Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền Thông Khoa Công Nghệ Điện Tử và Truyền Thông

Báo cáo thảo luận môn: Kĩ Thuật Vi Ba Số

Đề tài:

Tìm Hiểu Thiết Bị Vi Ba Số RMD-904

Sinh viên thực hiện:

1, Ngô Văn Thóc 4, Nguyễn Hà Nam 2, Nguyễn Ngọc Tuân 5, Lò Duy Anh

3, Đào Nguyên Luân 6, Nông Duy Anh

Thái nguyên 14/10/1012

I.Giới thiệu chung về thiết bị vi ba số RMD -904

Thiết bị AWA là thiết bị truyền dẫn Vi Ba số băng hẹp dạng cận đồng bộ do

AUSTRALIA sản xuất và nhập khẩu vào Việt Nam dưới dạng SKD hoặc CKD.Thiết

bị AWA hiện nay có một số loại như :

RMD 904 : 820 MHz-960 MHz

RMD 1502 : Truyền dẫn 1 luồng số 2,048 Mbit/s

RMD 1504 : Truyền dẫn 2 luồng số 2,048 Mbit/s

RMD 1808 : Truyền dẫn 4 luồng số 2,048 Mbit/s

Các thiết bị vi ba số này có thể được sử dụng để tổ chức các tuyến đơn hay nhiều

trạm cho thông tin đường trục hoặc đường nhánh. Có thể tổ chức chúng theo cấu hình

truyền dẫn không dự phòng với một máy phát và máy thu ở từng phía. Cũng có thể tổ

chức chúng ở dạng truyền dẫn có dự phòng để đạt được độ tin cậy cao hơn. Tồn tại

các phương thức dự phòng sau đây thiết bị:Dự phòng ấm, dự phòng nóng, phân tập

tần số, phân tập không gian.Ở trạm có dự phòng khi xẩy ra sự cố thì máy thu và máy

phát dự phòng được chuyển mạch bảo vệ (Protecttion Switch) chuyển vào chế độ

công tác.

Thiết bị RMD 904 là thiết bị đầu tiên được đưa vào lắp đặt,khai thác trên mạng

truyền dẫn vi ba số Việt Nam.Đây là thiết bị vi ba số băng thông hẹp.Hiện nay, hầu

hết các tỉnh huyện đang khai thác và sữ dụng thiết bị này.

Hình 1: Sơ đồ khối thiết bị viba số RMD 904

II. Chỉ tiêu kỹ thuật

THÔNG SỐ. CHỈ TIÊU KỸ THUẬT.

Dung lượng: 2*2Mb/s (60 kênh thoại).

Tần số vô tuyến: 820 MHz - 960 MHz.

Công suất ra nối ANTEN: +37dBm

Ngưỡng thu:

Tại BER = 10 exp-6.

Tại BER=10 exp-3.

-90dBm.

-93dBm.

-94 dBm.

Điều chế tín hiệu số: OQPSK.

Đầu vào số liệu: HDB3 2,048Mbit/s,

75 không cân bằng.

Điều chế kênh nghiệp vụ: FM.

Đáp tuyến tần số kênh nghiệp vụ 2 dB 3 dB.

300 2200 Hz:

Mức vào/ra kênh nghiệp vụ 600: 0 dBm.

Tỉ số tín hiệu/tạp âm S/N: >40 dB.

Tần số tone gọi: 2 KHz.

Điều chế kênh giám sát: FM.

Đáp tuyến tần số kênh giám sát

2,7Khz - 5,0Khz:

+2 dB3dB

Mức vào kênh giám sát (600): -10dBm

Mức ra kênh giám sát (600): -10dBm

Nguồn cung cấp cho thiết bi điện

áp DC:

-24 VDC hoặc -48 VDC

Công suất tiêu thụ toàn bộ trên

một máy đầu cuối:

+Với công suất ra 5 w:63W

+Với công suất ra 1w:43W

Các phương pháp dự phòng:

+ Dự phòngấm .

+ Dự phòngnóng.

+ Phân tập tần số.

+ Phân tập không gian.

Trở khắng Phiđơ và ANTEN:

ANTEN parabol đường kính:

50.

0,9 m; 1,2 m; 1,8 m; 2,4

m.

III.Điều chế trong thiết bị vi ba số RMD-904

Máy thu phát vi ba số sử dụng kiểu điều chế sốOQPSK điều chế pha 4 trạng

thái mã hoá trực tiếp(OfSet Quadrature Phase Shif Keying).

Bộ điều chế OQPSK được gọi là điều chế pha cầu phương. Mỗi một luồng

số liệu được xử lý bằng mạch điều khiển, hạn chế mức và đi qua bộ lọc

thông thấp. Hai luồng số liệu này được đưa vào hai bộ trộn cân bằng với tần

số sóng mang trung tần IF 220MHz điều chế 2PSK của hai nhánh, được đưa

vào bộ cộng kết hợp hai tín hiệu của hai bộ trộn sẽ tạo được ra tín hiệu

OQPSK.Tín hiệu sóng mang tần số 220MHz được lấy từ bộ dao động thạch

anh 73,333 MHz và được nhân ba (bội tần bậc 3).

Hình3.1.Khối điều chế OQPSK.

Bộ chuyển đổi mã từ đơn cực sang lưỡng cực (mã NRZ) với biên độ

0,7 V do hai đi ốt trong mạch 9V 4 (9V3) với cả hai luồng số hiệu A và

luồng số hiệu B. Sau đó các luồng số này đi qua mạng RC để giảm chậm các

sườn xung sao cho tỷ số đầy có thể điều chỉnh thật bằng nhau ở đầu ra của

bộ biến đổi mã.

Hai tín hiệu sóng mang 220MHz được cân bằng cách điều chỉnh mức

một chiều(DC) trong 2 bộ trộn được sử dụng điều chỉnh bù trong bộ khuếch

đại 9N2 và 9 N3. Tức là lần lượt điều chỉnh các chiết áp 9R57 và 9R58.

Đồng thời một trong hai tín hiệu sóng mang 220 MHz được đưa qua bộ làm

lệch pha 900 sau đó mới được đưa vào bộ điều chế pha: 2PSK (nguyên lý

điều chế 2PSK được học trong phần cơ sở vi ba). Tín hiệu ra của mỗi bộ

điều khiển 2PSK có tần số 220MHz và pha được lệch nhau 900 rồi tiếp tục

được đưa qua bộ tổng hợp (trộn hai sóng mang có điều chế này với nhau).

Đầu ra cuả nó sẽ thu được tín hiệu sóng mang IF 220 MHz và có điều chế

pha cầu phương (OQPSK) đưa qua bộ khuếch đại tuyến tính tín hiệu sóng

mang này được khuếch đại về biên độ điện áp để đưa sang bộ trộn nâng tần.

IV.Phần phát

Sơ đồ khối phần phát của RMD 904 được cho ở hình 4.1.

Hình 4.1: Sơ đồ khối máy phátHình vẽ 3.1: Sơ đồ khối máy phát RMD-904

Hình vẽ 2.2 : Sơ đồ khối máy phát RMD-904

KHỐI KÍCH THÍCH

KHỐI KĐ CÔNG SUẤT

KHỐI BĂNG TẦN CƠ

SỞ PHÁT

KHỐI HIỂN THỊ

RF

DIPLEXER

Máy phát RMD-904 gồm có các khối chính sau đây :

Khối băng tần cơ sở phát (TxBaseBand).

Khối kích thích (Exciter).

Khối khuếch đại công suất phát PA (Power Amplifier).

Tấm mạch hiển thị máy phát (Tx Display).

4.1.Khối băng tần cơ sở phát

Khối thực hiện bốn chức năng chính sau: Xử lý tín hiệu băng tần cơ sở

chính (số), Xử lý tín hiệu băng tần cơ sở phụ (tương tự), Cấp nguồn một

chiều, Khuyếch đại logarit và các hiển thị cảnh báo.

Nguyên lý hoạt động: Khối thực hiện nhận 2 luồng 2048Kb/s mã HDB3 từ

tổng đài hoặc máy ghép kênh hoặc các thiết bị khác đến ghép thành một

luồng 4,245Mb/s mã NRZ, sau đó được ngẫu nhiên hoá, chia thành 2 luồng

2,1225 Mb/s, được mã hoá vi sai trước khi đưa khối điều chế. Tín hiệu kênh

nghiệp vụ, kênh giám sát được ghép thành tín hiệu băng tần cơ sở phụ 5KHz

đưa đến điều tần vào sóng mang RF.

4.2.Khối kích thích

Modul kích thích nằm trong một hộp kim loại riêng lắp trên khung máy

phát. Khối kích thích thực hiện điều chế hai luồng số liệu sau khi đã được

mã hoá vi sai vào sóng mang trung tần 220MHz theo phương pháp điều chế

OQPSK. Sau đó tín hiệu IF phát được trộn năng tần với tần số sóng mang

RF nằm trong băng tần công tác. Sóng mang RF sử dụng để trộn nâng tần

được tạo ra từ một bộ dao động điều khiển điện áp VCO và vòng điều khiển

tổng hợp tần số. Tín hiệu sau khi trộn nâng tần được lọc, khuyếch đại và

khống chế mức +8dBm đưa tới khối khuyếch đại công suất.

Tín hiệu băng tần cơ sở phụ 5KHz gồm tín hiệu kênh nghiệp vụ, tín hiệu

kênh giám sát, tín hiệu tone được truyền đi bằng cách điều tần vào sóng

mang cao tần RF với độ di tần cực đại 15KHz trước khi tới bộ trộn nâng tần

tín hiệu IF 220MHz. Kết quả đầu ra của bộ trộn nâng tần tín hiệu RF phát

chứa các thông tin của luồng số từ tổng đài hoặc các thiết bị khác và các

thông tin nghiệp vụ.

Modul kích thích gồm ba khối chức năng chính:

+Khối điều chế OQPSK.

+Khối trộn nâng tần.

+Khối tổng hợp tần số.

4.3.Khối khuyếch đại công suất

Nguyên lý làm việc của khối được cho ở hình 3.2: Khối khuếch đại công

suất bao gồm 4 tầng khuếch đại tuyến tính siêu cao tần dùng Transistor

lưỡng cực để đảm bảo khuếch đại công suất từ +8dBm lên mức (30 -

37dBm) theo yêu cầu. Hệ số khuếch đại của hai tầng khuếch đại cuối có thể

điều khiển được bằng chiết áp. Định thiên cho 4 tầng khuyếch đại công suất

bằng tấm định thiên riêng.

Khối còn thực hiện cách li giữa máy phát và phiđơ anten bằng một bộ cách

sóng (Isolator). Nhờ bộ cách sóng này mà đảm bảo tránh hiện tượng phản xạ

sóng khi hở tải. Trích một phần sóng cao tần để tạo tín hiệu ALC điều khiển

các tầng khuyếch đại trong khối kích thích đảm bảo mức tín hiệu vào

+8dBm.Do định thiên cho các tầng khuyếch đại công suất bằng tấm định

thiên riêng dùng các Transistor như một nguồn dòng ổn định mà công suất

ra của máy phát được ổn định cao.Tín hiệu đầo vào nối tới khối kích thích

bằng đầu nối loại SMB. Tín hiệu ra nối qua bộ cách sóng (Isolator) bằng các

đầu nối dạng SMA trở kháng 50.

4.4.Khối hiển thị

Tấm hiển thị được lắp ráp ở PANEL phía trước máy phát . Tấm có ba đèn

LED cảnh báo màu đỏ và một bộ hiển thị 20 vạch LED để chỉ thị các mức

công suất phát hiện thời. Khối có nhiệm vụ nhận tất cả các tín hiệu chỉ thị về

trạng thái làm việc của hệ thống truyền dẫn điều khiển các đèn cảnh báo

Hình 2.4 Khối kích thíchHình 4.2: Khối khuếch đại công suất

tương ứng sáng. Máy được thiết kế hiển thị trạng thái sự cố tín hiệu phần

phát và hiển thị mức công suất phát.

4.5.Nguyên lý làm việc của máy phát RMD-904

Trên cơ sở các khối chức năng, máy phát RMD904 lần lượt thực hiện:

nhận hai luồng số 2048Kb/s mã HDB3 ghép thành luồng 4,245Mb/s, ngẫu

nhiên hoá, biến đổi nối tiếp thành song, mã hoá vi sai, điều chế vào sóng

mang trung tần IF phát 220MHz theo phương pháp OQPSK, trộn nâng tần

thành tín hiệu RF trong giải tần phát, khuyếch đại tín hiệu RF đạt mức công

suất phát 5 Wat (37dBm).

Xử lý tín hiệu kênh nghiệp vụ và kênh giám sát tạo thành tín hiệu băng tần

cơ sở phụ 5KHz điều tần vào sóng mang RF trước khi trộn nâng tần tín hiệu

IF phát 220MHz. Giám sát, xử lý, biến đổi các tín hiệu để tạo ra các tín hiệu

thể hiện về sự cố, mức tín hiệu điều khiển hiển thị

V.Phần thu

5.1.Sơ đồ khối

Hầu hết các nối ghép với bên ngoài được thực hiện thực hiện qua Jack nối

dạng chữ D.Ngoài ra còn có hai đầu nối 75 loại SMB để nối tín hiệu kiểm

tra biểu đồ mắt kênh I và kênh Q, một đầu nối 75 loại SMB để lấy ra đồng

hồ khôi phục 4,245Mb/s. Có thể thay đổi tàn số thu vô tuyến bằng các

chuyển mạch BCD với độ phân giải 100KHz.

Máy thu RMD-904 gồm có các khối chính:Modul biến đổi hạ tần -

Convertor Modul, Modul trung tần - IF Modul, Tấm mạch băng tần cơ sở

thu – RxBaseBand, Tấm mạch hiển thị (Rx Display).

5.2.Khối biến đổi hạ tần

Khối này có hai phần : Một phần biến đổi hạ tần vô tuyến và một bộ tổng

hợp tần số. Sơ đồ khối của Modul cho ở hình 5.2

Hình 5.2: Sơ đồ Modul biến đổi hạ tần

Hình 5.1:Sơ đồ khối máy thu

Hình 2.6: Sơ đồ máy thu

Hình 3.1: Sơ đồ khối máy thu RMD- 904.

T/H RF

2 2048KB/S KHỐI

TRUNG TẦN THUKHỐI BIẾN

ĐỔI HẠ TẦN KHỐI

BĂNG TẦN CƠ SỞ THU

KHỐI HIỂN THỊ

KHỐI NGUỒN CUNG CẤP

5.2.1.Bộ biến đổi hạ tần

Tấm biến đổi hạ tần có hai tầng khuyếch đại vô tuyến và tầng trộn đồng

thời loại trừ tần số ảnh. Các bộ khuyếch đại vô tuyến có có mạch điều khiển

định thiên. Tầng đầu được thích ứng để đảm bảo tập âm nhỏ (Tầng khuyếch

đại tập âm nhỏ LNA) còn tầng thứ hai có nhiệm vụ giảm sự thay đổi

khuyếch đại trong băng tần. Để ổn định hoạt động các phần tử tích cực được

nuôi bởi nguồn dòng ổn định.

Các bộ trộn gồm hai bộ trộn cân bằng và hai bộ ghép dịch pha 900.

Bộ trộn biến đổi hạ tần, tín hiệu thu vào trung tần 35MHz. Bộ trộn đảm

bảo loại trừ 20dB tần số ảnh và suy hao biến đổi 8dB. Việc loại trừ tần số

ảnh đạt được bằng chia dao động nội thành hai phần đông pha và đưa đến

hai bộ trộn cân bằng. Đồng thời cũng đưa đến hai bộ trộn này tín hiệu tần số

vô tuyến được chia đôi nhưng lệch pha 900 nhờ các mạch ghép (thực hiện

bằng mạch in).

5.2.2.Bộ tổng hợp tần số

Nhờ bộ tổng hợp tần số mà ta có thể dễ dàng điều chỉnh tần số thu với độ

phân giải 100KHz bằng các chuyển mạch xoay BCD. Bộ tổng hợp tần số

làm việc trên cơ sở vòng khoá pha.

Cũng giống như ở bộ tổng hợp tần số máy phát, các bộ chuyển mạch xoay

BCD điều khiển bộ chia lập trình để chọn kênh. Bộ dao động chuẩn là bộ

dao động thạch anh điều khiển được và vòng chứa bộ chia tốc độ cao kỹ

nghệ ECL và bộ chia lập trình.

5.3.Khối trung tần

Nguyên lí hoạt động của khối trung tần được cho ở hình 4.4: Modul trung

tần nhận tín hiệu trung tần IF = 35 MHz từ bộ biến đổi hạ tần lọc cũng như

tạo ra tín hiệu mức cố định cho các mạch băng tần cơ sở. Modul này xác

định độ rộng băng tần của hệ thống thu, nó chứa các mạch đo mức vô tuyến

và tạo ra các tín hiệu cảnh b¸o.

Hình 5.3: Sơ đồ bộ tổng hợp tần số

Khối này có hai tấm mạch in:Tấm lọc trung tần thu và tấm khuyếch đại

trung tần thu.

Tấm lọc trung tần thu: Tấm này nhận tín hiệu ở đầu ra của bộ biến

đổi hạ tầnvà đảm bảo độ chọn lọc của máy thu. Bộ lọc bao gồm hai mạng

lọc LC : một mạng 4 cực và một mạng 3 cực. Giữa chúng là tầng khuyếch

đại đệm. Để giảm tạp âm tín hiệu, ở đầu vào được khuyếch đại bởi một tầng

khuyếch đại bao gồm Transistor lưỡng cực và Transistor trường J-FET có

cực cổng nối đất.

Bộ khuyếch đại trung tần thu: Bộ khuyếch đại nhận tín hiệu vào với

sự thay đổi có thể khá lớn (-105dBm đến -50dBm) ở đầu vào máy thu và tạo

ra tín hiệu ra có sự thay đổi nhỏ hơn 2dB. Bộ khuyếch đại trung tần thu cũng

đảm bảo điện áp đo đưa ra với thay đổi tỷ lệ với mức tín hiệu trung tần. Điện

áp đo này nhận được từ mạch xử lý AGC bằng bộ khuyếch đại Logarit.

Hình 5.4: Sơ đồ Modul trung tần

5.4. Khối băng tần cơ sở

Chức năng của khối băng tần cơ sở thu là nhận tín hiệu trung tần 35MHz

để khôi phục lại tín hiệu băng tần cơ sở số (khôi phục các luồng số 2048Kb/s

được gửi đi từ phía phát) và các tín hiệu kênh nghiệp vụ, giám sát, tone gọi ở

băng tần cơ sở phụ. Các luồng số ở tín hiệu trung tần được điều chế OQPSK

trong khí đó tín hiệu băng tần cơ sở phụ được điều tần. Để khôi phục lại các

thông tin nói trên tấm băng tần cơ sở thu phải thực hiện các chức năng

sau:Khôi phục sóng mang, Giao tiếp số liệu, Khôi phục đồng hồ, Giải mã

hoá vi sai và biến đổi số liệu song song thành nối tiếp, Khử ngẫu nhiên hoá,

Phân kênh số, Biến đổi mã NRZ vào HDB3, Cấp nguồn

5.5.Khối cấp nguồn

Khối cấp nguồn thực hiện biến đổi nguồn DC và ổn áp theo nguyên lý điều

chế độ rộng xung giống như nguồn máy phát cung cấp các mức điện áp cho

máy thu: 5V; +10V; +36V hơn nữa các điện áp ra cũng được tinh ổn bởi

các bộ ổn định điện áp. Tuy nhiên vì công suất tiêu thụ nhỏ nên bộ nguồn

làm việc trong giải từ - 20VDC đến - 60VDC không cần phải sử dụng các

jắc chuyển đổi chế độ nguồn cung cấp đầu vào -24V, -48V như máy phát.

Nguồn cung cấp cũng được bảo vệ quá áp và quá dòng.

5.6.Khối hiển thị 

Tấm hiểu thị được lắp ở panel trước của máy thu. Có 3 đèn LED đỏ và mặt

hiển thị 20LED vạch để chị thị mức công suất vô tuyết thu.

5.7.Nguyên lý làm việc của máy thu vô tuyến số RMD-904

Sóng mang siêu cao tần từ an ten qua fi đơ, qua phân hướng an ten

được đưa vào đầu vào máy thu, qua khuếch đại siêu cao tần, tới đổi tần. Tần

số sóng mang được hạ thấp xuống tần số trung tần và được khuếch đại tiếp

dưa qua băng tần cơ sở thực hiện giải điều chế và xử lý tín hiệu số, tách

luồng rồi đưa các kênh về vi trí tương ứng.

VI.Khối ghép song công (Diplexer)

DIPLEXER cho phép kết hợp máy phát và máy thu cùng một ANTEN,

DIPLEXER đảm bảo độ chọn lọc và giảm cực tiểu nhiễũ của kênh lân cận.

Các thông số của DPLERXER gồm:Tổn hao thuận tại nhỏ hơn 1,5dB,tổn

hao ngược nhỏ hơn 20dB, độ rộng băng tần danh định 10 MHz.

TÝn hiÖu RF

tõ m¸y ph¸tRF

RFTÝn hiÖu RF

tíi m¸y thu

Tæn hao 0,4dB

Tæn hao 0,4dB

Nèi víi

ANTEN

DIPLEXER

H×nh 4.1 S¬ ®å DIPLEXER

Hình 6.1: Sơ đồ DiplexerHình 2.11 Sơ đồ Diplexer

VII.Ứng dụng của thiết bị Vi ba số RMD-904

-Thiết bị AWA là thiết bị truyền dẫn Vi ba số băng hẹp dạng cận đồng bộ

do AUSTRALIA sản xuất và được nhập vào Việt Nam dưới dạng SKD hoặc

CKD.

-Các thiết bị vi ba số này có thể được sử dụng để tổ chức các tuyến đơn hay

nhiều trạm cho thông tin đường trục hoặc đường nhánh. Có thể tổ chức

chúng theo cấu hình truyền dẫn không dự phòng với một máy phát và máy

thu ở từng phía. Cũng có thể tổ chức chúng ở dạng truyền dẫn có dự phòng

để đạt được độ tin cậy cao hơn.

-Thiết bị RMD 904 là thiết bị đầu tiên được đưa vào lắp đặt,khai thác trên

mạng truyền dẫn vi ba số Việt Nam.Đây là thiết bị vi ba số băng thông

hẹp.Hiện nay, hầu hết các tỉnh huyện đang khai thác và sữ dụng thiết bị này.