Другие предметы \ Цифровые радиоприемные устройства

Разработка цифрового радиоприемного устройства, работающего в диапазоне частот 1000-1010 МГц, страница 2

 Усилитель резонансной частоты. Правильный выбор УРЧ позволяет реализовать требуемую чувствительность и в максимальной степени сократить шумы всего тракта. Поэтому УРЧ должен быть малошумящим, т.е. с малым коэффициентом собственного шума. Среди всего многообразия активных элементов, на которых возможно построение каскадов УРЧ, следует выделить полевые малошумящие транзисторы и микросхемы. Поскольку мы реализуем цифровой приемник (отличающийся большим количеством микросхем), то и УРЧ выполним на микросхеме. Выберем ИМС фирмы Maxim MAX2640 со следующими характеристиками:

   -  полоса усиливаемых частот 300 – 1500 МГц

   - максимальный коэффициент устойчивого усиления (на частоте 900 МГц) 15.1 дБ

   -  коэффициент шума (на частоте 900 МГц) 0.9 дБ

   -  номинальное напряжение питания +2.7 .. 5.5В

Смеситель. В качестве смесителя выберем ADE-12MH. Он характеризуется низким вносимым затуханием 6.3 дБ и работает в диапазоне частот 10 .. 1200 МГц. Более подробные характеристики будут приведены в приложении.

Фильтр промежуточной частоты. Служит длядополнительной фильтрации сигнала на промежуточной частоте. Так как для данной полосы пропускания и центральной частоты найти готовый подходящий фильтр не удалось, спроектируем его в пакете Microcap 9:

Параметры фильтра:

Центральная частота: 250 МГц;

Коэффициент шума 0,5 дБ;

Минимальная ширина полосы пропускания (PB) 10 МГц;

Максимальная ширина полосы пропускания (SB) 14 МГц;

Ослабление 70 дБ;

Входное / выходное сопротивление 50 Ом.

Данным параметрам отвечает эллиптический фильтр 7-го порядка, схема которого приведена на рисунке 2.


Рис 2. Схема фильтра промежуточной частоты.

А его АЧХ приведена на рисунке 3:

Рис 3. АЧХ фильтра промежуточной частоты.

АЦПпроизводит дискретизацию во времени и квантование по уровню принятого аналогового сигнала. Частота взятия отсчетов должна быть согласована с шириной спектра сигнала и частотой сигнала.

Цифровая обработка сигналаоснованная на DDC (Digital Down Converter) и микроконтроллере (микропроцессоре, цифровом сигнальном процессоре), осуществляет требуемую обработку сигнала по внутренней программе, написанной разработчиком.

Цифровой синтезатор частот (DDS)вырабатывает необходимые тактовые сигналы, в первую очередь частоту дискретизации для АЦП.

Микроконтроллеруправляет работой схемы.


Расчет частотного плана.

Прежде чем приступить к построению частотного плана, выбору частоты дискретизации и АЦП необходимо выбрать промежуточную частоту и перенести на нее сигнал с рабочей частоты.

Так как по ТЗ заданы  и , то можно сделать вывод, что центральная частота

.

А рабочая полоса

Выберем номинал ПЧ равный 250 МГц. Это стандартная промежуточная частота, используемая в микроволновой наземной связи [7]. Выбор именно такой частоты обусловлен тем, что достаточно найти гетеродин для переноса радиосигнала на данную ПЧ и, в то же время, на данную частоту достаточно легко подобрать АЦП.

Необходимая частота гетеродина

.

В качестве гетеродина удобно выбрать LMX2531LQ1515E. Который представляет собой синтезатор частоты со встроенным генератором управляемым напряжением (ГУН), охваченные петлей автоподстройки.

Его основные характеристики:

Диапазон генерируемых частот: 725 - 790 MHz

Напряжение питания: 2,8..3,2 В

Наличие схемы ФАПЧ.

Встроенный ГУН

Более подробные характеристики приведены в приложении.


После переноса входного радиосигнала на промежуточную частоту и фильтрации имеем:

 .

Полоса рабочих частот определяется по реальной полосе, которая получается после фильтра ПЧ, на уровне избирательности по не основным каналам. Для спроектированного фильтра эта величина составляет:

 .

Ширина спектра сигнала, согласно ТЗ: DfS=200кГц

Число частотных каналов равно:

Теперь можем приступить к выбору АЦП.

Возьмем , так как при такой частоте дискретизации не происходит наложение спектральных образов сигнала, что показано на рисунке 5.

Рис 4. Частотный план.

В качестве АЦП выберем AD9244 с частотой дискретизации 40 MSPS и полосой пропускания 750 МГц. Остальные параметры приведены в приложении.


Расчет энергетического плана.

Скачать файл