Hệ thống thu heterodyne
Thực hiện : Trần Thu Hường_dt3
Hệ thống thu heterodyne
1.Giới thiệu.
2.Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động.
3. Chi tiết các khối
4. Ưu, nhược điểm và ứng dụng.
Giới thiệu
Phát minh 1918 bởi Edwin Howard Armstrong.
K/n máy thu: chuyển tín hiệu điều chế cao tần thu từ anten, hạ tần và lọc, đưa vào bộ giải điều chế.
Heterodyne: Phách tần.

Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động
*Sơ đồ khối:







Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động
*Nguyên lý hoạt động:
+ Sử dụng quá trình chuyển dịch tần số
RF IF BF.
+ Tín hiệu qua BPF, khuyếch đại LNA, qua bộ lọc loại bỏ tần số ảnh và Mixer(tín hiệu ra IF), BPF, qua bộ trộn (BF), giải điều chế I/Q,LPF, ADC(được các mẫu rời rạc), DSP.
Chi tiết các khối
Khối BPF: Lọc dải băng thông mong muốn( dải rộng).
Khối LNA: Khối khuyếch đại phi tuyến.
+ Khuyếch đại công suất tín hiệu thu từ anten
+ Tạp âm thấp không ảnh hưởng tín hiệu thu được.
+Thường dùng mạch khuyếch đại cascod.
Chi tiết các khối
BPF:
Loại bỏ tần số ảnh:




Thực tế: Dùng bộ lọc sóng âm bề mặt SAW.


Đổi tần
Trong đó:
Fif = /Flo – Frf/.
Bộ trộn
Mô tả toán học:
Chi tiết các khối
BPF:
+ Chọn lọc kênh có tần số IF(là cố định).
+Tăng tính chọn lọc.
Dao động nội và cầu phương.
Flo2 = Fif.
Được nghiên cứu kỹ hơn ở phần sau.
Ưu, nhược điểm, ứng dụng
Ưu điểm
++Về mặt kỹ thuật: có thể tích hợp trên module IPADs
Nhược điểm:
-- Loại bỏ tần số ảnh
-- Giá thành đắt.
Ứng dụng: Trong hầu hết các máy thu thanh ,thu hình…

Bộ thu homodyne
1.Giới thiệu
2.Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động
3. Ưu điểm
4.Những vấn đề gặp phải, khắc phục.
Giới thiệu
Do sự phát triển thông tin di động, không dây hướng tới ứng dụng của máy thu đổi trực tiếp
Để kiến trúc bộ thu gọn nhẹ
Sơ đồ khối homodyne
Nguyên lý hoạt động
Homodyne = zero – IF, tín hiệu RF chuyển thẳng xuống BF.
T.h điều chế đưa qua BPF, LNA, đưa qua bộ giải điều chế kiểu cầu phương, lọc thông thấp LPF để khôi phục tín hiệu IQ….

Ưu điểm bộ thu homodyne
Không cần bộ lọc loại bỏ tần số ảnh
Mức tích hợp cao, gọn nhẹ
Tiêu thụ năng lượng ít
Nhược điểm
Thành phần 1 chiều đằng sau bộ giải điều chế cầu phương( DC-offset).
Méo hài bậc chẵn ( even-oder distortion).
Mất cân bằng giữa 2 nhánh I&Q ( IQ mismatch).
Tính chọn lọc, độ nhạy không cao…
LO pulling, flicker noise…
DC-offset
Nguyên nhân:




+ Tín hiệu rò từ LO, phản xạ trở lại do gặp vật cản trở,trộn với chính nó.
+ Có nhiễu ký sinh( nó được kiểm soát để không gây nhiễu cho các hệ thống #)


DC-offset
Biểu hiện:
+ Bão hoà các tầng khuyếch đại sau, ADC.
+ Ở chính giữa phổ baseband.
+ Lệch lược đồ chòm sao giải điều chế(tăng tỉ lệ lỗi bit).

DC-offset





dc-Q


dc-I


Khắc phục DC-offset
Tạo tụ điện ký sinh nối tiếp bộ I/Q.
Ước lượng giá trị trung bình Udc, lấy tín hiệu đầu ra trừ đi.
Tăng cách ly bộ LO và bộ trộn.
Hạ tần gần về 0 đảm bảo kênh lân cận không trùng với tần số ảnh tín hiệu.
Sử dụng bộ thu hoàn toàn bằng số.
Even-oder distortion
Mô tả:





:nhiễu công suất lớn của kênh lân cận.
Even-oder distortion
Nguyên nhân:
Sự cách ly không tốt giữa LO và RF gây ra sự rò tín hiệu công suất lớn kênh lân cận qua bộ dao động nội, LNA.
Biểu hiện:
Nhiễu các kênh lân cận ảnh hưởng đến tín hiệu cơ bản tại đầu ra của bộ I/Q.





Méo phi tuyến

Sau bộ LNA:
Vr(t) =
Nhiễu kênh lân cận gây ra IM2 & IM3:
xuất hiện các thành phần tần số: 2.fadj - f0 ; 2.f0 - fadj sẽ rơi vào bên trong dải tần kênh.
Qua bộ trộn có thành phần tần số cơ bản


I/Q mismatch
Nguyên nhân:
Sự sai khác về biên độ và về pha trên 2 kênh I,Q do yêu cầu di pha.
Biểu hiện:
Lệch lược đồ chòm sao, tăng tỉ số lỗi bit.

I/Q mismatch
I/Q mismatch
Lược đồ chùm sao
Khắc phục
Ước lượng sự không cân bằng bằng cách tính sự tương quan giữa 2 chuỗi bit trên kênh I và Q.
Dùng phương pháp xử lý tín hiệu để chỉnh sửa lược đồ chùm sao.

Em xin chân thành cảm ơn!