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

Исследование и анализ характеристик широкополосных сигналов с помощью SDR приемника

irina_k20 1125 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 45 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 17.06.2020
Введение. Развитие технологий происходит всё время, и с каждым годом компьютер всё больше и больше входит в наш обиход. Применение компьютера в радиолюбительской практике на протяжении последних 15 лет ограничивалось ведением аппаратного журнала, управлением трансивера по RIG-интерфейсу да обработкой сигнала в цифровых видах связи. Со стремительным увеличением вычислительных мощностей и миниатюризацией интегральных схем, стало возможно встраивать микрокомпьютеры, в классические трансивера. Сначала обрабатывали детектированный НЧ сигнал, потом стали оцифровывать сигнал уже на низкой ПЧ – 12..48 кГц, и уже программно кодировать или декодировать любые виды модуляции. На этом до недавнего времени и остановилось развитие всех трансиверов. Где-то начало 2000-х годов. За последние 10 лет основные киты трансиверостроения, дальше этой планки не прыгнули. Осталась всё та же технология основной фильтрации и обработки сигнала на промежуточной частоте. Весь упор делается на расширении сервиса управления и отображения. Но принципы обработки сигнала остались всё те же, что и 80 лет назад, когда появилась сама идея принципа обработки сигнала на промежуточной частоте. Остались всё те же проблемы с побочными каналами приёма, нелинейность множества каскадов обработки сигнала, проблемы качественной фильтрации и задачи правильного баланса усиления по каскадам и связанными с этим шумами. Одним из направлений развития телекоммуникационных технологий – это использование SDR приемников и трансиверов. Что позволит в одном устройстве использовать разные технологии передачи данных, так как основная обработка идет программно. В соответствии с указом Президента РФ от 9 мая 2017г. № 203 «О стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017 – 2030 годы» [1], а актуальность развития и использование SDR технологий на ближайшие десятилетия очень велика, так как SDR технологии в ряду с другими технологиями очень молоды и соответственно еще не развиты в полной мере. В виду потребности общества в получении информационных сведений, необходимо продуктивное формирование технологических инноваций, а так же доступ к информационным ресурсам, совершенствование механизмов и их применение на практике в интересах государства и общества. Усовершенствование механизмов обмена знаний, культуры, коммуникации и.т.п. с использованием различных технологий передачи данных, это приведет к развитию информационного пространства, приняв во внимание потребности общественных интересов в получении качественных и безопасных сведений. Это необходимо для продвижения информационной инфраструктуры в Российской Федерации, эти технологии увеличат конкурентоспособность на международном уровне, так как, социальные сети и информационные системы являются частью повседневной жизни людей на всей планете. Пользователи в российском сегменте сети «Интернет» увеличиваются в разы с каждым днем, уже насчитывается более 100 миллионов человек.
Введение

Развитие технологий происходит всё время, и с каждым годом компьютер всё больше и больше входит в наш обиход. Применение компьютера в радиолюбительской практике на протяжении последних 15 лет ограничивалось ведением аппаратного журнала, управлением трансивера по RIG-интерфейсу да обработкой сигнала в цифровых видах связи. Со стремительным увеличением вычислительных мощностей и миниатюризацией интегральных схем, стало возможно встраивать микрокомпьютеры, в классические трансивера. Сначала обрабатывали детектированный НЧ сигнал, потом стали оцифровывать сигнал уже на низкой ПЧ – 12..48 кГц, и уже программно кодировать или декодировать любые виды модуляции. На этом до недавнего времени и остановилось развитие всех трансиверов. Где-то начало 2000-х годов. За последние 10 лет основные киты трансиверостроения, дальше этой планки не прыгнули. Осталась всё та же технология основной фильтрации и обработки сигнала на промежуточной частоте. Весь упор делается на расширении сервиса управления и отображения. Но принципы обработки сигнала остались всё те же, что и 80 лет назад, когда появилась сама идея принципа обработки сигнала на промежуточной частоте. Остались всё те же проблемы с побочными каналами приёма, нелинейность множества каскадов обработки сигнала, проблемы качественной фильтрации и задачи правильного баланса усиления по каскадам и связанными с этим шумами. Одним из направлений развития телекоммуникационных технологий – это использование SDR приемников и трансиверов. Что позволит в одном устройстве использовать разные технологии передачи данных, так как основная обработка идет программно.
Содержание

Введение 8 1 Актуальность использования SDR технологий 10 2 Общее описание SDR приемника. 11 2.1 Технология Software Defined Radio 11 2.2 Обзор вариантов построения SDR приемников. 16 3 Описание выбраной схемы SDR приемника и её обоснование. 19 3.1 SDR приемник Р-45. 19 3.2 Описание приемника 25 4 Исследование и анализ широкополосных сигналов с помощью SDR приемника P-45. 32 4.1 параметры радиосигналов. 32 4.2 Исследование и анализ широкополосных сигналов 34 5. Техника безопасности и охрана труда. 39 5.1 Техника безопасности. Общие положения. 39 5.2 Меры безопасности при работе с монтажными инструментами, механизмами и измерительными приборами 40 Заключение. 47 Список используемых источников 48 Приложение А 49
Список литературы

1) Указ Президента РФ от 9 мая 2017 г. N 203 "О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017 - 2030 годы" 2) «SDR приемник Р-45» - http://forum.cxem.net/index.php?/topic/76530-sdr-приёмники- всё-о-них/&page=5 3) https://www.radioexpert.ru/articles/sdr-i-ddc-priemniki-i-transivery/95/ 4) http://tec.org.ru/board/74hc4066m1/150-1-0-774 5) http://www.joyta.ru/10184-mikrosxema-ne5532-xarakteristiki-sxema-vklyucheniya- datasheet/ 6) https://www.chipdip.ru/product/sn74hc164n 7) «Радиоприемные устройства», авторы: А.Г. Зюко, Ю.Ф. Коробов, Г.И. Левитан и другие, М., издательство «Связь», 1975. Под редакцией А.Г. Зюко. 8) http://www.radioprofessional.info/sh_lpd.html 9) Вербицкий Л.И. Вербицкий М.Л. – настольная книга радиолюбителя 10) «Охрана труда» - https://инструкция-по-охране-труда.рф 11) «Секреты беспроводных технологий» / Автор Джек Маккалоу, 2005 12) Простой SDR приёмник на ПЛИС.
Отрывок из работы

1 Актуальность использования SDR технологий. Современные радиостанции могут передавать не только голосовые сообщения, но и обмениваться данными и изображениями с удивительной скоростью. В самом деле, радиостанция с программируемыми параметрами (SDR - software-defined radio) открывает новые горизонты возможностей в плане боевой радиостанции. Принцип SDR технологий - слияние компьютера и радиостанции. Радиостанции ранее имели набор встроенных функций, которые были ограничены оборудованием. Тем не менее, SDR используя несколько уровней программного обеспечения для выполнения различных задач, так же как и настольный компьютер может производить обработку текста, просмотр интернета и управление базами данных в зависимости от предпочтений пользователя. Следующим шагом после SDR будет радиостанция с «умным» компьютерным управлением, которая автоматически устанавливает связь в реальном времени. Это называется когнитивная радиостанция, опирающиеся даже в большей степени на компьютеры. Когнитивные радиостанции имеют встроенные системы интеллекта для автоматического мониторинга окружающей среды для таких функций, как физическое вмешательство или радиоэлектронное подавления, а также принимать решения о лучшем способе эксплуатации. Также могут выбирать менее загруженные участки диапазона, зарегистрированных в одноранговой сети. Тем не менее, такая технология, вероятно, будет использоваться в коммерческой продукции, прежде чем она сделает свой путь на военную сцену. Другая проблема когнитивного радио в выборе приоритетов сообщений, чтобы наиболее актуальные может быть переданы быстро, а менее важные ждали своей очереди. Настоящее время используется множество технологий передачи данный различных по топологии и построению с отличными друг от друга протоколами и алгоритмами. А технология SDR может объединить некоторые из них в одном устройстве и расширить его функционал. Например в одном трансивере можно объединить технологии Wi-Fi и WiMAX и переключаться между ними при необходимости. Так же SDR технология позволяя использовать различные технологии передачи данных и комбинирование их поможет организовать и более эффективно использовать радиочастотное пространство. А исследование SDR технологий и сигналов с помощью SDR, будет этому способствовать. И может помощь в разработке новых технологий передачи данных и протоколов в различных сферах. 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 10 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 2 Общее описание SDR приемника. 2.1Технология Software Defined Radio. Суть технологии Software Defined Radio заключается в том, что базовые параметры приёмопередающего устройства определяются именно программным обеспечением, а не аппаратной конфигурацией, как мы привыкли видеть в классических конструкциях. Таким образом, это словосочетание можно перевести, к примеру, как “радио, определяемое программным обеспечением”, но можно пойти дальше и сократить до двух слов: “программное радио”, но с этим вариантом следует быть осторожным и в контексте стараться подчёркивать, что несмотря на упоминание эпитета “программный”, мы имеем дело именно с аппаратным обеспечением, параметры которого определяются программно. Вообще, идея SDR совсем недавно выглядела бы откровенно фантастично. Представьте себе: вы набираете определённый код на конфигурационной панели, и устройство из приёмопередатчика Bluetooth превращается в ZigBee-систему. Замечу, что речь идёт не только о радиочастотных параметрах системы — виде модуляции, мощности высокочастотного сигнала параметров приёмника (чувствительность, избирательность, подавление гармоник), что, в общем-то, можно сделать при помощи коммутации соответствующих узлов прибора, но и о протокольной части! То есть в приведённом мною примере мы наблюдаем полное перерождение аппаратуры, которая ранее могла выполнять только одну жёстко заданную функцию. Приведённый мной пример немного утрирован, поскольку кроме таких межстандартных беспроводных систем на данный момент активно развиваются программно реконфигурируемые устройства SDR. Одним из приоритетных направлений развития систем SDR, безусловно, является создание многопротокольных радиосистем. Здесь активно работают военные (по понятным причинам), но не только они. Это направление имеет высокую степень коммерциализации, благодаря чему оно получило активное развитие. В совсем недавнем прошлом беспроводные радиосистемы имели такую конструкцию, что устройство поддерживало один или два типа сигнала и между собой могли связываться только однотипные устройства. Это являлось и является сильным ограничением и усложняет организацию связи между разнотипными устройствами. В связи с этим постоянно ощущалась потребность в радио с гибкой архитектурой, которая могла бы изменяться при помощи программного обеспечения. Так появилось словосочетание Software Defined Radio (реже можно встретить термин Software Radio — «программное радио»), в которых вид модуляции передатчика управляется встраиваемым микроконтроллером. Очевидно, что и приёмник для демодуляции сигнала также использует 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 11 Изм. Лист № докум. Подпись Дата программные средства. Другим важным фактором использования систем SDR стала замена большинства аналоговых компонентов и СБИС трансиверами (либо приемниками) с максимально высокой степенью программируемости. Это верно для множества узлов устройства: для беспроводного интерфейса, для подсистем модулирования и кодирования, аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования. В чем же преимущества архитектуры SDR для конечного потребителя? Во- первых, при использовании SDR можно существенно упростить техническое обеспечение международного роуминга, увеличить число поддерживаемых сервисов и добиться более высокой гибкости устройств связи. Во-вторых, с точки зрения операторов мобильной связи SDR – это мощный инструмент добавления дополнительных сервисов и услуг. И, наконец, в-третьих, производители абонентских терминалов и базовых станций получают множество преимуществ благодаря высокой масштабируемости и гибкости решений, возможности использования одной и той же аппаратной конфигурации для реализации множества различных разнотипных устройств. Благодаря этому проще достигнуть высокой надёжности решений, а также обеспечить существенную экономию средств на этапе как проектирования и производства, так и на всех этапах жизненного цикла устройства. Как видно, уже неоднократно упоминалась такая характеристика, как гибкость. Давайте подробнее разберёмся, что же она означает на самом деле. Главным образом под гибкостью понимают способность переключаться между каналами и изменять тип модуляции. В результате имеющаяся аппаратная платформа SDR может быть легко перепрограммирована для поддержки каких- либо новых набирающих популярность стандартов беспроводного обмена данными. Отмечу, что архитектуру SDR планируется использовать как базовую для аппаратного обеспечения мобильной связи третьего поколения 3G. Технологии цифровой обработки данных в последнее время очень активно развиваются, благодаря чему стоимость цифровых решений постоянно снижается. При этом цифровая обработка обеспечивает большую скорость и более проста в обслуживании, чем традиционные аналоговые подсистемы. Поэтому вполне понятным является стремление заменить как можно больше аналоговых блоков и узлов приёмопередающей аппаратуры цифровыми. Таким образом, упрощённая архитектура SDR радио выглядит так, как показано на рис. 2.1. Рис. 2.1 – Упрощённая архитектура типового Software Defined Radio. 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 12 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Она содержит блоки аналого-цифрового, цифро-аналогового преобразования, антенну, цепи обработки цифровых сигналов и другие вспомогательные блоки. Как правило, помимо цифрового сигнального процессора, радио с архитектурой SDR содержит микроконтроллер. Рассмотрим подробнее каждый из блоков для случая приёмника с архитектурой SDR. Одним из самых важных узлов такого SDR-устройства является аналого-цифровой преобразователь. В реальности АЦП напрямую подключается к антенне, то есть преобразовывает непрерывный во времени сигнал в дискретную двоично- кодированную форму. Очевидно, что характеристики АЦП будут во многом определять и параметры устройства в целом. Поэтому следует обратить внимание на такие важные параметры аналого-цифровых преобразователей, как отношение «сигнал — шум», разрешение (число бит за выборку), динамический диапазон при отсутствии паразитных составляющих, и, наконец, параметр, крайне важный для автономных систем – рассеиваемая мощность и наличие режимов энергосбережения. Другой не менее важный компонент архитектуры Software Defined Radio – цифровой сигнальный процессор. Именно он обеспечивает гибкость системы и используется главным образом для проведения расчётов, необходимых для выполнения алгоритма обработки сигнала. Традиционно ЦСП использовались для выполнения функций пред-модуляционной обработки и обработки сигнала после детектирования (в приёмниках). Однако в последнее время они используются в основном в трансиверах с расширенными коммуникационными возможностями для детектирования, коррекции, демодуляции, синтеза частот и фильтрации каналов. Преобразование Фурье – одна из наиболее распространённых функций, выполняемых ЦСП чуть ли не в каждом коммуникационном устройстве. Широко также используется быстрое преобразование Фурье (БПФ). Однако идеальное устройство SDR в настоящее время не может быть реализовано по причинам чрезмерно высокой стоимости такой системы и достаточно ощутимых ограничений технологий, использующихся в основе систем SDR (например, имеющиеся на данное время цифровые сигнальные процессоры обладают недостаточным быстродействием для реализации одновременно всех функций радио). Поэтому на данный момент существует несколько реализаций беспроводных платформ, в большей или меньшей степени отвечающих факторам архитектуры SDR. Исторически одной из первых таких реализаций была система SPEAKeasy, которая стала успешным проектом по использованию коммуникационных систем на базе технологии Software Defined Radio в военном оборудовании США. Система испытывалась в США в 1970 году. SPEAKeasy позволяла цифровой аппаратной платформе общего назначения осуществлять связь с другими системами в широких диапазонах частот, видов модуляции, методов кодирования данных и варьирования других параметров. Коммерческие реализации систем SDR подразделяются на 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 13 Изм. Лист № докум. Подпись Дата платформы для реализации базовых станций и на устройства и терминалы потребительской категории. Как правило, производительность последних составляет 1 млн операций в секунду (ввиду постоянного совершенствования и удешевления ЦСП это значение постоянно растет) и они в первую очередь ориентированы на работу от автономных источников питания (батареи, аккумуляторы). Эксплуатационно-технические характеристики радиоприемных устройств. 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. Для измерения чувствительности используются либо единицы мощности мВт либо значение ЭДС сигнала в антенне В. Для нормального воспроизведения сигнала необходимо, чтобы на выходе радиоприемного устройства на протяжении всего приема сохранялось минимальное отношение сигнал/шум не ниже 20 dB. Соотношение сигнал/шум корректно использовать для оценки качества приемников аналоговых сигналов, а для цифровых используется количественная оценка в виде вероятности ошибки в воспроизведенном цифровом сигнале, которая зависит от типа сообщения и метода определения ошибок. Наибольшая чувствительность, достигнутая в настоящее время в диапазоне сантиметровых волн, характеризуется величиной Вт. Для вещательных диапазонов амплитудно-модулированных сигналов чувствительность ограничивается величиной порядка 50…300 мкВ. 2. Радиоприем ведется в условиях работы множества радиопередатчиков, каждый из которых передает сигналы на своей частоте, при этом задачей радиоприемника является прием своей непосредственной частоты и не пропускание в тракт обработки сигналов других станций, которые являются для радиоприемного устройства шумом. Данный прием сигналов можно охарактеризовать как прием сигналов в условиях сложной помеховой обстановки, качественным критерием оценки которого является избирательность, как способность выделять сигнал нужной частоты из всего многообразия принимаемых сигналов. Приемник при настройке на нужную радиостанцию совмещает частотную характеристику ВЧ тракта со спектром радиосигнала и если при этом в частотную характеристику ВЧ тракта попадает часть энергии спектра другой станции, то она воспринимается как помеха, мешающая приему основного сигнала. Отсюда вытекают требования к форме АЧХ, которая в 7 случае обеспечения идеального приема должна быть прямоугольной, но это не реализуемо на практике и поэтому выбирается АЧХ с полосой пропускания, соответствующей ширине спектра полезного сигнала, но с максимально возможными крутыми склонами. Такая форма усиливает сигнал в ВЧ тракте при этом не искажая спектр и уменьшает усиление мешающего сигнала. Для слабых сигналов и помех высокочастотный тракт приемника можно рассматривать как квазилинейную систему, к которой применим принцип суперпозиции. В 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 14 Изм. Лист № докум. Подпись Дата стационарном (установившемся) режиме свойства этого тракта описываются коэффициентом передачи, связывающим комплексные амплитуды выходного напряжения тракта ? и ЭДС в антенной цепи. Зависимость модуля коэффициента передачи от частоты называется резонансной или амплитудно-частотной характеристикой и опредляется трактом промежуточной частоты ПЧ, а зависимость аргумента от частоты – фазочастотной характеристикой ВЧ тракта. Амплитудно-частотная характеристика высокочастотного тракта радиоприемника определяет его частотную избирательность. Характеристику нормируют и рассматривают функцию или обратную величину, называемую избирательностью. Таким образом, количественно избирательность на заданной частоте характеризуется величиной, которая показывает, во сколько раз уменьшается усиление высокочастотного тракта по отношению к максимальному коэффициенту усиления. Обычно рассматривают и в функции расстройки, где – частота, соответствующая середине полосы пропускания радиоприемника; основная частота сигнала. Полоса пропускания ВЧ тракта, взята на уровне. Для оценки крутизны скатов резонансной кривой или иногда используется коэффициент прямоугольности, определяемый как отношение полосы рас- строек, определенной на заданном уровне, к полосе пропускания на уровне. Чем выше избирательность приемника, тем ближе этот коэффициент к 1. В супергетеродинном приемнике усиление в высокочастотном тракте ? определяется произведением усиления трактов преселектра ? и промежуточной частоты. Если пронормировать эти величины относительно их максимальных значений, то. В тракте ПЧ полоса пропускания уже, а скаты резонансной кривой можно сделать круче, чем в преселекторе, так как обычно. Перенос сигнала с основной частоты на промежуточную описывает формула, из которой следует, что абсолютные значения расстроек в преселекторе и в тракте ПЧ равны. Если, то, где – частота преобразования. При расстройке. Это позволяет совместить графики и, как это показано на рисунке 2, по которому видно, что резонансная кривая ВЧ тракта в основном определяется трактом ПЧ. ?f с 40 30 20 10 6 Супергетеродинный приемник должен обладать не только достаточной избирательностью по соседнему каналу, но и необходимой избирательностью по побочным каналам приема. В частности должна быть обеспечена достаточная избирательность по зеркальному каналу, для которого. Подавление зеркальной помехи определяется избирательностью пре- селектора, а также выбором промежуточной частоты. Динамический диапазон радиоприемника – отношение максимального входного сигнала к минимальному выраженное в децибелах. Уровень максимального сигнала ограничен допустимыми нелинейными искажениями, возникающими из-за перегрузки в последнем каскаде УПЧ при сильных сигналах. Минимальный уровень входного сигнала определяется чувствительностью приемника. В современных радиоприемниках обеспечивается динамический диапазон от 30 до 60 дБ. Расширение динамического диапазона достигается повышением чувствительности приемника и применением систем АРУ (автоматической регулировки усиления) 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 15 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Большую роль при воспроизведении переданных сообщений играют искажения. Различают линейные искажения (амплитудно-частотные и фазочастотные), а также нелинейные искажения передаваемых сообщений. Амплитудно-частотные искажения проявляются в изменении соотношения между амплитудами составляющих сообщения на выходе приемника. Эти искажения оцениваются неравномерностью коэффициента передачи, сквозного тракта приемника. К искажениям, которые вносит в передачу сообщений высокочастотный тракт приемника, добавляются искажения, возникающие в усилителе частоты модуляции, а также в оконечном устройстве (например, в громкоговорителе). Фазочастотные искажения заключаются в неодинаковом сдвиге во времени составляющих сообщения, что особенно заметно при приеме телевизионных изображений. Нелинейные искажения проявляются в появлении на выходе приемника новых составляющих, не содержавшихся в передаваемом сообщении. Они появляются в результате работы нелинейных элементов (детектора, смесителя и усилителя). Уровень нелинейных искажений оценивается так же, как и в технике усиления, например, с помощью коэффициента гармоник. Влияние амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик высокочастотного тракта приемника на линейные и нелинейные искажения в приемнике зависит от вида модуляции радиосигналов. Нелинейность усилителей высокочастотного тракта проявляется лишь при больших амплитудах сигнала или помехи. Нелинейные искажения в усилителях частоты модуляции имеют наибольшее значение. Помимо нелинейных искажений, нелинейность высокочастотного тракта может привести к прохождению помех, вызываемых перекрестной модуляцией. При этом на выходе приемника появляются помехи от сообщений, передаваемых мешающей радиостанцией; модуляция помехи «переходит» на частоту полезного сигнала. К качественным показателям радиоприемника также относятся его выходная мощность и мощность, потребляемая приемником от источника питания, а в современных условиях все большее значение приобретают вопросы электромагнитной совместимости радиоустройств, входящих в общий комплекс аппаратуры и расположенных близко друг к другу (просачивания помех от других устройств по цепям питания и управления). 2.2 Обзор вариантов построения SDR приемников. Прежде чем приступать к проектированию программного гетеродина, необходимо выбрать схему SDR приемника, в составе которой он будет работать. Зачастую схема идеализированного приемника не применяется на практике, так как намного легче провести некоторую предварительную обработку сигнала аппаратными средствами (в основном усилители, полосовые фильтры (ПФ), фильтры нижних частот (ФНЧ)) перед подачей на АЦП. Концепция SDR 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 16 Изм. Лист № докум. Подпись Дата достаточно нова, не существует единой стандартной схемы построения программного приемника. Но есть ряд схем, которые наиболее часто встречаются на практике. В целом, эта классификация не особо отличается от классификации традиционных приемников. SDR приемники могут быть построены по схеме прямого преобразования или по схеме с промежуточной частотой (супергетеродинный приемник), каждая схема имеет свои достоинства и недостатки. Основные преимущества приемника прямого преобразования рисунок 2.2 – простота и отсутствие побочных каналов, возникающих при наличии промежуточной частоты. Рисунок 2.2 – SDR приемник прямого преобразования. Супергетеродинный приемник не имеет этих преимуществ, зато имеет лучшую избирательность. Также есть существенное ограничение, связанное с полосой перестройки SDR приемника прямого преобразования. Она ограничена возможностями АЦП. Так, например, при реализации SDR на ПК со звуковой картой с частотой дискретизации 44100 Гц, полоса перестройки составит около 20 кГц. Применимо к SDR супергетеродинные приемники также делятся на приемники с аналоговой промежуточной частотой рисунок 1.3 и программной промежуточной частотой рисунок 1.4 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 17 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Рисунок 2.3 – Супергетеродинный SDR приемник с аналоговой промежуточной частотой. Для реализации SDR приемника на базе ПК логичным видится применение схемы супергетеродинного приемника с программной промежуточной частотой. Аппаратная часть позволит производить настройку в широком диапазоне частот, а программный гетеродин будет отвечать за точную подстройку сигнала. Также стоит отметить, что в большинстве SDR приемников происходит обработка синфазного (I) и квадратурного сигналов (Q), именно поэтому перед ЦОС во всех схемах сигнал сначала расщепляется на I и Q компоненты рисунок 2.4. Рисунок 2.4 – Супергетеродинный SDR приемник с программной промежуточной частотой. 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата 3 Описание выбраной схемы SDR приемника и её обоснование. 3.1 SDR приемник Р-45. ПОР выполняет значительную часть цифровой обработки сигналов на обычном персональном компьютере или на ПЛИС. Целью такой схемы является радиоприемник или радиопередатчик произвольных радиосистем, изменяемый путём программной переконфигурации. Программное радио имеет большую полезность для военных применений и беспроводных услуг, так как позволяет обслуживать большое количество радио протоколов. Оборудование для ПОР обычно состоит из супергетеродинного приемника, который преобразует сигнал с радиочастоты на промежуточную, аналого- цифрового и цифро-аналогового преобразователей (АЦП и ЦАП). Программи?руемая логи?ческая интегра?льная схе?ма (ПЛИС, англ. Programmable logic device, PLD) — электронный компонент, используемый для создания цифровых интегральных. В отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования (проектирования) рисунок 3.1. Рисунок 3.1 – Структурная схема SDR приемника прямого преобразования. 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 19 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Такой приемник является простейшим. Имеет в своем составе минимальное количество узлов, необходимых именно для приема сигналов. Сигнал с антенны попадает на малошумящий усилитель (МШУ) и преселективной фильтр. Далее с помощью единого гетеродина (который также служит формирователем I/Q сигналов) переносится на частоту приема. Сформированные I/Q сигналы усиливаются и передаются на АЦП. Преимущества: 1) низкая сложность построения; 2) пригодность к построению на интегрированных схемах; 3) невысокие требования к фильтрам; 4) наличие одного гетеродина. Недостатки: 1) влияние эффекта прямого детектирования; 2) требования к гетеродина повышаются, поскольку именно от него зависит на какой частоте будет работать приемник. Одной из реализаций SDR приемника является модель Р-45 с использованием ТВ тюнера Характеристики приемника отражены в таблице 2.1 Таблица 2.1 – Основные характеристики приемника P-45. Несмотря на достаточно высокие показатели приемника P-45 он имеет относительно простую схему и очень прост в налаживании. Это получилось благодаря тому, что в приемнике используется готовый высокочастотный блок - ТВ тюнер KS-H-148 фирмы SELTEKA. Некоторые особенности приемника Р-45: 11.03.02.000014 Р.357.ПЗ Лист 20 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Может работать как в автономном режиме, так и в составе измерительного комплекса; Интерфейс RS-232 позволяет подключить приемник к PC через СОМ порт; Дисплей из 8 семи-сегментных индикаторов (6 из них отображают частоту приема в килогерцах); S-meter (измеритель уровня несущей частоты) в виде шкалы из запятых на дисплее. Недостатки приемника P-45: Отсутствие прямого ввода частоты (это возможно только через PC); ТВ тюнер имеет слишком большую полосу по входу, из-за этого в условиях сильной зашумленности эфира плохо принимаются слабые сигналы. Но это проблема всех конструкций, реализованных с использованием готового ТВ тюнера. После обработки сигнала АЦП, он попадает в PC. Где идет программная обработка Следует отметить, что основная нагрузка в SDR приёмнике лежит не на входном смесителе, который, как правило, имеет достаточно высокие параметры, а на звуковой карте компьютера. Именно шумовые и динамические характеристики звуковой карты имеют важное значение в общих характеристиках приёмного тракта.
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!
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