CHƯƠNG 4: CÁC KỸ THUẬT TUYẾN TÍNH HÓA MÁY PHÁT
4.2.4. Sử dụng một IF số trên cả tuyến biến đổi nâng tần và phản hồ
Kiến trúc máy phát làm méo trước số sử dụng số cả ở biến đổi nâng tần và biến đổi hạ tần được cho trên hình 4.9.
Hình 4.9: Máy phát làm méo trứơc số sử dụng bộ biến đổi nâng tần số và bộ biến đổi hạ tần số
Kiến trúc này có ưu điểm sau:
- Chỉ cần một bộ DAC và vì thế cũng chỉ cần một bộ lọc khôi phục lại, một bộ biến đổi nâng tần
- Biến đổi nâng tần hoàn hảo vì thế không có rò sóng mang không mong muốn hay sai lỗi vuông góc (bao gồm mất phối hợp khuếch đại). Vì thế lọai bỏ tần số ảnh hoàn hảo, và không xảy ra lỗi vectơ tín hiệu (nếu bỏ qua các hiệu ứng lượng tử hoá) - Có thể điều chỉnh NCO rất nhanh, vì thế đảm bảo dễ dàng nhảy tần nhanh
Nhựơc điểm chính của sơ đồ là giá thành và hạn chế hiệu năng của DAC hiện thời. DAC dùng cho làm méo trước số phải tạo lại được phổ mong muốn bao gổm cả băng thông hiệu chỉnh IMD và phải thực hiện được điều này tại IF phù hợp vì lọc thực tế có thể ảnh hưởng lên biến đổi nâng tần.
Hình 4.10: Máy phát làm méo trước số sử dụng kiến trúc biến đổi nâng tần tương tự kép kết hợp với biến đổi nâng tần vuông góc số đường lên và biến đổi hạ tần vuông
góc số đường xuống 4.3. Các kỹ thuật phản hồi
Các kỹ thuật phản hồi chủ yếu đựơc sử dụng trong các hệ thống SDR là vòng cực và vòng Decart. Cả hai kỹ thuật này đều có mục đích là hiệu chỉnh cả méo biên và méo pha trong bộ khuếch đại công suất RF và có thể đươc cấp các tín hiệu số tại băng gốc. Trong cả hai trường hợp xử lý số tín hiệu băng gốc có thể được sử dụng để bù trừ các kiếm khuyết trong các phần tương tự của máy phát.
4.3.1. Vòng cực
Sơ đồ của một máy phát sử dụng vòng cực được cho trên hình 4.11.
Hình 4.11: Máy phát vòng cực
Phần vô tuyến của máy phát bao gồm một VCO (Voltage Controlled Oscillator: bộ dao động điều khiển bằng điện áp) làm việc tại tần số đầu ra cuối cùng và một tầng (hoặc một chuỗi) khuếch đại RF. Tầng cuối cùng của chuỗi khuếch đại công suất RF tạo nên bộ điều chế biên để hiệu chỉnh méo do các tầng trước (và cả bản thân nó) gây ra.
Đầu vào máy phát được tách riêng thành các thành phần điều chế biên và điều chế pha. Thành phần điều chế pha được sử dụng để điều chế pha cho bộ VCO hoạt động tại IF và đồng thời cũng là đầu vào của vòng hiệu chinh pha. Thành phần biên đầu vào được kết hơp với phiên bản được tách sóng đóng vai trò âm bản từ tín hiệu đầu ra để được tín hiệu đầu vào bị làm méo trước cho bộ điều chế của tầng cuối cùng.
Quá trình tách sóng AM (tách sóng đường bao) được thực hiện bằng bộ tách sóng nhất quán, trong đó bộ hạn biên cung cấp tín hiệu tham chuẩn có biên độ không đổi và pha được điều chế. Tín hiệu này một mặt được sử dụng để tách ra thông tin điều chế biên độ, mặt khác được đưa lên bộ so pha (tách sóng pha) để tách ra thông tin được điều chế pha. Thông tin điều chế pha được đưa lên bộ khuếch đại vòng để điều chế pha cho VCO, còn thông tin điều chế biên được sử dụng làm âm bản cho làm méo trước. Tại bộ khuếch đại vi sai, tín hiệu điều chế đầu vào sẽ trừ âm bản để tạo ra tín hiệu bị làm méo trước, sau đó tín hiệu này đựợc
lọc vòng và đưa lên bộ khuếch đại điếu chế để điều chế biên. Tóm lại vòng cực bao gồm hai vòng: (1) vòng khóa pha và (2) vòng khóa biên để khóa pha và biên của tín hiệu đầu ra RF vào pha và biên của tín hiệu đầu vào máy phát. Vòng khóa pha bao gồm bộ tách sóng pha, VCO, chuỗi khuếch đại và đường phản hồi (gồm cả bộ hạn biên). Vòng khóa biên bao gồm bộ khuếch đại vi sai/bộ lọc vòng, bộ giải điều chế và đường phản hồi.
Hình 4.12 cho thấy cấu hình của một hệ thống sử dụng vòng cực.
Hình 4.12: Máy phát vòng cực cùng với tạo tín hiệu băng gốc số
Sơ đồ trên hoạt động như sau. Cũng như đã xét ở trên, vòng cực bao gồm vòng khóa pha và vòng khóa biên. Vòng khóa pha bao gồm bộ tách sóng pha, VCO, chuỗi khuếch đại và đường phản hồi (gồm cả bộ hạn biên). Vòng khóa biên bao gồm bộ khuếch đại vi sai/bộ lọc vòng, bộ giải điều chế và đường phản hồi. Có thể cần thêm bộ dịch pha (hay đường trễ) để đảm bảo tách sóng điều biên nhất quán (đồng bộ sóng mang).
Sơ đồ khối của máy phát vòng Decart đựơc cho trên hình 4.13.
Hình 4.13: Máy phát vòng Decart
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ 4.13 cũng giống như vòng cực đã xét ở trên, tuy nhiên tín hiệu số liệu băng gốc được xử lý trong dạng Decart (I và Q). Các tín hiệu băng gốc I và Q từ DSP đựơc cấp cho các bộ khuếch đại vi sai. Tại các bộ khuếch đại vi sai này chúng được kết hợp với âm bản (được trừ) của tín hiệu phản hồi từ đầu ra máy phát và hình thành các tín hiệu I/Q được làm méo trước.
KẾT LUẬN
Đồ án này xét các yêu cầu khác nhau đối với các máy phát trong trạm gốc và trong các máy cầm tay của các hệ thống thông tin di động. Phần lớn các máy phát hiện nay đều sử dụng các bộ biến đổi nâng tần vuông góc để chuyển đổi tín hiệu băng gốc vào trung tần hoặc trung tần vào vô tuyến hoặc trực tiếp từ băng gốc vào tín hiệu vô tuyến. Để cung cấp các tín hiệu vuông góc cho các bộ trộn, quyển đã xét các kiến trúc tạo các tín hiệu vuông góc khác nhau.
Hiện này nay hầu hết các thiết bị vô tuyến sử dụng trong các hệ thống thông tin di động đều đa băng đa chuẩn và được xây dựng trên cơ sở SDR. Để làm được điều này các máy phát vừa phải đảm bảo công suất phát lại vừa phải giảm thiểu méo phi tuyến để không gây nhiễu cho máy thu cùng trạm cũng như máy thu của các trạm khác.
Tuyến tính hóa bộ khuếch đại RF cũng như máy phát là giải pháp tốt nhất để giảm méo phi tuyến. Các phương pháp tuyến tính hóa bộ khuếch đại RF cũng như toàn bộ máy phát được xem xét.
