1.3. Hiệu chuẩn trong các hệ thống AMPS
1.3.1. Đặc điểm hiệu chuẩn trong các hệ thống AMPS
Hệ thống AMPS là sự kết hợp hoàn hảo các ưu điểm của kỹ thuật mảng và kỹ thuật xử lý tín hiệu số. Cùng với sự phát triển của công nghệ, giá thành của các hệ thống AMPS cũng giảm đáng kể, do vậy nó là xu hướng tất yếu và hứa hẹn phát triển mạnh mẽ trong tương lai [17-19]. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm lớn đã chỉ ra, hệ thống AMPS cần vượt qua nhiều trở ngại. Trở ngại lớn nhất là việc hiệu chuẩn nhằm kiểm soát mối quan hệ pha và biên độ giữa các tín hiệu đầu ra của các kênh thu/phát khi chúng đang hoạt động.
Cũng giống như các hệ thống mảng pha thông thường, việc hiệu chuẩn hệ thống AMPS cũng dựa trên các phương pháp cơ bản như đã trình bày. Trong các tài liệu [3, 5, 12, 19, 22, 24, 49-51] cho thấy bên cạnh ứng dụng các phương pháp cơ bản trên, hệ hiệu chuẩn AMPS còn tận dụng được điểm mạnh của việc xử lý tín hiệu số, tận dụng nguồn tài nguyên của hệ thống làm đầu đo hiệu chuẩn. Từ đó, nó giúp cho q trình hiệu chuẩn thêm thuận lợi, chi phí thấp, giảm thời gian thử nghiệm và cải tiến đáng kể về chất lượng.
Quá trình hiệu chuẩn hệ thống AMPS cũng được thực hiện theo hai bước là hiệu chuẩn tại nhà máy (hiệu chuẩn tĩnh) và hiệu chuẩn trên thực địa (hiệu chuẩn động). Hiệu chuẩn tĩnh thường dùng kỹ thuật hiệu chuẩn ngoại như phương pháp quét đầu dị trường gần (có thể hiệu chuẩn ở trường xa tuy nhiên phương pháp này khá tốn kém) nhằm để kiểm tra, hiệu chỉnh những tham số sai lệch do thiết kế, dung sai linh kiện. v.v. Đây được gọi là những sai số tĩnh, không đổi và sẽ được lưu lại để bù khi hiệu chuẩn ngồi thực địa. Cịn hiệu chuẩn động, tùy thuộc vào cấu trúc mảng mà có thể sử dụng một trong ba phương pháp cơ bản còn lại hoặc kết hợp nhiều phương pháp. Tuy nhiên, việc hiệu chuẩn hệ thống AMPS có một số đặc điểm khác với mảng pha tương tự [19]. Cụ thể như sau:
25
1) Với mảng pha tương tự, hiệu chuẩn thường đơn giản chỉ cần dùng máy phân tích mạng với kết nối đầu đo RF-RF. Cịn với AMPS, kết nối đầu đo là RF-Digital nên các thiết bị đo phải được khóa pha, tín hiệu tham chiếu phân phối cho các kênh cần đồng bộ chính xác và phải thêm các thiết bị bổ trợ thu/phát chuyên dụng.
2) Tín hiệu thu được từ các phần tử chiếu xạ sau khi được số hóa truyền tới phần xử lý trung tâm có thể khơng trong thời gian thực nên khi hiệu chuẩn cần sử dụng các bộ đệm dữ liệu sau đó sẽ được xử lý. Điều này cần được tính tốn tài ngun xử lý trong q trình thiết kế hệ thống.
3) Tất cả các kênh thu/phát đều được đồng bộ qua các xung nhịp như các bộ ADCs (Analog-to-Digital Converter), bộ dao động ngoại sai LO (Local Oscillator). Do vậy, thiết kế cần đảm bảo đồng bộ trong quá trình hiệu chuẩn.
4) Mảng pha số thường có giới hạn về độ chính xác (số bít có thể là 8, 16, 32). Do vậy độ chính xác hiệu chuẩn cần được tính tốn để thiết kế phần cứng cho phù hợp, nhất là đối với mảng pha nhỏ có số lượng MĐTP khơng lớn.
5) Việc xử lý trên miền số có ưu điểm là khi xoay pha, suy giảm khơng ảnh hưởng lẫn nhau và rất tuyến tính, khác với mảng tương tự là xoay pha/suy giảm tác động lẫn nhau gây khó khăn cho hiệu chuẩn.
6) Khi hiệu chuẩn mảng tương tự, ta chỉ có thể hiệu chuẩn được từng phần tử riêng biệt, trong khi các phần tử khác phải ngừng hoạt động. Còn với mảng pha số ta có thể hiệu chuẩn đồng thời, độc lập trên tất cả các kênh.
Với những đặc điểm và yêu cầu cao như vậy, nên rất cần chú ý xây dựng hệ hiệu chuẩn để phù hợp với cấu trúc toàn hệ thống ngay từ những bước đầu tiên của quá trình thiết kế sơ bộ. Với sự phát triển mạnh mẽ về công nghệ, các hệ thống AMPS được ứng dụng rất nhiều, đặc biệt là lĩnh vực quân sự với các hệ thống VTĐT đa chức năng. Tính chất đa chức năng do nhiều yếu tố quyết định, trong đó yếu tố quan trọng nhất chính là việc có thể hình thành GĐH
26
nhiều búp sóng thu/phát đồng thời và cấu hình linh hoạt cho các nhiệm vụ khác nhau [3]. Độ chính xác cao và tính chất TGT của GĐH là yêu cầu bắt buộc với các hệ thống AMPS hiện đại. Hơn nữa, mật độ tích hợp trong các MĐTP các hệ thống AMPS hiện đại rất cao, số lượng MĐTP lớn (có thể lên tới hàng nghìn MĐTP); các tham số về pha và biên độ của các MĐTP thay đổi liên tục ngay trong q trình hệ thống hoạt động. Do vậy, cơng tác hiệu chuẩn định kỳ, trước và sau khi hệ thống hoạt động khó đáp ứng được yêu cầu trên. Cần phải có giải pháp mới trong hiệu chuẩn [5, 23-28], đó chính là: cần thiết phải xây dựng mơ hình cấu trúc hiệu chuẩn nội, kỹ thuật số, tự động, có
tính TGT đồng thời cho tất cả các kênh, tích hợp thành hệ con và phải khai thác, sử dụng tốt nguồn tài nguyên sẵn có của hệ thống.