a, Định nghĩa
Phân tích vector tín hiệu điều chế là một kỹ thuật đo kiểm đánh giá chất lượng của các bộ điều chế và giải điều chế [12,13].
b, Nguyên lý phân tích
Sơ đồ khối của nguyên lý máy đo phân tích vector tín hiệu được mô tả như sau:
Hình 1.26: Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động thiết bị phân tích vector tín hiệu số
Sơ đồ khối chức năng của các thiết bị phân tích vector tín hiệu điều chế thông thường gồm có các khối sau:
1. Khối thích ứng tín hiệu
3. Khối tách tín hiệu cầu phương I/Q 4. Bộ lọc số và lấy mẫu
5. Khối giải điều chế
6. Khối phát xung quét tín hiệu 7. Khối hiển thị kết quả
- Khối thích ứng tín hiệu
Nhiệm vụ của khối thích ứng tín hiệu là điều chỉnh lại tín hiệu bao gồm:
+ Loại bỏ thành phần DC: chức năng này được thực hiện nhờ một bộ chia AC/DC. + Điều chỉnh công suất tín hiệu: chức năng này được thực hiện nhờ bộ biến thiên công suất tín hiệu đầu vào. Với tín hiệu có công suất vào quá lớn thì thiết bị sẽ tự động tăng suy hao, hoặc ngược lại khi công suất tín hiệu quá thấp thì bộ khuếch đại sẽ khuếch đại công suất tín hiệu tới giá trị cần thiết.
+ Chuyển đổi tần số từ tần số RF xuống dải tần IF.
+ Lọc loại chồng ký hiệu: theo nguyên lý lấy mẫu khi tần số lấy mẫu fs đảm bảo lớn hơn hai lần tần số lớn nhất fmax của tín hiệu đầu vào thì khi tái tạo tín hiệu sẽ khôi phục lại được đúng dạng tín hiệu đưa vào.
fs ≥ 2.fmax
Tuy nhiên, do tín hiệu vào biến đổi nhanh nhiều trường hợp dẫn đến vi phạm nguyên tắc lấy mẫu. Khi đó bộ loại bỏ chồng phổ ký hiệu có chức năng tách bỏ phần bị chồng chập để các quá trình xử lý số của các khối tiếp theo có thể xử lý được. Để loại bỏ được sự chồng phổ giữa các ký hiệu thì cần đảm bảo hai nguyên tắc sau: thứ nhất là tín hiệu vào phải có băng thông giới hạn, thứ hai là tần số lấy mẫu. Khối loại bỏ chồng phổ có các bộ lọc thông thấp để loại bỏ hết các thành phần tần số falias cao hơn ngưỡng tần số đã đặt fmax
Hình 1.27: Sự chồng phổ các kí hiệu
Các thiết bị đo kiểm thường có tần số lấy mẫu lớn hơn tàn 2.fmax khoảng 50%. Trên màn hình hiển thị sẽ không hiển thị phần giá trị này nhưng trong các phép tính IFFT phần giá trị này được đưa vào tính toán nhằm loại bỏ chồng phổ.
Hình 1.28: Sử dụng băng thông dự trữ để loại bỏ chồng phổ - Khối biến chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số
Khổi chuyển dổi tín hiệu ADC có chức năng chuyển đổi từ các tín hiệu tương tự ở đầu vào thành các thành phần số để đưa tiếp đến các khối xửa lý tiếp theo.
- Khối tách tín hiệu cầu phương
Các tín hiệu điều chế vector đều có hai thành phần là I và Q. Hai thành phần này có pha vuông góc với nhau. Bộ tách tín hiệu cầu phương tách các thành phần I và Q thành hai phần khác nhau và đưa tới các khối xử lý kế tiếp.
- Khối lọc số và lấy mẫu
Chức năng của khối là lọc các tần số không mong muốn và làm giảm tần số lẫy mẫu đi N lần, băng thông giảm đi n lần và tốc độ lấy mẫu giảm 2n lần.
fs1 = fs/n BW1 =BW/n
R1 = Rs/2n
để có được tín hiệu phù hợp thì dòng tín hiệu phải trải qua nhiều khối để căn chỉnh ví dụ như lấy lại mẫu, lọc nội suy, lọc chọn lọc.
Tín hiệu sau khi được lọc và lấy mẫu lại sẽ được đưa vào bộ nhớ đệm theo nguyên tắc của stack FIFO (first in, first out). Giá trị trong bộ nhớ đệm này được lấy làm cơ sở để tính toán FFT.
- Khối phát xung quét tín hiệu
Để đồng bộ với tín hiệu thu được thì thiết bị phân tích phải phát ra các xung với tần số tương thích. Các xung này được sử dụng cho các bộ lấy mẫu tín hiệu, cho bộ hiển thị kết quả đo. Tùy vào yêu cầu sử dụng để chọn các thiết bị có tần số phát thích hợp. Thông thường các thiết bị có tính năng tương đương nhau nhưng tần số phát càng cao thì giá thành càng cao.
- Khối giải điều chế
Khối giải điều chế cũng họat động như các bộ giải điều chế của các máy thu tín hiệu vector. Những biến đổi về trạng thái của các thành phần tín hiệu I và Q được bộ
xử lý ghi lại và đưa ra đưa ra màn hình hiển thị. Thiết bị phân tích vẻctor tín hiệu thường tích hợp tất cả các bộ giải điều chế tín hiệu số như ASK, PSK, FSK, MSK và QAM.
- Khối hiển thị kết quả phân tích
Khối hiển thị kết quả phân tích là một màn hình LCD hoặc màn hình CRT, một số thiết bị hiện đại ngày nay đã sử dụng màn hình TFT để cho hình ảnh với chất lượng cao hơn.