Giải Pháp Chuyển Đổi Dấu Phẩy Tĩnh Và Hiệu Chỉnh Sai Lệch Trong TI-ADC

• Tác giả: Đinh Thị Kim Phượng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Đức Minh
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
• Đề tài: Giải Pháp Hiệu Chỉnh TI-ADC Trong Kỹ Thuật Điện Tử
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Kiến trúc khối thu băng rộng và đặc điểm của TI-ADC
• 1.1.1. Kiến trúc máy thu băng rộng sử dụng TI-ADC
• 1.1.2. Nguyên tắc hoạt động của TI-ADC
• 1.1.3. Mô hình hóa TI-ADC với các sai lệch
• 1.1.3.1. Các sai lệch nội tại của các sub-ADC trong TI-ADC
• 1.1.3.2. Mô hình hóa TI-ADC dưới ảnh hưởng của các sai lệch
• 1.1.4. Các yếu tố tác động đến hiệu năng của TI-ADC
• 1.1.5. Các vấn đề khi thiết kế bộ hiệu chỉnh sai lệch trong TI-ADC
• 1.2. Kỹ thuật hiệu chỉnh sai lệch trong TI-ADC
• 1.2.1. Các vấn đề khi triển khai phần cứng
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP HIỆU CHỈNH ĐỒNG THỜI LỆCH HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI, THỜI GIAN LẤY MẪU CỦA TI-ADC THEO NGUYÊN TẮC ANC
• 2.1. Nguyên tắc ANC trong hiệu chỉnh đồng thời lệch hệ số khuếch đại và thời gian lấy mẫu của TI-ADC
• 2.1.1. Phân tích mô hình TI-ADC với các sai lệch
• 2.1.2. Đề xuất nguyên tắc ANC cho hiệu chỉnh đồng thời lệch hệ số khuếch đại và thời gian lấy mẫu của TI-ADC
• 2.1.3. Giải pháp hiệu chỉnh đồng thời lệch hệ số khuếch đại và thời gian lấy mẫu của TI-ADC theo nguyên tắc ANC thực hiện trên các băng tần Nyquist
• 2.2. Mô phỏng và đánh giá
• 2.2.1. Thiết lập mô phỏng
• 2.2.2. Mô phỏng với tín hiệu vào thuộc băng tần Nyquist cơ bản
• 2.3. Mô phỏng với tín hiệu vào thuộc các băng tần Nyquist khác nhau
• 2.4. Kết quả mô phỏng và đánh giá
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN GIẢI PHÁP FFC VÀ ỨNG DỤNG CHO CÁC THUẬT TOÁN DSP
• 3.1. Giải pháp nhóm tín hiệu trong FFC
• 3.1.1. Cơ sở toán học
• 3.1.2. Kiểm chứng giải pháp nhóm tín hiệu
• 3.1.3. Thuật toán FFC với nhóm tín hiệu
• 3.2. Ứng dụng FFC cho FFT đa phương thức trong thiết bị WLAN chuẩn IEEE 802.11
• 3.2.1. Vai trò của FFT đa phương thức trong thiết bị WLAN chuẩn IEEE 802
• 3.2.2. Kiến trúc triển khai FFT
• 3.2.3. Giải pháp FFT đa phương thức
• 3.2.4. Hiệu quả của giải pháp FFC ứng dụng cho FFT đa phương thức trong thiết bị WLAN chuẩn IEEE 802.11ax thông qua thực nghiệm
• 3.3. Ứng dụng giải pháp FFC cho hiệu chỉnh TI-ADC ANC
• 3.3.1. Thực hiện FFC cho hiệu chỉnh TI-ADC ANC
• 3.3.2. Thực nghiệm và đánh giá
• 3.4. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A: MỘT SỐ CÔNG THỨC BIẾN ĐỔI CỦA FFT ĐA PHƯƠNG THỨC
• A.1. Công thức khai triển FFT đa phương thức
• PHỤ LỤC B: MÃ NGUỒN MỘT SỐ CHƯƠNG TRÌNH CỦA THUẬT TOÁN FFC
• B.1. Hàm mô phỏng sim_log
• B.2. Hàm tạo mô hình sim_log

I. Tổng quan về Giải Pháp Hiệu Chỉnh TI ADC Trong Kỹ Thuật Điện Tử

Giải pháp hiệu chỉnh TI-ADC (Time-Interleaved Analog-to-Digital Converter) là một trong những công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử. TI-ADC cho phép chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số với tốc độ cao, giúp tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống thu phát. Tuy nhiên, việc hiệu chỉnh các sai lệch trong TI-ADC là một thách thức lớn, đặc biệt trong các ứng dụng băng thông rộng. Bài viết này sẽ đi sâu vào các vấn đề và giải pháp hiệu chỉnh TI-ADC.

1.1. Ứng dụng của TI ADC trong Kỹ Thuật Điện Tử

TI-ADC được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thông hiện đại, như 4G, 5G và WLAN. Công nghệ này cho phép xử lý tín hiệu với tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về băng thông và chất lượng tín hiệu.

1.2. Các thành phần chính của TI ADC

TI-ADC bao gồm nhiều sub-ADC hoạt động đồng thời, giúp tăng tốc độ lấy mẫu. Mỗi sub-ADC có thể hoạt động ở tần số thấp hơn, nhưng khi kết hợp lại, chúng tạo ra một tín hiệu số với tần số cao hơn.

II. Vấn đề và Thách thức trong Hiệu Chỉnh TI ADC

Mặc dù TI-ADC mang lại nhiều lợi ích, nhưng các vấn đề như sai lệch hệ số khuếch đại, độ lệch offset và sai lệch thời gian lấy mẫu vẫn tồn tại. Những sai lệch này có thể làm giảm hiệu suất của hệ thống, gây ra các tín hiệu lỗi và nhiễu. Việc nhận diện và khắc phục các vấn đề này là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng tín hiệu.

2.1. Sai lệch hệ số khuếch đại trong TI ADC

Sai lệch hệ số khuếch đại có thể gây ra các hài nhiễu trong tín hiệu đầu ra. Điều này ảnh hưởng đến độ chính xác của các phép đo và cần được hiệu chỉnh để đảm bảo tín hiệu đầu ra đạt yêu cầu.

2.2. Độ lệch offset và ảnh hưởng của nó

Độ lệch offset là một trong những vấn đề phổ biến trong TI-ADC. Nó có thể dẫn đến các sai số lớn trong tín hiệu đầu ra, đặc biệt là khi làm việc với các tín hiệu có biên độ thấp.

2.3. Sai lệch thời gian lấy mẫu và cách khắc phục

Sai lệch thời gian lấy mẫu có thể gây ra sự không đồng bộ giữa các sub-ADC, dẫn đến các lỗi trong tín hiệu đầu ra. Việc sử dụng các thuật toán hiệu chỉnh thích hợp là cần thiết để giảm thiểu vấn đề này.

III. Phương Pháp Hiệu Chỉnh TI ADC Để Tăng Cường Hiệu Suất

Để khắc phục các vấn đề liên quan đến TI-ADC, nhiều phương pháp hiệu chỉnh đã được đề xuất. Các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác mà còn tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Việc áp dụng các kỹ thuật hiệu chỉnh hiện đại là rất quan trọng trong việc nâng cao chất lượng tín hiệu.

3.1. Kỹ thuật hiệu chỉnh sai lệch hệ số khuếch đại

Kỹ thuật này giúp điều chỉnh các sai lệch về hệ số khuếch đại giữa các sub-ADC, đảm bảo rằng tín hiệu đầu ra có độ chính xác cao hơn. Việc áp dụng các thuật toán hiệu chỉnh thích hợp là rất cần thiết.

3.2. Nguyên tắc ANC trong hiệu chỉnh TI ADC

Nguyên tắc ANC (Adaptive Noise Cancelling) được sử dụng để giảm thiểu nhiễu và cải thiện chất lượng tín hiệu. Kỹ thuật này cho phép hiệu chỉnh đồng thời nhiều sai lệch trong TI-ADC.

3.3. Giải pháp hiệu chỉnh đồng thời lệch hệ số khuếch đại và thời gian lấy mẫu

Giải pháp này cho phép hiệu chỉnh đồng thời các sai lệch về hệ số khuếch đại và thời gian lấy mẫu, giúp tối ưu hóa hiệu suất của TI-ADC trong các ứng dụng băng thông rộng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Về TI ADC

Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp hiệu chỉnh TI-ADC có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống. Các ứng dụng thực tiễn cho thấy rằng TI-ADC có thể hoạt động hiệu quả trong các môi trường khác nhau, từ truyền thông không dây đến các hệ thống đo lường chính xác.

4.1. Kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu suất

Các mô phỏng cho thấy rằng việc áp dụng các kỹ thuật hiệu chỉnh có thể cải thiện đáng kể các chỉ số như SNDR và SFDR, từ đó nâng cao chất lượng tín hiệu đầu ra.

4.2. Ứng dụng TI ADC trong các hệ thống truyền thông hiện đại

TI-ADC đã được áp dụng thành công trong nhiều hệ thống truyền thông hiện đại, cho phép xử lý tín hiệu với tốc độ cao và độ chính xác tốt hơn.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Giải Pháp Hiệu Chỉnh TI ADC

Giải pháp hiệu chỉnh TI-ADC đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất của các hệ thống điện tử hiện đại. Tương lai của TI-ADC hứa hẹn sẽ có nhiều cải tiến hơn nữa, đặc biệt trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ TI ADC

Công nghệ TI-ADC đang trên đà phát triển mạnh mẽ, với nhiều nghiên cứu mới nhằm cải thiện hiệu suất và giảm thiểu sai lệch trong quá trình chuyển đổi tín hiệu.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong lĩnh vực TI ADC

Nghiên cứu về TI-ADC không chỉ giúp cải thiện các giải pháp hiện tại mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong tương lai, đặc biệt trong các lĩnh vực như truyền thông không dây và xử lý tín hiệu số.