Máy phát truyền hình nec pcu 1110ssp1 và đi sâu phân tích anten phát

  • 78 trang
  • file .docx
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO
TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ THỊ HẰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
MÁY PHÁT HÌNH NEC PCU-1110SSP/1 VÀ
ĐI SÂU PHÂN TÍCH ANTEN PHÁT
HẢI PHÒNG - 2015
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO
TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ THỊ HẰNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
MÁY PHÁT HÌNH NEC PCU-1110SSP/1 VÀ
ĐI SÂU PHÂN TÍCH ANTEN PHÁT
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG; MÃ SỐ: D52027
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Xuân Việt
HẢI PHÒNG - 2015
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Đại học Hàng Hải Việt Nam nói chung và các thầy cô giáo trong khoa
Điện – Điện tử tàu biển, nghành Điện tử viễn thông nói riêng đã tận tình giảng dạy,
truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS. Trần Xuân Việt, thầy
đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án
tốt nghiệp. Trong thời gian làm việc với thầy, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều
kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa
học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình
học tập và công tác sau này.
Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên,
đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ
án tốt nghiệp!
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan :
1.Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của
thầy PGS. TS.Trần Xuân Việt.
2.Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên
công trình, thời gian, địa điểm công bố.
3.Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin chịu
hoàn toàn trách nhiệm.
Sinh viên
Vũ Thị Hằng
MỤC LỤ
ii
LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU...............................................vi
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH......................................................................................viii
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY PHÁT TRUYỀN HÌNH.................2
1.1. Chức năng nhiệm vụ của mát phát truyền hình...............................................2
1.1.1. Chức năng nhiệm vụ ...............................................................................2
1.1.2. Phân loại máy phát hình...........................................................................3
1.1.3. Yêu cầu đối với máy phát........................................................................5
1.2. Các chỉ tiêu kĩ thuật của máy phát..................................................................5
1.2.1. Các chỉ tiêu về điện..................................................................................5
1.2.2. Các chỉ tiêu kĩ thuật về kết cấu................................................................6
1.3. Phát sóng tín hiệu truyền hình.........................................................................7
1.3.1. Sơ đồ khối hệ thống phát tín hiệu truyền hình.........................................7
1.3.2. Điều chế tín hiệu......................................................................................9
CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ MÁY PHÁT TRUYỀN HÌNH...............................16
NEC PCU-1110SSP/1..............................................................................................16
2.1. Khái quát chung............................................................................................16
iii
2.2. Sơ đồ khối của máy phát...............................................................................19
2.2.1. Exciter A (B)..........................................................................................19
2.2.2. Khuếch đại công suất TR PA (V1000GUII-S)......................................23
2.2.3. V/A Combiner........................................................................................26
2.2.4. Exciter swiching.....................................................................................26
2.2.5. Power regulation system........................................................................27
2.2.6. Transmitter control system.....................................................................27
2.2.7. Cooling System......................................................................................27
2.3. Nguyên lý hoạt động.....................................................................................28
2.4. Hệ thống điều khiển......................................................................................29
2.4.1. Phương thức điều khiển............................................................................29
2.4.2. Nguyên lý điều khiển chung..................................................................29
2.4.3. Điều khiển máy phát hình......................................................................30
2.4.4. ON/ OFF điều khiển...............................................................................31
2.4.5. Lựa chọn Exciter-A / Exciter –B...........................................................33
2.4.6. Lựa chọn khối làm mát Blower-A hoặc Blower-B................................33
2.4.7. Điều khiển khi xảy ra sự cố..................................................................33
CHƯƠNG III: ĐI SÂU PHÂN TÍCH ANTEN PHÁT............................................36
3.1. Khái quát chung về anten..............................................................................36
3.1.1. Khái niệm về chấn tử đối xứng..............................................................36
3.1.2. Đặc tính phương hướng của anten chấn tử đối xứng.............................37
3.2. Dipole điện....................................................................................................41
iv
3.3. Công suất bức xạ và điện trở bức xạ của dipole điện...................................44
3.4. Dàn chấn tử đồng pha...................................................................................45
3.5. Hệ thống dàn chấn tử đồng pha của máy phát hình NEC CPU 1110SSP/1
10Kw.……………………………………………………………………………50
3.6. Khảo sát đặc tính phương hướng của anten chấn tử đối xứng bằng
MATLAB..............................................................................................................55
KẾT LUẬN..............................................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................61
v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
AM Amplitude Modulation
ASK Amplitude Shift Keying
AC Alternating Current
APC Automatic Phase Control
AGC Automatic Gain Control
A/V TR PA Audio/Video Power Ampliter
BPF Band Pass Filter
DC Direct Current
DG Differential Gain
DP Differental Phase
DVC Digital Video Compensator
SSB Single sideband Modulation
SAW Surface Acoustic Wave
PSK Phase Shift Keying
PS Power Supply
PLL Phase Locked Loop
ICPM Incidental Carrier Phase Modulation
IF Intermediate Frequency
FM Frequency Modulation
FSK Frequency Shift Keying
TR PA TEMP Power Ampliter Temperature
TR PA PS Power Ampliter Power Supply
UHF Ultra Hight Frequency
VHF Very Hight Frequency
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số Tên bảng Tran
bảng g
Bảng Các thông số cơ bản của tín hiệu truyền hình 15
1.1
Bảng Thông số kĩ thuật của máy phát truyền hình NEC 17,1
2.1 PCU-1110SSP/1 8
Bảng Các khối và chức năng trong khối kích thích 23
2.2 (Exciter)
Bảng Các đặc tính về điện của khối Exciter 23
2.3
Bảng Đặc điểm kĩ thuật của khối khuếch đại công suất 24.2
2.4 5
Bảng Trạng thái và đèn chỉ báo trên bảng điều khiển 31
2.5
Bảng Các phím chức năng trên bảng điều khiển máy 32
2.6 phát
Bảng Một số lỗi và cách xử lý lỗi bảo vệ máy phát 34
2.7
Bảng Một số lỗi có thể xảy ra khi mức tín hiệu quá mức 35
2.8
Bảng Thông số của dàn anten 53
3.1
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số Tên hình Tr
hình ang
Hình Sơ đồ hệ thống thu phát truyền 2
1.1
Hình Hệ thống phát tín hiệu truyền hình 7
1.2
Hình Phổ của tín hiệu điều biên (AM) 9
1.3
Hình Toàn bộ dải biên tần trên và biên tần dưới 10
1.4
Hình Toàn bộ dải biên tần trên và một phần biên tần dưới 11
1.5
Hình Dạng phổ của tín hiệu Video 12
1.6
Hình Dạng sóng của tín hiệu điều tần (FM) 13
1.7
Hình Phổ tần tín hiệu của một kênh truyền 14
1.8
Hình Tín hiệu truyền hình đầy đủ 15
1.9
Hình Sơ đồ khối mát phát truyền hình NEC PCU- 19
2.1 1110SSP/1
viii
Hình Sơ đồ khối bộ cộng hình tiếng 26
2.2
Hình Giao diện bảng điều khiển 32
2.3
Hình Cấu trúc cơ bản của chấn tử đối xứng 36
3.1
Hình Biểu diễn chấn tử đối xứng trong tọa độ cầu. 37
3.2
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = 38
3.3a 0.05λ
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = 38
3.3b 0.1λ
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = 39
3.3c 0.25λ
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = 40
3.3d 0.5λ
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = λ 40
3.3e
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = 40
3.3f 1.5λ
Hình Đồ thị phương hướng biên độ trong không gian 44
3.4
Hình Sơ đồ ghép nối các chấn tử đối xứng 45
3.5
Hình Mặt phản xạ kim loại 46
3.6a
Hình Lưới dây dẫn gồm các dây kim loại đặt song song 46
3.6b
Hình Sơ đồ biểu diễn các chế độ hoạt động của dàn chấn 47
3.7 tử.
Hình Đồ thị phương hướng của dàn chấn tử đồng pha 49
ix
3.8
Hình Hình dạng của 1 bộ panel 50
3.9a
Hình Sơ đồ đấu nối dàn anten 52
3.9b
Hình Sơ đồ lắp đặt dàn anten 52
3.9c
Hình Hình ảnh ghép các panel trong thực tế 53
3.9d
Hình Đồ thị phương hướng của dàn anten dipole 54
3.10
Hình Cường độ diện trường trong anten từ 54
3.11
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = 58
3.12a 0.5λ Trong tọa độ cực 2D
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = 58
3.12b 0.5λ Trong không gian 3D
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = λ 58
3.12c Trong tọa độ cực 2D
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = λ 58
3.12d Trong tọa độ cực 3D
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = 59
3.12e 1.45λ Trong tọa độ cực 2D
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l = 59
3.12f 1.45λ Trong không gian 3D
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l =1.5 59
3.12g λ Trong tọa độ cực 2D
Hình Biểu diễn hàm phương hướng chuẩn hóa khi l =1.5 59
3.12h λ Trong không gian 3D
x
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, khoa học kĩ thuật trên thế giới không ngừng tiên bộ và đạt được
nhiều thành tựu đáng kể. Cùng với sự phát triển đó không thể không kể đến sự phát
triển trong lĩnh vực phát thanh và truyền hình. Với các thiết bị như Viba,máy phát
hình, phát thanh, truyền hình số ... Các thiết bị này ngày càng trở nên nhỏ ngọn,
tinh vi và có tính tích hợp rất cao. Đáp ứng được các tính tính năng cơ bản cũng
như các tính năng nâng cao khác có hiệu quả làm việc cao và có tính bền đẹp.
Việc áp dụng khoa học kĩ thuật đó đã làm cho ngành truyền hình phát triển từ
truyền hình đen trắng chuyển sang hệ thống truyền hình màu. Từ hệ thống truyền
màu tương tự chuyển sang truyền hình kỹ thuật số và truyền hình có độ phân giải
cao.Tăng dần số kênh phát và thời lượng phát sóng. Phục vụ các nhu cầu giải trí,
tìm hiểu thông tin của người dân và tuyên truyền đường lối chính sách của Đảng và
Nhà nước, cùng các cơ quan báo trí khác tích cực góp phần xây dựng và bảo vệ Tổ
quốc. Góp phần vào sự phát triển của lĩnh vực này không thể không nói đến vai trò
của các máy phát truyền hình. Qua gần 5 năm học tập tại Trường Đại Học Hàng
Hải Việt Nam, được sự dạy bảo nhiệt của các thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện
tử, với sự cố gắng học hỏi của bản thân. Em được Ban Chủ nhiện Khoa Điện –
Điện tử và Nhà trường giao cho đề tài: " Máy phát truyền hình NEC PCU-
1110SSP/1 và đi sâu phân tích anten phát "
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy
giáo hướng dẫn PGS.TS Trần Xuân Việt em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của
mình. Tuy nhiên, do kinh nghiệm thực tế và trình độ hạn chế nên trong đồ án tốt
nghiệp của em không thể tránh khỏi thiếu sót. Em mong được sự chỉ bảo của các
thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Trần Xuân Việt và các thầy cô
giáo trong khoa Điện - Điện tử.
1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY PHÁT TRUYỀN HÌNH
1.1. Chức năng nhiệm vụ của mát phát truyền hình
1.1.1. Chức năng nhiệm vụ
ANTEN ANTEN
MÁY PHÁT MÁY THU
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống thu phát truyền hình
Mmmmook
Một hệ thống truyền hình bao gồm: thiết bị phát thiết bị thu và môi trường
truyền sóng. Trong đó thiết bị phát là một yếu tố quan trọng trong hệ thống thông
tin phát thanh truyền hình.
Máy phát là một thiết bị có nhiệm vụ phát đi tin tức dưới dạng sóng cao tần
nhằm đảm bảo thông tin có thể truyền đi xa.
Trong đó tín hiệu cao tần (sóng mang) làm nhiệm vụ chuyển tải thông tin cần
phát tới vị trí cần thu. Các nguồn tin này được tổng hợp và được gắn với sóng mang
bằng một phương thức điều chế thích hợp, thực hiện khuếch đại công suất cao tần
và chuyển bức xạ thành dạng sóng điện từ ra ngoài không gian qua hệ thống anten
phát.
2
Máy phát phải phát đi công suất đủ lớn và sử dụng phương thức điều chế
chính xác để đảm bảo khoảng cách truyền, chất lượng thông tin chuyển tải tới máy
thu sao cho ít sai, lỗi nhất. Ngoài ra tần số phát của máy phát phải được chọn căn
cứ vào các kênh và vùng phủ sóng được quy định của hiệp hội thông tin quốc tế.
Các tần số trung tâm của máy phát phải có độ ổn định tần số cao. Do đó cần quan
tâm tới một số chỉ tiêu kĩ thuật của máy phát như sau:
 Công suất ra của máy phát
 Độ ổn định tần số
 Các chỉ số điều chế: AM(mAM), FM(mFM),...
 Dải tần điều chế…
Máy thu là các thiết bị có nhiệm vụ thu tín hiệu truyền hình cao tần từ không
gian tự do thông qua anten của máy thu. Sau đó các tín hiệu này được biến đổi tách
sóng mang để thu được tín hiệu tin tức cần thu hiển thị đưa ra màn hình người sử
dụng.
1.1.2. Phân loại máy phát hình
Có nhiều cách phân loại máy phát tùy theo mục đích sử dụng, mức công suất
ra hay theo phương thức điều chế. Mỗi một phương pháp đều có một ưu nhược
điểm riêng phù hợp với từng lĩnh vực sử dụng. Do đó ta có thể căn cứ vào các yêu
cầu để đưa ra phương pháp phân loại tối ưu nhất.
a. Phân loại theo công suất
 Máy phát công suất nhỏ: Pra < 1kW
 Máy phát công suất vừa: 1kW ≤ Pra < 4kW
 Máy phát công suất lớn: Pra > 5kW
b. Phân loại theo tần số phát
Tùy theo tần số hoạt động của máy phát đang hoạt động mà ta phân loại ra
các loại máy phát:
3
 Máy phát kênh UHF
 Máy phát kênh VHF
c. Phân loại theo phương pháp điều chế
Dựa vào phương pháp điều chế người ta phân thành hai nhóm chính sau:
 Máy phát hình điều tương tự:
- Máy phát điều biên (AM- Amplitude Modulation)
- Máy phát đơn biên (SSB- Single sideband Modulation)
- Máy phát điều tần (FM- Frequency Modulation) và máy phát âm
thanh nổi (FM stereo)
 Máy phát điều chế số:
- Khóa dịch biên (ASK )
- Khóa dịch tần (FSK)
- Khóa dịch pha(PSK)...
 Máy phát LTX.
Ngày nay, các máy phát sóng đã được nghiên cứu chế tạo và được ứng dụng
vào tất cả các pháy phát thông tin số, truyền hình số, phát thanh số...
d. Phân loại theo hệ màu
 Máy phát hình hệ PAL
 Máy phát hình hệ SECAM
 Máy phát hình hệ NTSC
e. Phân loại theo phần tử khuếch đại
 Máy phát hình dùng đèn điện tử
 Máy phát hình dùng bán dẫn
 Máy phát hình dùng cả đèn điện tử và bán dẫn
f. Phân loại theo cấu hình
4
 Máy phát có hình và tiếng được phối hợp ở trung tần
 Máy phát phối hợp cao tần hình và tiếng
1.1.3. Yêu cầu đối với máy phát
 Đảm báo cự li thông tin.
 Đảm bảo dải tần công tác (tần số phát).
 Không sinh hài, gây nhiễu (nhiễu tần số lân cận).
1.2. Các chỉ tiêu kĩ thuật của máy phát
Chỉ tiêu kĩ thuật của máy phát truyền hình là các tham số về điện hoặc không
điện, dùng để so sánh đánh giá chất lượng tính năng hoạt động của các máy phát.
1.2.1. Các chỉ tiêu về điện
a. Công suất phát của máy phát
Là công suất phát của máy phát đưa ra anten để bức xạ ra không gian. Công
suất này sẽ quyết định cự ly thông tin của máy phát và được gọi là công suất có ích
Pt (công suất đưa ra tải). Trong máy phát ngoài công suất hữu ích P t còn có công
suất tổn hao Pa.
b. Hiệu suất của máy phát
Pt
ɳ=
P0
Trong đó: Pt : Công suất hữu ích đưa ra anten.
P0: Công suất tiêu tốn năng lượng toàn phần.
Tùy theo từng loại máy phát, ɳ của máy phát có thể đạt tới vài % đến vài
chục %. Với máy phát điện tử thế hệ cũ ɳ = vài chục %. Máy phát ngày nay có thể
đạt tới 80 – 90 %.
c. Dải tần công tác
Là khả năng làm việc của máy phát (khả năng bức xạ của máy phát) trong
một dải tần số hoặc một đoạn tần số nhất định nào đó. Theo tần số công tác ta có:
5
 Máy phát hình kênh UHF
 Máy phát hình kênh VHF
d. Độ ổn định tần số
Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất của máy phát nó đảm bảo quá trình thông tin
liên lạc nhanh chóng dễ dàng. Thu hẹp được độ rộng dải tần của một kênh thông
tin, không gây nhiễu cho các máy phát khác. Độ ổn định tần số chủ yếu phụ thuộc
vào các tần số dao động chủ. Ngày nay để nâng cao độ ổn định tần số của các máy
phát người ta thường dùng các bộ dao động chuẩn bằng thạch anh với tần số chuẩn
là 445 Mhz.
e. Độ chính xác của tần số
Là sự sai lệch tần số giữa bộ chỉ thị tần số phát với tần số bức xạ của anten
của máy phát ra không gian. Tham số này phụ thuộc vào cơ cấu chỉ thị của máy
phát.
f. Sóng hài
Là các tần số dài được bức xạ ra không gian cùng với thành phần cơ bản.
Máy phát nào cũng tồn tại sóng hài vì vậy các biện pháp lọc hài rất quan trọng. Tần
số hài gây nhiễu cho các đài phát khác và gây nhiễu xung quanh.
g. Các chỉ tiêu về điều chế
 Dải tần điều chế: Dải tần số thực hiện điều chế tin tức.
 Độ sâu điều chế: Áp dụng cho máy phát điều biên (tương tự).
 Đặc tuyến tần số điều chế: Là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của
hệ số điều chế theo tần số.
 Méo phi tuyến: Do tính chất phi tuyến của các phần tử khuếch đại.
 Méo tuyến tính (méo biên độ): Do các phần tử tuyến tính trong máy
gây nên, khả năng khuếch đại tính hiệu không đồng đều ở các tần số khác nhau.
6