Другие предметы \ Цифровые радиоприемные устройства

Разработка схемы ЦРПУ, основанного на прямом методе преобразования частоты, страница 2

- коэффициент шума АЦП.

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

Требуемый коэффициент усиления (в разах):

             Следовательно, усиления в данном случае не требуется, но т.к. коэффициент трансформации по напряжению равен 20, т.е. нужно произвести усиление сигнала по напряжению в 20 раз, и, возможно, при расчете динамического диапазона понадобится усиление сигнала, то усилитель следует оставить.

Проверка ОСШ:

             - условие выполняется, т.к. по ТЗ ОСШ = 12 дБ.


Расчет динамического диапазона

Число уровней квантования, необходимое для преобразования в АЦП минимального и максимального сигнала:

- динамический диапазон в разах.

 - максимальное напряжение сигнала на входе АЦП.

 - число уровней квантования, необходимое для преобразования в АЦП минимального сигнала.

Представление ошибок квантования некоторым эквивалентным шумом справедливо, когда число уровней квантования достаточно велико .  При расчете энергетического плана получено значение коэффициента передачи аналогового тракта , которое не обеспечивает выполнение этого условия.  необходимо увеличить до значения:

. Примем, что или .

 - число уровней квантования, необходимое для преобразования в АЦП минимального сигнала.

 - число уровней квантования, необходимое для преобразования в АЦП максимального сигнала.

Для того, чтобы сигнал не превышал максимально допустимый уровень на входе АЦП, необходимо ввести в приемник автоматическую регулировку усиления (АРУ).

 - максимальный требуемый коэффициент ослабления в АРУ.

Итого необходимо получить регулируемое ослабление сигнала в -54,513 дБ. Для этих целей возьмем два цифровых аттенюатора HMC624ALP4E фирмы Hittite.

Проверка ОСШ с фактическим коэффициентом усиления:

             - условие выполняется, т.к. по ТЗ ОСШ = 12 дБ.

            Максимальный коэффициент усиления, дБ:

Максимальный коэффициент ослабления, дБ:


Выбор цифровой элементной базы приемника

Для осуществления последующей обработки принятого сигнала – детектирования, - необходим цифровой процессор. В настоящее время в качестве таковых используются RSP (Receive Signal Processor), которые имеют в своем составе DDC (Digital Down-converter). В связке с ним часто используют МС (микроконтроллер), детектирование сигнала и управление всей работой приемника выполняет ЦСП (DSP) (Digital Signal Processor). Управление работой приемника осуществляется через цифровой синтезатор частот DDS. Выберем эти элементы, исходя из поступающих после аналоговой цепи сигналов, самой аналоговой цепи и структуры цифровой части приемника.

В качестве АЦП возьмем ИМС AD6649 фирмы Analog Devices. Данная микросхема включает в себя интегрированный цифровой понижающий преобразователь, синхронизированный с АЦП.

Рис. 3. Структурная схема АЦП AD6649

          Данный аналого-цифровой преобразователь имеет скорость 250 MSPS, что достаточно для этого приемника.

          Чтобы иметь возможность детектировать полученный сигнал различными способами, необходим еще один программируемый сигнальный процессор. Для осуществления последующей цифровой обработки (селекции нужного канала, детектирования и т.д.) возьмем цифровой сигнальный процессор ADSP-BF533 фирмы Analog Devices. Основные характеристики данного процессора:

§  максимальная частота ядра 600 МГц;

§  два 16-битных перемножителя MAC, два 40-битных АЛУ;

§  до 146 КБ внутренней памяти;

§  параллельный интерфейс ввода/вывода, интерфейс SPI, SPORT, JTAG;

§  3 таймера/счетчика с ШИМ-режимом;

§  напряжение питания 3.3 В. 

Рис. 4. Структурная схема цифрового сигнального процессора ADSP-BF533

В качестве генератора напряжения частоты дискретизации целесообразно выбрать цифровой метод синтеза частоты. Для этой цели выберем высокочастотный DDS AD9858 фирмы Analog Devices. Этот цифровой синтезатор позволяет генерировать тактовый сигнал с частотой до 1 ГГц.

Рис. 5. Структурная схема цифрового сигнального синтезатора DDS AD9858

            Для управления работой приемника возьмем микроконтроллер ATmega2560 фирмы Atmel.

Рис. 6. Структурная схема микроконтроллера ATmega2560


Заключение

В данной работе была разработана схема ЦРПУ основанная на прямом методе преобразования частоты. Был произведен расчет параметров и режимов схемы при данном методе построения. В ходе данного проекта были рассмотрены и рассчитаны основные проблемы и параметры цифрового радиоприемного устройства. В основе построенного приемника лежит современная элементная база, удовлетворяющая требованиям технического задания. Следует отметить, что принимаемый сигнал имеет довольно большую мощность для приемников такого класса, поэтому в схеме пришлось использовать аттенюаторы для его ослабления. Данный приемник может быть использован для приема сигналов меньшей мощности, либо на большей дальности.


Список литературы

1.  Цифровые радиоприемные устройства: Методические указания к лабораторным работам. РГРТУ; Сост. Ю.Н. Паршин. Рязань, 2011. 52 с. 

2.  http://www.analog.com – Analog Devices

3.  http://www.maxim-ic.com/  – Maxim

4.  http://www.atmel.com/ – Atmel

5.  http://www.hittite.com/ – Hittite

Скачать файл