Проектирование радиоприёмного устройства частотно манипулированных сигналов (GSM)

Разработка структурной и функциональной схем приемника и выбор элементной базы. Выбор промежуточной частоты и устройств частотной селекции для преселектора и тракта промежуточной частоты. Полосовой пропускающий фильтр. Цифровая индикация частоты.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 16.12.2012
Размер файла 1,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАДАНИЕ

1. Тема проекта: «Проектирование радиоприёмного устройства частотно манипулированных сигналов (GSM)».

Исходные данные к проекту:

Вид модуляции - гауссовская ЧМн с минимальным частотным сдвигом (GMSK).

Диапазон рабочих частот - 935 - 960 МГц (124 канала при ширине канала 200 кГц). При проектировании выбрать 1 канал.

Расстройка, соответствующая соседнему каналу - ± 45 МГц.

Индекс модуляции (величина нормированной полосы - В-Т) - 0,3 (В - ширина полосы предмодуляционного фильтра по уровню 3 дБ - 81,2 кГц , Т - длительность одного бита цифрового сообщения).

Скорость передачи сообщения в радиоканале - 270 кбит/с.

Относительная нестабильность несущей частоты принимаемого сигнала, не более 5-10-5.

Шумовая температура антенны, К - 170.

Реальная чувствительность, Вт - 3-10-12 _.

Ослабление зеркального и соседнего каналов, дБ, не менее - 25.

Динамический диапазон входного сигнала, дБ, не более - 70.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Принципы построения радиоприёмных устройств сигналов с Гауссовской ЧМн с минимальным частотным сдвигом

1.1 Принципы построения радиоприёмных устройств с частотной манипуляцией

Модуляция сигнала в стандарте GSM

Помехи радиоприему

Разработка технического задания

Разработка структурной и функциональной схем приёмника и выбор элементной базы

Обоснование выбора структурной схемы

Выбор промежуточной частоты и устройств частотной селекции для преселектора и тракта промежуточной частоты

3.3 Выбор элементной базы и описание схемы электрической функциональной

Приёмопередающее устройство

Полосовой пропускающий фильтр

Микропроцессорная система

Устройство цифровой индикации частоты

Память процессора

Система электропитания

3.3.7 Описание функциональной схемы

4 Разработка схемы электрической принципиальной радиоприёмного устройства

Расчёт входной цепи

Схема электрическая принципиальная радиочастотного блока

Схема электрическая принципиальная процессорного блока

4.4 Схема электрическая принципиальная блока воспроизведения

Схема электрическая принципиальная источника питания1

Схема электрическая принципиальная генератора тактовой частоты..

5. Расчёт результирующих характеристик радиоприёмного устройства

5.1 Характеристика избирательности радиочастотного тракта 3

6. Методика контроля основных параметров разрабатываемого радиоприёмного устройства

Измерение односигнальной и многосигнальной избирательности

Измерение чувствительности

Заключение

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

Сигналы частотной манипуляции широко используются в радиотелеграфной связи, что объясняется повышением помехоустойчивости связи по сравнения с АМн сигналами. Обычно передача осуществляется двухпозиционным кодом, при этом для передачи символов двойного кода используется излучение передатчика на различных частотах. Вследствие этого системы, использующие сигналы ЧМн, называются системами радиотелеграфной связи с активной нагрузкой. Это обстоятельство определяет повышенную помехоустойчивость ЧМн.

Усложнение функций, связанных с передачей, накоплением и обработкой сигнала, решается главным образом за счёт устройств цифровой техники, ставшей неотъемлемой частью как УПиОС, так и радиотехнических систем в целом. ЧМн сигналы используются в приемниках стандарта GSM.

В 1985 году началась разработка нового общеевропейского стандарта цифровой сотовой связи. Специально для этого было создана специальная группа - Group Special Mobile. Аббревиатура GSM и дала название новому стандарту. Позднее GSM, благодаря ее широкому распространению, стали расшифровывать как Global System for Mobile Communications. К настоящему времени система GSM развилась в глобальный стандарт второго поколения, занимающий лидирующие позиции в мире, как по площади покрытия, так и по числу абонентов. В целом система связи, действующая в стандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Она предоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применять разнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных и аварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN), сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).

Вновь создаваемые радиотехнические системы должны обладать лучшими показателями качества, более широкими функциональными возможностями и в большей степени удовлетворять требованиям получателя информации.

1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РАДИОПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВ СИГНАЛОВ С ГАУССОВСКОЙ ЧМН С МИНИМАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ СДВИГОМ

1.1 Принципы построения радиоприёмных устройств с частотной манипуляцией

Структурная схема приёмника сигналов с частотной манипуляцией приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1- Структурная схема приемника сигналов с ЧМн

ШТ - Широкополосный тракт;

ОА - Амплитудный ограничитель;

ПФ - Проходной фильтр;

ДУ - Дополнительный усилитель;

Ф - Разделительный фильтр;

АД - Амплитудный детектор;

СУФ - Схема усиления и формирования телеграфных посылок

Схема содержит все элементы системы ШОУ О: Широкая полоса - Ограничитель Узкая полоса - Ограничитель, которая обеспечивает повышенную помехоустойчивость приёма при воздействии импульсных помех . Основные элементы этой системы:

ШТ - широкополосный тракт, включает в себя все каскады общего радиотракта, выполняющие не только обычные функции, но и являющийся элементом классической системы ШОУ. Требования к полосе пропускания этого тракта противоречивы. Для того чтобы в дальнейшем уменьшить интервал поражения полезного сигнала помехой, нужно не увеличивать существенно длительность импульсной помехи при прохождении через тракт, полоса пропускания тракта должна быть возможно более широкой. Однако с точки зрения помехозащищённости при действии сосредоточенных и флуктуационных помех полоса тракта должна быть возможно более узкой (ограничивается спектром сигнала). Компромисс устанавливает соотношение полос широкополосного и узкополосного трактов: первая должна быть в 3-4 раза шире второй;

ОА1 - ограничитель №1- элемент системы ШОУ для борьбы с импульсными помехами, уменьшает амплитуду импульсной помехи до уровня полезного сигнала. Амплитуды помехи и сигнала на выходе ограничителя определяются порогом ограничения. ОА1 выравнивает уровни сигнала на частотах соответствующих «1» и «О». В ограничителе, как в нелинейном элементе возникают нелинейные искажения взаимодействия сигнала и сосредоточенной помехи, которые при большом уровне помехи приводят к:

а) уменьшению уровня полезного сигнала (блокированию), из-за этого уровень может оказаться недостаточным для нормальной работы оконечных каскадов;

б) колебанию, нестабильности уровня, если у сосредоточенной помехи меняющийся уровень;

в) ухудшению соотношения сигнал/помеха.

Отсюда следует, что порог ОА1 не должен быть излишне низким.

- узкополосный тракт системы ШОУО.

Состоит из проходного фильтра (ПФ) и дополнительного усилителя (ДУ).

ПФ - в котором при воздействии импульсной помехи кратковременные и ограниченные в ОА1 импульсы помехи, вследствие нестационарных процессов в фильтре, растягиваются и их амплитуда становится меньше амплитуды большего по длительности сигнала, дорастающего до установившегося значения; сосредоточенные помехи, находящиеся вне полосы пропускания фильтра, вследствие узкой полосы и высокой прямоугольности избирательной характеристики подавляются, не попадает на вход ОА2 и поэтому ОА2 не играет отрицательную роль наподобие ОА1.

Из всего этого видно, что полоса пропускания проходного фильтра должна быть возможно более узкой, определяющейся только спектром сигнала и разносом частот соответствующих «1» и «О». Скаты фильтра должны быть возможно более крутыми.

ДУ - дополнительный усилитель нужен для создания запаса усиления после ОА1. Этот запас необходим вследствие блокирования шага в ОА1, уровень которого может настолько уменьшится, что оконечное устройство не будет нормально работать. Чтобы этого не происходило, ДУ должен поднять уровень сигнала выше порога ограничителя №2;

- ОА2 - ограничитель №2 предназначен для создания постоянного выходного уровня сигналов, усиленных в предыдущем ДУ. Уровень сигнала на выходе ОА2 не будет зависеть от воздействия сильной сосредоточенной помехи на входе ОА1, уровень сигнала будет постоянным, несмотря на возможные его колебания на выходе ОА1. Амплитуды посылок будут одинаковыми на частотах соответствующие «О» и «1», что предохранит систему от возможного преобразования преобладаний по амплитуде в преобладания по времени при прохождении сигналов через последующие разделительные фильтры (Ф);

- Разделительный фильтр Ф

Фильтр играет роль системы преобразования сигналов, манипулированных по частоте, в сигналы манипулированные по амплитуде. Полоса пропускания фильтров должна быть как можно более узкой, определяемой только требованиями к воспроизведению формы импульсов на выходе и запасом на нестабильность. Она должна быть настолько узкой, чтобы возникающие вследствие нестационарных процессов временные преобладания не превышали допустимых норм. Разделительные фильтры это частотно -- амплитудный преобразователь, часть схемы частотного детектора. Вторая часть схемы это схема амплитудно-манипулированных сигналов, получаемых на выходе разделительных фильтров;

- СУФ - схема усиления и формирования телеграфных посылок, обычно собирается на триггерах, обеспечивает необходимую форму и амплитуду выходных импульсов для нормальной работы оконечного устройства.

Широкополосный тракт (ШТ) одинаков для всех приёмников. Структурная схема широкополосного тракта приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Структурная схема ШТ.

А - Антенна;

ВЦ - Входная цепь;

УРЧ - Усилитель радиочастоты;

СМ - Смеситель;

G - Гетеродин;

УПЧ - Усилитель промежуточной частоты.

Если приёмник не может обеспечить одновременное выполнение требований к избирательности по зеркальному и соседнему каналам, то следует использовать двойное преобразование частоты. Когда приёмник работает не на одной фиксированной частоте, а в некотором диапазоне частот, то ВЦ, УРЧ и G должны быть перестраиваемыми.

В процессе проектирования информационного тракта (ИТ) большое внимание уделяется синтезу его оптимальной структуры. Важнейшей составной частью оптимального приёмника являются фильтры, создающие на выходе максимальное отношение сигнал/шум, и фильтры, обеспечивающие минимальную среднеквадратичную ошибку в воспроизведении сигнала. К первым относятся так называемые согласованные фильтры, у которых частотная характеристика комплексно сопряжена со спектром сигнала:

где а - постоянный коэффициент;

S(jщ) - спектр сигнала;

to - временный сдвиг (от начала сигнала).

Такой фильтр обеспечивает максимальное отношение типового значения напряжения сигнала в момент to к среднеквадратичному значению напряжения шума:

где Q - энергия сигнала на выходе фильтра;

No-- спектральная плотность входного шума. Импульсная характеристика фильтра согласованного с сигналом Uc(t) представляет собой зеркальное отражение сигнала и равна:

Согласованные фильтры (СФ) физически подходят не для всех сигналов, в частности необходимо, чтобы сигнал был конечной длительности. При практическом использовании СФ на его выходе ставится схема взятия отсчёта (СВО), работающая от схемы синхронизации (СС) и фиксирующая напряжение сигнала в момент to рисунок 1.3.

Рисунок 1.3 - Схема включения согласованного фильтра

Наиболее просто реализуется СФ для одиночного прямоугольного импульса напряжения. Структурная схема согласованного фильтра приведена на рисунок 1.4. Он состоит из: интегратора входного напряжения с передаточной функцией a/jщ, устройства задержки с передаточной функцией exp(-jщt0) и сумматора сигналов. Также выглядит структурная схема СФ для радиоимпульса с несущей частотой щс и прямоугольной огибающей. Но для одиночного радиоимпульса здесь должен быть применён интегратор огибающей входного сигнала с передаточной функцией а/j(щ·щc).

Рисунок 1.4 Функциональная схема согласованного фильтра для прямоугольного импульса напряжения.

Одной из разновидностей оптимального фильтра первого порядка является коррелятор, структурная схема которого приведена на рисунке 1.5, состоящий из перемножителя входного сигнала на его копию, генератора копий (ГК) и интегратора. Для того чтобы включить ГК точно в момент прихода сигнала, а затем в момент to произвести отсчёт напряжения на выходе интегратора, нужна синхронизация (после чего генератор должен быть возвращён в начальное нулевое положение).

Рисунок 1.5 - Функциональная схема коррелятора

Не чувствительный к фазе сигнала оптимальный фильтр состоит из двух корреляторов, на перемножители которых от генератора подаются квадратурные (сдвинутые на 90°) копии входного сигнала, схем возведения в квадрат и сумматора.

При обработке сигналов решением ряда задач является представление сигнала в комплексной форме (квадратурная обработка сигнала). При перемножении с опорным комплексным сигналом частота комплексного сигнала смещается, не образуя при этом паразитной суммарной или разносной составляющей спектра. Структурная схема фильтра нечувствительного к фазе сигнала, с использованием двух корреляторов приведена на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 Структурная схема фильтра нечувствительного к фазе сигнала, с использованием двух корреляторов.

При переносе частоты несущего колебания комплексного сигнала в ноль образуется комплексная огибающая, она сохраняет всю информацию о фазе и амплитуде исходного модулирующего сигнала. Это позволяет производить обработку сигнала на несущей частоте непосредственно по огибающей. При квадратурной обработке увеличивается аппаратная сложность прибора, так как появляются два канала обработки для синусоидальной и косинусоидальной составляющей сигнала. Эти каналы должны обладать высокой идентичностью характеристик, поэтому квадратурная обработка часто используется в цифровых радиоприемных устройствах. В согласованном фильтре комплексного сигнала используется четыре фильтра действительного сигнала СФс и COs, согласованные с квадратурными составляющими входного сигнала UCbx и USbx Фильтр на рисунке дополнен квадратурным устройством выделения модуля огибающей.

Аналогично можно построить оптимальный фильтр на основе корреляторов. На практике для реализации информационных трактов аналоговых радиоприемных устройств часто используются квазиоптимальные фильтры, у которых форма частотной характеристики заранее задана и максимум отношение сигнал/шум обеспечивается лишь подбором полосы пропускания этой частотной характеристики. При существенном аппаратном упрощении квазиоптимальные фильтры позволяют для простых сигналов получать результаты, близкие к результатам, полученным с оптимальными фильтрами. Структурная схема оптимального фильтра комплексного сигнала на основе согласованного фильтра приведена на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 Структурная схема оптимального фильтра комплексного сигнала на основе согласованного фильтра.

В настоящее время в новых современных приёмных системах GSM построение приёмных каналов претерпело структурное изменение. Это изменение связано с применением супергомодинного метода приёма вместо традиционного супергетеродинного. При супергомодинном методе нет промежуточного преобразования частоты (ВЧ в ПЧ), а настройка приёмного канала на требуемую частоту осуществляется изменением опорной частоты демодулятора. При этом, благодаря более совершенной фильтрации на входе приёмного канала, а также применению цифровой манипуляции, обеспечивается высококачественный приём радиосигналов без недостатков, присущих супергетеродинному методу. Кроме того, применение супергомодинного метода приводит к упрощению схемы приёмного канала и снижению стоимости комплектующих микросхем.

Структурная схема супергомодинного приёмника приведена на рисунке 1.8

Рисунок 1.8 - Структурная схема супергомодинного приёмника

- Антенна

- Входная цепь

- Малошумящий усилитель

- Полосовой пропускающий фильтр

- Демодулятор

1.2 Модуляция сигнала в стандарте GSM

В современных системах цифровой радиосвязи применяется модуляция GMSC, которая обеспечивает высокое качество передачи в относительно узкой полосе, занимаемой сигналом.

GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) - это гауссовская двухпозиционная частотная манипуляция с минимальным сдвигом, обладающая двумя особенностями, одна из которых - «минимальный сдвиг», другая - гауссовская фильтрация. Обе особенности направлены на сужение полосы частот, занимаемой GMSK-сигналом. Использование GMSK в системе сотовой радиосвязи GSM регламентируется стандартом ETSI (Европейский институт стандартов связи).

Ширина спектра угловой модуляции, частным случаем которой является частотная манипуляция (ЧМн), зависит от индекса модуляции, который является одним из основных параметров. Индекс модуляции - это величина, характеризующая изменение фазы, обусловленное модуляцией:

где ?f -девиация частоты;

F - частота манипуляции.

Характер изменения фазы зависит от формы модулирующей функции частоты. Для обычной ЧМн функция прямоугольна, а для ЧМн с гауссовской фильтрацией, сглаживающей фронты посылок, близка к синусоидальной (при последовательности чередующихся посылок "О" и "1"). При синусоидальной модулирующей функции индекс модуляции является амплитудой изменения фазы. С учётом скорости манипуляции

где V - скорость манипуляции, бит/с;

Т - длительность посылок.

индекс определяется следующим выражением

В зависимости от индекса манипуляции ЧМн подразделяется на узкополосную и широкополосную. При узкополосной ЧМн, характеризуемой малым индексом (m ? 0,5), спектр сигнала сосредоточен, в основном, в полосе, определяемой удвоенным спектром манипулирующих посылок (практически без расширения). Следует отметить, что при узкополосной ЧМн частота манипуляции больше девиации частоты: F ? 2?f,

В основе GMSK лежит ММС - узкополосная ЧМн «с минимальным сдвигом», характеризуемая m = 0,5. При ММС и, соответственно, при GMSK фаза частотно-манипулируемого колебания непрерывна, а её «набег» в течение одной посылки, обусловленный манипуляцией частоты ±?щ (±2р?f), равен ?ц= ±?щТ. При m = 0,5 он составляет р/2 и -р/2 для посылок "1" и "0", соответственно, что также является наименьшим возможным значением изменения фазы, распознаваемым при данном типе модуляции. Следует отметить, что ?ц- это не манипуляция фазы, а именно её "набег", обусловленный манипуляцией частоты. При m = 0,5 скорость манипуляции определяется как которая для GMSK, используемой в GSM, составляет v = 270,833. Кбит/с при ?f= 67,70833. кГц.

В итоге получается, что GMSK - это узкополосная ЧМн с "граничным" индексом манипуляции, который не очень мал, но спектр при нём практически ещё не расширен. Можно сказать, что индекс m = 0,5 является в этом смысле оптимальным. Однако, если манипуляцию осуществлять прямоугольными посылками, в спектре которых содержатся высшие гармоники, спектр ЧМн-сигнала будет всё-таки расширен, но уже за счёт этих гармоник. Поэтому при формировании сигналов с GMSK используется гауссовская низкочастотная фильтрация модулирующих посылок. Гауссовской она называется потому, что в качестве импульсной характеристики фильтра используют характеристику нормального распределения Гаусса. Используют её симметричный отрезок, взятый на конечном интервале, равном длительности посылки Т. Связь импульсной характеристики с Т определяют параметром В - полосой гауссовского ФНЧ, равной частоте среза его АЧХ на уровне -3 дБ. Параметр В определяет произведение ВТ, которое для GSM равно ВТ = 0,3. Следует отметить, что ВТ -это не база сигнала, которая не может быть меньше единицы.

Гауссовскую фильтрацию осуществляют обычно в цифровом процессоре (DSP), в котором формируется сигнал модуляции.

Рисунок 1.9 - Структурная схема формирования GMSK сигнала.

Принцип формирования GMSK сигнала приведён на рисунке 1.9

Основой формирователя GMSK-сигнала является квадратурный (I/Q) модулятор. Схема состоит из двух умножителей и одного сумматора. Задача этой схемы заключается в том, чтобы обеспечить непрерывную, очень точную фазовую модуляцию. Один умножитель изменяет амплитуду синусоидального, а второй косинусоидального колебания. Входной сигнал до умножителя разбивается на две квадратурные составляющие. Разложение происходит в двух обозначенных "sin" и "cos" блоках.

Диаграммы, иллюстрирующие формирование GMSK сигнала, показаны на рисунке 1.10

Рисунок 1.10- Диаграмма формирования GMSK сигнала

Модуляцию GMSK отличают следующие свойства, которые предпочтительны для подвижной связи:

постоянная по уровню огибающая, которая позволяет использовать эффективные передающие устройства с усилителями мощности в режиме класса С;

- компактный спектр на выходе усилителя мощности передающего устройства, обеспечивающий низкий уровень внеполосного излучения;

- хорошие характеристики помехоустойчивости канала связи.

На графиках рисунок 1.11 показано влияние величины ВТ на характеристики огибающей спектра мощности GMSK сигнала. По оси х указаны значения величины нормированного разноса частот каналов связи (2?f•Т). При принятом в стандарте GSM разносе каналов ?f=200 кГц и длительности одного элемента модулирующей последовательности Т=3,69 мкс величина 2?f•T 1.5. При этом для ВТ=0,3 уровень излучения в соседнем канале не хуже минус 70 дБ, что соответствует требованиям к данному виду связи. Учитывая это, для стандарта GSM была выбрана модуляция GMSK.

Рисунок 1.11- Влияние величины ВТ на характеристики огибающей спектра мощности GMSK сигнала

1.3 Помехи радиоприему

В общем виде, высокочастотное колебание, действующее на входе радиоприемного устройства при достаточно общих представлениях представляется следующим образом:

где k(t) - множитель, характеризующий мультипликативную помеху;

Ucn (t) - передаваемый сигнал;

Un(t) - аддитивная помеха.

Мультипликативная помеха, т.е. помеха, непосредственно воздействующая на структуру самого сигнала, возникает в радиосистеме в тех случаях, когда характеристики канала передачи вследствие каких-то случайных причин изменяются во времени. Один из методов борьбы с мультипликативными помехами - применение системы автоматической регулировки усиления (АРУ).

Аддитивные помехи по электрической и статистической структуре делятся на сосредоточенные по спектру, импульсные и флуктуационные помехи.

По источнику возникновения помехи делятся:

- атмосферные (диапазон волн, в котором они действуют от 10 до 10 метров);

индустриальные (от 10 до 104 метров);

от посторонних радиостанций (от 1 до 10 метров);

собственные шумы (от 0,01 до 1 метра);

пассивные (мультипликативные) (от 10 до 100 метров).

Таким образом, для разработки приемного устройства с ЧМн диапазона 900 МГц необходимо учитывать действие следующих видов помех:

собственные шумы приемника;

космические помехи.

Сосредоточенные по спектру помехи представляют собой совокупность гармонических колебаний с различными амплитудами, частотами и фазами. Принято считать, что амплитуды помех независимы, а фазы равномерно распределены в интервале от 0 до 360° градусов. Совокупность сосредоточенных помех может быть представлена следующим образом :

где к= 1,2, ... п, Uk - амплитуда (случайная величина), цк - фаза (случайная величина).

Распределение амплитуд (их уровня) сосредоточенных помех в первом приближении часто принимается нормальным логарифмическим распределением.

В заданном диапазоне частот (900 МГц) основное влияние оказывают собственные шумы радиоприемного устройства. К собственным шумам относят хаотическое движение носителей заряда в элементах. Источниками возникновения собственных шумов в основании являются сопротивления, колебательные контура и электронные приборы. Собственные шумы приемника описываются нормальным законом распределения:

где, уп - дисперсия шума (мощность флуктуации).

Для количественной оценки шумовых свойств усилительного элемента принимается допущение, что усилительный элемент является не шумящим, а шум на выходе возникает в результате подводимого к электроду шумового напряжения, создаваемого двумя эквивалентными генераторами: генератором тока и генератором напряжения. Шумовой ток и шумовое напряжение, вернее их среднеквадратичные значения определяются по формулам Найквиста:

где К =1,39 10-23' Дж/град. - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура в Кельвинах; tш - относительная шумовая температура усилительного элемента;

g - внутренняя проводимость генератора тока;

Пш - шумовая полоса;

Rш - эквивалентное шумовое сопротивление, вводимое для удобства расчетов.

На рисунке 1.12 показаны зависимости различных шумов от частоты.

Рисунок 1.12 - Зависимость напряженности поля различных помех от частоты

- максимальная напряженность поля атмосферных помех, перечисляется к полосе 1кГц;

- минимальный уровень атмосферных помех;

3 - напряженность поля промышленных помех для населенного пункта средних размеров при ненаправленных антеннах;

- уровень собственных шумов радиоприемных устройств;

- усредненный максимальный уровень космических помех за сутки;

- минимальный уровень космических помех.

.

2. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Разрабатываемое радиоприёмное устройство частотно манипулированных сигналов (GSM) предназначено для использования в составе системы подвижной радиосвязи для приёма речевых и текстовых сообщений стандарта GSM.

К разрабатываемому радиоприёмному устройству частотно манипулированных сигналов (GSM) предъявляются следующие требования:

приёмник должен обеспечивать приём одного из 124 каналов радиосвязи в диапазоне от частот, МГц от 935 до 960;

радиоприёмник должен обеспечивать приём информации со скоростью, кбит/с 270;

- разрабатываемый радиоприёмник должен иметь реальную чувствительность Вт* 10-12, не более 3;

- ослабление зеркального и соседнего каналов должно обеспечиваться, дБ, не менее 25;

- приёмник должен обеспечивать приём радиосигнала с динамическим диапазоном, дБ, не более 70;

- относительная нестабильность несущей частоты сигнала дс 5 * 10 -5 ;

- с учётом требований к удобству отображения текстовых сообщений приёмник должен иметь жидкокристаллический дисплей;

напряженность внешних помех отнесенная к 1кГц Е„ с учетом рисунка 1.7, выбирается, мкВ/м, не менее 1,2;

питание радиоприёмника должно обеспечиваться от источника питания с напряжением, В 3,7 ± 0,7;

- в качестве оконечного устройства должно использоваться текстовый дисплей для отображения текстовой информации и громкоговоритель для воспроизведения речевого сообщения;

- радиоприёмное устройство должно сохранять свою работоспособность в диапазоне температур, °С от -30 до +50.

3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМ ПРИЁМНИКА И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

3.1 Обоснование выбора структурной схемы

Перед разработкой структурной схемы радиоприёмного устройства следует отметить, что в отличие от простых приёмных устройств, которые используются для приёма радиовещательных станций, радиоприёмное устройство частотно манипулированных сигналов (GSM) не может быть использовано как самостоятельное устройство, служащее только для приёма сигналов. В состав приёмного устройства стандарта GSM должен входить радиопередающее устройство. Это связано со спецификой работы радиоприёмного устройства в стандарте GSM. Специфика работы состоит в том, что при включении приёмника и выборе наиболее подходящей базовой станции с наиболее благоприятным сигналом между приёмником и базовой станцией начинается обмен служебной информацией. В результате приёмник получает множество блоков служебной информации, среди которых:

- выделенная частота (номер канала);

- временное положение посылки (т.к. используется временное уплотнение каналов).

Следует также отметить, что в процессе работы приёмника постоянно меняется частота сигнала. Режим скачков FH (Frequency Hopping) в стандарте сотовой связи GSM эффективно используется для борьбы с замираниями сигнала, главным образом, в случае движения абонентского терминала в автомобиле. Скорость скачков по частоте составляет 217 раз в секунду. Также если абонентский терминал передвигается в пространстве, то включается принцип эстафетной передачи (handover), при котором задействуется передатчик радиоприемного устройства.

Для радиоприёма выбран супергомодинный метод. Это связано с тем, что:

- при использовании супергомодинного метода радиоприёма упрощается схемная реализация приёмного устройства, по сравнению с супергетеродинным методом;

- уменьшается число каналов побочного приёма по сравнению с супергетеродинным методом приёма. Побочные каналы остаются лишь на частотах 2fг, 3fг, 4fг, то есть на частотах гармоник гетеродина. Эти каналы легко подавляются простейшей одноконтурной цепью;

- современная элементная база позволяет реализовать супергомодинный метод приёма в GSM-диапазоне.

Исходя из выше сказанного, при разработке радиоприемного устройства используется структурная схема, приведённая на рисунке 3.1

Рисунок 3.1- Структурная схема радиоприёмного устройства

- Антенна;

- Входная цепь;

- Защитное устройство;

- Антенный переключатель;

- Передающее устройство;

- Малошумящий усилитель;

- Квадратурный декодер;

- Усилительный тракт;

- Микропроцессорная система;

- Усилитель низкой частоты;

- Устройство воспроизведения.

Снятый с антенны сигнал через входную цепь и защитное устройство поступает на антенный переключатель. Антенный переключатель служит для деплексирования сигналов прямого и обратного каналов. Антенный

переключатель управляется специализированными микросхемами, входящими в микропроцессорную систему.

Входная цепь представляет собой однозвенный контур, служащий для выделения требуемого диапазона частот.

Защитное устройство предназначено для защиты от перегрузки и возможного выхода из строя последующих цепей радиоприёмного устройства в случае попадания на вход приёмного устройства мощной помехи, совпадающей с частотной сеткой GSM-диапазона.

Принятый сигнал с антенного переключателя поступает на вход малошумящего усилителя (МШУ). Использование в тракте радиочастоты малошумящего усилителя связано с необходимостью сохранения отношения сигнал/шум (С/Ш). Поскольку внутренние шумы имеют место в любом усилительном приборе, то задача сохранения отношения С/Ш сводится к минимизации вносимого шума усилительным элементом во входной сигнал. Самое большое влияние на отношение С/Ш оказывает первый усилительный каскад, поскольку именно его шумовая составляющая добавляется во входной сигнал, который имеет малую величину и проходит через все последующие каскады на ровне с полезным сигналом. Исходя из этого, к первому каскаду предъявляются высокие требования по снижению уровня собственных шумов.

Отношение С/Ш приведённого к выходу первого каскада может быть записано в следующем виде:

где К1 -- коэффициент усиления первого каскада; С - уровень входного сигнала; Швх - уровень входного шума; ШK1 - уровень шума, вносимый первым каскадом; ШПK - уровень шума, вносимый последующим каскадом.

Из соотношения (3.1) видно, что чем ниже уровень вносимого шума первым каскадом и чем выше коэффициент передачи первого каскада, тем ближе значение С/ШВЫХ К1 к значению отношения С/Ш входного сигнала.

Однако на коэффициент усиления первого каскада накладываются определённые ограничения:

ограничение «сверху» связано с тем, что при возможном попадании сильного сигнала, ещё проходящего через защитное устройство 3 рисунок 3.1, на вход приёмника может привести к выходу МШУ из линейного режима или к выходу МШУ из строя;

ограничение «снизу» связано с необходимостью обеспечения на входе последующего каскада требуемой величины для обеспечения его работоспособности.

Микропроцессорная система (МПС) представляет собой набор специализированных микросхем, обеспечивающих обработку выделение цифрового кода из радиосигнала и последующую его обработку по определённым алгоритмам, а также для обеспечения функционирования радиоприёмного устройства в целом.

Далее сигнал с МПС поступает на усилитель низкой частоты (УНЧ), где усиливается до необходимой величины, после чего воспроизводится с помощью устройства воспроизведения 9 рисунок 3.1.

3.2 Выбор промежуточной частоты и устройств частотной селекции для преселектора и тракта промежуточной частоты

Поскольку в разрабатываемом радиоприёмном устройстве используется супергомодинный метод радиоприёма, то частота гетеродина совпадает с несущей частотой принимаемого радиосигнала. Следовательно, промежуточная частота равна нулю.

Так как в радиоприёмном устройстве стандарта GSM используется режим скачков FH по всем 124 возможным каналам и при этом дуплексный разнос частот прямого и обратного каналов остаётся постоянным равным 45 МГц, то целесообразно в качестве входной цепи использовать не перестраиваемый одноконтурный полосовой фильтр. При этом полосовой фильтр должен иметь полосу пропускания 70 МГц, что соответствует всему GSM-диапазону, с граничными частотами f01= 890 МГц и f02 = 960 МГц, в который входят следующие полосы частот:

частоты передачи подвижной станции приема базовой станции, МГц 890-915;

частоты приема подвижной станции и передачи базовой станции, МГц 935-960.

Поскольку входная цепь используется на частотах выше 900 МГц, то реализация контура входной цепи осуществляется на микрополосковых резонаторах.

3.3 Выбор элементной базы и описание схемы электрической функциональной

3.3.1 Приёмопередающее устройство

Для реализации радиочастотного тракта, включающего в себя МШУ и квадратурный детектор, и усилительного тракта (рисунок 3.1) можно использовать микросхему СХ 74017.

СХ 74017 представляет собой функционально законченное высокоинтегрированное приёмо-передающее устройство предназначенное для использования в системах GSM, GPRS. Данная микросхема требует минимальное число навесных элементов при использовании во всём GSM диапазоне частот.

СХ 74017 поддерживает стандарты GSM 850, EGSM 900, DCS 1800 и PCS 1900. Приёмник также поддерживает стандарт EDGE, связанный с организацией приёма информации со спутника.

Приёмник построен по принципу прямого преобразования, что исключает необходимость тракта промежуточной частоты.

В передающей части микросхема содержит квадратурный модулятор, преобразователь частоты и корректирующие цепи.

СХ 74017 также имеет встроенный, полностью программируемый сигма-дельта фракционный-N синтезатор, служащий для формирования частот, требуемых в приёмном и передающем каналах.

Функциональная схема построения приёмопередающего устройства приведена на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 - Функциональная схема микросхемы СХ 47017.

Характеристики приёмопередающего устройства:

- отсутствие внешних режекторных фильтров;

- имеет три раздельных малошумящих усилителя мощности для трёх
диапазонов частот входного сигнала;

- коэффициент усиления МШУ составляет:

а) для GSM диапазона 20 дБ;

б) для DCS диапазона 22 дБ;

в) для PCS диапазона 20 дБ;

коэффициент усиления всего усилительного тракта составляет 100 дБ;

коэффициент усиления регулируемых усилительных каскадов изменяется с шагом 2 дБ;

микросхема имеет фильтры с настраивающейся полосой пропускания;

микросхема имеет интегрированные цепи АРУ;

широкий радиочастотный диапазон для квадратурной обработки;

шины питания разделены для передатчика, приёмника и синтезатора;

микросхема сохраняет работоспособность при напряжении питания 2.6 В;

малое число навесных элементов.

Поскольку общий максимальный коэффициент усилительного тракта микросхемы составляет 100 дБ, а с учётом потерь во входных цепях и фильтрах равным 5 дБ составляет 95 дБ, то при необходимой входной мощности сигнала микропроцессорной системы обеспечивается заданная чувствительность радиоприёмного устройства без применения дополнительных каскадов усиления.

3.3.2 Полосовой пропускающий фильтр

Для выделения диапазона частот, соответствующего частотам приёма подвижной станции и передачи базовой станции используется полосовой пропускающий фильтр на поверхностных акустических волнах типа 162969 с параметрами приведёнными в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Параметры ППФ на ПАВ

Параметр

Единицы

Мин.

Типовое

Макс.

измерения

значение

значение

значение

Центральная частота

МГц

--

947,5

--

Ослабление в полосе пропускания

дБ

--

2,6

3,5

935 - 960 МГц

Входное сопротивление

Ом

--

50

--

Выходное сопротивление

Ом

--

50

--

Рабочий диапазон температур

°С

-30

--

+85

Неравномерность АЧХ в полосе

ДБ

0,9

1,5

пропускания

Ослабление в диапазонах частот:

0 - 870 МГц

ДБ

25

30

--

870-915 МГц

дБ

30

35

--

980-985 МГц

ДБ

20

25

--

985-1025 МГц

ДБ

30

37

--

1025-1500 МГц

ДБ

28

34

--

1500-2000 МГц

дБ

30

38

--

Максимальное прикладываемое

В

5

постоянное напряжение

Максимальная входная мощность

дБм

--

--

15

АЧХ фильтра приведены на рисунке 3.3

Рисунок 3.3 - АЧХ ППФ на ПАВ

3.3.3 Микропроцессорная система

Для работы с радиочастотным блоком построенном на чипсете СХ 47017 используется низкочастотный чипсет AD20msp430 «SoftFone». В состав чипсета A.D20msp430 входят GSM процессор AD6522 и кодек AD6521.

3.3.3.1 GSM процессор AD6522

AD6522 включает в себя два программируемых процессора с низким энергопотреблением.

Первый процессор базируется на последней версии ядра - ADSP218x (процессор обработки цифровых сигналов), работающего со скоростью 65 миллионов операций в секунду и обрабатывает Vocoder и канал кодек функций.

Процессор поддерживает все режимы Vocoder:

FR - алгоритм речевого кодека с полной разрядностью;

EFR - алгоритм речевого кодека с расширенной разрядностью;

- HF - алгоритм речевого кодека с половинной разрядностью.

Второй микроконтроллер ARM7 RISC имеет скорость обработки информации 39 миллионов операций в секунду. Микроконтроллер работает со стековым протоколом и интерфейсом «человек-машина».

Кроме двух контроллеров процессор содержит интерфейсы и устройства обработки Flash памяти, вспомогательной клавиатуры, SIM карты, IrDA и USC порт. Всё программное обеспечение размещено на одном RAM чипе.

Функциональная схема микросхемы AD6522 приведена на рисунке 3.4

Рисунок 3.4 - Функциональная схема микросхемы AD6522

AD6522 имеет функцию встроенных часов. Модуль часов синхронизирован внешним кварцевым резонатором с частотой 32,768 кГц. Использование часовой функции процессора AD6522 программным обеспечением позволяет вести календарь и отображать текущее время.

3.3.3.2 Кодек AD6521

AD6521 представляет собой речевой микшируемый кодек. Микросхема AD6521 включает в себя I/Q канал, АЦП, ЦАП, быстродействующий многоканальный речевой кодек и несколько вспомогательных ЦАП и АЦП для AGC (автоматического контроля и регулирования усиления), AFC (автоматический контроль частоты) и контроллера усилителя мощности.

AD6521 предназначен для использования с радиочастотным трактом прямого преобразования для преобразования цифрового сигнала в исходное сообщение при приёме и преобразования передаваемого аналогового сигнала в цифровой сигнал при передачи.

Чипсет AD6521 имеет следующую структуру и характеристики:

- Baseband Codec:

а) раздельные I и Q входы/выходы;

б) в чипе расположен GMSC модулятор для GSM;

в) два 10 битных ЦАП с фильтрами для формирования исходного сообщения;

г) 10 битный RAMP ЦАП;

- Voiceband Codec:

а) два канала 16 битных АЦП с фильтрами для преобразования с линейного входа;

б) два канала 16 битных АЦП с фильтрами для преобразования сигнала с микрофона;

- Auxiliray section:

а) 13 битный AFC ЦАП;

б) 10 битная корректирующая цепь;

в) шести канальный 10 битный АЦП;

рабочее напряжение цифровой части 1,6 В;

рабочее напряжение аналоговой части 2,4 В.

Функциональная схема микросхемы AD6521 приведена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Функциональная схема микросхемы AD6521

3.3.4 Устройство цифровой индикации частоты

Для отображения информации, связанной с функционированием радиоприёмного устройства используется жидкокристаллический модуль (ЖК модуль). ЖК модуль имеет разрешение 112x64 пикселов. Это позволяет представлять выводимую информацию в удобной для восприятия форме, что повышает удобство эксплуатации радиоприёмного устройство. Применение ЖК модуля в качестве устройства вывода информации позволяет снизить энергопотребление системы по сравнению со светодиодными индикаторами, что в свою очередь увеличивает длительность использования аккумуляторной батареи без её подзарядки.

3.3.5 Память процессора

Для хранения программного обеспечения, а также настроек пользователя используется Flash память и SRAM память. Модули памяти, используемые с GSM процессором должны иметь следующую структуру:

ёмкость Flash памяти 32 Мбит с организацией 2 модуля по 16 бит или 4 модуля по 8 бит;

ёмкость SRAM памяти 4 Мбита с организацией 2 модуля по 16 бит.

3.3.6 Система электропитания

Система электропитания основана на использовании микросхемы ADP3408. Для питания всей системы стабилизатор напряжений ADP3408 формирует следующие напряжения питания:

2,45 В. Для питания цифровых микросхем (VCORE);

2,8 В. Для питания микросхем памяти (VMEM);

2,45 В. Для всех аналоговых устройств (VAN);

2,45 В. Для зарядки Li-Mn аккумулятора, который является аварийным источником питания встроенных часов в процессорАБ6522 (VRTC);

2,715 В. Для питания кварцевого резонатора (VTCXO);

2,85 В. Используется для питания SIM карты (SIMVCC).

Данная микросхема оптимизирована для питания используемого в данной разработке радиочастотного блока и микропроцессорной системы.

Источником энергии в данном радиоприёмном устройстве является Li-Ion аккумуляторная батарея с номинальным напряжением 3,7 В.

Функциональная схема микросхемы ADP3408 приведена на рисунке 3.6

Рисунок 3.6 - Функциональная схема микросхемы ADP3408

Функциональная схема электропитания радиоприёмного устройства приведена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7Функциональная схема электропитания радиоприёмного устройства

3.3.7Описание функциональной схемы

Уточнённая схема электрическая структурная радиоприёмного устройства приведена на рисунке 3.8

Всю систему радиоприёмного устройства условно можно разделить на четыре функциональных блока:

радиочастотный блок;

процессорный блок;

блок воспроизведения;

блок электропитания.

Принятый антенной 1 сигнал поступает на полосовой фильтр 2. Полосовой фильтр 2 представляет собой однозвенный параллельный колебательный контур с полосой пропускания не менее от 880 МГц до 960 МГц. Данный фильтр служит для предварительной фильтрации входного сигнала.

Далее через защитное устройство 5 принятый сигнал поступает на антенный коммутатор. Защитное устройство 5 предназначено для блокирования сигнала большой мощности, поступающего на антенный вход радиоприёмного устройства, тем самым, предотвращая перегрузку последующих каскадов радиотракта. Антенный коммутатор 6 предназначен для обеспечения развязки приёмного и передающего каналов. Данная развязка каналов необходима для того, чтобы мощный сигнал передатчика не попадал на вход приёмника. Управление антенным переключателем 6 осуществляется с помощью приёмопередающего устройства 9, представляющего собой микросхему СХ74017.

После антенного коммутатора радиосигнал поступает на полосовой фильтр 8. Полосовой фильтр представляет собой полосно-пропускающий фильтр на поверхностных акустических волнах. Данный фильтр предназначен для выделения частот, соответствующих диапазону частот передатчиков базовых станций.

С полосового фильтра сигнал радиочастоты поступает на микросхему приёмно-передающего устройства 9, построенного на микросхеме СХ74017. В этой микросхеме происходит усиление радиосигнала с помощью МШУ и его детектирование с помощью квадратурного демодулятора на несущей частоте. Далее происходит усиление квадратурных составляющих продетектированного сигнала до величины, необходимой для обеспечения работоспособности процессорной системы. Усиление сигналов радиочастоты и сигналов квадратурных составляющих в микросхеме СХ74017 происходит с помощью каскадов с регулируемым коэффициентом усиления.

Это позволяет поддерживать на выходе микросхемы постоянный уровень сигнала при меняющимся уровне сигнала на входе в больших пределах. Управление и контроль радиочастотного блока происходит с помощью микропроцессора 14 через шину контроля и управления радиочастотного блока. Также для синхронизации работы радиочастотного блока используется кварцевый резонатор 10 с тактовой частотой 13 МГц

С выхода радиочастотного блока 9 квадратурные составляющие сигнала поступают на речевой микшируемый кодек 7, где происходит декодирование принятого сообщения и преобразование его в аналоговый сигнал для последующего воспроизведения с помощью громкоговорителя 4.

Поскольку в состав приёмника, как отмечалось выше, должен входить передатчик, то для возможности использования разрабатываемой системы в телефонной системе имеется микрофон 3 предназначенный для возможности организации ответной связи. В данной разработке передатчик не рассматривается, поскольку это не регламентировано техническим заданием.

Работой речевого микшируемого кодека 7 управляет микропроцессор 14 через VBA порт.

Центральной частью разрабатываемого радиоприёмного устройства является процессор GSM 14, который управляет практически всеми узлами системы в соответствии с заданным алгоритмом работы по средствам программного обеспечения. Процессор GSM имеет две частоты синхронизации. Первая частота равна 13 МГц и берётся с внешнего кварцевого резонатора 10, а вторая частота равна 32,768 кГц, которая также берётся от внешнего кварцевого резонатора 11 и служит для синхронизации встроенных в процессор часов.

Для управления пользовательскими настройками системы используется клавиатура управления 13.

Для предотвращения незаконного использования приёмником сети GSM предусмотрен вход в сеть GSM только при наличие специального устройства -SIM карты, где содержится служебная информация. SIM карта подключается к радиоприёмному устройству с помощью SIM интерфейса 12.

Процессор GSM имеет возможность принимать и отправлять служебную информацию через USC интерфейс. Например, при подключении к компьютеру для контроля и настройки приёмника.

Всё программное обеспечение записывается в модули памяти 16.

Для отображения информации с помощью символов используется ЖК модуль 17.

Для питания всех узлов радиоприёмного устройства используется система питания, построенная на стабилизаторе напряжений 18. Источником энергии в приёмном устройстве служит аккумуляторная батарея 20. Зарядка аккумуляторной батареи и контроль степени разряженности производится с помощью устройств 21, 18, 19.

Для сохранения работоспособности встроенных в процессор часов используется аккумулятор аварийного напряжения 15.

Поскольку алгоритм работы микропроцессорной системы в доступной литературе не был найден, то в данной разработке он не рассматривается.

Схема электрическая функциональная приведена на рисунке 3.9

4. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ РАДИОПРИЁМНОГО УСТРОЙСТВА

При разработки схемы электрической принципиальной радиоприёмного устройства частотно манипулированных сигналов (GSM) использовались типовые схемы включения используемых в данной разработке микросхем, а также уже известные схемотехнические принципы построения подобного рода устройств.

Поскольку микросхемы, используемые в данном радиоприёмном устройстве, имеют большое количество выводов от 20 и выше, то в схеме электрической принципиальной будут в большей степени приведены только вывода, имеющие отношение к приёму и обработке сигнала.

4.1 Расчёт входной цепи

Входная цепь разрабатываемого радиоприёмного устройства представляет собой однозвенный параллельный колебательный контур. Входная цепь предназначена для предварительной фильтрации входных сигналов и согласования антенны с последующими каскадами.

Согласующие свойства входной цепи основаны на компенсации реактивной составляющей антенны.

Для обеспечения согласования контура с защитным устройство, входное активное сопротивление которого составляет 50 Ом, волновое сопротивление контура должно составлять 50 Ом. При этом колебательный контур должен иметь резонансную частоту соответствующую середине GSM диапазона.

Требования к входной цепи:

волновое сопротивление, Ом 50;

резонансная частота контура, МГц 920;

- полоса пропускания контура, не менее, МГц 80.

Эквивалентная схема входной цепи приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Эквивалентная схема входной цепи с учётом последующего каскада. Ra - активное сопротивление антенны, Ra = 50 Ом;

Еа - ЭДС, наводимая в антенне;

С - эквивалентная ёмкость колебательного контура;

Rh - входное сопротивление защитного устройства (рисунок 3.8),

Rh = 50 Ом.

Коэффициент передачи входной цепи от антенны (точки а,б) до последующего каскада, с учетом сопротивления нагрузки определяется следующим выражением:

частота фильтр индикация приемник

4.1

где С - эквивалентная ёмкость контура, Ф; L - индуктивность контура, Гн;

Rh - входное сопротивление следующего каскада, являющееся нагрузкой для колебательного контура, Ом.

Моделирование АЧХ входной цепи производилось в программной среде MathCad. Также в программной среде производился подбор величин С и L, удовлетворяющих соотношению (4.2)

где р - волновое сопротивление колебательного контура, Ом.

Результат моделирования АЧХ входной цепи представлен на рисунке 4.2

Рисунок 4.2 - АЧХ входной цепи с учётом сопротивления нагрузки

Для обеспечения данной АЧХ необходимы следующие значения элементов:

С = 3,46 пФ;

L = 8,65 нГн.

При данных значениях элементов С и L требования, предъявляемые к входной цепи полностью выполняются.

Поскольку элементы, используются в микрополосковом исполнении, то данные величины являются в полнее реализуемыми.

4.2 Схема электрическая принципиальная радиочастотного блока

Схема электрическая принципиальная радиочастотного блока приведена на рисунке 4.3.

4.3 Схема электрическая принципиальная процессорного блока

Схема электрическая принципиальная процессорного блока приведена на рисунке 4.4.

4.4 Схема электрическая принципиальная блока воспроизведения

Схема электрическая принципиальная блока воспроизведения приведена на рисунке 4.5.

Рисунок 4.4 - Схема электрическая принципиальная процессорного блока

Рисунок 4.5 - Схема электрическая принципиальная блока воспроизведения

4.5 Схема электрическая принципиальная источника питания

Схема электрическая принципиальная источника питания приведена на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 - Схема электрическая принципиальная источника питания

4.6 Схема электрическая принципиальная генератора тактовой частоты

Схема электрическая принципиальная генератора тактовой частоты приведена на рисунке 4.7

Рисунок 4.7 - Схема электрическая принципиальная генератора тактовой частоты

РАСЧЁТ РЕЗУЛЬТИРУЮЩИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИОПРИЁМНОГО УСТРОЙСТВА

5.1 Характеристика избирательности радиочастотного тракта

Характеристика избирательности радиочастотного тракта представляет собой совокупную избирательность входной цепи и полосно-пропускающего фильтра построенного на поверхностных акустических волнах.

Поскольку избирательную характеристику полосно-пропускающего фильтра построенного на поверхностных акустических волнах представить в математическом виде для моделирования в программной среде MathCad не представляется возможным, то для её описания используется аппроксимирующая модель, составленная на основании таблицы 3.1. Аппроксимирующая модель имеет следующее выражение:

...

Подобные документы

  • Расчет элементной базы радиоприёмного устройства. Выбор и обоснование промежуточной частоты и спектра полезного сигнала. Расчёт структурной схемы и полосы пропускания приёмника. Выбор селективной системы преселектора. Автоматическая регулировка усиления.

    курсовая работа [127,4 K], добавлен 23.10.2015

  • Виды радиоприёмных устройств. Расчет радиовещательного приёмника супергетеродинного типа: определение числа поддиапазонов, выбор промежуточной частоты, структурной схемы, детектора, преобразователя частоты, расчет коэффициента усиления линейного тракта.

    курсовая работа [104,5 K], добавлен 17.03.2010

  • Расчет полосы пропускания приемника и коэффициента шума. Выбор частотно-селективных цепей преселектора, селективных цепей тракта промежуточной частоты. Обоснование применения автоматических регулировок. Электрический расчет принципиальной схемы.

    контрольная работа [551,0 K], добавлен 12.06.2015

  • Выбор и расчет блок-схемы приемника, полосы пропускания, промежуточной частоты. Выбор числа контуров преселектора. Определение необходимого числа каскадов усиления. Расчет детектора АМ диапазона, усилителя звуковой и промежуточной частоты, гетеродина.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.02.2012

  • Выбор промежуточной частоты, расчёт полосы пропускания линейного тракта приемника. Выбор и обоснование структурной и принципиальной схемы, расчет преселектора. Выбор интегральных микросхем, оценка реальной чувствительности и свойства приемника.

    курсовая работа [467,7 K], добавлен 04.03.2011

  • Выбор значения промежуточной частоты, избирательной системы тракта приемника, способа и элемента настройки, детектора сигнала и преобразователя частоты. Проверка реализации требуемого отношения сигнал/шум на выходе. Расчет каскадов заданного приемника.

    курсовая работа [966,1 K], добавлен 01.10.2013

  • Обзор существующих методов измерения центральной частоты в радиотехнике. Особенности расчета и проектирования измерителя центральной частоты частотно-манипулированных сигналов, функционирующего в составе панорамного приемного устройства "Катран".

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 26.10.2011

  • Выбор и обоснование выбора структурной схемы приемника. Выбор числа поддиапазонов. Выбор значения промежуточной частоты. Параметры избирательной системы токов высокой частоты. Распределение частотных искажений по трактам. Определение числа каскадов.

    курсовая работа [621,9 K], добавлен 27.05.2014

  • Проектирование приемника спутникового канала передачи данных. Обоснование и расчет структурной схемы установки. Расчет полосы пропускания и выбор промежуточной частоты преселектора. Принципиальная схема радиоприемного устройства и особенности его работы.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.02.2011

  • Проектирование радиоприемного устройства: расчёт сквозной полосы пропускания приёмника, структуры преселектора и числа преобразований частоты. Определение избирательной системы тракта промежуточной частоты, динамического диапазона и расчет усилителя.

    курсовая работа [547,9 K], добавлен 18.08.2012

  • Расчет структурной схемы приёмника АМ-сигналов ультракоротковолнового диапазона. Определение числа поддиапазонов. Расчет чувствительности приемника и усилителя радиочастоты. Выбор промежуточной частоты и схемы детектора, анализ структуры преселектора.

    курсовая работа [222,6 K], добавлен 12.12.2012

  • Предварительный усилитель промежуточной частоты, расчет его коэффициентов. Измерение зависимости коэффициента усиления ПУПЧ от включения генератора сигнала во входной контур. Графики зависимостей нормированных показателей передачи входного устройства.

    лабораторная работа [744,7 K], добавлен 05.05.2015

  • Принцип работы усилителя промежуточной частоты (УПЧ) и назначение всех элементов принципиальной схемы. Расчет усилителя промежуточной частоты с фильтром сосредоточенной селекции. Транзисторный детектор для приема амплитудно-модулированных сигналов.

    контрольная работа [293,7 K], добавлен 15.11.2011

  • Расчет супергетеродинного радиоприемного устройства (РПУ). Проектирование тракта промежуточной частоты. Выбор схем детектора, расчет его выходного напряжения. Расчет полосы пропускания линейного тракта РПУ. Выбор числа поддиапазонов и элементов настройки.

    курсовая работа [198,9 K], добавлен 16.12.2012

  • Разработка и обоснование структурной схемы приемника. Определение количества контуров селективной системы преселектора. Детальный расчет входного устройства, расчет преобразователя частоты, частотного детектора. Выбор схемы усилителя низкой частоты.

    курсовая работа [882,4 K], добавлен 06.01.2013

  • Разработка космической системы связи с КИМ-АМ-ФМ: расчет частоты дискретизации, разрядности квантования, энергетического потенциала; выбор несущей частоты передатчика и проектирование его функциональной схемы. Описание конструкции бортового приемника.

    курсовая работа [221,1 K], добавлен 07.02.2011

  • Проектирование радиовещательного приёмника диапазона 0.15-0.4 МГц. Выбор промежуточной частоты, разработка структурной схемы, выбор принципа преобразования, расчет входных параметров микросхемы. Сопряжение настроек входных и гетеродинных контуров.

    курсовая работа [796,0 K], добавлен 28.02.2011

  • Способы и принципы преобразования частоты. Функциональная схема мультипликативного смешивания. Сложение сигналов промежуточной частоты и гетеродина при аддитивном смешивании. Преобразователь частоты в передатчике, их функции и необходимость использования.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 13.10.2012

  • Структурная схема приемника. Расчет полосы пропускания приемника. Выбор промежуточной частоты и транзистора для входного каскада УВЧ. Расчет реальной чувствительности, коэффициента усиления детекторного тракта, параметров высокочастотной части приемника.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.11.2013

  • Переключатель телевизионных каналов. Усилитель промежуточной частоты изображения. Канал сигнала звукового сопровождения. Автоматическая регулировка усиления, подстройка частоты и фазы, частоты гетеродина. Цепи кинескопа. Усиление радиосигнала изображения.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 25.03.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.