Разработка цифрового радиоприемного устройства, работающего в диапазоне частот 1000-1010 МГц, страница 4

- динамический диапазон входных сигналов ЦРПУ ,

- коэффициент формы входных сигналов .

Минимальное значение входного сигнала равно чувствительности ЦРПУ при условии, что сигнал присутствует только в одном из  каналов приема . Максимальное значение входного сигнала приемника получается при условии, что сигнал присутствует во всех  каналах приема, а также имеет максимальное значение с учетом динамического диапазона: .

D_ВХ – динамический диапазон входного сигнала (по ТЗ)

В; а  В.

Рассчитаем число уровней квантования для преобразования минимального и максимального сигнала на входе АЦП:

Где К_ф - пик-фактор сигнала (для случайного гауссовского сигнала равен 3, наихудший случай приема).

Анализируя значение , необходимо отметить, что представление ошибок квантования некоторым эквивалентным шумом справедливо, когда число уровней квантования достаточно велико .  Если при расчете энергетического плана получено значение коэффициента усиления аналогового тракта , которое не обеспечивает выполнение этого условия, то  необходимо увеличить до значения

.

Возьмем коэффициент усиления аналоговой части  , тогда:

Как было сказано выше, изменение коэффициента усиления аналоговой части приведет также к изменению коэффициента шума и ОСШ. Для данного коэффициента усиления значения этих параметров составят:

или дБ

или дБ

Как видим, коэффициент шума снизился, а ОСШ возросло. Следовательно, требования ТЗ по-прежнему выполняются.

Максимальное значение уровней квантования превышает значение выбранного АЦП , поэтому необходимо ввести автоматическую регулировку усиления.

Рассчитаем глубину регулировки. Она показывает во сколько раз необходимо понизить коэффициент усиления по мощности (напряжению), чтобы обеспечить размах сигнала на входе АЦП не более его апертуры.

Следовательно, усиление аналогового тракта необходимо изменить с 10 дБ:

.

Для этого возьмем 2 аттюниатора M/A-COM AT-210 с цифровым управлением.

Его характеристики:

-  затухание в режиме прямого пропускания 1.3 дБ;

-  уровни ослабления дискретные от 1 до 15 дБ, с шагом 1 дБ;

-  точка iIP3 50 dBm на частоте от 0.5 – 2 ГГц

-  относительная точность регулировки  ±(0.15+3% от установленного значения) дБ;

-  количество управляющих бит – 4

Так как аттенюаторы даже в режиме прямого прохождения дают затухание, то необходимо на эту же величину поднять усиления МШУ.

Скорректированное значение коэффициента усиления МШУ равно:

.

Максимальное ослабление, требуемое от аттюниаторов, равняется:

. Ближайшее значение к рассчитанному коэффициенту ослабления равно 15+6=21 дБ, что дает запас по апертуре АЦП с учетом его недоиспользования и действия тепловых шумов. Управляться аттенюаторы будут с микроконтроллера.

Так как МШУ обладает не регулируемым усилением 15,1 дБ, то для обеспечения максимально необходимого усиления 12,6 дБ, необходимо также ввести минимальное, требуемое от аттюниаторов, значение ослабление, равное 15,1-12,6 = 2,5 дБ. Таким образом аттюниаторы должны обеспечивать ослабление сигнала  в диапазоне [2 ; 21] дБ.

Выбор цифровой части 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.

Выбранный АЦП AD9244 имеет конвейерную структуру – рис. 5.

Рис 5. Структура АЦП AD9244.

Выбор микросхемы DDC производится исходя из скорости оцифровки АЦП, интерфейса поступающего кода (параллельного или последовательного), разрядности входных данных. Поэтому в качестве микросхемы DDC выберем AD6636:

4 канала входных данных (возможны I и Q каналы);

скорость ввода данных – до 150 MSPS;