hệ thống thu heterodyne

Hệ thống thu heterodyne Thực : Trần Thu Hường_dt3 Hệ thống thu heterodyne  1.Giới thiệu  2.Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động  Chi tiết khối  Ưu, nhược điểm ứng dụng Giới thiệu  Phát minh 1918 Edwin Howard Armstrong  K/n máy thu: chuyển tín hiệu điều chế cao tần thu từ anten, hạ tần lọc, đưa vào giải điều chế  Heterodyne: Phách tần Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động *Sơ đồ khối: Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động *Nguyên lý hoạt động: + Sử dụng trình chuyển dịch tần số RF IF BF + Tín hiệu qua BPF, khuyếch đại LNA, qua lọc loại bỏ tần số ảnh Mixer(tín hiệu IF), BPF, qua trộn (BF), giải điều chế I/Q,LPF, ADC(được mẫu rời rạc), DSP Chi tiết 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 +Thường dùng mạch khuyếch đại cascod Chi tiết khối  BPF: Loại bỏ tần số ảnh:  Thực tế: Dùng lọc sóng âm bề mặt SAW Đổi tần  Trong đó: Fif = /Flo – Frf/ ωIF ωIF f f ωIM ωLO ωRF -ωIF RF, IM IF LO ωIF Bộ trộn  Mô tả toán học: vin (t ) = Re( g in (t )).e jωc t vl (t ) = [ K (1 + m.s (t )).e jωc t ] cos ω t [ ] K * vl (t ) = g in (t ).e iωc t + g in (t ).e − jωt (e jω0t + e − jω0t ) K K vl (t ) = Re g in (t ).e i (ωc +ω0 ).t } + Re g in (t ).e j ( ωc −ω0 ) 2 { { } Chi tiết khối  BPF: + Chọn lọc kênh có tần số IF(là cố định) +Tăng tính chọn lọc  Dao động nội cầu phương Flo2 = Fif Được nghiên cứu kỹ phần sau Nguyên lý hoạt động  Homodyne = zero – IF, tín hiệu RF chuyển thẳng xuống BF  T.h điều chế đưa qua BPF, LNA, đưa qua giải điều chế kiểu cầu phương, lọc thông thấp LPF để khôi phục tín hiệu IQ… Ưu điểm thu homodyne  Không cần lọc loại bỏ tần số ảnh  Mức tích hợp cao, gọn nhẹ  Tiêu thụ lượng Nhược điểm  Thành phần chiều đằng sau giải điều chế cầu phương( DC-offset)  Méo hài bậc chẵn ( even-oder distortion)  Mất cân nhánh I&Q ( IQ mismatch)  Tính chọn lọc, độ nhạy không cao…  LO pulling, flicker noise… DC-offset  Nguyên nhân: Low-pass filter Band select filter DC LNA L O + Tín hiệu rò từ LO, phản xạ trở lại gặp vật cản trở,trộn với + Có nhiễu ký sinh( kiểm soát để không gây nhiễu cho hệ thống #) DC-offset  Biểu hiện: + Bão hoà tầng khuyếch đại sau, ADC + Ở phổ baseband + Lệch lược đồ chòm giải điều chế(tăng tỉ lệ lỗi bit) DC-offset Q dc-Q I dc-I Hình : Sự lệch “lược đồ chùm sao” gây thành phần điện áp chiều trường hợp tín hiệu điều chế QPSK Khắc phục DC-offset  Tạo tụ điện ký sinh nối tiếp I/Q  Ước lượng giá trị trung bình Udc, lấy tín hiệu đầu trừ  Tăng cách ly LO trộn  Hạ tần gần đảm bảo kênh lân cận không trùng với tần số ảnh tín hiệu  Sử dụng thu hoàn toàn số Even-oder distortion  Mô tả: Mixer f adj f0 BPF LPF LNA LO :nhiễu công suất lớn kênh lân cận Hình 5.4.17: Vấn đề méo mode bậc chẵn (Even-order distorsion) f adj Even-oder distortion  Nguyên nhân: Sự cách ly không tốt LO RF gây rò tín hiệu công suất lớn kênh lân cận qua dao động nội, LNA  Biểu hiện: Nhiễu kênh lân cận ảnh hưởng đến tín hiệu đầu I/Q Méo phi tuyến  Sau LNA: ∞ Vr(t) = K n v ∑ n =0  Nhiễu kênh lân cận gây IM2 & IM3: xuất thành phần tần số: 2.fadj - f0 ; 2.f0 - fadj rơi vào bên dải tần kênh  Qua trộn có thành phần tần số 2 sdist (t ) = K [ I adj (t ) + Qadj (t )] I/Q mismatch  Nguyên nhân: Sự sai khác biên độ pha kênh I,Q yêu cầu di pha  Biểu hiện: Lệch lược đồ chòm sao, tăng tỉ số lỗi bit I/Q mismatch Lỗi pha biên độ LPF LO BPF 90° LNA LPF Lỗi pha biên độ Hình 5.4.19: Lỗi biên độ pha máy thu homodyne I/Q mismatch Lược đồ chùm Q Q Lý tưởng I Hình 5.4.20: Hiện tượng I/Q mismatch lỗi biên độ (hình trái) lỗi pha (hình phải) Lý tưởng I Khắc phục  Ước lượng không cân bằng cách tính tương quan chuỗi bit kênh I Q  Dùng phương pháp xử lý tín hiệu để chỉnh sửa lược đồ chùm [...]... mặt kỹ thu t: 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... LO BPF DSP 90° LNA Amp LPF ADC flo = frf 0 Hz Hình 5.4.13: Sơ đồ khối chức năng của máy thu Homodyne f 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...  Nguyên nhân: Low-pass filter Band select filter DC LNA L O + 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 Q dc-Q I dc-I Hình : Sự lệch “lược... 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: Mixer f adj f0 BPF LPF LNA LO :nhiễu công suất lớn của kênh lân cận Hình 5.4.17: Vấn đề méo do mode bậc chẵn (Even-order distorsion) f adj Even-oder... 2 kênh I,Q do yêu cầu di pha  Biểu hiện: Lệch lược đồ chòm sao, tăng tỉ số lỗi bit I/Q mismatch Lỗi pha và biên độ LPF LO BPF 90° LNA LPF Lỗi pha và biên độ Hình 5.4.19: Lỗi biên độ và pha trong máy thu homodyne I/Q mismatch Lược đồ chùm sao Q Q Lý tưởng I Hình 5.4.20: Hiện tượng I/Q mismatch do lỗi biên độ (hình trái) và do lỗi pha (hình phải) Lý tưởng I Khắc phục  Ước lượng sự không cân bằng bằng .. .Hệ thống thu heterodyne  1.Giới thiệu  2.Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động  Chi tiết khối  Ưu, nhược điểm ứng dụng Giới thiệu  Phát minh 1918 Edwin Howard Armstrong  K/n máy thu: chuyển... ứng dụng  Ưu điểm ++Về mặt kỹ thu t: tích hợp module IPADs  Nhược điểm: Loại bỏ tần số ảnh Giá thành đắt  Ứng dụng: Trong hầu hết máy thu ,thu hình… Bộ thu homodyne  1.Giới thiệu  2.Sơ... hướng tới ứng dụng máy thu đổi trực tiếp  Để kiến trúc thu gọn nhẹ Sơ đồ khối homodyne ADC LPF Amp LO BPF DSP 90° LNA Amp LPF ADC flo = frf Hz Hình 5.4.13: Sơ đồ khối chức máy thu Homodyne f Nguyên