5. Bố cục của luận án
1.3.3.1 Kỹ thuật định hướng búp sóng tương tự
Kỹ thuật tạo búp sóng là một kỹ thuật xử lý không gian chung nhất đ ợc thực ư hiện trong những ăng-ten mảng. Kỹ thuật này thường dựa vào điều chỉnh biên độ và pha của tín hiệu cấp cho mảng ăng ten. Sự kết hợp của hai yếu tố này được sử dụng để cải - thiện việc triệt tiêu búp phụ. Pha và biên độ cho mỗi phần tử ăng ten được kết hợp bằng cách áp dụng hệ số trọng số có giá trị phức cho tín hiệu được đưa đến ăng ten tương ứng. Hình 1.5 cho thấy cách triển khai cơ bản của kiến trúc máy phát định hướng búp sóngtương tự Kiến trúc này chỉ bao gồm một chuỗi RF và nhiều bộ dịch. pha cung cấp một mảng ăng-ten.
Xử lý băng tần cơ sở kỹ thuật số Xử lý RF LPF DAC Luồng dữ liệu LO SRF Dịch pha + khuếch đại công suất (PA)
Hình 1.5. Mô hình kỹ thuật tạo búp sóng tương tự [45]
Các mảng pha đã được sử dụng trong các hệ thống thực tế (ví dụ, hệ thống radar) trong vài thập kỷ qua. Chùm tia lái thường được thực hiện với một bộ chọn RF và bộ dịch pha cố định. Khái niệm này vẫn được sử dụng trong các hệ thống truyền thông hiện đại sử dụng phần cứng tiên tiến và các kỹ thuật tiền mã hóa cải tiến. Những cải tiến này cho phép kiểm soát riêng biệt pha của từng phần tử. Không giống như các kiến trúc thụ động truyền thống, chùm tia có thể được điều hướng không chỉ theo hướng rời rạc mà còn gần như bất kỳ góc nào bằng cách sử dụng các ăng-ten định hướng búp sóng chủ động. Định hướng búp sóng tương tự được thực hiện trong miền tương tự ở tần số RF hoặc tần số trung gian (Intermediate requencyF ). Tuy nhiên, việc thực hiện truyền dẫn đa luồng với định hướngbúp sóng tương tự là một nhiệm vụ rất phức tạp. Để tính toán các dịch chuyển pha, một mảng tuyến tính cách đều nhau với khoảng cách phần tử được giả định.
Trong kịch bản thu, mảng ăng-ten phải nằm trong trường xa của tín hiệu đến, sao cho mặt trước của sóng đến gần bằng phẳng. Nếu tín hiệu đến ở góc θ so vớ hưới ng của ăng ten, sóng phải truyền thêm một khoảng cách sin để đến từng phần tử kế tiếp. Điều này dẫn đến độ trễ cụ thể của phần tử có thể được chuyển đổi thành độ lệch pha phụ thuộc tần số của tín hiệu là = 2 (sin )/ . Sự phụ thuộc tần số chuyển thành một hiệu ứng được gọi là sự không đồng đều của chùm tia. Búp sóng chính của mảng ăng ten ở một tần số xác định có thể được điều hướng đến một góc nhất định bằng cách sử dụng độ lệch pha được tính bằng phương trình trên. Nếu các phần tử ăng ten bây giờ - được cấp tín hiệu có tần số khác, thì búp sóng chính sẽ chuyển hướng theo một góc nhất định. Vì các mối quan hệ pha được tính toán với một tần số sóng mang nhất định, nên góc thực tế của búp sóngchính thay đổi theo tần số hiện tại. Các ứng dụng như radar có băng thông lớn nói riêng bị thiếu chính xác do hiệu ứng này. Phương trình thứ hai có thểđược bi u di n trong miể ễ ền thời gian sử ụ d ng th i gian trờ ễ thay vì dịch tần số =
trang bị với các dòng trễ thay vì bộ dịch pha. Hiệu suất của kiến trúc tương tự có thể được cải thiện hơn nữa bằng cách thay đổi thêm độ lớn của tín hiệu cấp cho ăng-ten [46].
Định hướng búp sóng tương tự được thực hiện trên cơ sở mỗi sóng mang. Với truyền dẫn đường xuống, không thể truyền tải dạng búp sóng ghép kênh tần số đến các thiết bị đặt ở các hướng khác nhau so với trạm gốc. Nói cách khác, các đường truyền định hướng búp sóng tới các thiết bị khác nhau đặt ở các hướng khác nhau phải được tách ra kịp thời.
Trong hệ thống mạng truyền hình di động, tín hiệu hữu ích của một cell thường bị tín hiệu các cell khác trộn lẫn vào gây nên hiện t ợng nhi u giao thoa tín hiệu. Bộ tạo ư ễ búp sóng băng hẹp có thể phân tách các tín hiệu trong vùng giao thoa để lấy ra tín hiệu mong muốn của cell đó. Tín hiệu thu đ ợc từ các phần tử trong mảng đ ợc tổng hợp lại ư ư rồi chọn ra tín hiệu có chất l ợng tốt nhất. Kiến trúc bộ định hướng búp sóng tương tự ư mang lại lợi thế triển khai về mức tiêu thụ điện năng của hệ thống và độ phức tạp phần cứng so với kiến trúc bộđịnh hướng búp sóng số được thể hiện trong phần tiếp theo.