Bao Cao Thuc Tap Tot Nghiep

Tìm hiểu nguyên lý, tính năng tác dụng và thực tập trên máy thu giám sát băng rộng số R&S ®EM510 của Hãng Rohde & Schwarz - CHLB Đức.

MỤC LỤCMỤC LỤC..........................................................................................................................1LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................................3DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ..........................................................................................5DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................7I. Giới thiệu về công ty và sản phẩm Rohde & Schwarz...........................................8II. Tổng quan về máy thu.............................................................................................10

1. Khái niệm và ứng dụng..........................................................................................102. Đặc tính...................................................................................................................12

a) Máy thu thử nghiệm............................................................................................12b) Máy phân tích tần phổ........................................................................................12c) Máy thu giám sát.................................................................................................13

3. Sơ đồ máy thu.........................................................................................................144. Chức năng các khối................................................................................................14

Khối tiền chọn lọc (Preselection).........................................................................14 Khối Frontend (lựa chọn tín hiệu)........................................................................15 Khối tổng hợp (dao động nội đầu tiên)................................................................16 Khối dao động nội thứ 2 và thứ 3.........................................................................16 IF section or Back-end.........................................................................................17 Build-in test equipment (BITE)...........................................................................18 Xử lý, giao diện....................................................................................................18

5. Các tham số máy thu..............................................................................................18III. Các loại tín hiệu.......................................................................................................19

1. Tín hiệu rời rạc.......................................................................................................192. Tín hiệu liên tục......................................................................................................193. Tín hiệu tương tự....................................................................................................194. Tín hiệu số...............................................................................................................205. Tín hiệu năng lượng...............................................................................................206. Tín hiệu công suất..................................................................................................20

IV. Các nguyên lý điều chế tín hiệu..............................................................................201. Điều chế tín hiệu tương tự.....................................................................................20

Điều biên (AM)....................................................................................................20 Điều tần (FM)......................................................................................................21 Điều pha (PM).....................................................................................................22

2. Điều chế tín hiệu số................................................................................................23 Điều chế số theo biên độ tín hiệu (ASK)............................................................23 Điều chế số theo tần số tín hiệu (FSK)..............................................................23 Điều chế số theo pha tín hiệu (PSK)..................................................................24 Điều chế pha trực giao (QPSK)..........................................................................24 Điều chế pha nhị phân (BPSK)..........................................................................24 Điều chế biên độ trực giao..................................................................................24

V. Tổng quan về sóng ngắn..........................................................................................241. Khái niệm................................................................................................................242. Các phương thức điều chế HF..............................................................................25

Đặng Huy Hoàng - ĐT2 - K49 ROHDE & SCHWARZ1


3. Thành phần sóng HF.............................................................................................26VI. Máy thu băng rộng và xử lý thời gian thực...........................................................26

1. Băng rộng và băng hẹp..........................................................................................262. So sánh và ứng dụng..............................................................................................273. Xử lý thời gian thực...............................................................................................28

VII. So sánh giữa máy thu giám sát và máy phân tích phổ.........................................311. Về hoạt động...........................................................................................................312. Về phần cứng..........................................................................................................323. Về xử lý tín hiệu......................................................................................................344. Về hệ điều hành......................................................................................................355. Về ứng dụng............................................................................................................35

VIII. Máy thu số băng rộng R&S®EM510..............................................................361. Giới thiệu về máy thu R&S®EM510.....................................................................362. Tổng quan...............................................................................................................363. Mô tả........................................................................................................................364. Hoạt động................................................................................................................375. Các chế độ hoạt động.............................................................................................386. Hoạt động dựa trên phần mềm và PC theo tiêu chuẩn.......................................417. Các ứng dụng..........................................................................................................428. Giám sát dân sự phù hợp với các chuẩn của ITU...............................................429. Hệ thống riêng của khách hàng............................................................................4310. Băng rộng và băng hẹp......................................................................................4511. Thiết kế theo chuẩn mực chuẩn mực với người dùng....................................4512. Tự chuẩn đoán....................................................................................................45

IX. Sử dụng máy thu băng rộng số R&S®EM 510......................................................461. Chế độ tần số cố định (FFM).................................................................................462. Chế độ quét tần số (Scan)......................................................................................473. Chế độ dò tần số (Search)......................................................................................484. Chế độ quét bộ nhớ (MSCAN)..............................................................................495. Chế độ dò bộ nhớ (MSEARCH)...........................................................................496. Chế độ quét toàn cảnh (PSCAN)..........................................................................51

X. Một số mẫu thu được...............................................................................................521. Tại tần số cố định 675 kHz....................................................................................52

a. Băng thông giải điều chế 1 kHz.........................................................................52b. Băng thông giải điều chế 1 kHz.........................................................................52c. Băng thông giải điều chế 1 kHz.........................................................................53d. Băng thông giải điều chế 1 kHz.........................................................................54e. Băng thông giải điều chế 1 kHz.........................................................................55

2. Mẫu tín hiệu tại tần số 549 kHz............................................................................563. Kết quả thu được với chức năng điều khiển tần số tự động...............................59

KẾT LUẬN.......................................................................................................................63TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................64PHỤ LỤC.........................................................................................................................65



LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ đang bùng nổ trên toàn cầu. Rất nhiều thành tựu khoa học đã đọc đưa vào ứng dụng trong cuộc sống. Một mặt giúp cho đời sống của con người ngày càng được cải thiện, nhưng mặt khác cũng là một bước đệm cho các thành tựu kế tiếp đang và sẽ được ra đời. Các thành tựu về khoa học kỹ thuật được tìm ra ở rất nhiều các lĩnh vực, các ngành khác nhau như nông nghiệp, công nghiệp, cơ khí, vũ trụ, hàng không, công nghệ thông tin, điện tử,... Trong lần thực tập tốt nghiệp lần này, tôi xin đưa ra và tìm hiểu về một công nghệ trong lĩnh vực rất phổ biến với mọi người. Đó là về lĩnh vực điện tử. Có thể nói điện tử được ứng dụng ở tất cả mọi nơi trên thế giới. Có thể kể đến các dịch vụ viễn thông, điện lạnh, quân sự,... sử dụng rất nhiều kỹ thuật cũng như công nghệ của điện tử. Máy thu là một sản phẩm của điện tử được sử dụng nhiều cho các hãng viễn thông di động, quân sự, vệ tinh, truyền thông,... Trong lĩnh vự viễn thông di động, các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng máy thu để giám sát, kiểm tra tín hiệu, phổ tần số,... của họ. Trong lĩnh vực quân sự, các máy thu đo giám sát được sử dụng để theo dõi các đài đối phương để bảo toàn an ninh cho tổ quốc,... Trong cuộc sống hàng ngày cũng vậy, mọi người dân đều sử dụng máy thu đo. Những chiếc đài để nghe tin tức hàng ngày từ đài tiếng nói của các nước trên thế giới nói chung, và đài tiếng nói Việt Nam nói riêng dường như đã trở thành người bạn thân quen đối với mỗi người dân. Đó chính là một trong những loại máy thu phổ biến nhất của công nghệ điện tử. Trong lần thực tập này tôi được nghiên cứu về một loại thiết bị đo phổ biến và được ứng dụng nhiều ở trong nước cũng như trên thế giới - máy thu băng rộng số.

Có rất nhiều hãng cung cấp các giải pháp trong đo lường thử nghiệm, giám sát tần phổ và định vị vô tuyến, hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến chuyên dụng và an toàn thông tin cũng như các dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật, công ty Rohde & Schwarz (CHLB Đức) cũng là một công ty nổi tiếng trên thế giới về các lĩnh vực này. Với bề dày 75 năm kinh nghiệm cùng với số lượng nhân viên lớn, các sản phẩm từ Rohde



& Schwarz đã cung cấp rất nhiều các thiết bị cho các hãng khác nhau như máy phân

tích tần phổ, máy thu, máy giám sát... Máy thu băng rộng số R&S ® EM510 là một trong những sản phầm nổi tiếng của hãng. Tuy nhiên do trình độ còn chút hạn chế, nên bản báo cáo không tránh khỏi những thiếu xót. Tôi rất mong nhận được sự giúp đỡ của thày cô và bạn bè để hoàn thiện hơn kiến thức của mình.

Nhân đây, tôi muốn bày tỏ lòng cám ơn tới ông La Tiến Dũng và ông Nguyễn Việt Dũng đã hết lòng hướng dẫn tôi trong lần thực tập này. Tôi cũng xin cám ơn quý công ty đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong gần 2 tháng qua để tôi có thể hoàn thành lần thực tập này một cách tốt nhất.

Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2009. Sinh viên

Đặng Huy Hoàng



DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1 - Công ty Rohde & Schwarz tại CHLB Đức

Hình 2 - Sơ đồ các khối chức năng của máy thu

Hình 3 - Ảnh phổ tín hiệu của truyền phát tín hiệu AM được biểu diễn là 2 băng

(màu xanh lá cây) phân cách bởi tín hiệu sóng mang (màu đỏ).

Hình 4 - Tín hiệu điều chế AM - FM

Hình 5 - Tín hiệu ban đầu của bản tin

Hình 6 - Tín hiệu điều chế FM

Hình 7 - Tín hiệu điều chế pha

Hình 8 - Hình minh họa cho máy thu với băng thông rộng

Hình 9 - Minh họa chức năng băng thông rộng và xử lý thời gian thực

Hình 10 - Hình minh họa máy thu băng rộng thời gian thực

Hình 11 - Minh họa cho các chức năng của máy thu băng rộng số

Hình 12 - Điều chế số theo tần số tín hiệu (FSK transmission)

Hình 13 - Phổ trung tần (đã được phóng to lên) với các phép đo

Hình 14 - Thu tín hiệu vô tuyến DRM

Hình 15 - Thanh công cụ của máy thu R&S®EM 510

Hình 16 - Các phương thức giải điều chế của máy đo

Hình 17 - Các thang của băng thông trung tần giải điều chế

Hình 18 - Thanh công cụ Modus Editor

Hình 19 - Cấu hình hộp thoại của chế độ dò bộ nhớ của máy thu

Hình 20 - Trình đơn của chế độ dò bộ nhớ của máy thu

Hình 21 - Băng thông giải điều chế 1 kHz trong khoảng tần số quan sát 600 kHz

đến 750 kHz


đến 750 kHz




đến 750 kHz


đến 750 kHz

Hình 25 - Băng thông giải điều chế 600 Hz trong khoảng tần số quan sát 600 kHz

đến 750 kHz

Hình 26 - Tín hiệu thu được với băng thông giải điều chế 1 kHz



Hình 29 - Tín hiệu thu được với băng thông giải điều chế 100 Hz


Hình 31 - Chế độ quét toàn cảnh trong khoảng tần số 1 MHz - 25 MHz

Hình 32 - Tần số AFC được bật để tự động điều khiển tín hiệu

Hình 33 - AFC tự động điều chỉnh tần số ở 2.4135 MHz




DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Từ viết tắt Từ đầy đủ1 EMC Electromagnetic Compatibility2 MGC Manual Gain Control3 AGC Automatic Gain Control4 CISPR International Special Committee on Radio Interference5 MTBF Mean Time Between Failures6 IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers7 IP1, 2, 3 Intercept Point 1, 2, 38 LPN Low Phase Noise9 NBFM Narrow Band Frequency Modulation10 FFT Fast Fourier Tranform11 OSE Operating System Executive12 FFM Fixed Frequency Mode13 FPDP Front Panel Data Port14 AES3 Audio Engineering Society 315 BITE Build-in Test Equipment16 BITs Build-in Tests17 PSCAN Panaroma Scan18 MSCAN Memory Scan19 LAN Local Area Network20 AFC Automatic Frequency Control21 ITU International Telecomunication Union22 RBW Resolution Bandwidth23 SCPI Standard Instruments Command Syntax24 EMI Electromagenetic Interference25 DANL Displayed Average Noise Floor26 DSP Digital Signal Processing27 SFDR Spurious Free Dynamic Range



BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

I. Giới thiệu về công ty và sản phẩm Rohde & Schwarz Rohde & Schwarz là một công ty độc lập, hoạt động trong lĩnh vực điện tử viễn thông. Công ty là nhà cung cấp hàng đầu các giải pháp trong đo lường và thử nghiệm, phát thanh truyền hình, giám sát tần phổ và định vị vô tuyến, hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến chuyên dụng và an toàn thông tin cũng như các dịch vụ hỗ trợ, tư vấn kỹ thuật. Trong hơn 70 năm, tập đoàn đã phát triển, sản xuất và đưa ra thị trường một dải rộng các sản phẩm điện tử cho lĩnh vực tư liệu sản xuất. Trụ sở chính của tập đoàn đóng tại Munich (CHLB Đức). Với trên 7200 nhân viên trên toàn thế giới và các chi nhánh và văn phòng đại diện ở hơn 70 nước trên thế giới, tập đoàn Rohde & Schwarz đã đạt được tổng doanh thu trên 1,4 tỷ € EURO trong năm tài chính 2006/2007. Khoảng 80% tổng doanh thu của công ty đạt được là do xuất khẩu. Nhờ kiến thức nhiều măt và năng lực sáng tạo của nhân viên, Rohde & Schwarz được xếp vào tên những người dẫn đầu về công nghệ trong tất cả các lĩnh vực hoạt động của nó.

Hình 1 - Công ty Rohde & Schwarz tại CHLB Đức



Hiện nay Tập đoàn Rohde & Schwarz đang hoạt động trên các lĩnh vực sau đây:

Đo lường và thử nghiệm Các hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến Vô tuyến di động Phát quảng bá (phát thanh truyền hình) Giám sát và định vị vô tuyến điện An toàn thông tin Dịch vụ kỹ thuật

Hệ thống quản lý chất lượng và môi trường của Rohde & Schwarz đã được chứng nhận bởi DIN EN ISO 9001 và 14001 và tuân theo các chuẩn của AQAP 110 và 150. Công ty cũng được chấp nhận là thành viên tham gia việc phát triển, sản xuất, lắp đặt và bảo dưỡng các thiết bị thông tin liên lạc dẫn đường hàng không (avionic). Và là nhà chế tạo máy phát đầu tiên của Đức đã được phép thực hiện việc thử nghiệm chấp nhận các hệ thống máy phát vô tuyến (Federal Approval office for Telecommunications).



II. Tổng quan về máy thu 1. Khái niệm và ứng dụng

Theo khái niệm rộng thì một máy thu dù có dây hay không có dây thường được sử dụng để thu nhận và xử lý các tín hiệu điện. Theo phạm vi rộng thì chúng ta muốn đưa ra một cái nhìn thân thiện về máy thu mà chúng ta quan tâm.

Máy thu đo Máy phân tích phổ Máy thu giám sát

* Ứng dụng của máy thu đo: Đo các tín hiệu phổ dụng biết trước. Các phép đo có độ chính xác cao. Đo lường theo các tiêu chuẩn. Phép đo các thông số (phân tích điều chế). Tích hợp với hệ thống kiểm tra tự động. Các phép đo tương thích trường điện từ (EMC). Các phép đo tuân theo quy tắc của Quốc tế. Hiệu chuẩn theo tiêu chuẩn Quốc tế. Hệ thống đo vùng phủ sóng. Phát triển và sản xuất các linh kiện và phụ kiện.

Như vậỵ, máy thu đo là một thiết bị chuyên dụng trong lĩnh vực đo lường có độ chính xác cao trong việc phát triển, sản xuất, tương thích điện từ (EMC), hiệu chuẩn và chứng nhận.

Do vậy hầu hết các chức năng của máy thu đo được tối ưu hóa cho các ứng dụng này.

* Ứng dụng của máy phân tích phổ: Phổ với tần số. Các phép đo theo mức và theo tần số xảy ra.



Các thông số điều chế. Các phép đo hai cổng tuyến tính. Các phép đo nhiễu và nhiễu pha. Tích hợp với hệ thống kiểm định tự động. Các đồ linh kiện không thể thiếu cho sự phát triển của các phòng

thí nghiệm. Các công cụ đo lường quan trọng trong sản xuất.

Như vậy máy phân tích phổ là 1 loại thiết bị đo cho phần lớn các mục đích trong sự phát triển, sản xuất, nhiễu các phép đo, chất lượng đảm bảo và chứng nhận, đặc biệt nếu phân tích phổ thật sự cần thiết.

* Ứng dụng của máy thu giám sát: Phát hiện nhanh các tín hiệu lạ. Tìm kiếm phạm vi hoạt động với khoảng tần số. Giải điều chế sự liên lạc. Kích hoạt nhiều hơn các hoạt động. Tích hợp với các hệ thống đặc biệt công nghiệp và quân sự. Giám sát các khoảng tần số. Giám sát các tần số riêng. Giám sát các danh sách tần số. Truyền và giải điều chế các tín hiệu cho quá trình xử lý. Lưu trữ các hoạt động. Các phép đo bao phủ đơn giản. Các phép đo tuân theo chuẩn của ITU.

Như vậy máy thu giám sát là thiết bị chuyên sâu về tất cả các nhiệm vụ trên nghĩa rộng ở cả giám sát vô tuyến và định vị vô tuyến trong quân sự và công nghiệp.

2. Đặc tính



a) Máy thu thử nghiệm Độ chính xác của phép đo cao. Khái niệm hoạt động tối ưu hóa cho các nhiệm vụ T&M. Bộ suy giảm tại đầu vào (thông thường tiếp sóng). Thường không điều khiển (AGC) Bảo vệ xung ở đầu vào. Bộ lọc tối ưu hóa cho mục đích T&M (CISPR) Kiểm tra khoảng thời gian lấy mẫu (tổng tất cả các mẫu). Hiển thị và ước lượng các kết quả theo chuẩn. Bus điều khiển IEC/IEEE.

Một số các nhân tố quan trọng: Xử lý âm thanh. Giải điều chế. Khả năng thời gian thực Trọng lượng – kích thước – tính di động. Tiêu thụ nguồn. Tăng khoảng nhiệt độ.

Nhiều chức năng chủ yếu cho việc giám sát vô tuyến như FSCAN, MSCAN, toàn ảnh, khử ồn, …

b) Máy phân tích tần phổ Không lựa chọn trước. Bộ trộn đầu tiên kết nối trực tiếp tại đầu vào. Độ chính xác phép đo cao. Khái niệm hoạt động tối ưu hóa cho các nhiệm vụ T&M. Không điều khiển (AGC). Bộ lọc tối ưu hoác cho các tác vụ T&M (CISPR). Kiểm tra khoảng thời gian lấy mẫu (tổng tất cả các mẫu). Hiển thị và ước lượng các kết quả theo chuẩn. Bus điều khiển IEC/IEEE. Các chức năng định hướng nhiệm vụ đặc biệt.

Một số các nhân tố quan trọng:



Xử lý âm thanh. Giải điều chế (thông thường không SSB). Khả năng thời gian thực. Trọng lượng – kích thước – tính di động. Tiêu thụ nguồn. Tăng khoảng nhiệt độ.

c) Máy thu giám sát Tích hợp lựa chọn trước. AGC với hằng số thời gian tối ưu hóa. Tín hiệu chuyển đổi với chất bán dẫn – không tiếp sóng. Tối ưu hóa hoạt động với các nhiệm vụ giám sát. Xử lý thời gian thực. Các chức năng đặc biệt, ví dụ như: khử ồn, COR. Các chức năng khác như: FSCAN, MSCAN và toàn ảnh (RF,

IF). Chuỗi điều khiển nội tại (quét). Xử lý âm thanh là chủ yếu. Giao diện hiện đại. Nguồn xoay chiều và hoạt động của pin. Độ tin cậy cao, thời gian trung bình giữa 2 sự cố (MTBF). Tiêu thụ nguồn ít. Làm tăng khoảng nhiệt độ. Độ bền cơ học cao cho tất cả các ứng dụng di động. Các yêu cầu nghiêm ngặt của tính tương thích điện tử (EMC). Một số các nhân tố quan trọng khác như: mức độ chính xác,

khả năng tải xung, các đường tới hạn, các bộ lọc đặc biệt.

3. Sơ đồ máy thu



Hình 2 - Sơ đồ các khối chức năng của máy thu

4. Chức năng các khối Khối tiền chọn lọc (Preselection)

Bằng phương pháp chuyển mạch điện, khối tiền chọn lọc chia khoảng tần số đầu vào thành một vài khoảng tần số con. Bộ khuếch đại để làm tăng độ nhạy. Bộ suy hao làm tăng khoảng động. Bảo vệ mạch điện chống lại quá tải. Ứng dụng của các tín hiệu thử nghiệm cho Build in test equipment

(BITE). Kiểm định điểm tự giám sát. Bộ chọn lọc anten (nếu cần thiết).

Bộ tiền chọn lọc được yêu cầu để làm giảm tổng tải tín hiệu ở đầu vào anten và để cải tiến các thông số: Tái bức xạ LO.



Điểm chặn thứ 2 (IP2). Loại bỏ ảnh. Hình dạng nhiễu.

Các tác nhân quan trọng khác: Các khoảng điều chỉnh con. Lựa chọn các bộ lọc cao. Đáp ứng các tần số phẳng. Chuyển mạch ngắn và sắp đặt thời gian. Chuyển mạch điện. Giống như các đường tuyến tính (IPs của các bộ chuyển mạch và

bộ khuếch đại). Tạp âm thấp có thể thực hiện được. Chống lại quá tải.

Khối Frontend (lựa chọn tín hiệu)Tần số đầu vào được chuyển đổi sang các loại tần số trung gian khác nhau (1st IF, 2nd IF, 3rd IF). Các loại tần số trung gian được khuếch đại và lọc giữa các bộ trộn riêng lẻ. Ví dụ: EB200:

Tần số đầu vào là 10 kHz tới 3000 MHz.1st IF: 3466.7 MHz2nd IF: 394.7 MHz3rd IF: 10.7 MHz

Các tác nhân quan trọng: Có thể xuất hiện đường tuyến tính. Có thể xuất hiện tạp âm thấp. Có thể xuất hiện đáp ứng tần số phẳng. Các bộ lọc trung tần hẹp (1st IF, 2nd IF, 3rd IF). Có thể xuất hiện đầu ra của băng rộng (sau bộ trộn đầu tiên). Trễ nhóm. Một vài đầu ra của các trung tần mới nhất (đoạn trung tần, toàn

ảnh, trung tần ngoài không điều khiển được). Khối tổng hợp (dao động nội đầu tiên)



Máy phát các tín hiệu dao động nội thay đổi cho các bộ trộn để chuyển tín hiệu đầu vào sang tần số trung gian cố định (1st IF).Ví dụ EB200:

Khoảng tần số đầu vào từ 10 kHz đến 3000 MHz.1st LO 3466.71 MHz tới 6466.7 MHz1st IF 3466.7 MHz.

Các tác nhân quan trọng: Nấc của độ rộng băng hẹp, ví dụ 1 Hz Pha tạp âm thấp (LPN). Làm giảm nhiễu pha offset sóng mang. Thời gian làm việc ngắn. Loại trừ các tín hiệu giả mạo cao. Độ chính xác. Tín hiệu dao động nội nên tồn tại tại đầu ra của bộ đồng bộ pha

trong các ứng dụng đa kênh (ví dụ: các bộ dò trực tiếp). Thiết kế đơn giản.

Khối dao động nội thứ 2 và thứ 3Các bộ dao động nội thứ 2 và thứ 3 thường được triển khai như bộ tạo dao động tần số cố định. Chúng chuyển đổi 1st IF và 2nd IF sang tần số trung gian thấp đã được yêu cầu và có thể là các bộ phận khác như toàn ảnh, xa hơn nữa là bộ xử lý. Máy trung tần băng rộng không điều khiển được tồn tại tại phía cuối. Bộ trung tần thứ nhất hoặc thứ hai thường là 1 cặp cho các ứng dụng băng rộng (>10 MHz).Các loại tần số của trung tần mới nhất cho các máy thu giám sát vô tuyến: 10.7 MHz, 21.4 MHz, 40 MHz, 70 MHz, 160 MHz.Nhiều tần số mở rộng đều được đưa về các loại tần số này.

Các tác nhân quan trọng: Pha tạp âm thấp. Làm giảm nhiễu pha với các offset sóng mang. Loại trừ các tín hiệu giả mạo cao. Độ chính xác.



Tín hiệu dao động nội nên tồn tại tại đầu ra của bộ đồng bộ pha trong các ứng dụng đa kênh (ví dụ: các bộ dò trực tiếp).

IF section or Back-endBộ chọn trước và bộ lọc các tần số trung tần từ các đầu vào thiết bị ngoại vi. Chuyển đổi các băng tần cơ sở (đầu ra video). Thông tin các mức thu được của tín hiệu đầu vào bằng phương pháp khuếch đại loga với các thủ tục trọng số khác nhau. Điều chỉnh tín hiệu trung tần đến hằng số biên độ (cho các tín hiệu điều chế biên độ) bằng phương pháp cấp phát các nguồn điều khiển trong các vùng trung tần.Giải điều chế các tín hiệu cho quá trình xử lý.Xử lý tín hiệu âm thanh.Cung cấp các đầu ra bổ xung.Các tác nhân quan trọng: Nhiều bộ lọc trung tần. Các bộ lọc dốc đứng – hệ số hình dạng thấp (60 dB : 3 dB). Các phương thức giải điều chế đa dạng. Dải các phương thức điều chế từ đơn giản đến phức tạp. Tối ưu hóa AGC cho các tín hiệu vô tuyến. Ước lượng mức theo các phương thức khác nhau. Các hằng số thời gian phù hợp với giải điều chế. Đầu ra dữ liệu thời gian thực – không lưu trữ tạm thời trễ. Điều chỉnh và chỉnh sửa các tín hiệu audio đầu ra. Các đầu ra khác.

Vậy đoạn trung tần tương tự hay trung tần số hóa?Các giải pháp tương tự luôn luôn được sử dụng trong các ứng dụng của người dùng và trong khoảng chuyên môn của các băng thông rộng (> 8 MHz đến 10 MHz).Các giải pháp số hóa cung cấp những ưu điểm nổi bật như:

Nhiều băng thông, dễ dàng thay đổi. Tồn tại các dạng sóng khác nhau. Không điều chỉnh – độ chính xác cao.



Nhiệt độ - bền. Nhiều bộ giải điều chế. Dễ dàng thích nghi với các phương thức điều khiển. Các đầu ra số hóa (trung tần, âm thanh)

Build-in test equipment (BITE)Các thiết bị thử nghiệm được cài đặt sẵn (BITE) thường được sử dụng để giám sát hoàn toàn các chức năng riêng biệt của các thiết bị và để dễ dàng cho việc nhận dạng các chức năng có khuyết điểm.Các nhân tố quan trọng: Giám sát liên tục (ngoại trừ trường hợp hoạt động bị ngắt đột

ngột) bằng phương pháp các điểm hoạt động đa dạng (các dòng điện, mức cao tần, …).

Kích hoạt các thử nghiệm cụ thể ngắn và dài cho các kiểm tra động từ các đầu vào anten tới các đầu ra anten thông qua các tín hiệu thử nghiệm đặc biệt.

Xử lý, giao diệnCác mạch điều khiển nhúng điều khiển tất cả các tiến trình và trình xuất dữ liệu. Các bộ xử lý bổ trợ hoặc chip vi điều khiển và các bộ nhớ hỗ trợ các chức năng con như hiển thị, giao diện.

Các nhân tố quan trọng: Hệ điều hành chuẩn. Khả năng thời gian thực. Giao diện chuẩn.

5. Các tham số máy thu Giải tần số. Tạp âm – nhân tố tạp âm – dạng tạp âm – NF. Độ nhạy. Điểm chặn thứ 2 – ICP2 – IP2 – SOI. Điểm chặn thứ 3 – ICP3 – IP3 – TOI.



Bộ tạo dao động tái bức xạ. Loại bỏ trung tần. Loại bỏ ảnh. Bộ tạo dao động tạp âm pha. Đáp ứng giả mạo vốn có. Đáp ứng giả mạo. Điều khiển tăng ích động (AGC).

III. Các loại tín hiệu Trong lý thuyết thông tin, tín hiệu là một lượng thông tin. Hầu hết các tín hiệu đáng quan tâm đều ở dạng hàm số, các phân bố hay các quá trình thay đổi ngẫu nhiên của thời gian hoặc vị trí. Tín hiệu vô tuyến là các sóng điện từ lan truyền trong ê-te giống như sóng âm lan truyền trong không khí. Có rất nhiều loại tín hiệu như: tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu tương tự, tín hiệu số, tín hiệu năng lượng, tín hiệu công suất,... chúng đều là đối tượng giám sát của máy thu. Chúng ta sẽ nghiên cứu về các loại tín hiệu này.

1. Tín hiệu rời rạcTín hiệu rời rạc (về mặt thời gian) là tín hiệu chỉ xác định trên một tập rời rạc của thời gian (một tập những thời điểm rời rạc). Dưới dạng toán học, tín hiệu rời rạc mang giá trị thực (hoặc phức) có thể được xem là một hàm liên kết tương ứng từ tập số tự nhiên đến tập số thực (hoặc phức).

2. Tín hiệu liên tụcTín hiệu liên tục (về mặt thời gian) là tín hiệu mang giá trị thực (hoặc phức) xác định với mọi thời điểm trong một khoảng thời gian.

3. Tín hiệu tương tựTín hiệu tương tự là tín hiệu có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian.

4. Tín hiệu sốTín hiệu số là tín hiệu được lấy mẫu và lượng tử hóa.



Trong đó, lấy mẫu là quá trình biến đổi một tín hiệu tương tự thành một tín hiệu rời rạc theo thang thời gian. Định lý lấy mẫu (Shannon – Nyquist) nói rằng muốn khôi phục một tín hiệu băng tần gốc liên tục theo thời gian thì băng thông của tín hiệu ban đầu phải có giới hạn và tần số lấy mẫu phải lớn hơn hai lần băng thông của tín hiệu ban đầu.Lượng tử hóa là quá trình biến đổi một tín hiệu có giá trị liên tục thành tín hiệu có giá trị rời rạc.

5. Tín hiệu năng lượngTín hiệu năng lượng là tín hiệu có năng lượng xác định. Ví dụ: tín hiệu xung tam giác đơn.

6. Tín hiệu công suấtTín hiệu công suất là tín hiệu có công suất trung bình xác định. Ví dụ: tín hiệu hình sin.

IV. Các nguyên lý điều chế tín hiệu Tại sao phải điều chế?Như chúng ta đã biết thì để truyền được tín hiệu qua kênh thông tin, thì trước đó các tín hiệu mang tin tức phải được “gia công” phù hợp với kênh truyền. Quá trình đó gọi là quá trình điều chế. Thông thường các tín hiệu mang tin tức nằm ở vùng tần số thấp, nên thực chất của quá trình điều chế nói chung là chuyển tín hiệu mang tin tức tới vùng phổ mới sao cho phù hợp với kênh truyền tin. Trong các hệ thống truyền tin thì quá trình điều chế được thự hiện ở máy phát.

1. Điều chế tín hiệu tương tự Điều biên (AM)

Điều chế biên độ (AM) là kỹ thuật sử dụng các giao tiếp tín hiệu điện. phổ biến nhất trong việc phát bản tin thông qua tỷ số sóng mang. AM hoạt động dựa trên sự thay đổi mạnh của tín hiệu phát đi liên quan tới bản tin được gửi.



Hình 3 - Ảnh phổ tín hiệu của truyền phát tín hiệu AM được biểu diễn là 2 băng (màu xanh lá cây) phân cách bởi tín hiệu sóng mang

(màu đỏ).

Figure 2 -

Hình 4 - Tín hiệu điều chế AM – FM

Điều tần (FM)Trong viễn thông, điều chế tần số (FM) là phương thức truyền bản tin thông qua sóng mang bằng cách thay đổi tần số (trái với phương pháp điều chế biên độ), ở phương pháp điều chế AM thì biên độ của sóng mang được thay đổi trong khi tần số của nó giữ nguyên không đổi).



Hình 5 - Tín hiệu ban đầu của bản tin

Hình 6 - Tín hiệu điều chế FM

Điều pha (PM)Điều chế pha (PM) là một dạng của phương thức điều chế mà ở đó thông tin được biểu diễn dưới dạng thay đổi góc pha tức thời của sóng mang. Không như các phương thức điều chế phổ biến, FM, PM không được sử dụng rộng dãi. Vì điều chế pha đồi hỏi các thiết bị phần cứng của máy thu rất phức tạp. Tín hiệu có thể thay đổi pha từ -180o đến +180o.



Hình 7 - Tín hiệu điều chế pha

2. Điều chế tín hiệu số Điều chế số theo biên độ tín hiệu (ASK)

Tín hiệu ASK có dạng sóng dao động có tần số f, mỗi bit đặc trưng bởi biên độ khác nhau của tín hiệu.Ví dụ: tín hiệu ASK có tần số 100 KHz, biên độ tín hiệu = 1 cho bit 0 và biên độ tín hiệu = -1 cho bit 1.

Điều chế số theo tần số tín hiệu (FSK)Tín hiệu FSK có dạng sóng dao động có tần số khác nhau, mỗi bit đặc trưng bởi tần số khác nhau của tín hiệu.Ví dụ: f = 100 Khz cho bit 0 và f’ = 200 Khz cho bit 1.



Điều chế số theo pha tín hiệu (PSK)Tín hiệu PSK có dạng sóng dao động có tần số f, mỗi bit được đặc trung bởi góc pha khác nhau của tín hiệu.Ví dụ: pha = 90o cho bit 0 và pha = -90o cho bit 1.

Điều chế pha trực giao (QPSK)QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) là 1 kỹ thuật điều chế tín hiệu số, mã hóa 2 bit thành 1 symbol.

Điều chế pha nhị phân (BPSK)BPSK (Binary Phase Shift Keying) là kỹ thuật điều chế tín hiệu số với bit 0 tương ứng với tín hiệu sóng có pha = -90o và bit 1 tương tứng với sóng mang có pha = 90° (hoặc ngược lại).

Điều chế biên độ trực giaoĐiều biên trực giao là kỹ thuật điều chế sử dụng 2 sóng mang RF điều biên lệch pha nhau 90o. Thông itn nhận được bằng cách sử dụng một bộ trộng các thay đổi về biên độ và pha. Như vậy tín hiệu QAM gồm 2 thành phần: in phase và quadrature trực giao với nhau theo góc pha (phase).

V. Tổng quan về sóng ngắn 1. Khái niệm

Sóng ngắn là sóng có tần số nằm trong dải từ 3000 kHz (3 MHz) đến 30000 kHz (30 MHz). Bước sóng có mối liên hệ mật thiết với khoảng tần số, khi bước sóng càng ngắn thì khoảng tần số càng cao. Sóng vô tuyến phổ biến hiện nay được biết đến là HF (High Frequency radio). Tần số và bước sóng tỉ lệ nghịch với nhau. Như vậy, với dải tần số từ 3 MHz đến 30 MHz thì bước sóng sẽ nằm trong khoảng từ 10m đến 100m.



Trong đó: λ : bước sóng [m]c : tốc độ ánh sáng = 3.108 m/sf : tần số [Hz] với 1 Hz = 1/s.

Sóng ngắn phụ thuộc vào các yếu tố sau:a. Tầng điện ly (tầng ion hóa).b. Địa hình, khí hậu.c. Vật hấp thụ và phản xạ sóng.

2. Các phương thức điều chế HF Điều chế biên độ (AM)

Điều chế biên độ (Amplitude Modulation) là quá trình làm cho biên độ tải tin biến đổi theo tin tức.Điều chế theo biên độ (AM): đây là phương pháp điều chế phổ biến sử dụng để phát sóng ngắn.

Điều chế đơn biên (SSB)Single Sideband - điều chế băng tần đơn biên: đây là phương pháp thường được sử dụng để truyền các sóng có bước sóng lớn trên các tàu biển và máy bay. SSB được dùng để truyền đi âm thanh, và cho việc phát hình. Dải tần đơn biên dưới (LSB) thường được sử dụng dưới 9 MHz và dải tần trên (USB) thường cao hơn 9 MHz.

Điều chế sóng liên tục (Continuos wave)Mã liên tục thường được sử dụng để giao tiếp các mã Morse (thường thấy trong các máy điện tín ngày trước).

Điều chế tần số dải hẹp (Narrow-wave frequency modulation)Điều chế tần số dải hẹp là phương pháp điều chế các tần số cao (thông thường lớn hơn 20 MHz). Do yêu cầu băng thông rộng hơn nên điều chế tần số dải hẹp (NBFM) không phù hợp với việc truyền phát sóng có bước sóng dài.



3. Thành phần sóng HFSóng HF kết hợp với phương thức điều chế SSB mang lại hiệu quả cao, mềm dẻo và kinh tế trong thông tin. Sóng HF/SSB khi phát ra thường có 2 thành phần:

Sóng mặt đất được truyền trực tiếp từ anten phát đến anten thu theo mặt đất.

Sóng trời, được truyền lên trời theo một góc nào đó từ anten phát, gặp tầng điện ly (tầng ion hóa) và phản xạ trở lại mặt đất, tới anten thu.

Ở nhiều vùng xa trên thế giới và trong một số điều kiện nhất định thì HF/SSB là phương pháp duy nhất có thể liên lạc được.

Sóng mặt đất được sử dụng cho thông tin với khoảng cách ngắn (thường là nhỏ hơn 50 km). Tuy nhiên vì sống mặt đất truyền theo mặt đất nên nó chịu nhiều tác động của địa hình mà nó truyền qua. Ví dụ sóng mặt đất sẽ bị suy giảm nhanh chóng khi truyền qua địa hình đồi núi.

Sóng trời được sử dụng cho thông tin với khoảng cách trung bình và cự ly lớn (lên tới 3000 km và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết). Do môi trường truyền sóng, nên nó ít phụ thuộc vào địa hình mà nó truyền qua. Điều đó có thể thực hiện được liên lạc với khoảng cách trung bình và xa ở những vùng đồi núi bằng cách sử dụng sóng trời HF/SSB tuy nhiên việc sóng trời bị tác động đáng kể bởi các yếu tố khác bên ngoài.

VI. Máy thu băng rộng và xử lý thời gian thực 1. Băng rộng và băng hẹp

Thông thường các khoảng tần số ở đầu vào khi được đưa vào máy thu thường phải được đưa qua các bộ chuyển đổi trung tần để dễ xử lý và giám sát. Máy thu băng rộng thường có băng thông giải điều chế để giám sát lớn (>10 MHz) để tiện cho việc giám sát trong khoảng tần số. Trong khi đó các máy thu băng hẹp thì có độ rộng băng thông giải điều chế nhỏ hơn. Vì thế đối với khoảng tần số lớn thì các máy thu băng hẹp thường khó khăn trong



việc giám sát tần số. Hiện nay, ở các máy thu thường dùng cho các ứng dụng dân sự, các máy thu này thường là máy thu băng hẹp, băng thông giải điều chế cho các đài AM thường là 9 kHz (± 4.5 kHz), cho các đài FM thường là 150 kHz (± 75 kHz), ví dụ như ở ti vi… Có nghĩa là các kênh mang có tín hiệu thường cách nhau 9 kHz đối với AM hoặc 150 kHz đối với FM. Một số hãng khác cũng cung cấp các loại máy thu dải hẹp như ICOM, MOTOROLA,… có băng thông giải điều chế khoảng 25 kHz.

Hình 8 - Hình minh họa cho máy thu với băng thông rộng

2. So sánh và ứng dụngMáy thu băng rộng có khá nhiều ưu điểm so với máy thu băng hẹp. Máy thu băng rộng thường được sử dụng cho các mục đích giám sát và kiểm tra tần số. Thường được dùng trong quân sự. Bởi vì khi bộ đàm của đối phương sử dụng 1 thuật toán biến đổi tần số trong 1 khoảng tần số nhất định để liên lạc thì máy thu băng rộng cho phép dò được các tần số mà đối phương sử dụng. Từ đó có thể thu được các thông tin cần thiết và xác định được thuật toán đã được dùng để biến đổi tần số.Máy thu băng rộng còn được sử dụng trong nhiều trường hợp khác nhau. Điển hình khi có 2 đài phát thanh cùng phát sóng với nhau thì máy thu băng



rộng cho phép chúng ta có thể xác định được thời gian phát thanh, tần số phát thanh cũng như chu kỳ của đài phát.Như vậy có thể thấy máy thu băng rộng đã có đầy đủ các chức năng của máy thu băng hẹp. Vậy tại sao vẫn cần phải dùng máy thu băng hẹp? Tuy máy thu băng rộng có đầy đủ chức năng của băng hẹp nhưng ngày nay máy thu băng hẹp vẫn còn được sử dụng rộng rãi là vì máy thu băng hẹp cho ta thu được tín hiệu với băng thông rất hẹp, chất lượng tín hiệu cao hơn so với máy thu băng rộng ở cùng dải điều chế và băng thông giải điều chế. Máy thu băng hẹp cho người dùng có thể quan sát và phân tích tín hiệu chuyên sâu, dễ dàng tập trung quan sát tín hiệu trong một khoảng quan sát nhỏ. Trong khi má thu băng rộng cho ta cái nhìn tổng quan và sơ qua về những tín hiệu nào có tải tin. Máy thu băng hẹp tiện lợi, linh động. kích thước nhỏ gọn, hoạt động nhanh và hiệu quả với cửa sổ quan sát được để ngay trên mặt máy thu.

3. Xử lý thời gian thựcMáy thu băng rộng xử lý thời gian thực là máy thu thỏa mãn các chuẩn của ITU. Có độ trễ < 450 ns, độ nhiễu (méo tín hiệu) < 250 ns. Khi máy thu quét một khoảng tần số bất kỳ với độ rộng băng thông trung tần giải điều chế nhỏ hơn nhiều so với khoảng tần số đó, thì việc xử lý thời gian thực đảm bảo cho hệ thống máy thu giám sát được các khoảng tần số con được giải điều chế bởi băng thông trung tần được liên tục và không bị gián đoạn. Có thể lấy ví dụ sau:

Xét trong khoảng tần số 1 MHz : 11 MHz, với độ rộng của băng thông giải điều chế là 2 MHz. Như vậy để giải điều chế được hết khoảng tần số này, ta phải thực hiện 5 làn quét với độ rộng của một đoạn bằng với độ rộng của băng thông giải điều chế (2 MHz). Và chức năng xử lý thời gian thực là để các tín hiệu không bị gián đoạn giữa các đoạn tín hiệu đó. Nói cách khác, tín hiệu được xử lý liên tục.



Hình 9 - Minh họa chức năng băng thông rộng và xử lý thời gian thực

Phổ trung tần được tính bởi thuật toán biến đổi Fourier nhanh (FFT). Độ nhạy của máy thu và độ phân giải tín hiệu theo cách tính toán FFT rõ ràng tốt hơn so với cách chuyển đổi tương tự của máy thu tại cùng độ rộng hiển thị phổ. Phép biến đổi FFT của phổ trung tần được thực hiện qua một số bước. Lấy ví dụ băng thông giải trung tần là 10 kHz (BWIF spectrum = 10 kHz), để đưa ra độ nhạy lớn nhất. Vì sự hạn chế độ dốc đường biên của bộ lọc trung tần, tốc độ lấy mẫu fs phải lớn hơn băng thông trung tần đã được chọn (BWIF spectrum). Vì vậy thương của tốc độ lấy mẫu và băng thông trung tần phải có giá trị > 1 và đó là giá trị đo của độ dốc đường biên của bộ lọc trung tần. Mối quan hệ của hai đại lượng này được biểu diễn qua hai công thức sau:

Hoặc là:



Giá trị hằng số này được dành để lựa chọn băng thông trung tần, giá trị này có thể thay đổi như một chức năng của băng thông trung tần.Cho một băng thông trung tần BWIF spectrum = 10 kHz, hằng số sẽ có giá trị là 1.28. Để hiển thị 10 kHz tần phổ trung tần thì tốc độ lấy mẫu phải là fs = 12.8 kHz.Một máy thu sử dụng độ dài FFT gồm N = 2048 điểm để tạo ra phổ trung tần. Để tính các điểm này, 12.8 mẫu băng tần ở trên phải chia cho 2048 điểm tần số có khoảng cách bằng nhau, những khoảng đó được gọi là “BIN”.Băng thông BWbin của các phần tần số này được tính theo:

Có nghĩa là trong ví dụ trên chỉ có băng thông tính toán là 6.25 Hz cho mỗi BIN được tính đến như nhiễu băng thông trong tính toán c(a mức hiển thị nhiễu trung bình (DANL) phù hợp với công thức dưới đây:

DANL = -174 dBm + NF + 10.log(BWbin/Hz)

Hình 10 - Hình minh họa máy thu băng rộng thời gian thực

Trong máy thu tín hiệu tương tự, độ phân giải băng thông bằng với băng thông trung tần được thiết lập (RBW = BWIF spectrum), tổng tín hiệu fsum có thể được hiển thị thay cho ba tín hiệu rời rạc f1 , f2 và f3.



- Thời gian thực là một chức năng quan trọng của máy thu giám sát. Trong các ứng dụng quân sự cần được bảo mật và đảm bảo các dữ liệu được truyền đi một cách an toàn và đẩy đủ thì chức năng thời gian thực thực sự hữu ích.

- Ngày nay, nhiều tín hiệu sử dụng để liên lạc bao gồm: Các tín hiệu thời gian ngắn. Các tín hiệu xung mang/không mang bản tin. Các tín hiệu có độ nhạy tần số, ví dụ như nhảy tần. Các tín hiệu xung đơn. Các tín hiệu nhiễu không ổn định. ...

- Các loại tín hiệu này yêu cầu quá trình xử lý thời gian thực trong các loại máy thu.

- Tất cả các tín hiệu cần được kiểm tra, trong thực tế không có tín hiệu nào bị mất đi.

- Mục đích của xử lý thời gian thực trong máy thu là để tất cả các tín hiệu trong không gian đều được phát hiện, và không có tín hiệu nào bị bỏ xót.

- Để dùng cho chức năng này trong 1 khoảng thời gian kín thì cần phải sử dụng đến phép toán biến đổi Fourier thuận (FFT) - biến đổi tín hiệu từ miền thời gian sang miền tần số.

- Nhược điểm của xử lý tín hiệu thời gian thực trong các máy thu giám sát là cấu trúc phần cứng phức tạp (RAMS, FPGA's) và phần mềm phải đầy đủ chức năng mới có thể dùng được. Nhược điểm thứ hai là giá thành cao cho quá trình phát triển và sản xuất.

VII. So sánh giữa máy thu giám sát và máy phân tích phổ 1. Về hoạt động

Máy thu giám sát có các chức năng giống với các chức năng của máy phân tích phổ như hiển thị, giải điều chế, thiết lập bộ lọc, bộ dò,.. Các chức năng này có mức ưu tiên cao nhất bởi vì các tín hiệu có thời gian ngắn phải liên tục được xử lý.



Máy phân tích phổ thực hiện các hoạt động như quét, lọc phân giải, kích hoạt, hiển thị,…Máy phân tích phổ thường được sử dụng trong các nhiệm vụ dân sự.Bảng so sánh về hoạt động giữa máy phân tích phổ và máy thu đo:

Máy phân tích phổ Máy thu đoCác phím sử dụng trực tiếp cho các ứng dụng đo bao gồm: Các chức năng quét (bao phủ,

trung tâm) Bộ lọc phân giải (RBW) Bộ kích hoạt Các thang đo và phép đo Dò tín hiệu (Traces)

Hiển thị Các đường tuyến tính

Các đầu vào khác (ở mặt máy): Cuộn dò (ví dụ: các phép đo

nguồn) Máy phát tự hiệu chỉnh

Các bộ trộn ngoại vi

Các phím sử dụng trực tiếp cho các ứng dụng đo bao gồm: Các chức năng quét (quét FFT,

FSCAN, MSCAN) Giải điều chế tín hiệu Các bộ dò theo mức Băng thông (giải điều chế) Điều chỉnh tăng ích tự

động/bằng tay (AGC/MGC) Tự động điều chỉnh tần số (AFC) Bộ suy hao Lưu trữ-Gọi lại cho các kênh có

nhớ.

Các nút bấm khác: Các mức chỉnh ngưỡng Suy hao Các giá trị để điểu chỉnh tăng

ích bằng tay (MGC) Đánh dấu

2. Về phần cứng- Máy phân tích phổ không có khối tiền chọn lọc, đặc biệt là trong các dải

tần số cao tần (HF/VHF/UHF).

- Máy thu giám sát thường có các khối tiền chọn lọc làm nhiệm vụ cắt một dải tần số thành các dải tần số con nhằm giảm tải tổng tín hiệu đưa vào đầu vào của bộ trộn.

Bảng so sánh về phần cứng giữa máy phân tích phổ và máy thu đo:



Máy phân tích phổ Máy thu đo Các máy phân tích phổ không

có các bộ tiền chọn lọc, đặc biệt trong các khoảng tần số HF/VHF/UHF

Tại độ nhạy lớn nhất tổng các tín hiệu nạp từ tất cả các tín hiệu thu được ở đầu vào của bộ trộn đầu tiên.

Để tránh việc loại bỏ ảnh hầu hết các máy phân tích phổ có sự điều chỉnh bộ tiền chọn lọc (bộ lọc YIG) trong khoảng tần số sóng vi ba (sóng cực ngắn)

Trong các máy thu, bộ tiền chọn lọc tổng hợp phải:Bộ tiền chọn lọc cắt khoảng tần số thành những khoảng tần số nhỏ hơn nhằm làm giảm tổng tín hiệu nạp từ các tín hiệu ở bộ trộn đầu tiên.

Bộ tiền chọn lọc sẽ hữu ích để:- Tăng:

+ Điểm chặn thứ 2 (IP2)+ Loại bỏ trung tần+ Loại bỏ ảnh

- Giảm:+ Bức xạ giao động nội thoát ra từ đầu vào của anten

Các chức năng phụ phân biệt:

Chức năng Máy phân tích phổ

Máy thu đo

Giải điều chế SSB, ISB, CW, PULSE, TV không cóTự động điều chỉnh tăng ích (AGC) không cóTự động điều chỉnh tần số (AFC) không cóCác bộ suy hao tự động không cóQuét tần số, quét bộ nhớ (FSCAN, MSCAN) không cóNgưỡng + COR (tín hiệu > giới hạn) không cóLọc âm thanh không cóCác bộ lọc phép đo đặc biệt có khôngĐường tuyến tính/chỉ số đo loga có một phầnMặt nạ phổ có khôngXung bảo vệ bộ suy hao điều chỉnh bằng tay có khôngBộ kích hoạt có một phần

3. Về xử lý tín hiệu



- Máy phân tích phổ thường chỉ có một kênh cho tất cả các chức năng

Máy phân tích phổ chỉ sử dụng 1 kênh cho tất cả các chức năng: giải điều chế băng thông và quét. Vì vậy máy phân tích phổ chỉ có thể sử dụng một chức năng tại một thời điểm. Điều này gây khó khăn trong việc giám sát tín hiệu cho người sử dụng.

- Ở máy thu đo:

Đặng Huy Hoàng - ĐT2 - K49 ROHDE & SCHWARZ

A D

RAM

Signal-processing DDC

Bộ lọc, giải điều chế,…

Điều chỉnh không đồng thời

Giải điều chế băng thông

Quét

A D

DDC

DDC

Bộ lọc, giải điều chế,…

Điều chỉnh đồng thời

Giải điều chế băng thông

Quét

FFT (Phổ)

Giải điều chế, lọc

34


Dựa vào sơ đồ khối trên ta thấy máy thu có 2 kênh riêng biệt để xử lý các chức năng riêng biệt: giải điều chế và quét tín hiêu. Do vậy khi giám sát tín hiệu máy thu cho phép người sử dụng có thể vừa giám sát phổ tín hiệu vừa quét tín hiệu đồng thời. Đây cũng là một trong những ưu điểm của máy thu so với máy phân tích tần phổ.

4. Về hệ điều hành- Máy phân tích phổ được điều khiển bởi các phím và màn hình ở trên mặt

máy.Ưu điểm: dễ dàng sử dụng các công cụ triển khai ở ngoài lắp thêm vào, giao diện và phần điều khiển theo các ứng dụng chuẩn, dễ dàng sử dụng mọi chỗ khi mang máy theo…Nhược điểm: hệ điều hành không có chức năng “thời gian thực”.

- Máy thu giám sát được điều khiển bởi hầu hết các hệ điều hành đặc biệt (như “OSE”).Ưu điểm: hệ điều hành có chức năng thời gian thực.Nhược điểm: các công cụ phát triển muốn được sử dụng thì phải đặt mua, trong trường hợp cổng LAN bị hỏng sẽ gây khó khăn cho người dùng vì máy thu giám sát không có các giao diện hiển thị ở trên máy, các công cụ và phần điều khiển (driver) theo chuẩn của thế giới thường rất đắt và phải đặt mua mới có thể sử dụng được các chức năng mở rộng.

5. Về ứng dụng- Máy phân tích phổ thường được sử dụng cho các tác vụ đo như: kiểm tra

thí nghiệm, sản xuất,... vì máy phân tích phổ thường không được sử dụng kết nối trực tiếp với anten.

- Máy thu giám sát lại thường được sử dụng để thu và phân tích các tín hiệu trong không gian. Về cơ bản thì máy thu giám sát thường được sử dụng với anten.



VIII. Máy thu số băng rộng R&S ® EM510 1. Giới thiệu về máy thu R&S®EM510

Máy thu hiện đại R&S®EM510 là 1 máy thu sóng ngắn số đầy đủ, làm việc trong dải tần số từ 9 kHz đến 32 MHz.Các đặc tính cao tần tối ưu và một dải động rộng kết hợp với xử lý tín hiệu số mạnh là nền tảng cho các giải pháp tối ưu hóa hệ thống. Hoạt động ở băng tần rộng: Băng thông số liệu I/Q lên tới 10 MHz. Giải điều chế băng thông lên tới 10 MHz. 30 bộ lọc trung tần IF (băng thong từ 100 Hz đến 10 MHz) Quét toàn cảnh được lên tới 34 GHz hoặc 600 000 kênh / giây. Quét tần số / bộ nhớ được lên tới 1500 kênh / giây. Toàn cảnh trung tần với khoảng thời gian kéo dài lên đến 9.6 MHz. Toàn cảnh video, AM, FM, AM2, FM2, I/Q, I/Q2. Các bộ lọc Audio: “notch”, nén nhiễu, lọc thông dải. Đầu ra tín hiệu video tương tự trên kênh đôi (AM, FM). Các phương pháp đo tuân theo chuẩn của Liên hợp viễn thông quốc tế

ITU. Giao diện LAN (SCPI).

2. Tổng quanMáy thu băng rộng số R&S®EM510 thích hợp lý tưởng cho quét tín hiệu, giám sát phổ (theo chuẩn của ITU) và dịch vụ thẩm định sóng vô tuyến.

Máy thu R&S®EM510 được tối ưu hóa nhằm thỏa mãn các yêu cầu trong tương lai về công nghệ phân tích và thu tín hiệu. Công nghệ này tương thích phần mềm với các dòng máy thu R&S EB200/ESMB/EM550 và có thể dễ dàng thường xuyên nâng cấp các hệ thống giám sát vô tuyến sẵn có.

3. Mô tảMáy thu R&S®EM510 là máy thu trực tiếp hiện đại. Sau khi tín hiệu từ anten đưa qua bộ chọn lọc sơ bộ bằng các bộ lọc thông cao / lọc thông thấp,



nó được đưa trực tiếp đến bộ biến đổi tương tự/số (A/D). Khái niệm này mở ra các ưu điểm da dạng: Tốc độ quét rất cao. Không có tần số ảnh hoặc tần số trung tần (không bộ trọn hoặc bộ phát

sóng tại chỗ). Không có nhiễu pha của bộ tạo dao động bên trong. Đặc biệt phù hợp với các ứng dụng băng rộng. Không có tín hiệu nhiễu từ các bộ dao động bên trong hay bộ trộn. Tính tuyến tính cao và đồng thời tiêu thụ năng lượng thấp. Thời gian sử dụng lâu dài với độ bền cao.

Máy thu R&S EM510 phủ dải tần số từ 9 kHz tới 32 MHz. Một số lượng lớn băng thông trung tần tồn tại cho quá trình xử lý các tín hiệu khác nhau cùng với sự tối ưu của tỉ số tín hiệu trên tạp âm. Việc sử dụng xử lý tín hiệu số tân tiến đảm bảo cho các kết quả cao nhất. Các chức năng của máy thu có các bộ lọc số trung tần với 30 băng thông khác nhau từ 100 Hz đến 10 MHz. Các đặc điểm của bộ lọc được tối ưu hóa cho nhiệm vụ giám sát vô tuyến, cho phép xử lý chất lượng cao các tín hiệu với băng thông lên đến 10MHz.

4. Hoạt độngMáy thu được điều khiển thông qua giao diện của mạng LAN (TCP/IP) dựa trên cơ sở của tập lệnh SCPI và hoạt động theo những chế độ sau: Chế độ tần số cố định (FFM). Quét bộ nhớ. Quét tần số. Quét toàn ảnh (lựa chọn). Kiểm định.

Dữ liệu có thể được đưa ra dưới các dạng sau: Tín hiệu băng cơ bản (I và Q) dưới dạng số hóa thông qua:o LAN (băng thông lớn nhất = 1MHz)o FPDP (băng thông lớn nhất = 10 MHz)



Video tương tự, DC đạt tới 1/2 băng thông, 2 kênh (AM/FM hoặc I/Q), hoặc tương tự trung tần, điều khiển độ tăng ích, tần số trung tâm thay đổi từ 0 Hz đến 21.4 MHz, đôi kênh.

Video số thông qua LAN, đôi kênh, AM/FM (băng thông lớn nhất = 250 kHz) hoặc I/Q (băng thông lớn nhất = 500 kHz).

AES3 cho việc ghi số liệu audio. Audio số thông qua LAN. Audio tương tự (đường 600 Ohm và tai nghe).

5. Các chế độ hoạt độnga. Tần số cố địnhTrong chế độ tần số cố định, máy thu bắt đầu thu 1 tần số cố định mà ở đó tín hiệu được thu vào, lọc và giải điều chế. Các thông số và chức năng sau đây sẽ được lựa chọn: Tần số: đặt trong dải tần từ 9 kHz cho tới 32 MHz cùng với độ phân

giải 1 Hz. Các phương thức giải điều chế:o FMo AMo Xung (Xung AM)o φMo USBo LSBo ISBo CWo I/Q

Băng thông: có thể chọn tỏng 30 mức giữa 100 Hz và 10 MHz. Đo thời gian: tự động hoặc có thể điều chỉnh từ 0.5 ms đến 900 s. Các chế độ dò tìm: “liên tục” hoặc “chu kỳ”. Ngưỡng: có thể điều chỉnh từng mức của 1 dB trong khoảng từ

-30 dBμV đến +130 dBμV Tự động điều chỉnh tần số (AFC): nếu AFC bật (ON), tần số máy thu

được đưa về trong giải thông trung tần.



Bộ dò mức: cho các phép đo mức, bộ dò có thể được chuyển sang AVG (trung bình), PEAK, RMS hoặc FAST.

Bộ dò lệch tần số. Bộ suy giảm mức: chế độ chỉnh bằng tay (0 dB tới 40 dB) hoặc chế độ

tự động. Điều khiển tăng ích (GC): tự động (AGC) hoặc bằng tay (MGC); MGC

bao phủ khoảng tín hiệu đầu vào từ -30 dBμV đến +130 dBμV Toàn cảnh video: phổ tín hiệu của tín hiệu đã giải điều chế với các chức

năng phân tích (AM2 , FM2). Toàn cảnh trung tần (tùy chọn): trải từ 10 kHz đến 9.6 MHz. Các phép đo theo chuẩn ITU (tùy chọn):

o Chỉ số điều chế AM (AM+,AM-,AM).o Độ di tần: FM+, FM-,FM.o Độ di pha: 0π đến 4π.o Băng thông: 0 Hz đến 9.6 MHz.

b. Quét bộ nhớTrong chế độ quét bộ nhớ, máy thủ có thể được cấu hình để giám sát tới 10,000 kênh. Các kênh này có thể được quét khi sử dụng lệnh “Memory Scan”. Một kênh đơn có thể được gọi bằng lệnh “Recall”.

Mức ngưỡng đóng vai trò như một tiêu chuẩn cho việc dừng lại ở một tần số hoặc chuyển sang kênh kế tiếp. Nếu mức tín hiệu vượt quá ngưỡng, máy thu dừng lại để thu tín hiệu trong một khoảng thời gian dài.Các thông số dưới đây có thể được thiết lập cho mỗi kênh: Trạng thái vị trí bộ nhớ. Tần số. Chế độ giải điều chế. Băng thông. Sự suy hao. Thiết lập AFC. Mức ngưỡng. Việc lựa chọn ăngten.c. Quét bộ nhớ



Trong chế độ quét tần số, tần số bắt đầu và tần số kết thúc và độ rộng của bước nhảy của việc giám sát 1 khoảng tần số được xác định.

Ngưỡng khử ồn cũng hoạt động giống phương thức của quét bộ nhớ. Máy thu cài đặt phù hợp với toàn bộ dải quét.

Ở chế độ quét bộ nhớ hoặc quét tần số, có thể lựa chọn các phép đo khác nhau (ví dụ mức offset, chỉ số điều chế AM, độ di tần, băng thông) được thực hiện song song.

d. Quét tần sốTrong chế độ quét tần số, tần số bắt đầu và tần số kết thúc và độ rộng của bước nhảy của việc giám sát 1 khoảng tần số được xác định.

Ngưỡng khử ồn cũng hoạt động giống phương thức của quét bộ nhớ. Máy thu cài đặt phù hợp với toàn bộ dải quét.

Ở chế độ quét bộ nhớ hoặc quét tần số, có thể lựa chọn các phép đo khác nhau (ví dụ mức offset, chỉ số điều chế AM, độ di tần, băng thông) được thực hiện song song.

e. Quét toàn cảnhTrong chế độ quét toàn cảnh, máy thu chạy từ tần số bắt đầu cho tới tần số kết thúc với các bước quét xấp xỉ 10 MHz và thực thi biến đổi Fourier phân giải cao tại mỗi bước, cho phép quét ở tốc độ rất cao lên tới 34 GHz/s. Độ lớn giải băng thông có thể được lựa chọn trong khoảng từ 125 Hz cho đến 100 kHz.



Hình 11 - Minh họa cho các chức năng của máy thu băng rộng số

6. Hoạt động dựa trên phần mềm và PC theo tiêu chuẩnMáy thu đi cùng với phần mềm điều hành tổng hợp. Phần mềm được cài đặt dễ dàng và nhanh chóng lên PC điều khiển, sau đó máy thu có thể hoạt động với đầy đủ các chức năng.Tùy thuộc vào các phần tùy chọn đã cài đặt mà các kết quả dưới đây được hiển thị trên PC tại thời gian thực: Mức, offset, các thông số điều chế, băng thông. Quét tần số. Quét bộ nhớ. Phổ tín hiệuo Toàn cảnh cao tần.o Toàn cảnh trung tầno Toàn cảnh video.

Một chuỗi hiển thị phổ tín hiệu. Hiển thị phổ thác nước.

Các cửa sổ cho phổ tín hiệu và chuỗi được chỉnh lại để phù hợp với các tác vụ khác.



7. Các ứng dụngNhờ vào tốc độ quét cao của nó, mà máy thu rất thích hợp cho phát hiện các loại tín hiệu trên diện rộng của công tác giám sát vô tuyến dân sự và quân sự.

Từ việc phát xạ tần số cố định và các tín hiệu cùng với sự thay đổi nhanh tần số(ví dụ như “nhảy tần”) cho tới việc phát xung có chu kỳ hoặc không chu kỳ, không có gì trên màn ảnh là không hiển thị được. Chức năng của máy thu bao gồm:

Phát hiện các tín hiệu trong phổ tín hiệu cao tần. Bộ nhớ quét lên tới 10 000 kênh nhớ. Quét tần số trong khoảng tần đã được xác định. Nhìn thấy được tín hiệu và môi trường tín hiệu. Nhận dạng kiểu tín hiệu. Ghi lại băng tần cơ bản và dữ liệu audio. Giải điều chế tín hiệu. Giám sát audio của các đài phát AM, FM, CW và SSB. Phân tích tín hiệu. Giải điều chế các tín hiệu tương tự nhảy tần.. Phát hiện và đo các xung.Toàn ảnh video với các chức năng AM, FM, AM2, FM2 và I/Q2 làm cho nó có thể thấy được các phổ đã được giải điều chế. Ở các chế độ AM2 và FM2, hầu hết các tín hiệu điều chế số có thể được nhận dạng, và hơn nữa là thực thi các phép đo, ví dụ như:

Tốc độ symbol. Tốc độ chip của các máy phát DSSS.

8. Giám sát dân sự phù hợp với các chuẩn của ITUXứng đáng với các hiệu năng của máy thu R&S ® EM510, máy thu này có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu về phép đo phù hợp với các đắc điểm kỹ thuật của ITU-R (theo ITU Spectrum Monitoring Handbook, 2002).



Nếu lựa chọn máy thu R&S EM510 được cài đặt, các phép đo sau đây có thể được thực thi: Tần số và độ di tần theo chuẩn ITU-RSM377. Cường độ tín hiệu trường điện từ theo chuẩn ITU-RSM378. Điều chế theo chuẩn của ITU-RSM328. Mức độ chiếm dụng tần phổ dựa trên các phần mềm điều khiển máy

tính theo chuẩn ITU-RSM182/SM328. Băng thông theo tiêu chuẩn ITU-RSM443

9. Hệ thống riêng của khách hàngViệc điều khiển qua giao diện mạng LAN của máy thu R&S EM510 làm cho máy thu hoàn toàn phù hợp với cấu hình các giải pháp hệ thống khách hàng. Tất cả các giao diện mở và có tài liệu chuẩn. Các giao thức trong giao diện mạng LAN dễ dàng theo cú pháp lệnh của các lệnh tiêu chuẩn cho các công cụ có thể lập trình (SCPI).Tất cả các chức năng nổi bật của máy thu R&S EM510 như quét toàn ảnh, toàn cảnh trung tần, toàn cảnh video, các phép đo theo chuẩn ITU, Được tích hợp vào máy thu và do vậy yêu cầu không đưa thêm phần cứng vào.

Hình 12 - Điều chế số theo tần số tín hiệu (FSK transmission)



Hình 13 - Phổ trung tần (đã được phóng to lên) với các phép đo

Hình 14 - Thu tín hiệu vô tuyến DRM



10. Băng rộng và băng hẹpMáy thu R&S ® EM510 là một máy thu băng rộng cho tốc độ quét cao, giám sát và phân tích. Dựa trên thiết kế của máy đo, nó hoàn toàn phù hợp với các ứng dụng băng hẹp.

Rohde & Schwarz còn cung cấp máy thu số cao tần VXI R&S EM010. Dựa trên thiết kế của máy thu (1 khe VXI), máy thu R&S EM010 được xác định cho các hệ thống máy thu đa kênh băng hẹp (nhìn vào bảng dữ liệu của máy thu R&S EM010, PD 5213.5816.32).

11.Thiết kế theo chuẩn mực chuẩn mực với người dùngMáy thu được thiết kế cho mục đích cố định và cơ động. Hoàn toàn các việc chắn và lọc của các đường ra và vào đảm bảo cho sự nhiễu điện từ thấp tốt như miễn dịch điện từ cao.Với việc sử dụng các phương tiện truyền thông, máy thu có thể được cấp nguồn trực tiếp từ bộ pin của các phương tiện truyền thông thông qua đầu vào dòng điện 1 chiều (DC input).

12.Tự chuẩn đoánMáy thu được giám sát liên tục bởi các bài kiểm tra lỗi kỹ thuật tự động (BITs). Nếu các độ sai lệch từ các giá trị rất nhỏ (không đáng kể) được tìm thấy, một bản tin báo lỗi cùng với mã hiển thị tương ứng với loại lỗi đó là loại lỗi gì được đưa ra. Theo thông tin chi tiết, các giá trị của việc kiểm tra bên trong máy dò, bao gồm các giới hạn cao hơn và giới hạn thấp hơn, có thể được đưa ra trên giao diện của người dùng. Tất cả các giá trị ngoài khoảng cho phép sẽ được đánh dấu lại.

Toàn bộ tín hiệu định hướng giữa đầu vào anten và đầu ra giải điều chế có thể được kiểm tra bởi các vòng lặp thử nghiệm trigger. Thử nghiệm này được thực thi cùng với máy phát và điều chế tín hiệu hiệu bên trong.



IX. Sử dụng máy thu băng rộng số R&S ® EM 510 Thanh công cụ của máy thu R&S®EM 510:

Hình 15 - Thanh công cụ của máy thu R&S®EM 510

1. Chế độ tần số cố định (FFM)Ở chế độ tần số cố định - Fix Frequency Mode (FFM) sẽ giám sát tại một tần số đã biết trước. Có thể kích vào nút FFM hoặc phím F2 trên bàn phím để sử dụng chức năng này. Khi đã giám sát tại một tần số cố định, ta có thể điều chỉnh độ rộng của băng thông giải điều chế và phương thương thức giải điều chế sao cho phù hợp với tín hiệu thu được bằng cách sau:Phương thức giải điều chế (Demodulation):

Hình 16 - Các phương thức giải điều chế của máy đo



Hình 17 - Các thang của băng thông trung tần giải điều chế

Khi muốn ghi lại mẫu tín hiệu thu được ta có thể sử dụng chức năng IF

Recording của phần mềm bằng cách nhấn vào biểu tượng (lưu ý cách này chỉ dùng ở chế độ tần số cố định). Hoặc có thể sử dụng chức năng

Recording khác bằng cách nhấn vào biểu tượng .

2. Chế độ quét tần số (Scan)

Click vào phím hoặc nhấn tổ hợp phím Shift+F4 để sử dụng chế độ quét tần số (Frequency Scan). Chế độ quét tần số sẽ bắt đầu quét theo sự cài đặt đã được xác định trước ở trên thanh công cụ Modus Editor.



Hình 18 - Thanh công cụ Modus Editor

Giới hạn của chế độ quét tần số được đặt ở trong các đoạn ngang của thanh công cụ hoặc bằng cách di chuyển thang đo của hiển thị phổ RF (RF-spectrum). EMx50 quét theo khoảng tần số đã chọn trước và kết hợp với phổ RF (RF-spectrum) được hiển thị tại nơi mà người điều khiển có thể quan sát tín hiệu hoạt động. Chức năng quét tần số thường được sử dụng để thu được một cách tổng quan về phạm vi hoạt động trong một khoảng tần số đã được lựa chọn trước. Phổ tín hiệu của khoảng tần số đã được lựa chọn trước được hiển thị ở vùng phổ RF (RF-spectrum area). Người sử dụng có thể quan sát một cách tổng quan về các tín hiệu hoạt động trong khoảng tần số đã được lựa chọn trước. Để có thể dò được các tín hiệu mang tải tin, chế độ này có khả năng phóng to khoảng tần số trong mỗi nấc. Bên cạnh đó, người sử dụng có thể nghe được âm thanh của tín hiệu.

3. Chế độ dò tần số (Search)

Để sử dụng chế độ này nhấn vào nút hoặc nhấn phím F3. Chế độ dò tần số thường bắt đầu dò các tín hiệu hoạt động trong khoảng tín hiệu đã được lựa chọn trước. Khoảng tần số và các bước rộng được xác định ở thanh công cụ Modus Editor (Modus Editor Toolbar). Giới hạn cho việc dò tín hiệu được cài đặt ở thang điều khiển của thanh công cụ hoặc bằng cách di chuyển ở thang đo trong chế độ hiển thị phổ trung tần (RF-spectrum display).Máy thu EMx50 quét theo một khoảng tần số ưa thích; các phổ trung tần kết hợp được hiển thị. Nếu xuất hiện một tần số với mức tín hiệu vượt quá giới hạn, máy thu EMx50 vẫn giữ nguyên tại tần số này trong một khoảng thời gian dừng. Người sử dụng sẽ bấm vào tần số tìm được và tần số được hiển thị trong trường tần số được chỉnh sửa. Việc chuyển đổi giữa Search (dò) và Hold State - trạng thái dừng (trong khoảng thời gian dừng - in



dwell time) sẽ được chỉ định bởi tín hiệu LED trong phím Search. Màu đỏ chỉ trạng thái dừng (Hold State), trong khi đó màu xanh lại chỉ ra trạng thái dò (Search).

4. Chế độ quét bộ nhớ (MSCAN)

Click vào biểu tượng để bắt đầu quét bộ nhớ theo cài đặt các tần số được định trước trong danh sách lưu trữ tần số. Việc lưu trữ tần số có thể được đưa vào bằng cách vào menu/toolbar <add frequency to memory item list> item. Trước khi bắt đầu chế độ quét bộ nhớ (MSCAN), các tần số phải được lưu trữ trong thiết bị một cách tự động. Mức giới hạn quét được thiết lập ở trong các đoạn ngang của thanh công cụ hoặc bằng cách di chuyển thang đo của phần hiển thị phổ trung tần (RF-spectrum). Máy thu EMx50 quét danh sách tần số hiện tại và liên kết phổ trung tần được hiển thị tại nơi mà người quan sát có thể khảo sát các tín hiệu hoạt động.

5. Chế độ dò bộ nhớ (MSEARCH)

Biểu tượng thường được dùng để bắt đầu chế độ dò tìm tần số theo danh sách các tín hiệu hoạt động. Tần số được lưu trữ có thể được điền vào bằng cách làm theo bước sau: vào menu/toolbar <add frequency to memory item list>. Trước khi bắt đầu chế độ dò bộ nhớ (MSEARCH), các tần số được lưu trữ ở trong thiết bị một cách tự động.

Mức giới hạn quét được thiết lập ở trong các đoạn ngang của thanh công cụ hoặc bằng cách di chuyển thang đo của phần hiển thị phổ trung tần (RF-spectrum). Máy thu EMx50 quét danh sách tần số ưa thích; liên kết phổ trung tần được hiển thị. Nếu có một tần số nào có mức tín hiệu vượt quá ngưỡng giới hạn, máy thu EMx50 vẫn giữ nguyên tần số này trong một khoảng thời gian dừng. Người sử dụng sẽ bấm vào tần số tìm được và tần số được hiển thị trong trường tần số được chỉnh sửa.Chú ý rằng: Nếu một ngưỡng tần số đơn được thiết lập cho mỗi một tần số trong danh sách tần số, thì ngưỡng này sẽ được sử dụng thay thế cho ngưỡng phổ biến.



Cấu hình hộp thoại chế độ dò bộ nhớ:

Hình 19 - Cấu hình hộp thoại của chế độ dò bộ nhớ của máy thu

Trong hộp thoại cấu hình dò bộ nhớ, người sử dụng có thể chỉ định các thuộc tính cho bộ nhớ dò theo tiêu chuẩn trong một khoảng thời gian dừng bằng với thời gian mà người sử dụng thiết lập. Máy thu EMx50 sẽ dừng lại trong khoảng thời gian dừng đã được xác định nếu một tần số vượt trên ngưỡng được tìm thấy. Các giá trị được thiết lập bởi thiết bị.Thực đơn của dò bộ nhớ:

Hình 20 - Trình đơn của chế độ dò bộ nhớ của máy thu

Thực đơn của nút dò bộ nhớ còn có các thực đơn con thường được dùng để điều khiển và chỉnh sửa chế độ dò bộ nhớ.

FFM: Chuyển đổi về chế độ FFM ở tần số hiện tại. Continue MSEARCH: Tiếp tục sử dụng chế độ Msearch trong

khoảng thời gian dừng, bắt đầu sau tần số hiện tại. Restart MSEARCH: Bắt đầu dò lại bộ nhớ từ danh sách tần số.



Suppress and Continue MSEARCH: loại bỏ tần số hiện tại và tiếp tục chế độ MSEARCH.

Configure MSEARCH: mở hộp thoại cấu hình dò bộ nhớ (MSEARCH).

6. Chế độ quét toàn cảnh (PSCAN)

Để dùng được chế độ này thì click vào biểu tượng trên thanh công cụ hoặc nhấn phím F4 trên bàn phím để sử dụng chế độ quét toàn cảnh (PSCAN). Lưu ý rằng: Chế độ này chỉ tồn tại nếu thiết bị "EM050PS" được cài đặt. Mức giới hạn quét được thiết lập ở các đoạn ngang trên thanh công cụ hoặc bằng cách di chuyển thang đo của phần hiển thị phổ trung tần (RF-spectrum). Người sử dụng quan sát tổng quanh nhanh về tín hiệu hoạt động trong khoảng tần số đã được chọn trước. Máy thu EMx50 quét khoảng tần số đã được lựa chọn trước và liên kết phổ trung tần được hiển thị.Chức năng PSCAN thường được sử dụng để quan sát nhanh một cách tổng quan trong khoảng tín hiệu đã được chọn trước. Chế độ quét này thường được dùng để quét các khoảng tần số ưa thích với các nấc quét xấp xỉ 10 MHz và thực hiện thuật toán FFT tại mỗi bước. Các bước tần số có thể được lựa chọn từ các giá trị riêng biệt: 3.125 kHz, 6.25 kHz, 12.5 kHz, 25 kHz, 50 kHz và 100 kHz. Các giá trị khác sẽ được thiết lập cho các giá trị phù hợp ngay sau một cách tự động khi chế độ PSCAN được bắt đầu. Phổ tín hiệu của khoảng tần số đã lựa chọn trước được hiển thị trong vùng phổ trung tần (RF-spectrum). Người dùng có thể quan sát nhanh chóng một cách tổng quan về tín hiệu hoạt động trong khoảng tần số đã lựa chọn. Để dò được các tín hiệu ưa thích nói cách khác để dò được các tín hiệu mang tải tin, chế độ dò PSCAN có khả năng phóng to hoặc thu nhỏ khoảng tần số trong mỗi nấc.



X. Một số mẫu thu được 1. Tại tần số cố định 675 kHz

a. Băng thông giải điều chế 1 kHzỞ tần số 675 kHz, với độ rộng của giải điều chế là 1 kHz, ta có thể nhận thấy tín hiệu thu được rất bé và hầu như là không có nhiễu xuất hiện trong mẫu tín hiệu thu được.

Hình 21 - Băng thông giải điều chế 1 kHz trong khoảng tần số quan sát 600 kHz đến 750 kHz

Tín hiệu thu được bé vì độ rộng của giải điều chế không bao trùm được toàn bộ tải tin. Vì vậy đây không phải là băng thông giải điều chế tốt nhất để thu được tín hiệu hoàn hảo. Với ví dụ này ta có thể thấy được rằng trong khoảng tần số tín hiệu nhìn thấy được 100 MHz (600 MHz : 700 MHz) thì độ rộng của băng thông giải điều chế là rất hẹp.

b. Băng thông giải điều chế 1 kHzVới độ rộng của băng thông giải điều chế là 9kHz, tín hiệu ở tần số 675 kHz nghe thấy được rõ hơn và to hơn.




Nhìn hình trên ta có thể thấy băng thông giải điều chế đã bao trùm 2 biên của tải tin làm cho tín hiệu nghe rõ hơn.

c. Băng thông giải điều chế 1 kHzVới độ rộng giải điều chế là 30 kHz, tín hiệu ở tần số 675 kHz nghe được rõ và to hơn. Tuy nhiên trong trường hợp này ta bắt đầu có thể nghe thấy được tiếng lì xì, tín hiệu thu được dường như nhiễu và muỗi hơn.




Nhìn vào hình trên ta co thể thấy độ rộng giải điều chế đã bao trùm cả những tải tin nhỏ xuất hiện ở lân cận. Đây là nguyên nhân của việc nhiễu. Chính những tín hiệu xung quanh đã gây cho người nghe những tiếng lì xì.

d. Băng thông giải điều chế 1 kHzVới độ rộng của băng thông giải điều chế lên tới 150 kHz, thì nhiễu dường như xuất hiện rõ hơn rất nhiều. Chúng ta có thể nghe thấy rõ tiếng rè ở mẫu tín hiệu thu được tại tần số 675 kHz.




Nhìn ở hình trên ta thấy băng thông giải điều chế đã bao trùm những mẫu tín hiệu xung quanh có biên độ lớn gần bằng với tải tin (tín hiệu mang tin tức). Do vậy, tín hiệu nghe rè hơn.

e. Băng thông giải điều chế 1 kHzMinh họa cho chức năng của máy thu băng thông rộng có thể xử lý như một máy thu băng thông hẹp ta có thể thấy trong khoảng tần số có độ lớn 150 kHz, băng thông giải điều chế có thể sử dụng là 600 Hz. Ở đây ta có thể thấy tín hiệu thu được có âm lượng bé, hầu như không có nhiễu xuất hiện. Một mặt do phần tín hiệu mang tin tức không được băng thông giải điều chế bao trùm lên.



Hình 25 - Băng thông giải điều chế 600 Hz trong khoảng tần số quan sát 600 kHz đến 750 kHz

Như vậy qua khảo sát tín hiệu ở các băng thông giải điều chế khác nhau thì ta thấy được tín hiệu ở băng thông giải điều chế 9 kHz cho ta tín hiệu tốt nhất vì với băng thông giải điều chế này đã bao trùm hoàn toàn tải tin. Kết quả này cũng cho ta thấy rằng kết quả thực nghiệm hoàn toàn phù hợp với lý thuyết điều chế sóng ngắn HF với phương thức điều chế AM, băng thông giải điều chế phù hợp với phương thức AM này theo lý thuyết thường là 9 kHz.

2. Mẫu tín hiệu tại tần số 549 kHzỞ tín hiệu của tần số cố định 549 kHz, một đài phát thanh cho đồng bào dân tộc. Sau khi sử dụng máy thu băng rộng số, ta cũng thu được một số mẫu tín hiệu như sau:










Hình 29 - Tín hiệu thu được với băng thông giải điều chế 100 Hz




Qua khảo sát ta có thể dễ dàng nhận thấy, các mẫu tín hiệu thu được tại tần số 549 kHz cho kết quả tương tự với các mẫu tín hiệu thu được tại tần số 675 kHz, băng thông giải điều chế phù hợp với tần số này cũng là 9 kHz, vì với băng thông trung tần này bao trùm toàn bộ tải tin.

3. Kết quả thu được với chức năng điều khiển tần số tự độngXét 1 mẫu tín hiệu trong khoảng tần số 1 MHz – 25 MHz được đặt ở chế độ quét toàn cảnh (Panaroma Scan). Nhìn vào hình dưới ta có thể thấy được hình minh họa máy thu để ở chế độ quét toàn cảnh trong khoảng tần số đang xét 1 MHz – 25 MHz.

Hình 31 - Chế độ quét toàn cảnh trong khoảng tần số 1 MHz - 25 MHz

Ta xét tại tần số có tín hiệu là 2.415 MHz, khi chức năng điều khiển tần số được tự động bật



Hình 32 – Tần số AFC được bật để tự động điều khiển tín hiệuTa thấy tần số tự động được điều chỉnh theo tín hiệu mang tin, lúc là 2.4135 MHz, có lúc lại nhảy lên tần số 2.4136 MHz, có lúc lại ở tần số 2.4134 MHz.





Chức năng AFC được bật nhằm giám sát tín hiệu có tần số thay đổi. Khi

các tín hiệu có sự thay đổi tần số liên tục thì máy thu đo R&S ® EM510 sẽ sử dụng chức năng AFC này để di đến tần số có tín hiệu nhằm theo dõi các tín hiệu một cách liên tục. Đây cũng là chức năng vượt trội so với máy phân tích phổ.



KẾT LUẬNTrong thời đại ngày nay, ngày càng có nhiều loại hình dịch vụ tiện ích về viễn thông, thông tin di động, loại hình giải trí,… phục vụ cho người dùng. Đi kèm với loại hình đó là những giải pháp hỗ trợ, giám sát, kiểm tra chất lượng dịch vụ nhằm đảm bảo quyền lợi cho người tiêu dùng. Các thiết bị của hãng Rohde & Schwarz không chỉ giới hạn trong đo lường, thử nghiệm, giám sát tần phổ, định vị vô tuyến,… mà hãng này còn đưa ra rất nhiều thiết bị bảo mật, an toàn thông tin, các thiết bị thông tin liên lạc chuyên dụng, các thiết bị phát thanh và truyền hình, các dịch vụ kỹ thuật… Trong lần thực tập này, tôi mới chỉ nghiên cứu một thiết bị đo lường, giám sát và thu chặn tín hiệu, tần phổ. Đó là máy

thu băng rộng số R&S®EM510. Với một số kết quả thu được tại các tần số 675 kHz, tần số 549 kHz, cho chúng ta thấy máy thu cho ra những kết quả rất chính xác phù hợp với lý thuyết giải điều chế AM sóng ngắn HF. Điều này

chứng tỏ rằng thiết bị máy thu băng rộng số R&S®EM510 cho kết quả khá

chính xác và máy thu băng rộng số R&S®EM510 cho ta phân tích các mẫu tín hiệu với đầy đủ chức năng mà một người dùng cần. Trong quá trình tìm hiểu



về thiết bị này sẽ không tránh được những thiếu xót, vì vậy tôi mong nhận được sự đóng góp ý kiến quý giá của các thày và các bạn để đúc kết được kinh nghiệm đáng quý cho riêng mình.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

(2007) R&S®EM510 HF Digital Wideband Receiver, Efficient and versatile solution for radiomonitorning, 1-7.

Operating Manual EMx50 - Control for usage with EM550, EM510, EM050, 21-57.

Hệ thống thông tin và xử lý tín hiệu, Nhà xuất bản Bưu Điện, 69 - 110. ROHDE&SCHWARZ, (06/2008) Monitoring receiver versus Spectrum

analyser, 2 - 41. ROHDE&SCHWARZ, (2001) Receiver Basics, 1, 2 - 84. ROHDE&SCHWARZ, (2002) Receiver Basics, 2, 2 - 35.



PHỤ LỤCBảng đặc tính của máy thu giám sát băng rộng số R&S ® EM510:












Documents

Bao Cao Thuc Tap Tot Nghiep