Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, РАДИОФИЗИКА

SDR-приемник коротковолнового диапазона.

irina_krut2019 2300 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 92 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 22.01.2020
Дипломная работа на тему:"SDR-приемник коротковолнового диапазона."
Введение

Благодаря колоссальным открытиям XX века, которые послужили фундаментальной базой для последующего развития люди многому научились в техническом плане. Технологии дали нам комфорт и безопасность, развлечения и помощь в решении сложнейших математических, технических, аналитических задач. За счет открытости научных знаний и негласной договоренности между великими исследователями, изобретателями, новаторами с каждым годом сокращается время, которое технология проходит от лаборатории до конечного устройства доступного многим. Как база XX века послужила для разработок XXI, так и технология о которой пойдет речь в данной работе появилась в результате хорошо изученных и активно используемых методов передачи и приема радиоволн. Современное использование радиоустройств требует унификации оборудования, чтобы оно имело возможность применения для различных задачей и целей. Речь идет о технологии SDR (Software-defined radio – программно определяемом радио), которая включает в себя и привычное использование радиоволн и новые технологии и способы обработки радиосигналов, позволившие выйти на новый уровень качества и визуализации. Для разработки и производства SDR-приемника требуется огромное количество знаний из различных областей, начиная от распространения радиоволн и принципов строительства антенн и заканчивая математической обработкой полученного и оцифрованного сигнала. Благодаря программной настройке один приёмопередатчик может быть приспособлен под множество различных форм сигнала. Такое устройство является основой для построения, например, универсально-совместимой национальной общественной системы безопасности. Для оценки преимуществ SDR технологии в работе проводится сравнение приемников классического типа и приемников с цифровой обработкой, а также описаны необходимые технические характеристики, позволяющие понять по каким критериям целесообразно и обоснованно производить сравнение. Не смотря на то, что технология цифровой обработки радиосигналов не нова и SDR-приемники появились почти 15 лет назад, тема остается актуальной, ведь SDR – настоящий прорыв, который вывел работу с радио на принципиально новый эволюционный виток. Растущая популярность SDR-приемников среди радиолюбителей и профессионалов сделала привычное радиовещание по-новому притягательным, подарив ему новую жизнь.
Содержание

ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................8 1 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ..............10 2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММНО-ОПРЕДЕЛЯЕМОГО РАДИО......24 2.1 Принципы построения SDR приемника..............................................................29 2.2.1 Аппаратная часть................................................................................................29 2.2 Архитектура SDR приемника...............................................................................30 3 РАЗРАБОТКА SDR ПРИЕМНИКА.............................................................................31 3.1 Разработка схемы электрической структурной..................................................37 3.2. Разработка схемы электрической функциональной ........................................39 3.3 Расчет фильтра…………………………………………………………………...48 4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ........................56 4.1 Обоснование необходимости и актуальности разработки................................56 4.2 Обоснование выбора аналога для сравнения………………..............................56 4.3 Обоснование выбора критериев для сравнения……… .....................................57 4.4 Определение общей продолжительности работ по разработке……………....58 4.5 Расчет затрат на разработку и научно-исследовательские работы…………..59 4.6 Расчет технико-экономических показателей разработки…………………….64 4.7 Заключение………………………………………………………………………65 5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГЧНОСТЬ......................................................................66 5.1 Специальная оценка условий труда разработчика.........................................66 5.2 Мероприятия по улучшению условий труда..................................................68 5.3 Пожарная безопасность в помещении разработчика.....................................71 5.4 Защита окружающей среды..............................................................................73 ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................................75 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................76
Список литературы

1. Давыдов А.Б., Качинский М.В., Клюс В. Б. - Аналого-цифровые и цифровые устройства. Методическое пособие. Издательство: БГУИР, Минск, 2007. 2. Простой SDR приёмник на ПЛИС [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.hbhb.u/po/204310/. 3. Карл Ротхаммель – Антенны. – Издательство: Санкт-Петербург, 1998 год. 4. Белоцерковский Г.Б.- Основы радиотехники и антенны.- Издательство: - Советское радио , Москва, 1969 . 5. Сподобаев Ю.М. - Антенны и фидеры — назначение и параметры. Издательство: - Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, Самара, 2015. 6. Проектирование, оптимизация и моделирование SDR. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ns1.ecomp.ru/leader-r/review/2187/doc/59223/. 7. Силин А. Технология Software Defined Radio. Теория, принципы и примеры аппаратных платформ. Беспроводные технологии.-2007.- 22-27с. 8. HDSDR High Definition Software Defined Radio. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.hdsdr.de/faq.html. 9. Сарафова Б.В.- Методическое пособие по курсу «Устройства приема и обработки радиосигналов». 10. Зюко А.Г., Коробов Ю.Ф., Левитан Г.И. и другие - Радиоприемные устройства. Издательство:- Связь, 1975. 11. Тычинский А.В. – Методические указания по выполнению технико-экономического обоснования квалификационных работ. – Таганрог: ТРТУ, 2005.-36с. 12. Бакаева Т.Н., Толмачева Л.В. – Безопасность и экологичность в выпускной квалификационной работе (проекте): Методическая разработка к разделу «Безопасность и экологичность» в выпускной квалификационной работе (ВКР, проекта) для бакалавриата и специалитета. – Ростов-на-Дону: Издательство ЮФУ, 2014. – 49 с. 13. СанПин 2.2.2./2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». 14. СанПин 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». 15. СанПин 2.2.4.1294-03 «Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений». 16. НПБ 105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности». 17. Сайт переработка кабеля и проводов [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://vtorothodi.ru/pererabotka/pererabotka-kabelya. 18. СНиП II-2-80 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений». 19. СНиП II-90-81 «Производственные здания промышленных предприятий». Дыхан Л.Б. – Безопасность труда при работе на персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ): учебное пособие / Дыхан Л.Б.: Южный федеральный университет. – Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2016. – 128 с., ил.
Отрывок из работы

1 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ Для того чтобы охарактеризовать прием слабых сигналов в радиотехнике используется термин чувствительность, под которым понимается способность радиоприемника в отсутствии внешних помех обеспечить качественный прием. Чувствительность ограничивается собственными шумами радиоприемного устройства, а также внешним шумом атмосферного и промышленного происхождения. Наибольшая чувствительность, достигнутая в настоящее время в диапазоне сантиметровых волн, характеризуется величиной ?10?^(-22) Вт. Для вещательных диапазонов амплитудно-модулированных сигналов чувствительность ограничивается величиной порядка 50…300 мкВ. Для слабых сигналов и помех высокочастотный тракт приемника можно рассматривать как квазилинейную систему, к которой применим принцип суперпозиции. В стационарном (установившемся) режиме свой- ства этого тракта описываются коэффициентом передачи K(f) связываю- щим комплексные амплитуды выходного напряжения тракта Uвых и ЭДС в антенной цепи EAC : (1.1). Зависимость модуля коэффициента передачи от частоты называется резонансной или амплитудно-частотной характеристикой и определяется трактом промежуточной частоты ПЧ, а зависимость аргумента от частоты ? (f) – фазочастотной характеристикой ВЧ тракта. Амплитудно-частотная характеристика высокочастотного тракта радиоприемника определяет его частотную избирательность. Характеристику K(f) нормируют и рассматривают функцию (1.2). или обратную величину, называемую избирательностью (1.3). Таким образом, количественно избирательность на заданной частоте f характеризуется величиной ?(f) которая показывает, во сколько раз уменьшается усиление высокочастотного тракта по отношению к максимальному коэффициенту усиления. Обычно рассматривают и в функции расстройки: (1.4). где fc0 – частота, соответствующая середине полосы пропускания радио- приемника; fc – основная частота сигнала. На рисунке 1.1 избирательность отложена в децибелах, а расстройка – в линейном масштабе. Полоса пропускания П0,5 ВЧ тракта, взята на уровне ? = 2 (? = 0,5) Рисунок 1.1 – Нормированные резонансные кривые В супергетеродинном приемнике усиление в высокочастотном тракте K определяется произведение усиления трактов преселектора Kпрс и промежуточной частоты Kпч. Если пронормировать эти величины относительно их максимальных значений, то : (1.5). В тракте ПЧ полоса пропускания уже, а скаты резонансной кривой ? (?f)можно сделать круче, чем в преселекторе, так как обычно fпр < f с. Перенос сигнала с основной частоты на промежуточную описывает формула (1.6) fпр = fr ¬¬¬¬– fc (1.6), из которой следует, что абсолютные значения расстроек в преселекторе (?fc) и в тракте ПЧ (?fпр) равны. Если , fc = fc0 то: fпр = fr ¬¬¬¬– fc0 = fп (1.7), где fп – частота преобразования. При расстройке: ?fпр = fпр –fп = fr ¬¬¬¬– fc – (fr – fc0) = – (fr – fc0) = ?fс (1.8). Это позволяет совместить графики ?прс (?fс) и ?пч (?fпч), как это показано на рисунке 2, по которому видно, что резонансная кривая ВЧ тракта ? (?f) в основном определяется трактом ПЧ. Рисунок 1.2 – Кривая избирательности приемника Формула (1.5) показывает, как определяется избирательность супергетеродинного приемника по соседнему каналу. Для радиовещательных приемников звуковых про-грамм она определяется при расстройке ?fск = ±10кГц . Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства. В приемной антенне под действием электромагнитного поля возникают электрические колебания, которые являются входными сигналами для приемника. В качестве оконечного устройства, воспроизводящего или регистрирующего переданные сообщения, используют громкоговоритель, кинескоп, буквопечатающий аппарат, электронно-вычислительные устройство. Рисунок 1.3 – Структурная схема супергетеродинного приемника В приемной антенне возникает ЭДС EАС частоты fc принимаемого сигнала. Полученные таким образом колебания от антенны через соединительный фидер Ф попадают во входную цепь (ВЦ). Входная цепь (ВЦ) и усилитель радиочастоты УРЧ в супергетеродинном приемнике содержат резонансные цепи, настраиваемые на частоту сигнала fc. Часть приемника, предшествующая смесителю (СМ), называется преселектором, так как это устройство обеспечивает предварительную селекцию. Смеситель представляет собой нелинейный шестиполюсник, преобразующий частоту. Для этого используется местный гетеродин (Г), генерирующий вспомогательное колебание Ur с частотой fr . Частота гетеродинного напряжения определяется настройкой контура гетеродина и изменяется при перестройке контуров преселектора. Смеситель вместе с гетеродином называют преобразователем частоты (ПЧ). К входу смесителя подводится напряжение сигнала с амплитудой Uс и частотой fс. При этом выходной ток смесителя содержит частоты приложенных напряжении fс и fr , их гармоники, а также комбинационные частоты fr – fс и fr – fс т.д. Частота fпр, на которую настроен тракт, следующий за преобразователем, называется промежуточной. Если радиоприемник настроен точно на частоту сигнала fс, то преобразованная частота fп = fr – fc (1.9) равна промежуточной. В случае модуляции или манипуляции радиосигнала по фазе изменение фазы переносится на преобразованную частоту, а сообщение, заложенное в изменении фазы, не претерпевает изменений. Рисунок 1.4 – Высокочастотное колебание модулируемое информационным сигналом одной частоты Рисунок 1.5 – АМ колебание после преобразования на промежуточную частоту С выхода смесителя напряжение преобразованной частоты подается на вход усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Если в этом усилителе имеются резонансные устройства, то они должны быть также настроены на частоту fп. К детектору (Д) подводится напряжение преобразованной частоты UВЫХ, которое является выходным напряжением высокочастотного тракта, состоящего из преселектора и тракта промежуточной частоты, включающего ПЧ и УПЧ. Промежуточная частота может быть выбрана достаточно низкой. Это важно для построения пьезоэлектрических или электромеханических ПФ. При этом легче обеспечить узкую полосу пропускания и в LC фильтрах, так как полоса пропускания каждого из контуров пропорциональна его резонансной частоте. То, что усиление в высокочастотном тракте супергетеродинного приемника получается на разных частотах (на частоте fc в преселекторе и на частоте fпр в УПЧ), делает систему более устойчивой. На частотах свыше 300 МГц получить устойчивое усиление значительно труднее. При этом приемники часто строят без УРЧ и все усиление обеспечивают на промежуточной частоте. Недостатком супергетеродинных приемников является наличие побочных каналов приема. Основным из них является зеркальный (или симметричный) канал. После усиления радиочастотное напряжение подводится к детектору (Д), с выхода которого информационные сигналы попадают на усилитель частот модуляции – УЧМ (например, усилитель звуковых частот при приеме звуковых сообщений), а затем на оконечное устройство – ОУ (громко-говоритель или телефон). При приеме АМ сигналов используется амплитудный детектор, в случае приема ЧМ сигналов – частотный детектор. На рисунке 1.6 изображена резонансная кривая преселектора Кпрс(f) = Uc/EAC (1.10). настроенного на частоту полезного сигнала fс0. Рисунок 1.6 – Прохождение зеркальной помехи через преселектор Пусть в антенне имеется ЭДС ЕАЗ помехи с частотой зеркального канала fЗК = fr + f = fс0 + fп (1.11). Хотя Кпрс(fЗК) < Кпрс(fc), а амплитуда помехи UЗК = Кпрс(fЗК) EAЗ (1.12). на выходе преселектора может быть сравнимой и даже превышать амплитуду полезного сигнала Uc = Кпрс (fс) EAC (1.13). так как соотношение между и следует считать произвольным. Т.к. напряжение помехи приложено к входу СМ, то на его выходе, в числе прочих составляющих, появится и вредная составляющая тока, пропорциональная UЗК, с разностной частотой: fЗК – fг = fг + fп – fг = fп (1.14). Совпадение этой частоты с промежуточной означает, что зеркальная помеха будет преобразована по частоте с таким же коэффициентом усиления, как и полезный сигнал. В радиовещательных приемниках длинных, средних и коротких волн промежуточная частота стандартизована и составляет 465 кГц. В УКВ приемниках промежуточная частота более высокая – 8,4 МГц, 30 МГц.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg