phát tín hiệu tương tự. Bộ mã hoá PCM chuyển một tín hiệu tần số âm thanh sang đường số liệu 64 Kbit/s và bộ giải mã PCM chuyển đường số liệu 64 Kbit/s sang tín hiệu tần số âm thanh. * Khối mạng phân nhánh: Mạng phân nhánh này có 5 cổng vào ra cho các tín hiệu âm tần, 1 tín hiệu vào được chia làm 4 hướng. * Khối mã hoá, giải mã PCM (PCM CODEC): Khối mã hoá PCM chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (analog sang digital). Khối nối tiếp tín hiệu số (DIG CON). Khối này có 4 cổng vào/ra để truyền tín hiệu giám sát và tín hiệu điều khiển từ xa. Một trong 4 số liệu vào được gửi tới 3 cổng đầu ra khác theo thứ tự. Khối điện thoại nghiệp vụ. Khối này được cung cấp một điện thoại nghiệp vụ hoạt động với chức năng lựa chọn cuộc gọi. Các chức năng chính là: + Lựa chọn cuộc gọi + Gọi tới mọi trạm + Có thể gán 2 số độc lập với trạm + Gọi thoại Ngoài luồng dữ liệu chính (thoại, số liệu) với mục đích đo thử, kiểm tra bảo dưỡng, người ta đưa khối DSC2 vào. Nó sẽ giúp cho người vận hành giám sát được toàn bộ thiết bị, đường truyền. 3.2.5 Khối hiển thị (DSPL). Khối này có các chức năng sau: - Điện thoại nghiệp vụ TEL - Hiển thị chung COMMON - Hiển thị giám sát SUPERVISORY - Hiển thị cảnh báo và đổi trạng thái ALM / STATUS - Bộ đo chỉ tiêu trên mặy máy MONITOR - Điều khiển chuyển mạch TSW, RSW. 3.2.6 Giám sát và điều khiển. Trạm đầu cuối Trạm lặp Trạm lặp Trạm lặp Trạm đầu cuối Hình 3.8 - Sơ đồ kết nối tuyến vi ba Ghép tách kênh Đầu nối Giám sát Đầu nối Giám sát Ghép tách kênh DSC (ng.vụ) DSC (ng.vụ) Thiết bị vô tuyến Thiết bị vô tuyến Hình 3. 8 - Trạm lặp lại Để điều khiển và giám sát từ xa các trạm đầu cuối và trạm lặp được kết nối như hình vẽ trên. + Giám sát: Mọi liên lạc giữa các thiết bị vô tuyến được tiến hành bằng phương pháp quay vòng, thiết bị vô tuyến chủ gửi tín hiệu gọi tới thiết bị vô tuyến khác. Các thiết bị được gọi trở về, tin tức giám sát bao gồm cảnh báo, trạng thái thiết bị và dữ liệu biểu thị lỗi. Điều này dược thực hiện tuần tự từng thiết bị vô tuyến tại mỗi thời điểm cho tất cả các thiết bị vô tuyến trong hệ thống. Dữ liệu thiết bị vô tuyến cho tới tám trạm vô tuyến được lưu giữ trong bộ nhớ của khối giám sát và lựa chọn dữ liệu thiết bị bằng nút EQPNo trên mặt hiển thị. + Điều khiển từ xa: Thiết bị vô tuyến được quyền hỏi đáp và có thể thực hiện việc điều khiển từ xa để chuyển mạch dự phòng và các điều khiển từ ngoài khác. Thiết bị vô tuyến này gửi các lệch điều khiển từ xa tới các thiết bị vô tuyến được chọn. + Quyền hỏi đáp: Một thiết bị vô tuyến có quyền hỏi đáp bằng việc ấn nút MASTER (máy chủ) trên mặt máy phần hiển thị. Khi trạm được quyền hỏi, đèn LED tại nút MASTER sáng xanh. Khi nguồn nuôi được bật thiết bị vô tuyến nào hoạt động trước sẽ có quyền hỏi đáp, sau đó mọi thiết bị có cùng mức ưu tiên chọn quyền hỏi đáp. a- Thủ tục giám sát. DM2G-1000 có thể hiển thị tới DM2G-1000 khác chọn lựa thiết bị vô tuyến: + Chọn lựa thiết bị vô tuyến bằng việc ấn nút EQP (Equitment: Thiết bị) trên bộ giám sát của mặt hiển thị. + Trên mặt hiển thị hiện ra các cảnh báo thiết bị, các trạng thái và dữ liệu lỗi được lựa chọn đưa ra. b- Thủ tục điều khiển từ xa. Phần này giải thích các thủ tục vận hành điều khiển từ xa của thiết bị vi ba DM2G-1000. Chỉ có thiết bị có quyền hỏi đáp và điều khiển tới 7 thiết bị vô tuyến khác. Chọn mục điều khiển:ấn nút số 1 trên T SW chuyển mạch phát của màn hiển thị để chuyển hệ thống phát tới trạm số 1. ấn nút số 2 trên TSW của màn hiển thị (DSPL) để chuyển hệ thống phát tới trạm số 2. ấn nút AUTO trên TSW của DSPL để đặt TSW tới chế độ chuyển tự động. ấn nút số 2 trên RSW của mặt hiển thị để chuyển hệ thống thu tới số 2. ấn nút EXE và ON đồng thời trên TSW/RSW để hiện thu, phát cùng chỉ số. Điều khiển và giám sát từ xa là một chức năng quan trọng cấp cao của thiết bị vi ba số DM2G-1000, một chức năng mà ít loại máy vi ba khác đang tồn tại trên thị trường Việt nam có được. Nó thuận lợi cho việc thu thập thông tin nhanh để bảo dưỡng, xử lý sự cố nếu có xảy ra trong các mạng lưới vi ba khu vực. Chương IV - Phân tích phần máy phát thiết bị DM 2G - 1000 Chúng ta đã nghiên cứu về thiết bị vi ba số DM 2G-1000 với các sơ đồ khối chức năng, trong phần này chúng ta đi nghiên cứu kỹ hơn về sơ đồ nguyên lý mạch khối phát (TX). Khối phát (TX) gồm 4 khối chức năng cơ bản: TDP, OSC, MOD và HPA Khối MOD CONT là một bộ phận quan trọng của khối MOD, nó làm nhiệm vụ biến đổi, điều chỉnh hai dòng tín hiệu vào S1, S2 trước khi đưa vào điều chế. Trong khuôn khổ có hạn của bản đồ án chúng ta sẽ nghiên cứu 5 khối sau: TDP, OSC, MOD CONT, MOD và HPA. - Các ký hiệu trên hình 4.1 thể hiện các ý nghĩa sau: - SP PLL: Bộ so pha trong cơ cấu mạch tạo dao động OSC có vòng lặp khoá pha. Bộ sai động, phân đường, biến áp. 1/N: Bộ chia tần với hệ số chia N. VCO 1: Bộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp. Bộ khuếch đại. T: Bộ suy giảm. R: Cửa ra của bộ khuếch đại công suất. LOF MON: Điểm đo và hiển thị tín hiệu tần số dao động nội. RF MON: Điểm đo và hiển thị tín hiệu cao tần. RF OUT: Đầu ra cao tần đưa tới Anten. PLL ALM: Cảnh báo khi PLL mất xung đồng bộ. ALC CONT: Điều khiểm thay đổi mức vào HPA tự động. TLVL DET: Phát hiện mức công suất phát ra từ HPA. Tóm tắt nguyên lý hoạt động của các khối này: ALC MNL (Điều chỉnh bằng tay mức tự điều lượng): Khi ALC đặt OFF bằng nhân công (MANUAL), mức cảnh báo TTL (mức “H”) đưa ra đến SV LGC 1. CW ON (phát sóng mang): Khi CW ON được đặt, mức cảnh báo TTL “H” được đưa tới SV LGC 1. T PWR TVL MON (Kiểm tra mức công suất phát): (0 á +5)V TX điện áp hiển thị bằng điện áp. ID (Sự đồng đạng): Có thể được chọn từ 1 á 8, quá trình thiết lập được thực hiện trên BWB (Tấm đấu dây). Nguyên lý hoạt động của toàn mạch: Hai luồng dữ liệu chính 8,448 Mb/s và xung đồng hồ từ B-U của U-B được đưa tới LSI. Dữ liệu chính vào từ B-U/U-B được biến đổi tốc độ từ 8,448 Mb/s đến 9,01764 Mb/s sau đó hợp lại với dữ liệu DSC. Sau khi trộn, các bit chèn thêm như Bit đồng bộ khung, Bit nhận dạng luồng ID và Bit kiểm tra chẵn lẻ được hợp lại. Hai luồng dữ liệu được đưa tới bộ MOD. Khi B IN LOSS được báo từ khối B-U/U-B, bộ phát tín hiệu TDP của LSI (DP) phát tín hiệu cảnh báo (AIS). AIS cũng được xử lý như dữ liệu bình thường. Hai luồng dữ liệu DSC IN bị mất, cảnh báo SIG IN xuất hiện và SIG IN LED sáng đỏ trên Panel của TX. TDP đặc trưng cho mạch giao diện ALM (cảnh báo), MON và điều khiển ALC. Mức công suất phát ra được hiển thị bằng bộ phát hiện mức công suất ra TX của HPA (Bộ khuếch đại công suất siêu cao tần). Điện áp ra DC của bộ phát hiện (TLVL DET) được sử dụng cho ALC và TLVL MON. Để giữ ổn định công suất phát RF, ALC điều khiển bộ suy hao biến đổi (VATT) ở trong HPA theo cách ngược với điện áp ra của TLVL DET. Tín hiệu ra TLVL DET được gửi tới SV LGC 1 để điều khiển công suất phát ra. Bộ TDP nhận một cảnh báo PLL khi PLL của OSC có sự cố lặp khoá pha. TDP chuyển cảnh báo tới SV LGC 1. CW CONT (nối sóng mang) được điều khiển bởi SW2. Khi ấn SW2 chế độ vận hành của TX được đặt là CW ON và sóng mang không điều chế từ TX. Điện áp nuôi được cung cấp từ PS (+10 V và +5V) được cấp tới HPA qua chuyển mạch nguồn nuôi của TDP. Bộ chuyển mạch này được đặt là ON khi xác định rằng hoạt động của PLL và OSC là bình thường. Khi một cảnh báo PLL được phát hiện, chuyển mạch tự động đặt OFF và cắt nguồn nuôi tới HPA. 4.1 Khối dao động nội (OSC) 4.1.1 Sơ đồ nguyên lý khối dao động nội (OSC). 4.1.2 Tổng quát sơ đồ nguyên lý của khối. Bộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp VCO1 (Voltage Contronlled Osalater 1). + Mạch pha: IC6 của mạch điện liên quan. + Mạch chia tần IC5, IC2. + Mạch khuếch đại tín hiệu dao động đưa ra: IC3, TR2 và các mạch điện liên quan. Phần nguồn nuôi cung cấp IC7, IC8 và các tụ lọc. 4.1.3 Phân tích mạch trên sơ đồ. a- Bộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp (VCO1) Đầu vào VCONT tiếp nhận một điện áp điều khiển Ud từ IC6 sau khi đã được IC7 1/2 khuyếch đại. Đầu vào 5V tiếp nhận, điện áp một chiều từ bộ phận cấp nguồn để cho VCO1 làm việc. Một đầu GND nối đất. Đầu ra RF OUT cho tín hiệu ra ở tần số bằng 2GHz thông qua các mạch lọc, suy giảm rồi tách ra làm 2 đường, 1 đường là mạch chia tần đưa về so pha tại IC6, 1 đường là khuyếch đại tín hiệu dao động nội đưa đến đầu ra CN1. Các điện trở R11, R12, R13, R16, R17,R18 đóng vai trò là tác dụng suy giảm sẽ càng nhiều và ngược lại. b- Mạch so pha. Nhiều tài liệu cho rằng PLL bao gồm cả các khối VCO tách sóng pha chia tần lọc thông thấp và khuếch đại, nhưng trong sơ đồ này IC6 chỉ đóng vai trò mạch tách, so pha và lọc thấp. Trước hết chúng ta nói về chuyển mạch từ SW1 đến SW4. Nhiệm vụ của chúng là đặt tần số phát. Trong mỗi SW1 có 4 chuyển mạch nhỏ đó là cơ cấu chuyển mạch bằng các Triger trong hệ nhị phân. OSC 1 là bộ tạo dao động tần số nhỏ bằng thạch anh, tần số này khoảng 8 MHz và rất chuẩn. Tín hiệu tạo ra từ bộ này được dùng làm tín hiệu đầu vào cho mạch vòng khoá pha, tần số hoặc pha đưa về so sánh từ bộ VCO1 được khoá vào tần số hoặc pha của tín hiệu này. IC6 nhận tín hiệu một chiều cung cấp nguồn nuôi ở mức +5V sau khi được lọc nhiều lần và đưa tín hiệu cảnh báo mất xung đồng bộ PLL ra chân số 2 của CD1. Đồng thời IC6 nhận tín hiệu từ đầu ra bộ VCO1, được khuếch đại, chia tần làm tín hiệu nhỏ đi để so pha với tín hiệu vào từ bộ OSC1. Để có tín hiệu điều chỉnh Ud tỷ lệ với hiệu pha Dj = jv - jr (jv là của tín hiệu ở OSC1, jr là của tín hiệu vào IC6 từ mạch chia tần), thì ta phải dùng một bộ tách sóng pha (trong IC6) ở đầu ra bộ tách sóng pha là tín hiệu điều chỉnh được đưa đến bộ tạo dao động khống chế bằng điện áp VCO1. Vì U1 = KUv. Ur. Nên trong tín hiệu ra bộ tách sóng pha có các thành phần tần số. (wv - wr) hoặc (wv + wr). Tần số tổng bị loại bỏ nhờ bộ lọc thông thấp trong IC6 và đầu vào IC7, còn tần số hiệu được khuếch đại lên nhờ IC7 và được dùng làm tín hiệu để điều khiển tần số dao động nội của VCO1. Tần số VCO 1 được thay đổi sao cho (wv - wr) đ 0: nghĩa là fr’ = fv hoặc fr = Nfv với N là hệ số chia của bộ chia tần. Các tụ C41, C43, C44, C45 làm chức năng tụ lọc nguồn +5V. (R41, R43, C51), (R42, R44, C52) là trở kháng vào của IC7 nhưng đồng thời cũng làm chức năng mạch lọc thông thấp chỉ cho thông tin hiệu có tần số hiệu (Cov - Cor). R34 cấp thiên áp cho TR1 làm việc. R46, R54 là trở kháng vào và R27, C56 là trở kháng ra, R45, C53 nằm trong mạch vòng hồi tiếp của bộ khuếch đại. c- Mạch chia tần. IC5, IC2 và các mạch liên quan. Mạch chia tần là cần thiết bởi vì nó đổi tần số fr của bộ VCO1 (rất lớn) xuống tần số fr’ đủ nhỏ (fr’ + fr/N) để có thể so sánh với tần số vào từ bộ OSC1. Trước khi được chia tần ở IC5, tín hiệu từ đầu ra bộ VCO1 được khuyếch đại lên đủ lớn nhờ IC2. C63, C34 là tụ lọc nguồn cung cấp cho IC5 và IC2 làm việc. C19, C25, C31, C35 ngăn cách một chiều giữa các tầng. R29 làm nhiệm vụ ổn định trở kháng ra và trở kháng vào cho IC2 và IC5. Các linh kiện còn lại làm nhiệm vụ tải lọc xoay chiều cho các IC liên quan. d- Mạch khuyếch đại tín hiệu dao động (IC3, TR2). Tín hiệu từ đầu ra bộ VCO1 sau khi qua các bộ suy giảm nhỏ, lọc, được đưa đến khuyếch đại sơ bộ tại IC3, lại qua các bộ suy giảm rồi được khuếch đại tại TR2. Tín hiệu ở đầu ra TR2 đã đủ lớn qua bộ suy giảm nhỏ rồi đưa ra ngoài qua jắc cắm CN1. R61, R62, R63 làm thành bộ suy giảm. (R51, R52, R53), (R21, R22, R23) cũng là các bộ suy giảm ở đầu ra của hai tầng khuyếch đại. C11, C12 là các tụ nối tầng. C28, C64 là các tụ lọc nguồn một chiều cung cấp cho RV1, R56, R55, R54 là các điện trở trên đường cấp điện phân áp cho TR2. R58 và C6 dùng để ổn định trở kháng vào cho TR2, R59 và C9. Điốt D2 và R57 trong cơ cấu bảo vệ quá áp các linh kiện còn lại là tải cho các phần tử khuyếch đại. e- Phần nguồn cung cấp. IC7, IC8 và các tụ lọc. IC7 là IC dùng để ổn định điện áp nguồn cung cấp kiểu tham số. IC8 là IC dùng để ổn định điện áp nguồn cung cấp kiểu bù. L1, C6, C62 tạo thành một mặt lọc thông thấp hình P. C69, C65, C66 là các tụ lọc nguồn để có điện áp một chiều bằng phẳng cung cấp cho các phần tử tích cực cho mạch làm việc. 4.1.4 Nguyên lý hoạt động. VCO1 tạo ra tần số dao động 2GHz, tín hiệu có tần số này được chia ra thông qua các mạch lọc, suy giảm rồi phân thành hai nhánh: + Nhánh 1 qua các bộ khuếch đại ra ngoài. + Nhánh 2 qua mạch chia tần đưa về so pha tại IC6 với tín hiệu vào. Tín hiệu vào ở đây là tín hiệu tạo bởi khối dao động nhỏ OSC1. OSC1 thường được kết cấu bằng thạch anh tạo ra một tín hiệu dao động có tần số nhỏ về tần số giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra, nghĩa là PLL làm cho tần số Cor’ của tín hiệu so sánh bám theo tần số Cov của tín hiệu vào, tần số của tín hiệu so sánh tỷ lệ với tần số của tín hiệu ra từ bộ VCO1 theo một tỷ lệ nào đó do bộ chia tần: wr N wr’ = Để có tín hiệu điều chỉnh Ud tỷ lệ với hiệu pha Dj - j’r thì ta phải dùng bộ tách sóng pha. ở đầu ra bộ tách sóng pha là tín hiệu hiệu chỉnh Ud được đưa đến bộ tạo dao động khống chế bằng điện áp. Nhưng tín hiệu ra từ bộ tách sóng pha bao gồm hai tần số COv - COr’ và Cov + Cor’, nên người ta phải dùng bộ lọc thông thấp để loại bỏ tần số tổng, tần số hiệu được cho qua và khuếch đại lên, và được dùng làm tín hiệu điều khiển tần số dao động của VCO1 chức năng này do IC6 và IC7 (1/2) đảm nhận. Các chuyển mạch SW1, SW2, SW3, SW4 được gắn liền với IC6 để điều chỉnh tần số dao động nội phát ra. Tần số tạo ra này ở dải 2GHz, nhưng được chia làm nhiều cặp khác nhau bằng 2GHz. Các chuyển mạch này sẽ quyết định cặp tần số nào sẽ được dùng để thu và phát. Từ sơ đồ ta thấy nếu không có tín hiệu vào OSC 1 không làm việc thì tín hiệu hiệu chỉnh đưa vào VCO1 là Ud = 0, mạch VCO1 dao động tại tần số dao động riêng CD1 của nó. Lúc này sẽ có cảnh báo PLL mất xung đồng hồ đưa ra chân số 3 của CD1 (hình vẽ). Khi có tín hiệu vào, bộ tách sóng pha ở IC6 sẽ so pha với tần số của tín hiệu vào với tín hiệu so sánh.. đưa ra với tín hiệu điều khiển Ud qua lọc thông thấp và khuếch đại điều khiển tần số dao động nội của VCO1. Tín hiệu từ đầu ra bộ VCO1 sau khi đã điều khiển khoá pha sẽ được đưa ra qua các tầng khuếch đại IC3, TR2 cho đủ lớn đưa ra jắc CN1 nối vào khối MOD để tiến hành điều chế. Nguồn một chiều +10V từ chân số 2 của CD1 được lọc rất kỹ bởi các tụ C61, C62 cuộn cảm L1 và được ổn định bởi các IC7 và IC8. Qua các phần mạch này nguồn +10V bị suy giảm còn +5V, điện áp một chiều này được lọc tiếp rồi đưa đến nuôi cho các phần mạch khác. Nếu tần số tín hiệu vào và tín hiệu so sánh lệch nhau quá nhiều làm cho tần số tổng và tần số hiệu đều nằm ngoài khu vực thông của bộ lọc thì không có tín hiệu điều khiển VCO. VCO sẽ dao động tại tần số dao động riêng wv và w’r rơi vào khu vực thông của bộ lọc thì VCO bắt đầu nhận tín hiệu điều khiển, để thay đổi tần số dao động nội của nó, PLL bắt đầu làm việc, ta nói PLL là dải tần số mà có thể thiết lập chế độ đồng bộ, “Dải bắt” của PLL phụ thuộc vào dải thông của bộ lọc. “Dải giữ” của PLL là dải tần số mà PLL có thể giữ được chế độ đồng bộ khi thay đổi tần số tín hiệu vào. “Dải giữ” không phụ thuộc vào dải thông của bộ lọc mà phụ thuộc vào biên độ điện áp điều khiển và khả năng biến đổi tần số của VCO. 4.2 Khối MOD CONT .1. Sơ đồ nguyên lý của khối (MOD CONT). Bộ MOD CONT làm chức năng biến đổi mức luồng tín hiệu vào lấy từ khối xử lý dữ liệu phát TDP trước khi đưa vào điều chế tại MOD. Hình vẽ 1.4 a- Tổng quan sơ đồ nguyên lý khối. Hai đường biến đổi tín hiệu dẫn đến các đầu ra S1 OUT và S2 OUT. Hai đường cấp nguồn +10V và -10V. b- Phân tích từng đường tín hiệu. + Đường biến đổi tín hiệu dẫn đến S1 OUT Đường này làm nhiệm vụ khuyếch đại, lọc thông thấp và khuyếch đại có điều chỉnh IC1 là một phần tử khuyếch đại sơ bộ tín hiệu trước khi đưa vào lọc thấp. TR1 và TR2 là 2 Tranzitor làm chức năng khuyếch đại có điều chỉnh (Điều chỉnh phân áp và điều chỉnh mức ra). TR1 là Tranzitor ngược (NPN) mắc lặp Emiter để có trở kháng ra nhỏ thuận tiện cho việc phối hợp trở kháng với tầng sau, khuếch đại dòng điện rồi đưa đến đầu vào TR2. TR2 là Tranzitor loại PNP cũng được mắc lặp Emiter khuyếch đại dòng điện tín hiệu với sự điều chỉnh phân áp BNDCRT (Biến trở điện tử) tín hiệu ra S1 OUT được lấy từ chân E của TR2 với sự điều chỉnh mức ra bởi RY1. R5, R2, R4 là các điện trở suy giảm. R8, R6 dùng để ổn định trở kháng cho phần mạch phía sau. L1, C1, C20, C3, C22, L2 là các phần tử trong cơ cấu mạch lọc thông thấp. Điện cảm chặn các tần số cao và tụ điện ngắn mạch chúng xuống đất. L8 dùng để chứa tín hiệu cao tần (hài bậc cao). R20//L8 ổn định trở kháng, R9 dùng để định thiên cho chân E của TR1. R12 dùng để định thiên cho chân E của TR2. R10 là một phần tải của TR1 và cũng là điện trở ghép giữa hai tầng khuyếch đại. RV1 là biến trở dùng để điều chỉnh mức ra S1-OUT cho hợp lý. R11 dùng để cấp thiên áp cho chân B của TR2, RV2, RV3, RV4 dùng để điều chỉnh mức định thiên cấp cho TR2. C5 là tụ triệt tiêu tín hiệu cao tần phản xạ. C6 là tụ phối hợp trở kháng và cho TR2 và lọc tần số cao. + Đường biến đổi tín hiệu điện dẫn đến S2 OUT: Đường này làm chức năng như đường 1 nêu trên, hoàn toàn tương tự cả phần mạch điện và nhiệm vụ của từng linh kiện. IC1-2 giống như IC1-1. TR3 về cấu tạo và hoạt động giống như TR1. TR4 giống TR2. R1, R3, R7 là các điện trở suy giảm. R18, R13 dùng để ổn định trở kháng cho các phần mạch phía sau nó. L3, C2, C21, C4, C23, L4, C10 là các linh kiện nằm trong cơ cấu mạch lọc thông thấp. L7 Giống L8 ở đường mạch trên. R19//L7 dùng để ổn định trở kháng cho L7. R15 dùng trong cơ cấu định thiên cho chân E của TR3. R17 định thiên cho chân E của TR4. R14 là một phân tải của TR3 và cũng là điện trở ghép giữ hai tầng khuếch đại TR3 và TR4. RV5 là biến trở để điều chỉnh mức ra S2 OUT ở mức cần thiết. R16 dùng để cấp thiên áp cho chân B của TR4. RV6, RV7, RV8 dùng để điều chỉnh mức định thiên cấp cho TR4. C12 chức năng giống như C6, C11 giống như C5. + Đường cấp nguồn tín hiệu +10V: Gồm IC2, IC1 - Điện cảm và các tụ lọc. IC2 làm nhiệm vụ ổn định điện áp nguồn theo kiểu bù và tham số. IC1-P ổn định điện áp nguồn cung cấp theo kiểu tham số. Cuộn cảm L5 chặn cao tần. C13, C14, C15, C16, C17 là các tụ lọc nguồn. Do sụt áp trên các phần tử linh kiện kể trên mà điện áp cung cấp cho chân C các Tranzitor TR1, TR2 chỉ còn +5V. Q13, Q14, Q15 lấy điện áp từ nguồn ra cung cấp cho các phần mạch khác. * Đường cấp nguồn điện áp -10V Có nhiệm vụ lọc và ổn định điện áp một chiều -10V và cả suy giảm để cung cấp định thiên cho chân E, chân B của Tranzitor TR2, TR1. C18, C19 là các tụ lọc nguồn. LG là cuộn cảm chặn cao tần. R22, R23, R24 là các điện trở suy giảm. D2 là điôt zener phân cực ngược dùng để ổn định điện áp kiểu tham số. Điện áp sau khi được lọc và ổn đinh được đưa tới các biến trở từ BNDCNT1- SWDCNT16 để điều chỉnh mức phân áp định thiên cho chân B của TR2 và TR4. 4.2.2 Nguyên lý hoạt động của toàn mạch. Mỗi luồng tín hiệu và S1, S2 được cho qua các điện trở suy giảm rồi dẫn đến mỗi IC khuyếch đại hệ số nhỏ, sau đó tín hiệu khuyếch đại được lọc thấp bởi các tụ điện và điện cảm 2 tầng khuyếch đại Tranzitor tiếp tục khuyếch đại tín hiệu ở mỗi đường này với sự điều chỉnh định thiên cho các Tranzitor khuyếch đại và điều chỉnh mức ra. Việc cấp nguồn cho các Tranzitor được thực hiện bởi hai nguồn riêng rẽ (+10V và -10V). Các nguồn này được lọc rất cẩn thận bởi nhiều tụ lọc nguồn và được ổn định bởi các IC hoặc Diot zener. Ngoài việc cung cấp điện áp cho các phần tử tích cực trong sơ đồ này hoạt động, nó còn cung cấp nguồn cho các phần mạch khác ở đầu ra Q13, Q14, Q15. 4.3 Khối điều chế (MOD) 4.3.1 Sơ đồ nguyên lý khối điều chế (MOD). 4.3.2 Tổng quan sơ đồ nguyên lý khối MOD. HYB1 phân tín hiệu ra hai đường riêng rẽ: + Đường 1 đưa đến hiển thị tín hiệu dao động nội chưa điều chế LOF MON. + Đường 2 đưa đến điều chế tại D1 để có tín hiệu ra ở RF OUT. Xét từng đường tín hiệu: Đường tín hiệu đưa đến tín hiệu hiển thị tại LOF MON: Từ bộ sai động HYB1, tín hiệu bị suy giảm một phần rồi được khuếch đại lên nhờ IC1. Tín hiệu ra từ sau IC1 lại bị suy giảm một phần trước khi đưa đến đầu ra hiển thị. C1 ngăn cách một chiều giữa khối MOD và các khối bên ngoài. C2, C32, C3: Là các tụ nối tầng và ngăn cách một chiều. C15, C13, C12: Là các tụ lọc nguồn và chống điện dung tần số cao cho mạch. R1, R2, R3 làm thành một bộ giảm tĩnh. R4, R5: Nối một chân của bộ sai động HYB1 xuống đất. (R6, R7, R8) và (R9, R10, R11) làm thành các bộ suy giảm tĩnh. + Đường tín hiệu đưa đến điều chế: Ta có thể chia đường tín hiệu này thành ba phần mạch: Phần mạch khuyếch đại trước khi điều chế: Gồm các Tranzitor TR1, TR2 và các linh kiện có liên quan. Phần điều chế với hai đường tín hiệu cao tần và hai đường tín hiệu vào S1, S2: Khối D1. Phần mạch khuyếch đại sau điều chế: Gồm các Tranzitor TR3 và TR4 và các linh kiện có liên quan. Phần mạch khuyếch đại RF trước khi đưa vào điều chế: TR1 là một Tranzitor loại P được mắc E chung làm nhiệm vụ khuyếch đại sơ bộ tín hiệu siêu cao tần lấy từ bộ tạo dao động sau khi đưa qua bộ HYB1. C4, C5: Là các tụ nối tầng, C16 là tụ lọc nguồn. C8, C9: Là các tụ phối hợp trở kháng vào và ra cho TR1. C14 là tụ lọc nguồn. C6, C7 là các tụ nối tầng. TR2 cũng giống như TR1 về cấu tạo cách đấu nối. R17, R16, R15 là các điện trở phân áp cung cấp định thiên cho chân E và chân C của Tranzitor của TR2. C10, C11: Có chức năng như các tụ C8, C9. Tín hiệu tại đầu ra của TR2 bị suy giảm một phần rồi được tách làm hai đưa vào điều chế. R18, R19, R20: Làm thành một bộ suy giảm tĩnh. R21, R22 là các điện trở nối đất của bộ phân đường dịch pha (900). (R23, R24, R25) và (R18, R19, R20) cũng làm thành các bộ suy giảm tĩnh. C17, C18 là các tụ nối tầng. Phần mạch khuyếch đại sau khi điều chế: TR3 là Tranzitor ngược mắc E chung làm chức năng khuyếch đại. R31, R32, R33 làm thành bộ suy giảm tĩnh. R36, R35, R34: Là các điện trở cung cấp định thiên cho TR3 hoạt động. C21, C22 là các tụ nối tầng, C30 là tụ lọc nguồn cung cấp. C25, C26: Có chức năng giống như C10, C11. TR4 giống như TR3 làm chức năng khuếch đại tín hiệu từ đầu ra của TR3, do đó nó phải làm việc ở chế độ dùng áp lực. Kết cấu mạch điện của họ hoàn toàn tương tự. C23, C24, C31 là các tụ nối tầng. C29 là tụ lọc. C27, C28 có chức năng giống như C10, C11. R39, R38, R37 là các điện trở phân áp định thiên cho TR4, (R40, R41, R42) làm thành bộ suy giảm tĩnh. Phần điều chế: Phương thức điều chế được dùng ở đây là 4-QAM (Điều chế theo kiểu điều biên cầu phương). Hai luồng tín hiệu vào S1, S2 dưới dạng mã NRZ sau khi đã được xử lý phát tại TDP, qua các bộ lọc thông thấp hình G được đưa đến cầu phương tại D1 cùng với hai luồng tín hiệu siêu cao tần nhận được từ OSC sau khuếch đại ở D1, hai dạng tín hiệu này được trộn lại để điều chế theo kiểu đổi tần trên. (R29, C19) và (R30, C20) là các bộ lọc thông thấp hình G đối với hai luồng tín hiệu S1 và S2. Nguyên lý hoạt động của toàn mạch. Tín hiệu siêu cao tần do bộ OSC tạo ra được đưa vào bộ MOD nhờ jắc cắm S1, sau đó bị suy giảm một phần trước khi đến bộ sai động HYB1. Tại đây nó được phân thành hai đường riêng rẽ: + Đường 1: Được khuếch đại trước khi đưa vào điều chế tại D1. + Đường 2: Vì phương thức điều chế ở đây là điều biên cầu phương 4-QAM nên cần một bộ di pha phân đường tín hiệu từ đầu ra TR2 thành hai đường có pha vuông góc để đưa vào điều chế cùng hai đường tín hiệu S1 và S2 mức tín hiệu điều chế ở đầu ra là D1 là khá nhỏ nên cần phải được khuếch đại lên cho đủ lớn trước khi đưa đến đầu ra RF OUT. Chức năng khuyếch đại này do hai Tranzitor TR3, TR4 đảm nhận. Mức tín hiệu tại RF OUT khoảng -5dBm, muốn phát đi nó phải được khuyếch đại lên đến khoảng +33dBm nhờ bộ khuyếch đại công suất siêu cao tần HPA. Nguồn điện cung cấp cho khối MOD là các mức +10V và -10V. 4.4 Khối khuếch đại công suất siêu cao tần (HPA). 4.4.1 Tổng quan sơ đồ nguyên lý khối HPA. Năm bộ sai động HYB1áHYB5: Làm nhiệm vụ phân một đường tín hiệu ra làm hai đường hoặc gộp hai đường làm một, tuy nhiên vẫn có bộ sai động chỉ đơn thuần biến một đường này sang một đường khác như bộ HYB1 (biến áp). Ba tầng khuyếch đại đơn dùng 1 Tranzitor trường loại JFET gồm TR1, TR2, TR5. Hai tầng khuyếch đại đôi với 2 Tranzitor trường cũng loại JFET gồm (TR3, TR4) và (TR6, TR7). Để tiện cho việc phân tích chi tiết vào mạch điện ta phân tích mạch điện trên thành 5 phần cơ bản sau đây: Phần mạch khuếch đại đơn thứ 1: Bao gồm bộ sai động HYB1, Tranzitor TR1 và các mạch có liên quan. Phần mạch khuếch đại đơn thứ 2: Bao gồm Tranzitor TR2 và các mạch có liên quan Phần khuếch đại đôi thứ 1: Bao gồm bộ sai động HYB2, các Tranzitor TR3, TR4. Phần mạch khuếch đại đơn thứ 3: Bao gồm bộ sai động HYB3 và TR5. Phần mạch khuếch đại đôi thứ 2: bao gồm 2 bộ sai động HYb4 và HYB5, 2 Tranziot trường TR6, TR7 phần cửa ra của mạch và các linh kiện có liên quan. a. Phân tích sơ đồ nguyên lý của từng mạch. +Phần khuếch đại đơn thứ 1 (tầng 1): Bộ sai động HYB1 chỉ đơn thuần biến một đường tín hiệu vào thành một đường tín hiệu ra và phối hợp, tức là nó đóng vai trò như một biến áp thông thường. Các điot D2, D1 nối chân biến áp xuống đất. R41, R42, R43 làm thành bộ suy giảm tĩnh, R34 là điện trở suy giảm một phần điện áp ra điều chỉnh. C1 ngăn cách một chiều giữa tín hiệu vào và bộ HYB1, C71: Là tụ lọc để lấy điện áp một chiều bằng phẳng ALC CONT, C34, C15, C16 là các tụ chống ký sinh tần số cao trong mạch. Tầng khuyếch đại TR1 làm nhiện vụ khuyếch đại sơ bộ tín hiệu vào, ở đây ta dùng các Tranzitor trường cho khuyếch đại với mục đích phối hợp trở kháng tốt cho các tầng. TR1 được mắc theo sơ đồ cực nguồn chung, được phân cực theo kiểu mạch cố định dùng phần tử tích cực TR11. Sự phân cực này đảm bảo rằng thiên áp cung cấp cho TR1 làm việc luôn luôn không đổi. Vì TR1 có cực nguồn nối đất, điện áp cung cấp cho cực D của nó được lấy từ cực E của TR11 và cho cực G lấy từ cực C tương ứng. C2, C3 là các tụ nối tầng. C72, C73 là các tụ nguồn. C51 là tụ xoay chiều. C17, C18, C201, C202 là các tụ chống điện dung ký sinh tần số cao trong mạch. D4, D5 các điốt zener dùng để ổn định điện áp nguồn cung cấp. R75, R79, R71, R91, R51, R52, R63 là các điện trở phân áp cho TR1. R1 là điện trở cấp nguồn cho TR1. (R2, C52) chống điện dung ký sinh tần số thấp. + Phần mạch khuyếch đại đơn thứ 2 (tầng 2): Tầng khuyếch đại TR2 làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu ra sau tầng khuyếch đại TR1. Tương tự TR1, TR2 cũng là các Tranzitor trường JFET loại N được mắc theo sơ đồ S chung, được phân cực theo kiểu mạch cố định dùng phần tử tích cực TR12. Sự phân cực kiểu này cũng sẽ đảm bảo thiên áp cung cấp cho TR2 luôn là không đổi. Nguyên tắc ổn định của TR2 luôn là không đổi, sơ đồ mắc mạch của nó hoàn toàn như TR11 ổn định cho TR1. C4 là tụ nối tầng, ngăn cách TR2 và bộ sai động HYB1. C74, C75 là các tụ lọc nguồn. C53 là tụ lọc xoay chiều. C19, C20 là các tụ lọc chống ký sinh tần số thấp. D4, D5 là các điốt zener làm chức năng ổn định. R76, R80, R92, R54, R56, R64 là các điện trở phân áp cho TR12. R3 là điện trở cấp nguồn cho TR2. R94 là điện trở suy giảm trên đường cấp nguồn một chiều đến cực G của TR2. (R4, C54) làm chức năng chống ký sinh điện dung ký sinh tần số thấp. + Phần mạch khuếch đại đôi thứ 1 (tầng 3): Bộ sai động HYB2 làm nhiệm vụ biến đổi từ một đường tín hiệu ra thành 2 đường để tiếp tụ khuyếch đại trong cơ cấu khuyếch đại đôi. ở đây ta dùng khuyếch đại đôi bởi vì ta cần một công suất lớn, song công suất chịu đựng của Tranzitor trường dùng trong mạch là hạn chế, nên dùng hai đường khuyếch đại sau đó cộng lại bởi bộ sai động để có một công suất lớn gấp đôi. R36, R37 là các điện trở nối đất của bộ sai động. Hai đường khuyếch đại này hoàn toàn như nhau cả về sơ đồ kết cấu, chức năng và cả thậm chí cả giá trị các linh kiện. * Đường 1: TR3 cũng là một Tranzitor trường giống như TR2 và TR1, làm chức năng khuếch đại, được định thiên theo kiểu tích cực bởi TR13. Nguyên tắc định thiên ổn định điện áp cung cấp này hoàn toàn tương tự như TR1 định thiên cho TR1 và TR2 định thiên cho TR2. Tác dụng của các linh kiện: C5, C7 là các tụ nối tầng ngăn cách một chiều. C21, C32, C221, C222, C225 là các tụ chống điện dung ký sinh tần số cao trong mạch. C76, C78 là các tụ lọc nguồn. C55 là tụ lọc xoay chiều. R77, R81, R93, R73, R57, R58, R59, R65 là các điện trở phân áp định thiên cho TR3. R5 là điện trở trên đường cấp nguồn cho TR3 có tác dụng suy giảm một phần điện áp nguồn cung cấp. D6, D7 là các diot zener làm chức năng ổn định. (R7, R57) làm chức năng chống điện ký sinh tần số thấp trong mạch. * Đường 2: TR4 hoàn toàn tương tự như TR3 và TR14 giống như TR13 ở nhánh 1. Tác dụng của các linh kiện: C6, C8 là các tụ nối tầng. C22, C24, C231, C232, C235 là các tụ điện chống ký sinh tần số cao. C56 là tụ lọc xoay chiều. + (R8, C58) làm chức năng chống ký sinh tần số thấp. + Phần mạch khuyếch đại đơn thứ 3 (tầng 4): Phần mạch này gồm TR5 và các linh kiện có liên quan TR5 là JFET loại N mắc S chung trong đó cực S được nối đất, 2 cực G, D được cấp điện từ hai đường riêng rẽ. Chức năng chính của TR5 chỉ là khuếch đại tín hiệu siêu cao tần từ đầu ra của bộ cộng công suất HYB3 rồi đưa đến đầu vào bộ sai động HYB4 xuống đất. Hai đường khuyếch đại này giống hệt nhau về sơ đồ nguyên lý và kết cấu. * Đường 1: Được phụ trách bởi TR6, chức năng chính của nó là khuyếch đại để được một công suất lớn hơn. C11, C13 là các tụ ngăn cách một chiều giữa TR6 với đầu vào và đầu ra. C27, C29, C251, C255, C256 là các tụ hạn chế điện ký sinh tần số cao. C82, C84 là các tụ lọc nguồn. R11, R102 là các điện trở cấp nguồn cho TR6 làm việc. R22 là điện trở ổn định trở kháng vào cho TR6. (R13, R63) làm nhiệm vụ chống điện dung ký sinh tần số thấp. * Đường 2: Do TR7 phụ trách có chức năng giống hệt TR6 nêu trên. D10, D11 là các diot zener dùng để ổn định điện áp một chiều nguồn cung cấp. C83, C85 là các tụ lọc nguồn, C12, C14 là các tụ nối tầng. C28, C30, C261, C265, C266 là các tụ hạn chế điện dung ký sinh tần số cao. R103, R23 là các điện trở cấp nguồn cho TR7 làm việc. R23 dùng để ổn định trở kháng vào cho TR7. (R14, R64) dùng để chống điện dung ký sinh tần số thấp. HYB5 làm nhiệm vụ cộng công suất từ 2 đường trên một đường đưa đến cửa ra. Tại cửa ra có một đường tín hiệu siêu cao tần tại đây chỉnh lưu, lọc và đưa ra chân số 1 của CD1 dưới dạng điện áp một chiều, đây là tín hiệu phát ra mức công suất phát. R50 tương tự như R40. R15, R16 là các điện trở nối đất của mạch cửa ra. R45, R44, R46 là các điện trở suy giảm mức công suất phát và ổn định trở kháng của đường mạch này. R31, R32: Suy giảm tín hiệu một chiều sau lọc. D3 là điốt chỉnh lưu. C31, C32, C33: Là các tụ lọc sau chỉnh lưu. RF MON: Cửa ra lấy tín hiệu để đo và hiển thị. RF OUT: Cửa ra lấy tín hiệu sau khuếch đại đưa ra Anten. 4.4.2 Nguyên lý hoạt động của toàn mạch. Tín hiệu siêu cao tần RF IN (từ bộ MOD) vào qua lỗ cắm J1, qua bộ suy giảm tĩnh được ghép qua một đường khác đưa đến hai tầng khuyếch đại đơn. Tín hiệu ở đầu vào và đầu ra bộ HYB1 được đưa đến chân số 2 của CD1 để điều chỉnh mức vào một cách tự động. Qua 2 tầng khuyếch đại đơn TR1 và TR2 tín hiệu được phân làm hai đường nhờ bộ sai động HYB2, mỗi đường được khuyếch đại riêng rẽ nhờ TR3 hoặc TR4. Sau đó cộng công suất đã được khuyếch đại ở mỗi đường nhờ HYB3 để được một công suất lớn gấp đôi. Công suất này tiếp tục được TR5 khuyếch đại, sau tín hiệu từ đầu ra của TR5 lại được tiếp tục khuyếch đại như lần trước rồi HYB5 thực hiện chức năng cộng công suất từ hai đường lại để được một công suất siêu cao tần đủ lớn thông qua mạch cửa ra và phân nhánh tới RF OUT và RF MON. Mức công suất ra RF OUT được xác định nhờ mạch TLVL DET. Người ta cũng trích một phần tín hiệu ra chỉnh lưu lọc thành điện áp một chiều, thông qua các điện trở suy giảm đưa đến chân 1 của CD1 để xem xét mức công suất phát ra. Một số bài đo kiểm tra thiết bị vi ba DM2G - 1000 Bài 1 - Đo công suất phát Tổng quan. Bài đo này là để kiểm tra công suất ra của khối phát. Chỉ tiêu kỹ thuật Công suất tại đầu ra: + 33 dbm ± 1db Thiết bị yêu cầu cần dùng cho bài đo. + Máy đô công suất ML 4803A hoặc tương tự. + Bộ cảm biến (Power sensor) hoặc tương tự. + Suy hao 30db (Narda 768-30) hoặc tương tự. + Adaptor, N(j) - SMA(j), cáp SMA dài 100 mm. Sơ đồ đo. Power meter power cord RF OUT O No.1 TX BR NTWK To RF OUT SMA Cable (100mm) SMA(j) N(j) Adaptor ATT Phương pháp đo. Chuẩn bị bài đo. + Mở cáp nối giữa TX và BR NTWK. + Đặt CAL FACTOR trên máy đo công suất theo số phần trăm ghi trên bộ cảm biến (sensor) với tần số đo yêu cầu. + Thực hiện CAL về 0 cho máy đo công suất trước khi đo. Thực hiện phép đo như hình vẽ. Chú ý: Nên dùng suy hao 30db khi thực hiện phép đo để bảo đảm an toàn cho Sensor vì dải đo của Sensor thường từ - 30db đến + 20db. Đọc kết quả đo. Công suất phát ra = Kết quả đo trên máy đo + Giá trị suy hao Kết thúc bài đo. Sau khi đo xong phải đấu lại cáp nối để thiết bị hoạt động bình thường. 6- Điều chỉnh công suất. Nếu công suất ra không đủ như chỉ tiêu kỹ thuật thì ta có thể điều chỉnh tại AUTO LVL ADJ (RV8) trên khối phát (TX). Bài 2 - Đo tần số Tổng quan. Bài đo này để kiểm tra tần số dao động nội của khối TX. Chỉ tiêu kỹ thuật. Tolerance: Within ± 20 ppm Thiết bị cần dùng cho bài đo. Máy đếm tần số MF 1603A hoặc tương tự Adaptor, N(P) - SMA(J) Cáp SMA (2000mm) Sơ đồ đo. RF OUT O No.1 TX BR NTWK To LO F MON SMA Cable (2000mm) Frequency counter SMA (J) N(P) Adaptor Phương pháp đo. Chuẩn bị máy đo. + Bật nguồn cho máy đo trước khi đo ít nhất 30 phút để cho ấm máy và chạy ổn định. + BAND SELEC T SW trên máy đếm tần số sẽ đặt theo chỉ tiêu băng tần (RF band). Thực hiện phép đo như hình vẽ. c. Ghi lại kết quả đo trên máy. Bài 3 - Đo bit lỗi Tổng quan. Bài đo này dùng để thực hiện phép đo đánh giá chất lượng đường truyền thông qua tỷ số bit lỗi. Chỉ tiêu kỹ thuật. BER Ê 10-3 tại RSL = -87.0 dbm Thiết bị yêu cầu cần dùng cho bài đo. + Máy phân tích đường truyền ME 520B hoặc tương tự + Máy đo công suất ML 4803A và bộ cảm biến MA4701A hoặc tương tự + Bộ suy hao 768-10 (10db) hoặc tương tự + Bộ suy hao từng nấc HP8494A và HP8495A hoặc tương tự + Bộ suy hao 491F + Bộ biến đổi trở kháng 75W - 120W + Adaptor, N(P) - SMA(J) + Adaptor, N(J) - SMA(J) + Cáp SMA, 2000mm + Cáp SMA, 100mm + Cáp BNC - BNC Phương pháp đo. + Đặt và đấu nối thiết bị với máy đo như hình vẽ + Đưa cáp nối giữa khối thu (RX) và RF - BR NTWK ra ngoài + Nối máy đo công suất đến đầu ra RF - BR NTWK + Nối máy đo bit lỗi đến đầu IN, OUT của bộ phối hợp trở kháng + Điều chỉnh suy hao cho mức thu đạt -50 dbm + Nối cáp trả lại cho khối thu (RF) và RF - BR NTWK + Đo tỷ số lỗi (BER) và mức tín hiệu thu (RSL) thông qua việc điều chỉnh suy hao RX DM2G - 1000 HDB-3 OUTPUT HDB-3 INPUT Suy hao biến đổi SMA(J) Adaptor N(P) Suy hao SMA(J) Adaptor N(P) Suy hao Adaptor SMA(J)-N(P) Adaptor SMA(J)-N(P) Đến cổng ANT Đến cổng ANT Máy đo công suất Cáp SMA (100mm) Bộ cảm biến Đến B IN/OUT Đến B IN/OUT BNC-BNC Máy PTĐT Máy PTĐT BNC-BNC (T) (R) Cáp-3SMA Suy hao biến đổi Cáp-1SMA Cáp-2SMA