MÉO PHI TUYẾN VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
3.1 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY MÉO PHI TUYẾN 1 Các bộ phận gây méo phi tuyến trong hệ thống
3.1.1 Các bộ phận gây méo phi tuyến trong hệ thống
Các bộ phận chủ yếu gây méo phi tuyến trong các hệ thống truyền dẫn số nói chung bao gồm:
+ Các mạch trộn tần lên UC (Up-Converter) chuyển đổi từ trung tần IF (Intermediate Frequency) lên tần số vô tuyến RF (Rafio Frequency) trong máy phát và trộn tần xuống DC (Down-Converter) chuyển từ RF xuống IF trong máy thu do chúng có các diode với đặc tuyến công tác phi tuyến trong tuyến tín hiệu;
+ Mạch hạn biên (limiter) thƣờng dùng ở đầu vào máy thu vô tuyến nhằm loại bỏ điều biên ký sinh gây bởi pha-đinh đối với các hệ thống sử dụng điều chế góc, bao gồm điều chế tần số M-FSK (M-ary Frequency Shift Keying) hay điều chế pha M-PSK (M-ary Phase Shift Keying);
+ Các bộ khuếch đại, bao gồm: a) khuếch đại công suất nhỏ trong tuyến trung tần IF hay tuyến tiền khuếch đại cao tần RF; và b) khuếch đại công suất lớn HPA (High Power Amplifier) tại lối ra RF của máy phát;
a) Các mạch trộn tần
Nguyên lý cơ bản của các bộ trộn tần (mixer) là sử dụng đặc tính phi tuyến của các phần tử (diode hoặc các phần tử bán dẫn 3 hay 4 cực phi tuyến khác) để thực hiện trộn giữa hai sóng nhằm có đƣợc sản phẩm điều chế lẫn nhau có tần số là tổng hay hiệu của các tần số sóng thành phần. Có rất nhiều loại mạch trộn tần có thể sử dụng, tuy nhiên, trong các hệ thống vô tuyến số dung lƣợng cao, băng rộng (do đó thƣờng sử dụng các sơ đồ điều chế hai chiều nhƣ M-QAM với sóng mang đƣợc triệt), mặc dù có tiêu hao lớn song có độ rộng băng công tác lớn và khá đơn giản nên các mạch trộn tần vòng cân bằng kép (Ring Double-balanced Mixers) dùng diode hay transistor vẫn rất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
thƣờng đƣợc sử dụng. Sơ đồ của một bộ trộn vòng cân bằng kép dùng diode đƣợc minh họa trên hình 3.1.
Hình 3.1 Bộ trộn vòng cân bằng kép diode
Tác động gây méo phi tuyến của các mạch trộn nhƣ trên hình 3.1 chủ yếu là do các diode có tham số không hoàn toàn nhƣ nhau. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ chế tạo ngày nay, méo phi tuyến gây bởi các mạch trộn tần đã trở nên rất bé, không đáng kể.
b) Các mạch hạn biên
Các mạch hạn biên sử dụng để hạn chế biên độ tín hiệu, có đặc tuyến phi tuyến nhƣ trên hình vẽ 3.2. Với hạn biên cứng, khi |uin| < uth (threshold voltage – điện áp ngƣỡng), tín hiệu ra tỷ lệ với tín hiệu vào song khi |uin| < uth
thì tín hiệu lối ra có biên độ là hằng số. Với hạn biên mềm thì quá trình thay đổi trên diễn ra trơn hơn. Cả mạch hạn biên mềm lẫn cứng đều đƣợc dùng trong các máy thu sử dụng điều chế góc để khử điều biên ký sinh gây bởi pha- đinh. Do đặc tuyến công tác phi tuyến, nó có thể gây méo phi tuyến.
Hình 3.2 Đặc tuyến vào-ra của bộ hạn biên
Các hệ thống vô tuyến số dung lƣợng lớn thƣờng sử dụng sơ đồ điều chế M-QAM, trong đó thông tin đƣợc gửi trên biên độ, do vậy không sử dụng bộ hạn biên ở lối vào máy thu nhằm tránh mất thông tin.
c) Các bộ khuếch đại
Các bộ khuếch đại đƣợc sử dụng để khuếch đại tín hiệu đủ lớn và tăng năng lƣợng tín hiệu. Các bộ khuếch đại công suất nhỏ làm việc với tín hiệu
uin uout cứng mềm 0 uth - uth
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
vào có công suất khá nhỏ, do vậy thƣờng công tác ở chế độ A, trên đoạn đặc tuyến khuếch đại tuyến tính. Vì vậy, méo phi tuyến của chúng có thể bỏ qua đƣợc. Các HPA thì làm việc với điểm làm việc sát điểm bão hòa và nằm trong đoạn rất phi tuyến nên méo phi tuyến gây bởi chúng là khá nghiêm trọng.
Các HPA hiện này gồm hai loại: HPA sử dụng đèn sóng chạy TWT (Traveling Wave Tube) và HPA sử dụng bán dẫn SSPA (Solid State Power Amplifier). Trong đó, các SSPA thì tuyến tính hơn song lại hạn chế về công suất cũng nhƣ dải tần công tác không quá cao so với các HPA dùng TWT.
Từ việc xem xét các bộ phận có thể gây méo phi tuyến trên đây, chúng ta có thể thấy rằng đối với các hệ thống vô tuyến số dung lƣợng lớn, sử dụng điều chế M-QAM, phần tử gây méo phi tuyến chủ yếu là HPA của máy phát.