Обоснование выбора типа структурной схемы приемника

Введение

Целью курсового проектирования является построение супергетеродинного радиоприемного устройства с двойным преобразованием частоты, совмещающего аналоговый тракт (преселектор, ПЧ-1, УПЧ-1, ПЧ-2) с цифровым (АЦП и DSP) так называемая схема с цифровой промежуточной обработкой данных – SDR (Software Defined Radio – с англ. Программно-определяемая радиосистема или ПОР) [1]. В данной схеме аналоговый инфрадинный тракт обеспечивает избирательность по зеркальному каналу за счет переноса первой промежуточной частоты, частота которого значительно больше частоты сигнальной, с дальнейшим вторым преобразованием частоты в область низких частот, в котором обеспечивается усиление сигнала до уровня, необходимого для работы АЦП, а вся основная обработка сигнала (преобразование на второй промежуточной частоте, детектирование, ослабление соседнего канала) происходит в цифровом тракте.

ПОР выполняет значительную часть цифровой обработки сигналов на обычном персональном компьютере или на ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема).

Система SDR (англ. Software-defined radio) имеет ряд преимуществ по сравнению с аналоговой: фильтрация сигнала в цифровом виде близка к идеальной; программная среда очень гибка и адаптивна (основная обработка сигнала происходит программно), что позволяет принимать практически любые радиосигналы [2]; энергоэффективность цифровых систем выше, чем у аналоговых; системы SDR имеют высокую степень интеграции на печатных платах, что позволяет значительно снизить массо-габаритные показатели радио приемника [3].

Основные компоненты радиоприемного устройства с использованием SDR:

1) преселектора – подавляющего первую зеркальную частоту;

2) первого преобразователя частоты – осуществляющего перенос спектра входного сигнала на первую промежуточную частоту;

3) первого усилителя промежуточной частоты - осуществляющего подавление второй зеркальной частоты и обеспечивающего необходимый уровень на выходе для работы АЦП;

4) АРУ – поддерживающей постоянный уровень сигнала на выходе

5) АЦП – осуществляющего оцифровку входного аналогового сигнала;

6) цифрового сигнального процессора – программируемого чипа, осуществляющего основную обработку сигнала;

7) ЦАП – осуществляющего преобразование цифрового входного сигнала в аналоговый

8) УМЗЧ – осуществляющего необходимое усиление по мощности звукового сигнала для комфортного воспроизведения на динамике [5].

Основные задачи курсового проектирования является:

1. Построение на уровне принципиальной схемы преселектора с использованием широкополоснного фильтра Саленна-Кея с единичным усилением.

2. Построение первого преобразователя частоты (ПЧ) по схеме Хартли, обеспечивающего дополнительную избирательность по зеркальному каналу.

3. Построение на уровне принципиальной схемы усилителя первой промежуточной частоты, формирующего требования к цифровому тракту.

4. Проверка обеспечение чувствительности радиоприемного устройства, а также расчет реальной чувствительности.

5. Построение АРУ с ручной и автоматической регулировками усиления, удовлетворяющие глубину регулировки по заданному техническому заданию.

Расчет структурной схемы радиоприемника

Обоснование выбора типа структурной схемы приемника

Согласно ТЗ проектируемый приемник будет построен по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты (инфрандинный тип приемника). Схемы инфрандинного приемника применяются для более эффективной борьбы с зеркальным каналом приема. В инфрадинном приемнике первая промежуточная частота выбирается выше самой верхней частоты диапазона принимаемых сигналов. При этом зеркальный канал отодвигается настолько далеко от основного, что легко подавляется самыми простыми фильтрами [6].

В схеме супергетеродина с двойным преобразованием частоты перестраиваемым выполняется только первый гетеродин. В качестве такого гетеродина обычно применяется синтезатор дискретной сетки частот. Второй гетеродин может быть выполнен на фиксированную частоту. Это позволяет фильтр промежуточной частоты рассчитать на фиксированное значение, тем самым упростив его реализацию [7].

Преимущество инфрадина состоит в упрощении преселектора. В приемнике с переменной настройкой в широком диапазоне частот этот фильтр нежелателен, так как он требует плавной настройки в поддиапазоне и переключения катушек для смены поддиапазонов. В инфрадинном приемнике канал прямого прохождения и зеркальный канал приема лежат выше верхней частоты принимаемого сигнала, что позволяет использовать в качестве фильтра не перестраиваемый ППФ Салена-Кея с единичным усилением.

Еще одно важное преимущество инфрадина состоит в значительном уменьшении коэффициента перекрытия по частоте первого гетеродина, что позволяет исключить переключение поддиапазонов первого гетеродина и, следовательно, упростить его конструкцию. Отсутствие переключателей поддиапазонов существенно уменьшает время настройки приемника на принимаемую частоту, что важно в автоматизированных и адаптивных системах связи. Однако при использовании широкополосных преселекторов резко возрастают требования к линейности усилительного тракта, что необходимо для уменьшения нелинейного взаимодействия сигнала с помехами.

Наряду с преимуществами данная схема имеет и недостатки появление второй зеркальной частоты, а также более высокие требования к стабильности частоты гетеродина.

Предварительная структурная схема инфрандинного приемника приведена на рисунке 1.1.