Разработка цифрового радиоприемного устройства, работающего в диапазоне частот 1000-1010 МГц, страница 3

Энергетический план устанавливает соотношения между параметрами аналоговой и цифровой частями. В результате анализа получается выражение, позволяющее выявить взаимосвязь между характеристиками аналоговой и цифровой части. Это дает способ, изменять параметры одной части, варьируя параметры другой.

            При расчете шумовых параметров в скобках указаны их значения в дБ по мощности.

Рассчитаем коэффициент шума аналоговой части:

 - коэффициент шума входной цепи,  – коэффициент шума МШУ,  – коэффициент шума смесителя,  – коэффициент шума фильтра промежуточной частоты.

          Коэффициент шума входной цепи обратно пропорционален ее коэффициенту передачи, который при затухании входной цепи равному 1,2 дБ:

; Тогда

          Коэффициент шума МШУ на частоте 900 МГц равен 0,9 дБ (по техническим данным на микросхему MAX2640):

, а коэффициент передачи

Смеситель, согласно документации, вносит затухание 6,3 дБ, тогда его коэффициент передачи составляет:

, а коэффициент шума:

Фильтр промежуточной частоты вносит потери 0,5 дБ, тогда его коэффициент передачи по мощности:

 , а коэффициент шума:  

Теперь можем найти коэффициент шума аналоговой части:

 или  дБ

Коэффициент шума всего приемника при согласовании равен:

Где N – число каналов приема,  – чувствительность по ТЗ,  – отношение сигнал-шум на выходе АТ (по ТЗ),  - постоянная Больцмана,  – сопротивление антенны,  – шумовая температура антенны,  - рабочая температура.

В ходе расчета частотного плана было установлено, что N = 70. Согласно ТЗ, ,  (по ТЗ),  (по ТЗ). Шумовую температуру  прмием равной 292 К,  а рабочую температуру , тогда:

или дБ

Увеличение коэффициента шума за счет цифровой обработки:

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

Найдем мощность шума на входе АЦП при условии согласования АЦП с аналоговым трактом по сопротивлению:

Вт.

Шаг квантования при учете эффективной разрядности АЦП, которая, согласно ТЗ равна 9,1:

 В, Где А – Апертура АЦП по документации = 1 В.

          Мощность шумов квантования определим исходя из предположения о равномерном распределении шума квантования:

R_АЦП – входное сопротивление АЦП согласно документации на АЦП

R_АЦП = 5кОм

Тогда Вт

Коэффициент шума АЦП равен

          Так как входное сопротивление АЦП не равно выходному сопротивлению аналогового тракта, то необходимо согласовать. В качестве согласующей цепи можно применить трансформатор длинная линия или повышающий ФНЧ трансформатор, отличающий небольшими габаритами, малым коэффициентом потерь  и получением любого коэффициента трансформации. Кроме того, ФНЧ трансформатор можно согласовать с полосой рабочих частот и дополнительно давить помехи.

Коэффициент трансформации согласующей цепи:

Тогда шаг квантования изменяется:

В.

Коэффициент усиления аналоговой части выбирается с тем расчетом, чтобы вклад цифровой части в шумы был сравним с вкладом аналоговой части. При этом АЦП вносит наибольшие шумы из всей цифровой части (по аналогии с первыми каскадами УРЧ), т.к. последующие процессоры имеют большую разрядность (16 и более бит).

 или дБ

Положим коэффициент усиления аналоговой части по мощности  раз. Проверим полученный коэффициент шума приемника и сравним его с допустимым коэффициентом, рассчитанный выше:

или дБ

          Проверим отношение сигнал-шум на выходе приемника

 или дБ.  Полученное ОСШ превышает заданное в ТЗ (12 дБ). В ходе расчета динамического диапазона, однако, будет показано, что коэффициент усиления аналоговой части необходимо будет увеличить, что приведет к изменению коэффициента шума и ОСШ.

Расчет  динамического диапазона.

Расчет динамического диапазона необходим для оценки корректной работы АЦП, т.к. при большом уровне входного сигнала АЦП, выходящего за его апертуру, возможны искажения выходного сигнала.

Исходными данными для расчета являются:

- номинальное число разрядов АЦП ,

- апертура АЦП ,

- коэффициент усиления аналогового тракта по мощности ,

- число каналов приема ,

- чувствительность ЦРПУ ,