he thong thu heterodyne kĩ thuật dtvt.ppt

ppt

1. Hệ thống thu heterodyneHệ thống thu heterodyne
Thực hiện : Trần Thu Hường_dt3Thực hiện : Trần Thu Hường_dt3

2. Hệ thống thu heterodyne Hệ thống thu heterodyne
1.Giới thiệu.1.Giới thiệu.
2.Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động.2.Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động.
3. Chi tiết các khối3. Chi tiết các khối
4. Ưu, nhược điểm và ứng dụng.4. Ưu, nhược điểm và ứng dụng.

3. Giới thiệu Giới thiệu
Phát minh 1918 bởi Edwin Howard Phát minh 1918 bởi Edwin Howard
Armstrong.Armstrong.
K/n máy thu: chuyển tín hiệu điều chế cao K/n máy thu: chuyển tín hiệu điều chế cao
tần thu từ anten, hạ tần và lọc, đưa vào bộ tần thu từ anten, hạ tần và lọc, đưa vào bộ
giải điều chế.giải điều chế.
Heterodyne: Phách tần.Heterodyne: Phách tần.

4. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt độngSơ đồ khối và nguyên lý hoạt động
*Sơ đồ khối:*Sơ đồ khối:

5. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt độngSơ đồ khối và nguyên lý hoạt động
*Nguyên lý hoạt động:*Nguyên lý hoạt động:
+ Sử dụng quá trình chuyển dịch tần số+ Sử dụng quá trình chuyển dịch tần số
RF IF BF.RF IF BF.
+ Tín hiệu qua BPF, khuyếch đại LNA, qua + Tín hiệu qua BPF, khuyếch đại LNA, qua
bộ lọc loại bỏ tần số ảnh và Mixer(tín hiệu ra bộ lọc loại bỏ tần số ảnh và Mixer(tín hiệu ra
IF), BPF, qua bộ trộn (BF), giải điều chế IF), BPF, qua bộ trộn (BF), giải điều chế
I/Q,LPF, ADC(được các mẫu rời rạc), DSP.I/Q,LPF, ADC(được các mẫu rời rạc), DSP.

6. Chi tiết các khốiChi tiết các khối
Khối BPF: Lọc dải băng thông mong Khối BPF: Lọc dải băng thông mong
muốn( dải rộng).muốn( dải rộng).
Khối LNA: Khối khuyếch đại phi tuyến.Khối LNA: Khối khuyếch đại phi tuyến.
+ Khuyếch đại công suất tín hiệu thu từ + Khuyếch đại công suất tín hiệu thu từ
antenanten
+ Tạp âm thấp không ảnh hưởng tín hiệu thu + Tạp âm thấp không ảnh hưởng tín hiệu thu
được.được.
+Thường dùng mạch khuyếch đại cascod.+Thường dùng mạch khuyếch đại cascod.

7. Chi tiết các khốiChi tiết các khối
BPF:BPF:
Loại bỏ tần số ảnh:Loại bỏ tần số ảnh:
Thực tế: Dùng bộ lọc sóng âm bề mặt SAW.Thực tế: Dùng bộ lọc sóng âm bề mặt SAW.

8. Đổi tần Đổi tần
Trong đó:Trong đó:
Fif = /Flo – Frf/.Fif = /Flo – Frf/.
ω
LO
ω
IM
ω
RF
ω
IF
ω
IF
RF, IM
LO
IF
0-ω
IF
ω
IF
f f

9. Bộ trộnBộ trộn
Mô tả toán học:Mô tả toán học:
 
 

 
 
00
00
).(Re.
2
).(gRe.
2
)(
).().().(
4
)(
cos.)).(.1.()(
)).(Re()(
).(
in
*
0











cc
c
c
c
j
in
ti
tjtjtj
in
ti
inl
tj
l
tj
inin
etg
K
et
K
tvl
eeetgetg
K
tv
tetsmKtv
etgtv

10. Chi tiết các khốiChi tiết các khối
BPF:BPF:
+ Chọn lọc kênh có tần số IF(là cố + Chọn lọc kênh có tần số IF(là cố
định).định).
+Tăng tính chọn lọc.+Tăng tính chọn lọc.
Dao động nội và cầu phương.Dao động nội và cầu phương.
Flo2 = Fif.Flo2 = Fif.
Được nghiên cứu kỹ hơn ở phần sau.Được nghiên cứu kỹ hơn ở phần sau.

11. Ưu, nhược điểm, ứng dụngƯu, nhược điểm, ứng dụng
Ưu điểmƯu điểm
++Về mặt kỹ thuật: có thể tích hợp trên ++Về mặt kỹ thuật: có thể tích hợp trên
module IPADsmodule IPADs
Nhược điểm:Nhược điểm:
-- Loại bỏ tần số ảnh-- Loại bỏ tần số ảnh
-- Giá thành đắt.-- Giá thành đắt.
Ứng dụng: Trong hầu hết các máy thu thanh Ứng dụng: Trong hầu hết các máy thu thanh
,thu hình…,thu hình…

12. Bộ thu homodyneBộ thu homodyne
1.Giới thiệu 1.Giới thiệu
2.Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động2.Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động
3. Ưu điểm 3. Ưu điểm
4.Những vấn đề gặp phải, khắc phục.4.Những vấn đề gặp phải, khắc phục.

13. Giới thiệuGiới thiệu
Do sự phát triển thông tin di động, không Do sự phát triển thông tin di động, không
dây hướng tới ứng dụng của máy thu đổi dây hướng tới ứng dụng của máy thu đổi
trực tiếptrực tiếp
Để kiến trúc bộ thu gọn nhẹĐể kiến trúc bộ thu gọn nhẹ

14. Sơ đồ khối homodyneSơ đồ khối homodyne
90°
ADC
ADC
DSP
BPF LNA
LPF
LPF
Amp.
Amp.
LO
0 Hz
f
flo = frf
Hình 5.4.13: Sơ đồ khối chức năng của máy thu Homodyne

15. Nguyên lý hoạt độngNguyên lý hoạt động
Homodyne = zero – IF, tín hiệu RF chuyển Homodyne = zero – IF, tín hiệu RF chuyển
thẳng xuống BF.thẳng xuống BF.
T.h điều chế đưa qua BPF, LNA, đưa qua T.h điều chế đưa qua BPF, LNA, đưa qua
bộ giải điều chế kiểu cầu phương, lọc thông bộ giải điều chế kiểu cầu phương, lọc thông
thấp LPF để khôi phục tín hiệu IQ….thấp LPF để khôi phục tín hiệu IQ….

16. Ưu điểm bộ thu homodyneƯu điểm bộ thu homodyne
Không cần bộ lọc loại bỏ tần số ảnhKhông cần bộ lọc loại bỏ tần số ảnh
Mức tích hợp cao, gọn nhẹMức tích hợp cao, gọn nhẹ
Tiêu thụ năng lượng ítTiêu thụ năng lượng ít

17. Nhược điểmNhược điểm
Thành phần 1 chiều đằng sau bộ giải điều Thành phần 1 chiều đằng sau bộ giải điều
chế cầu phương( DC-offset).chế cầu phương( DC-offset).
Méo hài bậc chẵn ( even-oder distortion).Méo hài bậc chẵn ( even-oder distortion).
Mất cân bằng giữa 2 nhánh I&Q ( IQ Mất cân bằng giữa 2 nhánh I&Q ( IQ
mismatch).mismatch).
Tính chọn lọc, độ nhạy không cao…Tính chọn lọc, độ nhạy không cao…
LO pulling, flicker noise…LO pulling, flicker noise…

18. DC-offsetDC-offset
Nguyên nhân:Nguyên nhân:
+ Tín hiệu rò từ LO, phản xạ trở lại do gặp vật cản + Tín hiệu rò từ LO, phản xạ trở lại do gặp vật cản
trở,trộn với chính nó.trở,trộn với chính nó.
+ Có nhiễu ký sinh( nó được kiểm soát để không + Có nhiễu ký sinh( nó được kiểm soát để không
gây nhiễu cho các hệ thống #)gây nhiễu cho các hệ thống #)
Band select
filter
DC
Low-pass
filter
L
O
LNA

19. DC-offsetDC-offset
Biểu hiện:Biểu hiện:
+ Bão hoà các tầng khuyếch đại sau, + Bão hoà các tầng khuyếch đại sau,
ADC.ADC.
+ Ở chính giữa phổ baseband.+ Ở chính giữa phổ baseband.
+ Lệch lược đồ chòm sao giải điều + Lệch lược đồ chòm sao giải điều
chế(tăng tỉ lệ lỗi bit).chế(tăng tỉ lệ lỗi bit).

20. DC-offsetDC-offset

dc-Qdc-Q
dc-Idc-I

I
Q
Hình : Sự lệch “lược đồ chùm sao” gây ra bởi thành phần điện áp một chiều trong trường hợp tín hiệu điều chế
QPSK

21. Khắc phục DC-offsetKhắc phục DC-offset
Tạo tụ điện ký sinh nối tiếp bộ I/Q.Tạo tụ điện ký sinh nối tiếp bộ I/Q.
Ước lượng giá trị trung bình Udc, lấy tín Ước lượng giá trị trung bình Udc, lấy tín
hiệu đầu ra trừ đi.hiệu đầu ra trừ đi.
Tăng cách ly bộ LO và bộ trộn.Tăng cách ly bộ LO và bộ trộn.
Hạ tần gần về 0 đảm bảo kênh lân cận Hạ tần gần về 0 đảm bảo kênh lân cận
không trùng với tần số ảnh tín hiệu.không trùng với tần số ảnh tín hiệu.
Sử dụng bộ thu hoàn toàn bằng số.Sử dụng bộ thu hoàn toàn bằng số.

22. Even-oder distortionEven-oder distortion
Mô tả:Mô tả:
:nhiễu công suất lớn của kênh lân cận.:nhiễu công suất lớn của kênh lân cận.
BPF LNA
Mixer
LO
LPF
Hình 5.4.17: Vấn đề méo do mode bậc chẵn (Even-order distorsion)
0
fadjf
adjf

23. Even-oder distortionEven-oder distortion
Nguyên nhân:Nguyên nhân:
Sự cách ly không tốt giữa LO và RF gây Sự cách ly không tốt giữa LO và RF gây
ra sự rò tín hiệu công suất lớn kênh lân cận ra sự rò tín hiệu công suất lớn kênh lân cận
qua bộ dao động nội, LNA.qua bộ dao động nội, LNA.
Biểu hiện:Biểu hiện:
Nhiễu các kênh lân cận ảnh hưởng Nhiễu các kênh lân cận ảnh hưởng
đến tín hiệu cơ bản tại đầu ra của bộ I/Q. đến tín hiệu cơ bản tại đầu ra của bộ I/Q.

24. Méo phi tuyếnMéo phi tuyến
Sau bộ LNA:Sau bộ LNA:
Vr(t) = Vr(t) =
Nhiễu kênh lân cận gây ra IM2 & IM3:Nhiễu kênh lân cận gây ra IM2 & IM3:
xuất hiện các thành phần tần số: xuất hiện các thành phần tần số: 2.fadj - f0 ; 2.fadj - f0 ;
2.f0 - fadj s2.f0 - fadj sẽ rơi vào bên trong dải tần kênh.ẽ rơi vào bên trong dải tần kênh.
Qua bộ trộn có thành phần tần số cơ bảnQua bộ trộn có thành phần tần số cơ bản
)]()([)(
22
. tQtIKts
adjadjdist 


0n
n
vnvK

25. I/Q mismatchI/Q mismatch
Nguyên nhân:Nguyên nhân:
Sự sai khác về biên độ và về pha trên Sự sai khác về biên độ và về pha trên
2 kênh I,Q do yêu cầu di pha.2 kênh I,Q do yêu cầu di pha.
Biểu hiện:Biểu hiện:
Lệch lược đồ chòm sao, tăng tỉ số lỗi Lệch lược đồ chòm sao, tăng tỉ số lỗi
bit.bit.

26. I/Q mismatchI/Q mismatch
90°
BPF LNA
LPF
LPF
LO
Lỗi pha và biên độ
Lỗi pha và biên độ
Hình 5.4.19: Lỗi biên độ và pha trong máy thu homodyne

27. I/Q mismatchI/Q mismatch

28. Lược đồ chùm saoLược đồ chùm sao
I
Q
Lý tưởng
I
Q
Lý tưởng
Hình 5.4.20: Hiện tượng I/Q mismatch do lỗi biên độ (hình trái)
và do lỗi pha (hình phải)

29. Khắc phụcKhắc phục
Ước lượng sự không cân bằng bằng cách Ước lượng sự không cân bằng bằng cách
tính sự tương quan giữa 2 chuỗi bit trên tính sự tương quan giữa 2 chuỗi bit trên
kênh I và Q.kênh I và Q.
Dùng phương pháp xử lý tín hiệu để chỉnh Dùng phương pháp xử lý tín hiệu để chỉnh
sửa lược đồ chùm sao.sửa lược đồ chùm sao.