Проектирование цифрового радиоприемного устройства: Методические указания к курсовому (дипломному) проектированию, страница 2

          2) Супергетеродин:

- выбрать фильтры преселектора, записать их параметры,

- определить полосу частот аналогового приема с учетом обеспечения избирательности преселектора по не основным каналам приема,

- выбрать промежуточную частоту, обеспечивающую подавление зеркального канала,

- выбрать фильтр промежуточной частоты для выделения полосы частот приема группового сигнала, полосу пропускания, затухание по соседнему каналу,

- рассчитать минимальную частоту дискретизации для заданной полосы частот приема, реализуемой данной ИМС,

- рассчитать число частотных каналов , принимаемых без перестройки аналогового тракта приемника.

          При расчете супергетеродина также полагается входная цепь неперестраиваемой, а перестройка по диапазону осуществляется изменением частоты гетеродина в аналоговой части ЦРПУ, а также изменением частоты цифрового гетеродина в DDC.

          Построить в масштабе по частоте энергетический план аналоговой и цифровой частей ЦРПУ, на котором отразить спектры сигналов, АЧХ фильтров. Сделать выводы о возможности применения выбранной ИМС АЦП и при необходимости выбрать ИМС АЦП, удовлетворяющую требованиям расчета.

5. Расчет энергетического плана

Исходные данные:

- ширина спектра группового сигнала  ,

- номинальное  эффективное число разрядов   АЦП,

- апертура АЦП, В,

- входное сопротивление АЦП , Ом,

- коэффициент передачи входной цепи ,  дБ,

- коэффициенты шума транзистора, ИМС МШУ, смесителя, дБ,

- усилительные параметры  транзистора, ИМС МШУ.

1) Коэффициент шума аналогового тракта ЦРПУ:

,

где коэффициент шума пассивной входной цепи определяется ее коэффициентом передачи:

,

а коэффициент шума и коэффициент усиления по мощности транзисторных малошумящего усилителя и смесителя определяются по приближенным формулам:

,

.

          Рассчитаем усиление аналогового тракта по мощности , необходимое для обеспечения требуемого отношения сигнал-шум  на выходе линейного тракта приемника при заданном типе АЦП.

          2) Коэффициент шума всего приемника при условии согласования равен:

,

где  - эффективное значение напряжения сигнала в полосе частот  каналов приема, =1,38×10^-23 Дж/град.

3) Рассчитаем допустимое увеличение общего коэффициента шума за счет цифровой обработки:

.

Необходимо, чтобы требования к шумовым свойствам аналогового и цифрового трактов были согласованы, поэтому целесообразно иметь 1,…2.

4) Коэффициент шума АЦП равен:

,

где  - мощность шума источника для квантователя - аналогового тракта при условии согласования  входного сопротивления  с выходным сопротивлением аналогового тракта,  - абсолютная температура сопротивления ,   - мощность шума квантования, приведенная к входу АЦП,  - шаг квантования выбранного АЦП.

5) Далее считаем, что входное сопротивление АЦП  согласовано с выходным сопротивлением аналогового тракта  с помощью согласующей цепи без потерь с коэффициентом передачи по напряжению равном:

.

          При этом приведенное к выходу аналогового тракта (входу согласующей цепи) значение шага квантования рассчитывается в соответствии с коэффициентом трансформации:

.

В дальнейшем все напряжения рассматриваются на входе цепи, согласующей выход аналогового тракта и вход АЦП.

6) Во многих случаях можно считать, что последующая цифровая обработка не увеличивает шумы, связанные с эффектами округления и конечностью разрядной сетки, так как разрядность процессорной части больше, чем разрядность АЦП. Поэтому коэффициент шума цифровой части РПУ примерно равен  коэффициенту шума АЦП. Общий коэффициент шума ЦРПУ определяется из общей формулы для коэффициента шума последовательно соединенных каскадов:

,

где  - коэффициент шума аналоговой части РПУ. Отсюда получаем значение коэффициента усиления по мощности аналогового тракта, необходимое для реализации заданных шумовых свойств:

.

Отсюда следует: , а необходимый коэффициент усиления аналоговой части равен:

.

Так как мощность шума аналоговой части на входе АЦП равна

,

то коэффициент усиления равен:

.

Требования к коэффициенту усиления аналогового тракта можно ослабить за счет увеличения частоты дискретизации.

7) Для проверки шумовых свойств приемника необходимо проверить расчет:

.