Схема приемник прямого преобразования: Простой приемник прямого преобразования

Содержание

Простой приемник прямого преобразования

Ярослав Рахматуллаев
yaropolkow (at) gmail.com

Этот приемник составлен из кусочков обычных схем. Многое наученное от товарища Полякова, за что ему огромное спасибо. Приемник очень хорош. Лично я на него принимал в первый же день , RD3ZP, GN3TWM, DF5WBA, LA9BD и вчера принимал Африку с силой 56- 55. И совсем недавно SSB из Германии. Причем антенна длинной 6 метров обмотана вокруг окна. Как ни странно это первый приемник который у меня заработал. Ранее ни одна конструкция не работала вообще. Этот не только работает, но как я и говорил принимает дальние станции с низким количеством шумов. Есть один недостаток низкая селективность. Ну это понятно. Да и ухо современен легко принимает две станции рядом стоящие с друг другом.

Принципиальная схема (щелкните мышью для получения большого изображения)

О теперь о конструкции и деталях.

L1 и L2 содержит 14 витков. Наматывается первая, а потом вторая как бы поверх первой.
Катушка L3 содержит 32 витка, отвод от 8 снизу. Получается, что гетеродин настроен на 7 мгц.
L4 — L5 по 24 витка мотаются так же как L1 и L2. В качестве дросселя фильтра НЧ я применил головку от магнитофона.
Резистор на наушниках необходим, что б не сжечь ваши наушники, у меня они от плеера SONY поэтому решил уменьшить громкость сигнала. Все катушки намотал от каркаса от телевизора ПЧ.

Единственное что надо так это переменные конденсаторы правильно расставить. Что б они плавно растягивали диапазон. Пожалуй это самое хитрое. Потому что с простым конденсатором КПЕ тупо подставленным к контуру настройка происходит от 5.5 мегагерц до 9 мегагерц. Поэтому сами понимаете, что надо то всего расстройку 14200 — 14300 Кгц. Вот и приходится мучится.

Конденсатор С 16 обязателен, так как увеличивает усиление.

Конечно он нуждается в доработках. Но лично я решил, что по сути за свои «2 копейки» он превосходно выполняет все функции. Например. Улучшить входные цепи. А смысл? АМ станции не мешают, сотовые гасятся как то сами. У меня просто сотовая вышка в 200 метрах от окна. Причем на прямую бьет в приемник. Если отключит УНЧ от смесителя то только вышку и слышно причем на 59++++. А так в эфире ее не слышно. Это радует. ГПД при правильной настройки и конструкции очень стабильно. Чувствительность вполне приемлема, и особенно отношение сигнал шум. Так что если и улучшать что то потом так это вообще создавать новую конструкцию. Не имеет смысл в «Запорожец» ставить кондиционер.

Надеюсь «неудачливым» новичкам пригодится эта конструкция. Все что над чем придется попотеть, так это вогнать его ГПД в диапазон. Но если у вас есть перемменик от 8 — 30 пф. то тогда не отступайте от схемы. У меня КПЕ от китайского приемника, причем подобраны выходы (от КПЕ) с самым малой емкостью. Это от 8 пф. — до 30.

Так что паяйте этот приемник. Когда ничего нет. Микросхема LM 386 позволяет работать на любые наушники. Парится не придется. ГПД на поливеке, стабильно и жрет около 1.5 милиампера. В смесители применяйте те диоды которые указанны, потому что КД 503 не совсем «симметричны». Но если выбора нет то тогда их. Питание 9 — 12 вольт. Потребление 6 — 7 ma. Вот аткое чудо. Но на самом деле это модернизированный приемник Полякова. RA3AAE так что вся хвала ему.

 

Приемник прямого преобразования своими руками.

Новая жизнь приемника прямого преобразования  В. Т. Полякова.

Данная схема приемника прямого преобразования была разработана В. Т. Поляковым еще где-то в 80-х годах прошлого столетия. Тогда же была опубликована в книге «Азбука коротких волн».

Пытался повторить давным-давно эту конструкцию, но , тогда как следует она не заработала…

Сравнительно недавно этот приемник прямого преобразования обрел вторую жизнь благодаря публикациям С. Беленецкого, где этот радиоприемник был немного доработан и изложена методика его настройки . Ознакомиться с материалами можно здесь : http://us5msq.com.ua/gromkogovoryashhij-ppp-na-germanievyx-tranzistorax/

Поэтому решено было повторить эту конструкцию. Вот  так выглядит оригинал схемы этого приемника:

Как видно, этот приемник прямого преобразования рассчитан для приема любительских радиостанций в диапазонах 80м и 40м, работающих   телеграфом (CW ) и однополосной модуляцией (SSB).

Для повторения выбран громкоговорящий вариант этого радиоприемника с сайта автора:

Каркасы для катушек индуктивности использованы такие же, как и в описании приемника -четырехсекционные от старых переносных транзисторных радиоприемников. Количество витков пришлось увеличить на 15-20% против указанных на схеме. Причина этому- подстроечные сердечники контуров имеют много меньшую проницаемость ( около 100 ) против использованных автором (600НН). Индуктивность намотанных катушек контролировалась LC-метром. На мой взгляд, это обязательная процедура, дабы потом не ругать авторов по причине неработоспособности приемника. В качестве катушки ФНЧ использована стереофоническая универсальная магнитная головка от старого кассетного магнитофона.

 

Некоторые небольшие  трудности, возникшие при изготовлении этого приемника прямого преобразования:

1.Гетеродин заработал сразу. Примененный мною конденсатор переменной емкости от радиоприемника Урал-авто имеет диапазон перестройки емкости 6…500 пФ ( вместо 9…360 пФ  использованного в авторской конструкции).  С целью уменьшения перекрытия по частоте, и облегчения настройки  ( так как имеющийся в КПЕ встроенный верньер с замедлением 1:4  не обеспечивает достаточной плавности настройки) последовательно с КПЕ был включен конденсатор емкостью 160 пФ.

Гетеродин изначально был выполнен на транзисторе типа 2N2906.  В этом случае не удалось обеспечить оптимальное напряжение на диодах смесителя приемника, не смотря на то, что для этой цели имеются регулировочные резисторы в эмиттерной цепи транзистора ГПД. Эти резисторы должны были бы позволить выставить необходимое напряжения на диодах смесителя индивидуально для каждого диапазона. На практике, оптимальное напряжение удалось выставить только для диапазона 40м. Для диапазона же 80м напряжение было занижено. Не помогло даже увеличение количества витков катушки связи контура гетеродина L3.

Оптимальное напряжение на диодах смесителя –залог нормальной работы приемника. Поэтому пришлось искать решение, и оно нашлось!  Решение было простым- вместо 2N2906 был применен транзистор КТ3107И, с коэффициентом h31e=370. В этом случае амплитуда напряжения гетеродина была практически одинаковой и для 40м, и для 80м диапазонов, что позволило выставить оптимальное напряжение, необходимое для работы диодов смесителя.

 

  1. Усилитель низкой частоты. В качестве усилителя НЧ изначально был применен операционный усилитель NE5532 , с выходными транзисторами КТ815 и КТ814. Этот усилитель должным обазом не заработал- звучание было сильно искажено, коэффициент усиления был недостаточен.

Проблема была решена следующим образом: малошумящий усилитель NE5532 работает как предварительный каскад усиления. Выходные транзисторы КТ814/КТ815 удалены. В качестве оконечного усилителя мощности НЧ был использован готовый блок УНЧ от радиостанции Лен-Б на микросхеме TBA810S ( аналог-К174УН7):

Схема этого УНЧ:

Каскад на транзисторе Т1 2Т3168В работает как ключ, и блокирует вход УНЧ при работе шумоподавителя радиостанции. Этот каскад нам не нужен. Поэтому элементы T1, R1, R2, R3, R4, C10 удаляем.

Финальная принципиальная схема приемника прямого преобразования:

Приемник прямого преобразования был собран на печатной плате. Так выглядит собранный приемник. Указаны основные элементы приемника:

Поскольку приемник этот экспериментальный ,  изготовление корпуса к нему не предусматривалось.

Собственно плата приемника, конденсатор переменной емкости, плата УНЧ и регулятор громкости закреплены на небольшом импровизированном шасси, изготовленном из  дюралюминия.

Вид приемника в сборе:

Справа от платы приемника установлен КПЕ от радиоприемника Урал-авто со встроенным верньером 1:4.

Плата УНЧ закреплена в подвале шасси.

Вот, собственно и все. Настало время проверить работу приемника в реальном эфире. К выходу усилителя НЧ была подключена достаточно мощная колонка Technics SB-HD81:

Данный приемник прямого преобразования был испытан на радиолюбительских диапазонах 80м и 40м. На удивление, продемонстрировал очень неплохое качество приема.

Использованные антенны:  для диапазона 40м ( 7 МГц)- полноразмерный наклонный диполь, для диапазона 80м ( 3,5 МГц)- Inverted V.

 

P.S.

update от 14.05.2017:

Выкладываю подробно методику подбора оптимального напряжения гетеродина на диодах смесителя. Собственно, данная методика изложена в оригинальной статье-http://us5msq.com.ua/gromkogovoryashhij-ppp-na-germanievyx-tranzistorax/

Фрагмент схемы приемника, изображены входные цепи, смеситель, гетеродин:

Левый вывод  диода VD3 отсоединяем от остальной схемы и присоединяем к нему конденсатор С0 номиналом 100n, второй вывод которого «сидит» на общем проводе:К точке соединения левого вывода диода VD3 и вспомогательного конденсатора С0 подсоединяем цифровой тестер ( например-DT830B):Номиналы резисторов в эмиттерной цепи транзистора гетеродина VT1 подбираем так, чтобы постоянное напряжение, измеряемое цифровым тестером было  в пределах +0,8…+1,0В. Сначала подбирается резистор номиналом 680 Ом для диапазона 40м. И только после этого подбирается резистор номиналом 2,7 кОм для диапазона 80м. После этого удаляем вспомогательный конденсатор С0 и восстанавливаем соединение диода VD3 с остальной частью схемы.

Это общая методика. В моем конкретном экземпляре приемника при применении в гетеродине транзистора КТ3107И надобности в подборе напряжения гетеродина индивидуально для каждого диапазона не было- оказалось достаточно одного общего резистора номиналом 560 Ом.

Видеоролик о работе собранного экземпляра приемника прямого преобразования В. Т. Полякова:

 

Еще видео о работе приемника. Диапазон 3,5 МГц.

 

Еще ролик. Диапазон 7 МГц.

ПРИЁМНИК ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Принципиальные схемы приёмника прямого преобразования на транзисторах. Назначение узлов.

1. Преселектор-усилитель радиочастоты.

В задачу этого блока входит ослабление сильных внедиапазонных мешающих сигналов, побочных каналов приёма, соответствующих частотам 2Fгет., 3Fгет. и т.д. и увеличение минимального уровня принимаемых в заданном диапазоне сигналов до уровня собственных шумов преобразователя (2), что способствует повышению чувствительности приёмника.

Преселектор усилитель — схема

Рис. 3.  Схема полосового фильтра.

2.  Преобразователь частоты.

Преобразователь осуществляет непосредственный перенос радиочастоты (РЧ) в звуковую частоту (ЗЧ). Он должен иметь высокий коэффициент передачи, малый уровень шума (для повышения чувствительности). В конструкции используется смеситель на встречно-параллельных диодах.

3.  Гетеродин.

Гетеродин – генератор колебаний высокой частоты небольшой мощности. Гетеродин во многом определяет качество приёма радиостанции. Первое, очень важное требование, предъявляемое к гетеродину – высокая стабильность его частоты. Любая незначительная нестабильность гетеродина будет приводить к изменению тона телеграфного либо спектра телефонного сигналов. Другое, не менее важное требование состоит в отсутствии модуляции сигнала гетеродина шумом, фоном переменного тока, изменениями напряжения питания. Плавная перестройка частоты гетеродина осуществляется с помощью конденсатора переменной ёмкости.

Схема гетеродина приведена на Рис. 4.

4.    Фильтр нижних частот (ФНЧ).

ФНЧ должен подавлять низкочастотные сигналы, частота которых верхней границы речевого спектра ( >3 кГц). Качество фильтра определяется в первую очередь числом фильтрующих звеньев (порядком). В конструкции приёмника использован однозвенный индуктивно-ёмкостный фильтр.

Схема фильтра нижних частот  Рис. 5.

5.    Усилитель звуковой частоты (УЗЧ).

В приёмнике прямого преобразования почти всё усиление происходит в УЗЧ. Он должен иметь большое усиление, порядка 10тыс. … 100тыс. раз, по возможности наименьший уровень шума, обладать достаточной мощностью для обеспечения работы телефонов или громкоговорителя. УЗЧ должен быть хорошо защищённым от наводок электромагнитных волн непосредственно на его вход, наводок по электропитанию.

Усилитель звуковой частоты (УЗЧ).  Рис. 6.

В данной конструкции предусмотрен приём сигналов на головные телефоны с сопротивлением 50 Ом. 

Конструкция и детали.

Перечень номиналов использованных деталей:

Преселектор-усилитель, преобразователь  (1,2)  см. рис.2.

Резисторы (мощностью 0,25 Вт):

  • R1  —  560 Ом,
  • R2  —  10  Ом,
  • R3  —  100 Ом,
  • R4  —  10 Ом,
  • R5  —  1,8 кОм.

Конденсаторы:

  • С1  —  10 н,
  • С2  —  0,1 мкФ,
  • С3  —  10 н,
  • С4  —  10 н.

Диоды VD1, VD2  —  КД503А.

Транзистор VT1  —  КТ3102Г.

  • Трансформатор Т1  — на ферритовом кольце 2000 НМ, 18 витков ПЭВ-0,15, намотка в три свитых провода.

Гетеродин.   (3) Рис. 4.

Резисторы:

  • R1  —  12 Ком,
  • R2  —  12 кОм,
  • R3  —  680 Ом,
  • R4  —  220 Ом.

Конденсаторы:

  • С1  —  220 пФ,
  • С2  —  5-50 пФ КПЕ,
  • С3  —  220 пФ,
  • С4  —  470 пФ,
  • С5  —  510 пФ,
  • С6  —  0,1 мкФ.

Диод VD1  —  КС168А.

Транзистор VT1  —  КТ315А.

Фильтр нижних частот (ФНЧ).  (4)   рис. 5.

Конденсаторы:

  • С1  —  47 н,
  • С2  —  47 н,

Дроссель Т1 — на ферритовом кольце 2000 НМ, 250 витков ПЭЛШО-0,12.

Усилитель звуковой частоты (УЗЧ)   (5)  рис.6.

Резисторы:

  • R1  —  потенциометр, 4,7 кОм,
  • R2  —  22 кОм,
  • R3  —  12 кОм,
  • R4  —  10 кОм,
  • R5  —  47 кОм,
  • R6  —  47 кОм,
  • R7  —  2,2 кОм,
  • R8  —  12 кОм,
  • R9  —  2,4 кОм.

Конденсаторы:

  • С1  —  10 мкФ,
  • С2  —  4,7 мкФ,
  • С3  —  47 мкФ,
  • С4  —  10 мкФ.

Транзисторы:

  • VT1  — КТ3102Г,
  • VT2, VT3  — КТ315А.

Итак, радиоприемник испытывался на коллективной радиостанции и показал хорошие результаты: услышано  многие российские и зарубежные радиостанции. Приемник отлично подходит для начинающего радиолюбителя для наблюдений за диапазоном 40 метров. Автор работы: Голубкин  Николай Сергеевич, г. Ростов-на-Дону.

   Форум по приёмникам

   Форум по обсуждению материала ПРИЁМНИК ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Схема самодельного КВ приемника прямого преобразования (15м, 20м, 30м, 40м, 80м)

Принципиальная схема самодельного радиоприемника, который может пригодиться для приема SSB и CW радиостанций в любом из пяти диапазонов — 80М, 40М, 30М, 20М и 15М. Все зависит от параметров некоторых индуктивностей и емкостей. Схема — прямого преобразования.

Принципиальная схема

Сигнал из антенной системы поступает на входной контур L2-C1-C2 через катушку связи L1. расположенную на одном сердечнике с контурной катушкой L2 Входной контур настроен на середину диапазона или на наиболее интересную с точки зрения изготовителя приемника часть диапазона.

Выделенный сигнал через конденсатор С3 поступает на вход симметричного смесителя на основе микросхемы А1 типа SA602 (или аналога NE602). Вход данной микросхемы симметричный поэтому между двумя частями симметричного входа включена катушка L2.

Сигнал подается на первый вход (выв. 1). а второй вход (выв. 2) через емкость С4 заземляется на общий минус. Таким образом симметричный вход становится несимметричным, что позволяет ему работать с заземленным входным контуром.

Рис. 1. Принципиальная схема коротковолнового радиоприемника прямого преобразования для диапазонов 15м, 20м, 30м, 40м, 80м.

Микросхема SA602 (NE602) имеет встроенную схему гетеродина, которая здесь и используется. Частота настройки задается контуром L4-C9-C10-C8-C14.

Переменный конденсатор С9 с избыточным перекрытием по емкости, поэтому последовательно ему включается дополнительная емкость С10, ограничивающая его перекрытие, так чтобы перекрытие приемника по частоте не сильно выходило за края диапазона.

Гетеродин микросхемы выводится на выводы 6 и 7 Контур подключается к выводу 6 через конденсатор С11, а необходимая для генерации положительная обратная связь создается емкостным трансформатором С12-С13.

Гетеродин и преобразователь частоты питаются через параметрический стабилизатор на стабилитроне VD3 и резисторе R3. Это необходимо для улучшения стабильности удержания настройки на станцию.

Симметричный выход микросхемы А1 нагружен на первичную обмотку низкочастотного трансформатора Т1, имеющую отвод от середины, заземленный через конденсатор С16.

Первичная обмотка данного трансформатора совместно с конденсаторами С5 и С6 образует НЧ фильтр, подавляющий частоты выше 3000 Гц. Таким образом, при настройке на сигнал радиостанции, работающей SSB или CW на вторичной обмотке трансформатора Т1 выделяется напряжение звуковой частоты и поступает через конденсатор С20 на предварительный усилитель на транзисторе VТ2.

Каскад выполнен по схеме с общим эмиттером. Рабочая точка транзистора устанавливается резисторами R5 и R6.

Усиленный сигнал ЗЧ поступает через регулятор громкости R10 на усилитель НЧ на операционном усилителе А2. Коэффициент усиления операционного усилителя А2 задается резистором R11.

Резисторы R12 и R3 служат для создания нулевой точки, расположенной на половине напряжения питания. Это необходимо для того чтобы ОУ мог нормально работать при однополярном питании.

С выхода УНЧ сигнал поступает через разъем «ТЛФ» на высокоомные головные телефоны. Сюда можно подключить и низкоомные, но громкость звучания понижается. Либо нужно предусмотреть дополнительный УМЗЧ, на вход которого подавать сигнал с выхода А2.

Детали

Все катушки, кроме L3 и L5 намотаны на каркасах от контуров блоков УПЧИ старых ламповых телевизоров. Они представляют собой пластмассовые трубки с резьбовыми сердечниками из карбонильного железа.

В каждом каркасе по два сердечника Необходимо извлечь сердечники и распилить каркас на две части, затем ввернуть в каждую часть по одному сердечнику.

Таким образом, из одного каркаса получается два. Как сказано в начале статьи, этот приемник может работать в пяти диапазонах при соответствующих параметрах индуктивностей и емкостей.

В таблице 1. приводятся данные для емкостей (в пФ) и для катушек (в числах витков). Катушки числом витков до 22-х включительно наматываются проводом ПЭВ 0,43.

Для катушек с большим числом витков используется провод тоньше — ПЭВ 0,23. Все намотки выполняются виток к витку в один ряд. Катушка L1 наматывается на поверхность уже намотанной катушки L2.

Таблица 1

Диапазон С12 и С13 пф C3 и С11пф С2 пф С10 пф С14 пф L1 вит L2 и L4 вит
80м 1000 100 120 80 100 4 42
40М 560 56 68 30 56 3 32
30М 560 56 68 30 56 3 22
20М 220 27 62 15 56 2 18
15М 150 18 56 10 36 2 12

Низкочастотный трансформатор Т1 -переходной трансформатор (не путать с выходным!) от старого карманного транзисторного AM-приемника. Можно использовать трансформатор от таких приемников как «Сокол», «Селга», «Альпинист», «Кварц» выпуска 60-80-годов, а так же конструкторов для сборки приемников «Юность», «Сверчок», «Малыш».

Здесь вторичная обмотка (с отводом) работает как первичная, а первичная как вторичная. Автор использовал трансформатори из набора «Юность».

Катушки L3 и L5 — готовые высокочастотные дроссели. Микросхему SA602 можно заменить на SA612, NE602, NE612. Операционный усилитель LM741 можно заменить практически любым операционным усилителем, например, КР140УД708, К140УД7, К140УД6, КР140УД608.

Стабилитрон КС168А — на любой стабилитрон на напряжение от 5 до 8 V. Все конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не ниже 12V.

Снегирев И. РК-05-18.

Схема приемника прямого преобразования » S-Led.Ru


Любительский диапазон 40 метров простирается от 7 до 7,2 МГц. Это наиболее густо населенный любительский диапазон. Для наблюдения за работой радиостанций в нем можно сделать простой приемник прямого преобразования на двух микросхемах с кварцевой установкой частоты. Приемник состоит из преобразователя частоты на микросхеме NE612AN (аналог SA612) и усилителя НЧ на микросхеме LM380, работающей с максимальным коэффициентом усиления.

Сигнал от антенны поступает на входной контур L1-C2-C3 через переменный резистор R1 который служит регулятором усиления. Фактически это регулятор чувствительности или плавно регулируемый входной аттенюатор. Вход смесителя микросхемы NE612AN симметричный, поэтому входной контур включен между двумя противоположными входами симметричного входа (выводы 2 и 1). Связь с антенной (и входным аттенюатором) выполнена емкостным трансформатором на емкостях конденсаторов С2 и С3, образующих емкость контурного конденсатора.

Микросхема NE612AN содержит так же и схему гетеродина. Здесь гетеродин с кварцевой установкой частоты. А плавная настройка осуществляется путем отклонения резонансной частоты кварцевого резонатора при помощи последовательной LC-цепи, емкостная составляющая которой регулируется. Так как таким способом слишком уж сильно отклонить частоту без ухудшения параметров сигнала гетеродина не удается, то здесь диапазон разбит на два взаимно перекрывающихся участка, примерно, 6,9…7,12 МГц и 7,1…7,25 МГц. Более точно укладываются участки диапазонов в процессе налаживания подстройкой катушек L3 и L3. В конечном итоге протяженность поддиапазонов зависит и от индивидуальных свойств применяемых резонаторов.

В качестве варикапа работает обычный выпрямительный кремниевый диод VD1.

Питается А1 напряжением 5,5V от параметрического стабилизатора на R7 и VD2-VD3-VD4. Стабилитрон VD2 дает напряжение реально около 4.8-5V. Остальное — на прямых падениях диодов VD3 и VD4.

Результат демодуляции — НЧ напряжение, которое с выхода преобразователя поступает на УНЧ на микросхеме А2. ФНЧ на выходе смесителя, в привычном виде, нет. Есть конденсатор С8, который обрезает высокие частоты, и УНЧ на LM380, который не может работать на ВЧ. Они достаточно справляются с подавлением ВЧ составляющей. Но, при желании, на входе УНЧ можно сделать LC-ФНЧ.

Катушки намотаны на каркасах из пластмассы с подстроечными ферритовыми сердечниками диаметром 2,7 мм. Намотка проводом ПЭВ 0,12. Катушка L1 содержит 20 витков. Катушки L2 и L3 по 33 витка.

Переменный резистор R3 должен быть с линейной характеристикой.

Эксперименты с приемниками прямого преобразования. Часть 1.

Эксперименты с приемниками прямого преобразования. Часть 1.

Существует несколько разновидностей приемников, которых объединяет то, что они  схемотехнически очень просты. Это их основное преимущество и часто оно является главным. Данные приемники различаются по назначению.

 

1. Регенератор.

    Предназначен для приема АМ, хотя могут принимать SSB и CW.

2. Приемник с прямым захватом частоты.

    Применяется для приема ЧМ, в основном WFM.

3. Сверхрегенератор.

    Пдля приема АМ. В основном применяется в простых радиостанциях и системах дистанционного управления (ДУ)

4. Приемник прямого преобразования (ППП)

    Основное назначение это примем SSB и CW

Эти приемники привлекают тем, что каскады ВЧ у них имеют 1 – 2 транзистора, а вся остальная обработка сигналов идет по НЧ, что уже легче, если опыта в постройке приемников еще мало, а попробовать хочется.

У первых трех есть еще и недостаток, что в них невозможно сделать кварцевую стабилизацию частоты приема. Частоту ППП можно стабилизировать кварцем и вот решил попробовать, нельзя ли его приспособить для целей простейшего дистанционного управления вместо сверхрегенератора. В этом случае приемник получается узкополосный, а частоту приема можно будет стабилизировать кварцем.

Про ППП конечно лучше почитать у В.Т. Полякова в книжке «Приемники прямого преобразования для любительской связи»

https://sunduk.radiokot.ru/loadfile/?load_id=1287555491 

Но там рассмотрены вопросы радиолюбительской связи.

Взяв оттуда уже ставшую классической, схему ППП со смесителем на встречно-параллельных диодах начал свои эксперименты.

У меня не было цели создавать какую либо законченную конструкцию. Цель была просто проверить саму эту возможность и посмотреть, с какими проблемами придется   столкнуться при этом.

Для начала спаял такую схему из книжки В.Т. Полякова.

 

Видно, что ничего нового в схеме нет, кроме того, что частота гетеродина стабилизирована кварцем, но это не существенно. Это просто схема из книжки и она будет как бы базовый блок. К нему будем подключать схемы обработки принятого сигнала по НЧ.

Паял я все на макетке, т.к. когда садился паять, то сначала смутно понимал, какая же схема в конце то концов получится.

 

 

Сначала попробуем приспособить его для ДУ с АМ. Для этого само собой потребуется передатчик с АМ. Чем меньше будет мощность передатчика в нашем случае, тем удобнее будет пользоваться им в экспериментах, т.к. при этом не нужно будет далеко относить его, что бы видеть реальные результаты.

Я сделал такую схему передатчика-маячка.

 

 

Как видим, что в передатчике и приемнике одинаковые кварцы, но возбуждаются они на частотах с разницей в несколько килогерц, в данном случае разница 8 кГц. В передатчике частота уводится вверх с помощью конденсатора С6, что стоит последовательно с кварцем. В коллекторе стоит контур настроенный на удвоенную частоту кварца. Если быть точнее, то кварцы у меня 14,318 МГц, которые вытащил из старой материнской платы ПК. Если замкнуть переключатель S1, по наш передатчик передает просто несущую частоту. Если S1 разомкнуть, то идет модуляция импульсами. Понятно, что в подобной системе нельзя получить большую скорость, поэтому частоту модуляции выбираем в пределах 100 – 200 кГц.

Т.о. у нас получилось, что если включим передатчик, замкнув переключатель S1 и подключив осциллограф к стоку Т1, увидим сигнал частотой 8кГц амплитудой в милливольты.

 

Сначала рассмотрим подробнее схему приемника, точнее, что получилось из всех этих экспериментов.

VT1 это УВЧ. По сути просто усилитель с ОБ. Его можно сделать и на транзисторе n-p-n с Fт не менее 300 МГц, например КТ368. На входе конечно лучше добавить контур настроенный на частоту 28 МГц, но в этом случае контура в УВЧ придется ставить в экраны. Если дальность нужна совсем маленькая, то в принципе УВЧ можно и не ставить.

VT2 это гетеродин. Его тоже можно сделать на транзисторе p-n-p с Fт не менее 150 МГц, например КТ313, КТ343, КТ349 и т.д. или на транзисторе n-p-n КТ3102, КТ315, КТ342 и т.д. Избирательность по соседнему каналу обеспечивает ФНЧ на элементах С6, L3, С7. Частота среза ФНЧ где то около 10 кГц.

Про фильтр подробнее, т.к. он определяет избирательность по соседнему каналу приемника. Работоспособность приемника не нарушится, если ФНЧ сделать на основе RC, т.е. вместо L3 поставить резистор. Это конечно внесет дополнительное затухание сигнала, но  это не главное. В этом случае вид АЧХ нашего приемника будет выглядеть как то так.

 

 

Нас интересует точка 8 кГц на нашей АЧХ и как видим форма нашей АЧХ далека от оптимальной. Нам бы желательно выделить нужный нам участок около 8 кГц, а у нас выделяется низкочастотный участок и в принятом сигнале может появиться низкочастотная помеха, которая будет создавать сбои в работе нашего ДУ.

Если в качестве ФНЧ применим схему на LС и нагрузим его на его характеристическое сопротивление, то получим примерно такую АЧХ.

 

Получилось уже лучше, т.у. убрали подьем в районе НЧ, но опять же нас интересует точка 8 кГц. Вот усиление в этой точке желательно сделать максимальным, а остальное подавить. Конечно лучше всего поставить не ФНЧ, а полосовой фильтр со средней частотой 8 кГц, но это усложнит настройку. Потом я этот вариант попробую, но пока я  пошел по другому пути. Просто сделал нагрузку фильтра намного больше его характеристического сопротивления, что бы получить такую АЧХ.

 

Вот я с помощью приставки ГКЧ к осциллографу смотрю на полученную АЧХ нашего приемника.

Про приставку ГКЧ и про работу с ней я уже писал здесь.

https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=2644775#p2644775

Да и не только здесь, поэтому повторяться не буду. Там все подробно написано.

Понятно, что ППП не обладает избирательностью по зеркальному каналу, поэтому и такая картинки, т.е. передатчик может работать на частоте на 8 кГц ниже частоты сигнала или выше. Про избирательность по зеркальному каналу ППП можно почитать в книжке В.Т. Полякова, ссылку на которую давал выше. Нужно еще учитывать, что если например сделать приемник на частоту 27 МГц с ПЧ равной 455(465) кГц, то он тоже практически не будет иметь избирательности по зеркальной частоте, точнее будет, но очень маленькую.

 

Что бы получить такую АЧХ, после фильтра пришлось поставить каскад на полевом транзисторе, что понятно имеет большое входное сопротивление. Можно конечно поставить эмиттерный повторитель, но он не имеет усиления по напряжение и это усиление пришлось бы компенсировать в последующих каскадах. Я пробовал так, но при этом увеличились шумы, что привело к снижению чувствительности, не говоря уж о том, что усилитель стал работать неустойчиво и пришлось бороться с самовозбуждением.

Здесь как бы напрашивается активный ФНЧ, например на ОУ, но к сожалению он тоже сильно шумит и это опять же приводит к снижению чувствительности. Хотя если требования к приемнику низкие или сделать активный смеситель, то можно и поставить, т.е. ставим ФНЧ на RC, а потом активный полосовой фильтр на ОУ. Можно также сделать вариант с двумя фильтрами, т.е. с ФВЧ и ФНЧ и этим выделить нужную на полосу частот. Этот вариант я потом попробую. Можно еще  конечно ФНЧ все таки сделать на LC. Потом усилить на напряжению раз в десять, а потом поставить активный полосовой фильтр на ОУ или на транзисторах на частоту 8 кГц, но я не стал, хотя возможно потом тоже попробую.

Про катушку L3.

Я взял первый попавшийся ферритовый броневой сердечник и проводом 0,1 мм намотал витков на сколько сил хватило. У меня хватило на 400 витков. Потом любым методом определяем её индуктивность. У меня получилось 25 мГн. После этого считаем какой конденсатор нужен в контуре, чтобы его резонансная частота была 10 кГц. У меня получилось, что нужен конденсатор 10 нанофарад, а это значит, что конденсаторы С6 и С7 должны быть по 20 нанофарад. Они же там включены последовательно, а значит их общая емкость будет 10 нанофарад, т.е. резонансная частота этого контура должна быть порядка 10 кГц.

 

Немного отклонились. Мы остановились, что на стоке транзистора получили сигнал частотой 8 кГц.

 

Сначала подстроим контур L1, С4 в УВЧ на максимум полученного сигнала.

Теперь подберем оптимальное напряжение гетеродина.

Все это описано в книжках. Вот берем книжку В.Т. Полякова, ссылку на которую уже давал. Там написано  про оптимальное напряжение гетеродина.

 

У меня это напряжение подбирается с помощью резистора R7. Вместо него включаем переменный резистор и подбираем. Я просто включал свой передатчик без модуляции. Осциллограф на сток транзистора Т1. Резистор на максимум и постепенно уменьшаем. Сначала амплитуда сигнала на стоке растет, а потом рост прекращается. Вот на этом и нужно остановится. Измерить резистор и поставить R7 постоянный.

Антенны у меня по 20 см. Передатчик отодвигаем так, что бы сигнал был виден, Чем дальше отодвинем, тем точнее будет настройка и контура и уровня сигнала с гетеродина.

Теперь идем дальше.

К нашему основному блоку приемника нужно подключить УНЧ с усилением порядка 3000 – 4000. Я взял схему из этой статьи.

https://radiokot.ru/circuit/analog/games/24/

 

Настройка этого усилителя описана в статье по ссылке. R4 поставил 1 Ом. Я его подобрал так, что бы с антенной длиной 50 см и с выключенным передатчиком, шумы на выходе были порядка 0,1 вольта.

Сразу нарисую окончательную схему. Про следующие каскады напишу потом.

 

Теперь включаем в передатчике модуляцию и на выходе усилителя, т.е. на коллекторе VT5. наблюдаем такую картинку.

 

Понятно, что если этот сигнал продетектировать АМ детектором, то получим те же импульсы, которыми модулировали в передатчике. Детектор сделан на транзисторе VT6. В схеме детектора нужно подобрать резистор R12 так, что бы через транзистор детектора VT6 в отсутствии сигнала протекал ток 1 мка. Это увеличит чувствительность детектора к слабым сигналам. Можно контролировать напряжение на резисторе R13. На нем при отсутствии сигнала должно быть напряжение порядка 5 – 8 mV. Что бы сигнал на детектор не поступал, нужно отпаять конденсатор С16.

Теперь остальные сигналы.

Вот я продетектировал и смотрю на коллекторе VT5.

 

Здесь 1V/Дел.

После детектора лучше поставить компаратор. Я триггер Шмидта на транзисторах  поставил, хотя все это можно сделать, например на логике и на ОУ, в том числе и усилитель. Возможно потом я это попробую.

Т.к. после триггера Шмидта уровень нуля порядка 1 – 1,5 вольта, после него можно поставить ключ. У меня это VT9.

Это сигнал после триггера Шмидта, т.е. на коллекторе VT8.

Порог срабатывания триггера Шмидта выбрал порядка 1,6 — 2 вольта.

 

Сравнил работу данного приемника с приемником на основе сверхрегенератора по схеме, что в этой статье.

https://radiokot.ru/circuit/analog/games/11/

 

Мой ППП работает лучше. При одной и той же дальности и с одинаковыми антеннами  сигнал на выходе ППП довольно чистый, а на выходе сверхрегенератора зашумленный и на выходе появляется много ложных импульсов.

Данные катушек.

L1 намотана на каркасе диаметром 6 мм проводом 0,4 мм.  Содержит 15 витков.

L2 намотана поверх L1 и содержит 4 витка тонкого провода.

L3 намотана на каркасе диаметром 4 мм проводом 0,15 мм.  Содержит 25 витков.

L4 намотана поверх L3 и содержит 8 витка тонкого провода.

Катушки расположены под углом 90 градусов по отношению друг к другу.

Теперь пробуем делать ППП для приема узкополосной ЧМ.

 Дальше к «Части 2»

 

 

 

РАДИО для ВСЕХ — Простой ППП на 80 м

Простой приёмник прямого преобразования «Lidia-80» на м/сх МС3361 для прослушивания SSB/CW радиолюбительских станций.

Этот простой и уникальный приёмник разработал Wlodzimierz Salwa польский радиолюбитель с позывным SP5DDJПриёмник был разработан им по просьбе начинающих радиолюбителей, желающих самостоятельно изготовить приёмник для знакомства с работой в эфире радиолюбительских станций. Было решено делать КВ приёмник на самый популярных диапазон 80м. Были выбраны самые дешёвые компоненты, включая пластиковый корпус, что очень упрощает монтаж. Наконец-то, после многих вечеров и ночей тщательного подбора компонентов, приёмник заработал так, как это было задумано! Автор назвал приёмник «LIDIA 80» в честь своей жены, которая помогала на каждом этапе создания приёмника. В первую очередь, этот проект предназначен для начинающих коротковолновиков, не имеющих большого опыта в конструировании аппаратуры. А так же для радиолюбителей, которые хотят на выходных отдохнуть и сделать радиоприёмник.

Много интересных фотографий, историю создания радиоприёмника «LIDIA 80», а также подробную информацию по данной конструкции можно увидеть на сайте автора SP5DDJ перейдя по ссылке >>>

В связи с полным отсутствием у нас в стране подобных проектов и конструкторов для самостоятельной сборки КВ радиоприёмников я решил повторить данную конструкцию и был приятно удивлён. Приемник заработал сразу! Я очень благодарен автору за разработку КВ приёмника доступного для повторения. 

По согласованию с автором данной конструкции выкладываю информацию по данному КВ радиоприёмнику и надеюсь, что она будет полезна не только начинающим радиолюбителям, но и профессиональным коротковолновикам. Ниже фото приёмника в моём исполнении.

Приёмник собирается в пластиковом корпусе, что значительно упрощает монтаж. Приёмник без цифровой шкалы с возможностью её установки. Простая цифровая шкала на ПИК контроллере может быть изготовлена отдельно и установлена в приёмник. Приемник работает в диапазоне частот 3495 кГц — 3805 кГц. Главным элементом является микросхема MC3361C, которая используется в профессиональных ФМ приемниках с двойным преобразованием частоты. В приёмнике использованы внутренний генератор микросхемы, смеситель и активный фильтр. Генератор VFO (Variable Frequency Oscillator) работает в схеме с дросселем, конденсаторами, варикапом и линейным потенциометром. Стабильности генератора VFO достаточно для прослушивания станций. Через короткое время после включения и прогрева, частота приема изменяется на 100-200 Гц за 30 минут. Контур на входе приемника, не смотря на применение аксиальных дросселей, обеспечивает соответствующую полосу, чувствительность и согласование со смесителем. УНЧ работает на популярной микросхеме LM386N. Чувствительность входа приемника настраивается простым антенным аттенюатором на линейном потенциометре, выполняющим также функцию ручной регулировки усиления. Приемник смонтирован на печатной плате размером 130×65 мм. Приёмник собран в пластмассовом корпусе Z-III широко распространённом на наших радио рынках. Правильно собранный и настроенный приемник позволяет прослушивать CW и SSB радиолюбительские станции в диапазоне 80 метров с помощью антенны диполь или наклонный луч (Long-Wire). Самое сложное — это при настройке «вогнать» ГПД в диапазон при помощи частотомера, генератора или на слух по работающим станциям. В связи с отсутствием перестраиваемых контуров крутить отвёрткой придётся только подстроечные резисторы и конденсатор 😉

Приемник очень простой и не может по своим параметрам конкурировать со сложными заводскими или радиолюбительскими устройствами. Но зато приятно и легко собирается, и начинает принимать станции с проволочной антенной длинной всего несколько метров. 

Если у кого-нибудь из Ваших знакомых есть желание послушать радиоэфир, то это будет самый лучший и недорогой подарок.

Блок-схема радиоприёмника: 

Схема принципиальная:

 

Если изменить номиналы нескольких радиокомпонентов, то лёгким движением руки приёмник «LIDIA 80» превращается в приёмник «LIDIA 40» 🙂 и можно вести приём CW/SSB радиолюбительских станций на диапазоне 40 метров. Ну чем не прелесть?!

Кстати! При изготовлении приёмника с цифровой шкалой, переменный резистор настройки можно применить многооборотный, что очень облегчает настройку на радиостанции (нужно только рассверлить отверстие в ручке с 6 мм до 6,35 мм)

Стоимость резистора на 10 кОм — 105 грн.
Печатная плата с маской и маркировкой:

Стоимость печатной платы с маской и маркировкой: 150 грн.

НАБОР MINI-KIT для сборки приёмника В КОМПЛЕКТЕ ВСЁ! Стоимость набора деталей с печатными платами, пластмассовым корпусом, переменными резисторами, ручками резисторов, светодиодом с держателем, тумблером, гнёздами для динамика и наушников, антенным гнездом, винтовыми зажимами «барашек» для подключения питания для сборки приёмника «LIDIA 80»: 650 грн.

Перечень деталей набора, краткая инструкция по сборке и настройке радиоприёмника здесь >>>

Полезные доработки приёмника 🙂 здесь >>>

Чертежи передней и задней панелей приёмника в формате *.dwg (Autocad) здесь >>> можно распечатать при помощи бесплатной программы Dwg TrueViev

Для начинающих радиолюбителей или для тех, кто первый раз увидел радиодетали, Воронцов Андрей, один из моих покупателей , сделал инструкцию-справочник, который можно скачать отсюда >>>
Обсуждение, усовершенсвование и пр. здесь >>>




Несколько фотографий поэтапной сборки радиоприёмника:

Видео работы приёмника на «Mini-Whip», канал «Обо всём понемножку»:

 

Видео работы приёмника (генератор в диапазон не «вгонял») собрал за два свободных вечера и без всяких настроек включил:

Видео работы приёмника собранного на макетной плате:

Видео работы и сборки приёмника от покупателей:




Очень часто спрашивают об антеннах и интересуются почему днём слышны станции на одних диапазонах, ночью на других. Для тех, кому это интересно, нужно просмотреть серию видеороликов Александра Щербина 

На канале Александра очень много полезной информации.
Обо всём рассказано просто — на пальцах 🙂 Для перехода на канал
жмите сюда >>> 




Желающие могут оборудовать свой радиоприёмник НУ очень простой в сборке и практически не требующей наладки 4-х или 5-ти разрядной цифровой шкалой — частотомером! Всё просто, наглядно и удобно 😉

Четырёхразрядная цифровая шкала:

Переключение поддиапазонов и времени измерения происходит автоматически, результат измерения отображается следующим образом:

1. 0…9,999 кГц (формат Х.ХХХ), время счёта 1с (десятичная точка мигает)

2. 10…99,99 кГц (формат ХХ.ХХ), время счёта 1/2с (десятичная точка мигает)

3. 100…999,9 кГц (формат ХХХ.Х), время счёта 1/4с (десятичная точка мигает)

4. 1…9,999 МГц (формат Х.ХХХ), время счёта 1/4с (десятичная точка не мигает)

Есть и с зелёными индикаторами 🙂

Схема электрическая принципиальная частотомера/цифровой шкалы:

Описание конструкции, схема частотомера и перечень деталей набора здесь >>>

Стоимость полного набора деталей для сборки (с прошитым контроллером): 270 грн.

Стоимость собранной и проверенной платы: 330 грн.




Пятиразрядная цифровая шкала: 

Информация по такой же самой, но пятиразрядной цифровой шкале выложена здесь >>> 




P.S.: Бывает и такое! Купил транзисторы BF199, а у них ноги наоборот! Смотрите фото:




Для покупки печатных плат и наборов обращайтесь сюда >>> или сюда >>>

Всем удачи, мирного неба, добра, 73!

на приемнике прямого преобразования — Учебное пособие

TUTORIAL

On the Direct Conversion Receiver — A Tutorial

Повышенное давление для низкого энергопотребления, малого форм-фактора, низкой стоимости и меньшего количества материалов в таких радиоприложениях, как мобильная связь, побудило академические круги и промышленность возродить приемник прямого преобразования . Прямое преобразование, от которого давно отказались в пользу зрелого супергетеродинного приемника, появилось в последнее десятилетие или около того благодаря усовершенствованным технологиям обработки полупроводников и продуманным методам проектирования.В этой статье описаны характеристики приемника прямого преобразования и проблемы, которые он поднимает.

Ashkan Mashhour,
William Domino
и Norman Beamish
Conexant Systems
Newport Beach, CA

Очень похож на свой хорошо зарекомендовавший себя супергетеродинный аналог приемника, впервые представленный в 1918 году Армстронгом, 1 происхождение приемника прямого преобразования ( DCR) относятся к первой половине прошлого века, когда одиночный приемник с понижающим преобразованием был впервые описан Ф.M. Colebrook в 1924 г., 2 и термин «гомодин». Дополнительные разработки в 1947 году привели к публикации статьи Д.Г. Tucker, 3 , который первым ввел термин «синхродин» для обозначения приемника, который был разработан как прецизионный демодулятор для измерительного оборудования, а не радиоприемника. Другая статья Такера в 1954 г. 4 сообщает о различных одиночных приемниках с понижающим преобразованием, опубликованных в то время, и разъясняет разницу между гомодинным (иногда называемым когерентным детектором) и синхродинными приемниками — гомодинный приемник получает гетеродин напрямую ( от передатчика, например), тогда как синхродинный приемник синхронизирует автономный гетеродин с входящей несущей.

За последнее десятилетие или около того стремление беспроводного рынка и создание технологии монолитной интеграции вызвали исследовательскую деятельность по приемникам прямого преобразования, которые интегрированы с оставшимися аналоговыми и цифровыми частями приемопередатчика, имеют потенциал для достижения «единого». -чип радио «гол. Кроме того, он поддерживает многорежимные, мультистандартные приложения и тем самым представляет собой еще один шаг к программному радио.

Настоящая статья отсылает к нескольким недавним публикациям 5,6 , которые предоставляют подробный обзор и понимание, а также демонстрируют возобновившийся интерес к приемникам прямого преобразования.Преодолевая некоторые проблемы, связанные с традиционным супергетеродином, и будучи более склонным к интеграции, DCR, тем не менее, имеет ряд неотъемлемых проблем. После краткого описания альтернативных и хорошо зарекомендовавших себя архитектур приемников в этой статье представлена ​​методика приема с прямым преобразованием и освещены некоторые проблемы системного уровня, связанные с DCR.

ТРАДИЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ПРИЕМА

Супергетеродинный приемник

Супергетеродинный или гетеродинный приемник является наиболее широко используемой техникой приема и находит множество применений от персональных устройств связи до радио и ТВ-тюнеров.Он широко использовался и хорошо изучен. Он доступен во множестве комбинаций, 7,8,9 , но по существу основан на том же принципе — РЧ-сигнал сначала усиливается в частотно-селективном каскаде с низким уровнем шума, а затем преобразуется на более низкую промежуточную частоту (ПЧ) со значительным усиление и дополнительная фильтрация и, наконец, преобразование с понижением частоты в полосу модулирующих сигналов с помощью фазового дискриминатора или прямого микшера, в зависимости от формата модуляции. Этот метод показан на схеме на Рисунке 1.

Использование супергетеродинной техники влечет за собой несколько компромиссов. Отказ от изображения — основная проблема в этой архитектуре. Во время первого преобразования с понижением частоты до ПЧ любая нежелательная активность на частоте, разнесенной на f , смещение IF от частоты гетеродина (f , LO ) на противоположной стороне f , LO от желаемого радиочастотного канала, вызовет продукт смешения попадает прямо в канал понижающего преобразования при f IF .На практике полосовой фильтр RF, обычно устройство на поверхностных акустических волнах (SAW), используется для выбора полосы перед малошумящим усилителем (LNA), а второй фильтр следует за LNA для подавления изображения. Если эти фильтры идентичны, они разделяют бремя двух функций. Но некоторое количество подавления изображения должно следовать за LNA, поскольку без него коэффициент шума LNA фактически удвоится из-за подмешивания усиленного шума изображения в канал ПЧ. Вместо ВЧ-фильтра на ПАВ также могут использоваться другие технологии пассивной фильтрации, такие как диэлектрические или керамические резонаторы.Чем выше IF, тем менее строгие требования к частоте среза фильтра отклонения изображения. На ПЧ наличие мешающего сигнала вблизи канала требует резкой фильтрации по всему каналу; эта фильтрация выполняется после первого микшера фильтром выбора канала, который также часто является фильтром ПЧ на ПАВ. На рисунке 2 показан этот процесс фильтрации. По сути, упражнение заключается в тщательно разработанном балансе между несколькими переменными, включая подавление, обеспечиваемое различными фильтрами, частотное планирование и линейность активных каскадов.Двойные ПЧ предоставляют дополнительное пространство для маневра с избирательностью фильтра, но несколько усложняют частотное планирование.

Селективность, требуемая от двух вышеупомянутых фильтров (с точки зрения дробной полосы пропускания), делает их в обозримом будущем непригодными кандидатами для интеграции из-за низких добротностей текущих кремниевых процессов, и их приходится реализовывать громоздкими компоненты вне кристалла. Фильтр канала ПЧ, в частности, требует для его реализации резонаторов с высокой добротностью — чем выше ПЧ, тем меньше относительная полоса пропускания фильтра (то есть его отношение полосы пропускания к центральной частоте), что требует еще более высокой добротности.Это требование высокой добротности обычно удовлетворяется за счет использования пьезоэлектрических ПАВ и кварцевых фильтров. Это вводит дополнительные ограничения, так как эти фильтры часто требуют неудобных оконечных сопротивлений, а согласование может влиять на такие проблемы, как шум, усиление, линейность и рассеяние мощности соседних активных каскадов. Чем уже дробная полоса пропускания, тем более вероятно, что форма полосы пропускания фильтра будет проявлять крайнюю чувствительность к изменениям в значениях согласующих элементов. Кроме того, специфика фильтра ПЧ для полосы пропускания сигнала и, следовательно, используемого стандарта делает супергетеродинные приемники непригодными для работы с несколькими стандартами.Тем не менее супергетеродин известен своей высокой избирательностью и чувствительностью.

Приемники отклонения изображения

В качестве альтернативы, за счет разумного использования тригонометрических идентификаторов изображение может быть удалено без необходимости какой-либо фильтрации изображения после LNA. Это принцип приемников с отклонением изображения 8,10 , первым из которых является архитектура Хартли, представленная в 1928 году 11 . Он использует два смесителя с их гетеродинами в квадратурном фазовом соотношении; это разделяет сигнал ПЧ на синфазную (I) и квадратурную (Q) составляющие.Затем он сдвигает компонент Q на 90 ° перед повторным объединением двух путей, где полезный сигнал, присутствующий на обоих путях с одинаковой полярностью, усиливается, в то время как изображение, присутствующее на обоих путях с противоположной полярностью, нейтрализуется. Двойная архитектура Хартли, известная как приемник с отклонением изображения Уивера, 12 , обеспечивает относительный фазовый сдвиг одного пути на 90 ° за счет использования второго гетеродина на маршруте к другой ПЧ или к основной полосе частот. Достигается тот же результат. Однако надежность этих приемников сильно зависит от точности трактов I / Q, то есть от коэффициента усиления и фазового дисбаланса между двумя ветвями.На рисунках 3 и 4 показаны схемы архитектур Хартли и Уивера с подавлением изображения, соответственно (продукты высокочастотного смешения удаляются с помощью фильтрации нижних частот — на рисунках не показано).

Приемник с одинарным преобразованием с низкой ПЧ

Одиночный преобразователь с низкой ПЧ, показанный на рисунке 5, является потомком DCR. Его основная цель — защитить приемник от всех проблем, связанных с постоянным током, которые имеют отношение к DCR, сохраняя при этом преимущество DCR, заключающееся в устранении высокодобротных фильтров ПЧ. Как видно из названия, вместо прямого преобразования сигнала в основную полосу гетеродин немного смещен от несущей RF, обычно от одного до двух каналов.Низкая ПЧ означает, что относительная полоса пропускания полосовой фильтрации ПЧ велика, что позволяет реализовать ее с компонентами с низкой добротностью. ПЧ ПАВ или кварцевый фильтр, необходимый в случае высокой ПЧ, можно заменить активным RC-фильтром или другим фильтром, подходящим для работы на низких частотах, что также способствует интеграции кремния. Сигнал с низкой ПЧ может быть преобразован в основную полосу частот через другой смеситель или, предпочтительно, в цифровой области после аналого-цифрового (A / D) преобразования. Конечно, это происходит за счет более быстрых аналого-цифровых преобразователей с более высоким разрешением.Если частота ПЧ равна ширине только одного или двух каналов, то невозможно обеспечить подавление изображения на РЧ, так как РЧ фильтр должен быть достаточно широким, чтобы пропускать все каналы системы. В этом случае все отклонение изображения должно происходить из-за квадратурного преобразования с понижением частоты до низкой ПЧ, которое само по себе напоминает архитектуру Хартли, после добавления преобразования основной полосы частот.

Широкополосная ПЧ с двойным преобразованием

Эта архитектура, показанная на рисунке 6, очень похожа на супергетеродинную конфигурацию.В этом случае первый смеситель использует гетеродин с фиксированной частотой, и все каналы в диапазоне RF переводятся в IF, сохраняя свои позиции относительно друг друга. Второй смеситель использует настраиваемый гетеродин, таким образом выбирая желаемый канал для преобразования в полосу модулирующих частот. Последующий фильтр нижних частот подавляет соседние каналы.

ПРИЕМНИКИ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Прием с прямым преобразованием, показанный на рисунке 7, также называемый гомодинным или нулевым ПЧ, является наиболее естественным решением для приема информации, передаваемой несущей.Однако только в последнее десятилетие или около того этот тип приема нашел применение, кроме пейджеров. 13 Прием с прямым преобразованием имеет несколько качеств, которые делают его очень подходящим для интеграции, а также для многополосной, многостандартной работы, но существуют серьезные внутренние препятствия, которые долгое время держали его в тени супергетеродинной техники.

Во-первых, проблема изображения была устранена, поскольку IF равна нулю, а изображение для желаемого канала (для всех сигналов, кроме однополосных) является самим каналом.Тогда требуется только один гетеродин, что означает только один вклад фазового шума. Следовательно, отпадает необходимость в громоздких внешних фильтрах. Фильтрация теперь происходит только на низких частотах (основная полоса) с некоторым усилением, что означает меньшее потребление тока, чем на более высоких частотах (для управления паразитами устройства), меньшее количество компонентов и меньшая стоимость. Однако на практике перед преобразованием с понижением частоты может потребоваться удалить сильные внеполосные помехи или сигналы блокировки, чтобы избежать снижения чувствительности приемника за счет насыщения последующих каскадов, а также создания гармоник и интермодуляционных составляющих, которые затем появятся в основная полоса.Такой фильтр можно разместить, например, после МШУ. Однако DCR порождает ряд проблем.

Смещения постоянного тока

При прямом преобразовании, поскольку интересующий сигнал преобразуется в полосу модулирующих частот на очень раннем этапе цепочки приема, без какой-либо фильтрации, кроме выбора диапазона РЧ, различные явления способствуют созданию сигналов постоянного тока, которые непосредственно появляются как мешающие сигналы в интересующей полосе частот, как показано на рисунке 8.

LO может проводиться или излучаться по непредусмотренному пути к входному РЧ-порту смесителя, таким образом эффективно смешиваясь сам с собой, создавая нежелательную составляющую постоянного тока на выходе смесителя.Что еще хуже, эта утечка гетеродина может достигнуть входа МШУ, что приведет к еще более сильному результату. Этот эффект представляет собой высокий барьер против интеграции гетеродина, смесителя и LNA на единой кремниевой подложке, где многочисленные механизмы могут способствовать плохой изоляции. К ним относятся связь подложки, отскок заземления, излучение связующего провода, а также емкостная и магнитная связь.

И наоборот, сильный сигнал внутриполосной интерференции, однажды усиленный LNA, может найти путь к входному порту гетеродина смесителя, таким образом снова вызывая самосмешивание.

Некоторое количество мощности гетеродина будет проходить через смеситель и малошумящий усилитель (из-за их неидеальной обратной развязки) на антенну. Излучаемая мощность, создавая помехи другим приемникам в соответствующей полосе частот, может нарушать стандарты излучения данной системы. Важно отметить, что, поскольку частота гетеродина находится внутри полосы приема, входные фильтры ничего не делают для подавления этого излучения гетеродина. Кроме того, излучаемый сигнал гетеродина может затем отражаться зданиями или движущимися объектами и повторно улавливаться антенной.Этот эффект, однако, не имеет существенного значения по сравнению с упомянутым выше самосмешиванием гетеродина и самосмешиванием сигнала блокировки.

Утечка сигналов гетеродина или радиочастоты на противоположный порт смесителя — не единственный способ создания нежелательного постоянного тока. Любой каскад, демонстрирующий нелинейность четного порядка, также будет генерировать выходной сигнал постоянного тока. Более подробно это будет рассмотрено позже.

Будет ли продукт постоянного тока снижать чувствительность приемника, зависит от типа системы. Очевидно, что для устранения постоянного тока на выходе смесителя предпочтительно использовать пару переменного тока.Некоторые схемы модуляции, такие как частотная манипуляция (FSK), используемые в пейджинговых приложениях, демонстрируют небольшое ухудшение, если низкочастотные компоненты спектра отфильтрованы, как показано на рисунке 9. Однако другие схемы модуляции представляют пик на постоянном токе и емкостной Связь по переменному току приведет к значительной потере информации и, следовательно, к значительному снижению коэффициента ошибок по битам (BER). В системах TDMA, таких как GSM, нет значительного низкочастотного спектрального пика, но связь по переменному току все равно становится невозможной.Это происходит из-за противоречивых требований к конденсатору связи переменного тока в системе TDMA — конденсатор должен быть достаточно большим, чтобы избежать появления широкой выемки на постоянном токе, но он должен быть достаточно маленьким, чтобы все переходные процессы стабилизировались при включении питания устройства. приемник (каждый кадр) до начала приема данных.

В приемниках TDMA, которые не могут быть связаны по переменному току, временной интервал ожидания (непосредственно перед приемом) все еще может быть хорошо использован, сохраняя значение смещения в конденсаторе и затем вычитая его из пути прохождения сигнала во время взрыв.Это точно такой же метод, который обычно используется для коррекции смещений постоянного тока, возникающих во втором миксе супергетеродинных приемников TDMA, где этот микс переходит в полосу модулирующих частот (в этом случае единственной проблемой, вызывающей постоянный ток, является самосмешивание гетеродина). В этом методе значение постоянного тока, создаваемого приемником, получается в предварительном измерении перед приемом пакета. При использовании этого метода важно, чтобы путь прохождения сигнала до смесителя был открыт во время предварительного измерения постоянного тока, чтобы предотвратить влияние больших сигналов блокировки на результат.Переменные или блуждающие смещения чаще всего вызываются блокирующими сигналами, которые могут появиться в любое время. Эти смещения нельзя скорректировать с помощью процесса измерения и вычитания, поскольку сигналы блокировки могут появляться во время измерения, а не во время пакета, или наоборот. Для постоянного тока, вызванного блокировкой, наиболее эффективными мерами являются устранение путей самосмешивания и максимизация линейности для предотвращения постоянного тока с самого начала. В противном случае сохраняется возможность постфактуальной коррекции постоянного тока при цифровой обработке сигнала, происходящей в основной полосе частот.

Методы цифровой обработки сигналов (DSP) могут использоваться для удаления смещения постоянного тока в системах TDMA таким образом, чтобы его нельзя было дублировать в аналоговой области — можно буферизовать полный временной интервал принятого сигнала, среднее значение которого определяется а затем удаляется из каждой точки данных сигнала. Результирующий сигнал имеет нулевое среднее. Для таких систем, как GSM, нежелательным результатом этого является потеря любого постоянного тока, который является частью сигнала, но типичный эффект от этого минимален. На рисунке 10 показано использование такого метода для типичного приемника GSM.Этот метод может быть дополнительно усовершенствован, отслеживая среднее значение по частям пакета, что позволяет обнаруживать внезапные источники помех или блокаторов и отменять их произведение постоянного тока только там, где оно возникает. Тщательная компоновка также может улучшить изоляцию.

Нелинейности

Как упоминалось ранее, другой проблемой для DCR является нелинейность. Как и в случае супергетеродинного приемника, DCR дает ложные отклики.Для супергетеродина это происходит на входных частотах RF, где N (RF) ± M (LO) = IF, в то время как для DCR они возникают, когда N (RF) M (LO) = 0. Когда несущая блокирующего сигнала падает на одну из этих частот. паразитные частоты, сигнал преобразуется в основную полосу с сопутствующим сдвигом в его полосе частот, в зависимости от порядка паразитных составляющих.

Что еще более важно, большие блокирующие сигналы также вызывают постоянный ток в приемнике прямого преобразования, будь то паразитная частота или нет. Постоянный ток создается на выходе смесителя и усиливается каскадами основной полосы частот.В первую очередь это связано с нелинейностью смесителя второго порядка, характеризующейся точкой пересечения второго порядка (IP2) и интермодуляцией второго порядка (IM2). Его можно смягчить за счет чрезвычайно хорошо сбалансированной схемы. Однако раньше смеситель и МШУ требовали несимметричной конструкции, поскольку антенна и гипотетический фильтр предварительной селекции обычно были несимметричными.

В большинстве систем важна интермодуляция третьего порядка, поскольку она обычно попадает в полосу частот вблизи интересующих сигналов и характеризуется точкой пересечения третьего порядка (IP3).При прямом преобразовании нелинейность второго порядка становится критической, поскольку она создает сигналы основной полосы частот, которые теперь появляются как мешающие сигналы в полезном сигнале, преобразованном с понижением частоты. IM2 измеряется IP2. IP2 определяется так же, как IP3, как показано на рисунке 11. Может быть проведен двухтональный или однотональный тест, а IP2 определяется путем экстраполяции низкочастотного тона биений в первом или составляющей постоянного тока в первом. последний, пока он не пересечет основную кривую. Чтобы проиллюстрировать случай однотонального теста, входной сигнал —

.

x (t) = Acost (ωt).

Предполагая нелинейность, моделируемую полиномом

Можно видеть, что составляющая постоянного тока из-за нелинейности второго порядка растет с удвоенным наклоном основной гармоники в логарифмическом масштабе. В точке пересечения:

Из-за удвоенного наклона продукта второго порядка

IIP2 = Pin + Δ с Δ = Pout IM2

Шум

Низкочастотный шум 14 становится серьезной проблемой в DCR, поскольку значительный выигрыш распределяется на каскады основной полосы частот после смесителя.Слабые уровни сигнала в несколько милливольт в основной полосе частот все еще очень уязвимы для шума. Это требует более сильного усиления РЧ-каскада, чтобы уменьшить низкий коэффициент шума блоков основной полосы частот, но, конечно, это должно быть компенсировано проблемами линейности, только что описанными, которые сопровождают более высокое РЧ-усиление.

Фликкер-шум, или шум 1 / f, является основным источником шума в основной полосе частот. Связанный с потоком постоянного тока, он имеет спектральный отклик, пропорциональный 1 / f. В ВЧ схемах 1 / f-шум имеет тенденцию модулироваться на ВЧ-сигнал, а в случае смесителя с выходом основной полосы частот 1 / f-шум имеет особенно высокий коэффициент преобразования.На практике фликкер-шум становится проблемой для МОП-устройств, а не биполярным, и моделируется как источник напряжения, включенный последовательно с затвором. Шум 1 / f усложняет использование МОП-транзисторов для ВЧ-схем, поскольку основной метод его уменьшения в МОП-транзисторе — это увеличение размера транзистора, что увеличивает емкость устройства, что отрицательно сказывается на усилении ВЧ-сигнала. По этой причине в конструкциях смесителей DCR предпочтительно использовать биполярные транзисторы. На первых каскадах основной полосы частот после смесителя становится возможным использование МОП-устройств, поскольку компромисс размера транзистора возможен на низких частотах.

I / Q Mismatches

Из-за высокой частоты гетеродина невозможно реализовать IQ-демодулятор в цифровом виде. Аналоговый IQ-демодулятор демонстрирует несбалансированность усиления и фазы между двумя ветвями, а также появление смещений по постоянному току. Такие недостатки искажают восстановленное созвездие. Если предположить, что и — амплитуда и фазовая рассогласование, соответственно, между квадратурными портами демодулятора, и комплексный сигнал, падающий на него, имеет синфазную и квадратурную составляющие I и Q, тогда

I выход

=

(Icos (ωt) + Qsin (ωt)) 2cos (ωt)

Q из

=

(Icos (ωt) + Qsin (ωt)) 2 (1 +) sin (ωt +)

Фильтрация высокочастотных членов дает

I выход

=

Я

Q из

=

(1 +) (Isin + Qcos)

На рисунке 12 показано, как это влияет на данную диаграмму созвездия.Однако в системах DCR сопоставление IQ не так важно, как в архитектурах с отклонением изображения. Скорее, это важно только постольку, поскольку речь идет о точности модуляции.

Аналоговые и цифровые (на основе DSP) методы калибровки и адаптации были описаны для корректировки этих дисбалансов. 15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приемник с прямым преобразованием — привлекательный, но сложный прием.Он успешно применяется к таким устройствам, как пейджеры, мобильные телефоны, карты беспроводного подключения к ПК и Интернету, спутниковые приемники и т. Д. В различных технологических процессах и с повышенным уровнем интеграции. В ближайшем будущем он появится во многих других приложениях.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы хотели бы поблагодарить Дариуша Агахи и Мортена Дамгаарда из Conexant Systems за их ценный вклад в эту статью. *

Ссылки

1.Л. Лессинг, «Человек высокой верности: Эдвин Ховард Армстронг, биография», Bantam Books, New York, 1969.

2. F.M. Коулбрук, «Homodyne», Wireless World and Radio Rev., 13, 1924, стр. 774.

3. D.G. Такер, «Синхродин», Electronic Engng, 19, март 1947 г., стр. 7576.

4. D.G. Такер, «История гомодина и синхродина», Журнал Британского института радиоинженеров, апрель 1954 г.

5. А.А. Абиди, «Радиопередатчики прямого преобразования для цифровой связи», Журнал IEEE по твердотельным схемам, Vol.30, No. 12, December 1995.

6. Б. Разави, «Конструктивные соображения для приемников прямого преобразования», IEEE Transactions on Circuits and Systems-II: Analog and Digital Signal Processing, Vol. 44, No. 6, June 1997.

7. S.J. Franke, «ECE 353 Radio Communication Circuits», факультет электротехники и вычислительной техники, Университет Иллинойса, Урбана, Иллинойс, 1994.

8. Б. Разави, «RF Microelectronics», Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1998

9.Дж. К. Руделл и др., «Последние разработки в области мультистандартных КМОП-трансиверов с высокой степенью интеграции для систем персональной связи», Международный симпозиум по маломощной электронике и дизайну, 1998 г.

10. Дж. К. Руделл, «Проблемы проектирования RFIC», лекция примечания, Калифорнийский университет в Беркли / Национальный технологический университет, 1997.

11. Р. Хартли, «Модулятор с одной боковой полосой», Патент США № 1666206, апрель 1928 г.

12. DK Уивер, «Третий метод генерации и обнаружения сигналов с одной боковой полосой», Труды IRE, Vol.44, декабрь 1956 г., стр. 17031705.

13. I.A.W. Вэнс, «Полностью интегрированный приемник радиопейджинга», IEE Proc., Vol. 129, No. 1, 1982, pp. 26.

14. П.Р. Грей, Р.Г. Мейер, «Анализ и проектирование аналоговых интегральных схем», третье издание, John Wiley & Sons, New York, 1993.

15. J.K. Каверс и М.В. Ляо, «Адаптивная компенсация потерь дисбаланса и смещения в приемопередатчиках прямого преобразования», IEEE Transactions on Vehicle Technology, Vol. 42, ноябрь 1993 г., стр.581588.

Ашкан Машхур получил диплом инженера ENST в Бретани, Франция, и степень магистра в Университетском колледже Лондона, Великобритания, в 1997 году. Затем он перешел в Nokia Networks, Камберли, Великобритания, где работал инженером-радиотехником. Его исследования включали разработку новых технологий RF / DSP и архитектур линейных приемопередатчиков для базовых станций будущего поколения. В настоящее время он работает в Conexant Systems, Ньюпорт-Бич, США. С ним можно связаться по адресу: [email protected]

Уильям Домино получил степень BSEE в Университете Южной Калифорнии в 1979 году и степень MEng в Калифорнийском государственном политехническом университете, Помона, Калифорния, в 1985 году.В 1979 году он присоединился к бизнесу Collins Radio компании Rockwell International, Ньюпорт-Бич, США, где он разработал модели электромеханических фильтров ПЧ, методы проектирования и производственные процессы. В настоящее время он является главным инженером по радиочастотным системам в подразделении беспроводных систем компании Conexant Systems, также в Ньюпорт-Бич, США. Он участвовал в проектировании и разработке архитектур интегрированных приемопередатчиков для IS-136, пакетной радиосвязи Mobitex и мобильных телефонов GSM. С ним можно связаться по адресу: [email protected]

Норман Бимиш получил степень бакалавра наук и докторскую степень в Университетском колледже Дублина, Ирландия, в 1989 и 1994 годах соответственно. Его докторская диссертация была в области DSP и цифровой связи с особым интересом к выравниванию каналов, содержащих нелинейности. С 1994 по 1995 год он занимал должность инженера-исследователя в компании Teltec, Ирландия. В настоящее время он является главным инженером в компании Conexant Systems, Ньюпорт-Бич, США, где его основные интересы находятся в области беспроводных систем основной полосы частот, в частности, для сотовой связи GSM и 3G. системы и связь с расширенным спектром.С ним можно связаться по адресу: [email protected]

Приемник прямого преобразования — обзор

5.3 Интермодуляционные искажения

Интермодуляционные искажения обычно определяют уровень внутриполосных негармонических искажений из-за нелинейности второго и третьего порядка. Продукт интермодуляции (IM) — это паразит, обычно определяемый в ответ на два сильных узкополосных сигнала или тона на входе приемника (или нелинейного устройства). Продукты IM из-за искажения второго и третьего порядка являются наиболее распространенными типами.В практических радиочастотных системах интермодуляция может возникать из-за двух сильных источников помех, таких как сигналы 802.11a, производящие значительный продукт IM в полосе полезного СШП-сигнала. Один из методов решения проблемы — это надлежащая фильтрация перед LNA, позволяющая ослабить нежелательные сигналы. Однако в большинстве случаев фильтрация должна сопровождаться проектированием нелинейных компонентов с достаточной линейностью, чтобы дополнительно минимизировать искажения.

Нелинейность второго порядка особенно важна в архитектуре прямого преобразования, где сигналы микшируются из диапазона RF в полосу модулирующих частот и наоборот посредством единственного каскада микширования.В нелинейной системе, как показано на рисунке 5.2, нелинейность второго порядка из-за двухтонального входа может проявляться как произведение IM на выходе. Этот продукт IM может попасть в диапазон желаемого сигнала. Например, рассогласование транзисторов в одном сбалансированном смесителе в сочетании с отклонением рабочего цикла гетеродина от 50% вызывает асимметрию в схеме, позволяя некоторым сигналам перед смесителем проходить через него без смешивания с основной полосой частот, как показано на рисунке 5.3 [ 1].

Рисунок 5.2. Интермодуляционные искажения из-за нелинейности второго порядка

Рисунок 5.3. Влияние сквозного соединения смесителя на принятый полезный сигнал основной полосы частот

Это явление проявляется следующим образом. Предположим, что принятый сигнал демонстрирует определенное количество вариаций AM из-за фильтрации передачи или изменений канала в условиях замирания. Тогда принятый сигнал можно концептуально представить как:

(5.18) x (t) = {Γ + γcos (ωmt)} {Acos (ωct) -Bsin (ωct)}

, где Γ — медленно меняющийся сигнал. предполагается, что она постоянна в течение длительного периода времени, а γcos (ωmt) представляет собой низкочастотный AM-сигнал, как указано в [1].После того, как принятый сигнал претерпит нелинейность второго порядка, тогда:

(5.19) x2 (t) = {Γ + γcos (ωmt)} 2 {Acos (ωct) -Bsin (ωct)} 2×2 (t) = {Γ2 + γ22 + 2Γγcos (ωmt) + γ22cos (2ωmt)} × {A2 + B22 + A22cos (2ωct) -B22cos (2ωct) -ABsin (2ωct)}

Интересующий член в (5.19) — это произведение (A2 + B2) Γγcos (ωmt), который при пропускании через смеситель появляется в основной полосе частот. Эта демодуляция компонентов AM служит для дальнейшего искажения принятого сигнала.

Нелинейность второго порядка может быть охарактеризована с помощью точки пересечения второго порядка.Определите входную среднеквадратичную мощность одиночного тона с центром в ωi для нелинейной системы или устройства как:

(5.20) Pi = 12αi2Rs, i = 1,2

, где R s — резистор источника. Среднеквадратичная выходная мощность нелинейной системы или устройства на основной частоте равна:

(5.21) Po = 12β12ai2RL, i = 1,2

, где R L — нагрузочный резистор. Пусть мощность искажения продукта IM, подаваемого на нагрузочный резистор R L , составляет:

(5,22) Pd = (β2α1α2) 22RL

Рассматриваемый сигнал IM возникает из-за | ω1-ω2 | продукт, который, как предполагается, попадает в полосу, как показано на рисунке 5.3. Для простоты предположим, что входная и выходная мощности должны быть нормализованы к соответствующим резисторам источника и нагрузки. Кроме того, предположим, что два тона имеют одинаковую мощность на входе нелинейного устройства, то есть P 1 = P 2 = P или просто α = α 1 = α 2 . Определите амплитуду сигнала, обусловленного основной частотой, как:

(5.23) Ψω1,2 = | β1 | α

, а амплитуду сигнала, обусловленного продуктом IM, как:

(5.24) Ψω1-ω2 = | β2 | α1α2 = | β2 | α2

Абсолютные значения используются для упрощения математических предположений. Определите точку пересечения второго порядка, относящуюся к входу (IIP2), как точку, для которой амплитуда произведения IM равна амплитуде основного сигнала, как показано на рисунке 5.4, то есть

Рисунок 5.4. IIP2 и OIP2 — это проекции на ось x и y точки пересечения второго порядка, для которой амплитуда произведения IM равна амплитуде основного выходного сигнала

(5.25) Ψω1 = Ψω1-ω2⇒ | β1 | α = | β2 | α2⇒IIP2≡α = | β1 || undefinedβ2 |

Рассмотрим соотношение:

(5.26) Ψω1,2Ψω1- = | β1 | α | β2 | α2 = | β1 || β2 | 1α = IIP2α

Затем приведенный к входу продукт IM, то есть значение произведение IM, относящееся к входу системы или устройства — это:

(5.27) IM = Ψω1-ω2 | β1 | = α2IIP2

Выразив соотношение в (5.27) через мощность, получим:

( 5.28) PIM = 12 (IM) 2 = 12α4 (IIP2) 2 = 4pi22 (IIP2) 2 = pi2PIIP2

Выражая (5.28) в дБм, получаем известное соотношение:

(5.29) PIM, дБ = 2Pi, дБм-PIIP2, дБм

Обратите внимание, что если мощность входного тона задана как определенное Δ дБ в дБ ниже PIIP2, дБм, скажем, Pi, дБм = PIIP2, дБм-ΔдБ, тогда:

(5,30) PIM, дБ = 2Pi, дБм-PIIP2, дБм = 2 (PIIP2, дБМ-ΔдБ) -PIIP2, дБм = PIIP2, дБм-2ΔдБ

То есть приведенная ко входу мощность IM составляет 2Δ дБ ниже PIIP2, дБм.

В случае, когда два тона имеют разную мощность, можно легко показать, что (5.29) может быть выражено в терминах мощности двух тонов как:

(5.31) PIM, дБ = Pi, 1, дБм + Pi, 2, дБм-PIIP2, дБмPi, 1, дБм — входная мощность первого тона Pi, 2, дБм — входная мощность второго тона

Альтернативный способ Получение (5.29) состоит в следующем. Отношение линейной мощности выходной мощности IM к выходной мощности основной гармоники определяется как:

(5,32) POIMPo = 0,5β22α40,5β12α2 = α2 (IIP2) 2 = PiPIIP2⇒PIM = POIMβ12 = Pi2PIIP2

Это верно поскольку Po = 0,5β12α2 = β12Pi. Выражая соотношение (5.32) в дБм, получаем соотношение (5.29).

При проектировании системы важно помнить, что IIP2 — это фиктивная точка, которая служит только для определения нелинейности второго порядка. Выходная мощность системы будет сжиматься задолго до того, как входная мощность достигнет уровня IIP2 дБм .

Как упоминалось ранее, искажения второго порядка проблематичны в приемниках с прямым преобразованием. Постоянный ток и низкочастотные составляющие в LNA обычно отфильтровываются через связь по переменному току и полосовую фильтрацию. Однако ключевой вклад в искажение второго порядка в такой архитектуре вносят РЧ-преобразователь I / Q с понижением частоты, а также каскады усиления основной полосы частот.Обратите внимание, что в архитектуре прямого преобразования большая часть усиления приходится на полосу модулирующих частот после преобразования с понижением частоты. Такой приемопередатчик обычно требует высокого уровня IIP2 системы.

Пример 5-1: Система IIP2 MBOA UWB

Системный NF устройства MBOA UWB составляет 6,5 дБ. Ширина занимаемой полосы сигнала составляет 528 МГц. Для декодирования максимальной скорости передачи данных 480 Мбит / с требуется CNR приблизительно 9,0 дБ. Предположим, что есть два мешающих сигнала 802.11a. Мощность каждого сигнала источника помех составляет –29 дБмВт.Предположим, мы ожидаем, что минимальный уровень шума увеличится только на 0,5 дБ. Какой требуется IIP2?

Напомним, что минимальный уровень шума определяется как:

(5,33) Pnoisefloor = 10 log10 (kTB) + NF = -174 дБм / Гц + NF + 10 log10 (B) Pnoisefloor = -174 + 9 + 10 log10 ( 528 × 106) = — 80,27 дБм

Ухудшение из-за IM приведет к увеличению минимального уровня шума на 0,5 дБ до -79,77 дБм с 280,27 дБм. Затем мощность продукта IM может быть вычислена как:

(5,34) PIM = 10 log10 (10-79,77 / 10-10-80,27 / 10) = — 89,41 дБм

Напомним, что:

(5.35) PIM, дБ = 2Pi, дБм-IIP2dBm⇒PIIP2, дБм = 2Pi, дБм-PIM, dBPIIP2, дБм = 2Pi, дБм-PIM, дБ = 2 × (-29) -89,41 = 31,41 дБм

Эти результаты суммированы в таблице 5.2.

Таблица 5.2. Расчет IIP2 системы

Требуемый IIP2 (дБм) Значение
Система NF 6,50
Полоса пропускания (МГц) 528
Требуемый CNR @ Мбит / с (дБ ) 9,00
Шумовой пол –80.27366
Повышение минимального уровня шума из-за IM (дБ) 0,5
Минимальный уровень шума (дБ) –79,77366
Мощность сигнала IM (дБм) –89,40941
Мощность сигнала источника помех (дБм) –29
Требуемый IIP2 (дБм) 31,40941

Точка пересечения третьего порядка является важной мерой производительности, которая определяет величину искажения, вызываемого полезный сигнал из-за интермодуляции двух мешающих сигналов.Это проиллюстрировано на рисунке 5.5, где вход в нелинейную систему состоит из желаемого входного сигнала и двух мешающих тонов. Нелинейность системы создает продукт IM, который может возникать в полосе полезного сигнала. Рассмотрим мешающие сигналы в (5.2). Предположим, что продукт интермодуляции из-за 2w1 2 w2 попадает в полосу полезного сигнала. Кроме того, предположим, что величина двух тонов α1 и α2, падающих на приемник, достаточно мала, так что члены, обусловленные нелинейностями более высокого порядка, могут быть проигнорированы.Как правило, влияние нелинейности третьего порядка может быть минимизировано на входе системы путем минимизации полосы пропускания фильтра выбора полосы или фильтра определения полосы (BDF). 1 Однако уменьшение полосы пропускания этого фильтра увеличивает его стоимость, сложность, размер и вносимые потери. При разработке системы выбирается компромисс между параметрами фильтра BDF и системой IIP3.

Рисунок 5.5. Интермодуляционные искажения из-за нелинейности третьего порядка

Рассмотрим выходной сигнал нелинейной системы:

(5.36) y (t) = {β1α1 + 32β3 (12α13 + α1α22)} cos (ω1t) + 34β3α12α2cos [(2ω1-ω2) t] +…

Предположим, что два мешающих тона имеют одинаковую входную мощность, то есть α = α 1 = α 2 . Кроме того, предположим, что | β1 | ≫ | β3 |; то соотношение в (5.36) можно переформулировать как:

(5.37) y (t) = β1α cos (ω1t) ︸Linear Term + 94β3α3 cos (ω1t) + 34β3α3 cos [(2ω1-ω2) t] + …

Определите входную точку IP3 (IIP3) как величину, для которой линейная амплитуда cos (ω1t) равна амплитуде члена интермодуляционных искажений, связанного с cos [(2ω1-ω2) t].Математически это можно выразить как:

(5,38) | β1 | α = 34 | β3 | α3

, что означает, что точка IIP3 равна:

(5,39) IIP3≡α | = 43 | β1 || β3 |

Это явление проиллюстрировано на рисунке 5.6, где проекция точки пересечения на ось x известна как точка IIP3, тогда как проекция той же точки на ось y является точкой OIP3. Следовательно, когда амплитуда входных тонов α увеличивается, амплитуда продукта IM увеличивается в кубической пропорции, соответственно.В логарифмическом масштабе, как показано на рисунке 5.6, величина произведения IM увеличивается в три раза быстрее, чем амплитуда из-за основной частоты. Опять же, как было сказано ранее относительно IIP2, IIP3 является фиктивной точкой, используемой для определения нелинейности третьего порядка. Выходная мощность системы будет долго сжиматься, прежде чем входная мощность достигнет уровня IIP3 дБм . Тем не менее, IIP3 и OIP3 — отличные технические характеристики, по которым можно судить и сравнивать нелинейности системы и устройства.

Рисунок 5.6. IIP3 и OIP3 — это проекции на ось x и y точки пересечения третьего порядка, для которой амплитуда произведения IM равна амплитуде основного выходного сигнала

Чтобы указать IIP3 и OIP3, рассмотрите соотношение:

Ψω1,2Ψ2ω1-ω2 = | β1 | α34 | β3 | α3 = (IIP3) 2α2

(5.40) Ψ2ω1-ω2 = 34 | β3 | α3

где: Ψω1,2 = undefined | β1 | α — линейная амплитуда основной гармоники на выходе системы, а Ψ2ω1-ω2 = 34 | β3 | α3 — амплитуда продукта IM.Дальнейшие манипуляции с (5.40) показывают, что:

(5.41) Ψ2ω1-ω2 = | β1 | α3 (IIP3) 2

Относя произведение IM к входу, соотношение в (5.41) становится:

(5.42) IM = Ψ2ω1-ω2 | β1 | = α3 (IIP3) 2

Выражая результат в (5.42) в дБм, получаем известное соотношение:

(5.43) PIM, дБ = 3Pin, дБм-2PIIP3 , дБм

В случае, когда два тона не имеют равной мощности, мощность произведения IM на частоте IM fIM = ± 2f1 ± f2, где f 1 и f 2 — это частоты первый и второй тоны можно переписать как:

(5.44) PIM, dB = 2Pin, 1, dBm + Pin, 2, dBm-2PIIP3, dBmPin, 1, dBm — входная мощность первого тона, Pin, 2, dBm — входная мощность второго тона

Наконец, это Интересно сравнить IIP3 с 1-дБ-CP:

(5,45) 20 log10 (α1dBCPIIP3) = 20 log10 (0,145 | β1β3 | 43 | β1 || β3 |) = — 9,6357 дБ

Соотношение, представленное в ( 5.45) верно только для систем без памяти.

Пример 5-2: Система IIP3 MBOA UWB

Предположим, что фильтр определения полосы, требуемый на входе в систему MBOA UWB, имеет минимальное подавление 20 дБ в полосе UNII 2 .Кроме того, предположим, что два мешающих сигнала 802.11a падают на приемник со средней мощностью -16,0103 дБм каждый. Пусть система СШП работает в режиме FFI 3 с центральной частотой 4488 МГц. Мощность передаваемого сигнала составляет -41 дБм / МГц. В полосе пропускания канала 528 МГц имеется 122 бина, которые несут информацию. Ширина каждого бина составляет 4,125 МГц. Для этой конструкции мы требуем, чтобы мощность продукта IM была на 6 дБ меньше мощности принятого полезного сигнала. Какой требуемый IIP3 системы? Чтобы упростить анализ, предположим, что сигналы претерпевают потери в свободном пространстве.Расстояние между передатчиком и приемником сигнала MBOA составляет 1,2 м. Усиление антенны как на передатчике, так и на приемнике составляет 0 дБи .

Мощность передаваемого сигнала в режиме FFI задается как 41 дБм / МГц. Учитывая, что количество несущих (или бинов), которые содержат энергию в сигнале MBOA OFDM, равно 122, причем каждый бин имеет полосу пропускания 4,125 МГц, общая мощность передачи в этом режиме составляет:

(5,46) Ptx = -41 дБмВт. / МГц + 10 log10 (122 бина × 4,125 МГц / бин) ≈ -14 дБм

На несущей частоте 4488 МГц длина волны составляет:

(5.47) λ = cfc = 299,800,0004488e6 = 0,0668004 mete

Потери на пробеге в свободном пространстве определяются как:

(5,48) PL = 10 log10 (4πdλ) 2 = 10 log10 (4π × 1.20.0668004) 2≈47,07 дБ

Следовательно, мощность принятого сигнала:

(5,49) PRx = Ptx-PL = -14 дБм-47,07 дБ ≈ -61,05 дБм

Мощность принимаемого источника помех на выходе BDF составляет:

(5,50) Pi = -16,01 дБм-20 дБ = -36,01 дБм

Поскольку требуется проектировать для системы IIP3, которая производит произведение IM на 6 дБ меньше мощности принятого сигнала при указанных выше параметрах, IIP3 задается как:

(5.51) PIIP3, дБм = 3Pi-PIM2 = 3 × (-36,0103) — (- 61.0544-6) 2 = -20,4883 дБм

Результаты этого упражнения сведены в Таблицу 5.3

Таблица 5.3. Вычисление IIP3 на основе мощности помех и мощности продукта IM

IIP3 (вне диапазона) Значение
Rx 802.11 помехи на входе BDF (дБм) −16,0103
BDF подавление 20
Мощность помех Rx после BDF (дБм) −36.0103
Ptx FFI UWB (дБм / МГц) −41
Ширина полосы одного бина (МГц) 4,125
Количество занятых бинов 122
Ширина занимаемой полосы сигнала (МГц) ) 503,25
Мощность передаваемого сигнала в режиме FFI (дБм) −13,98216
Несущая частота СШП (МГц) 4488
Скорость света 299 800 000
Лямбда СШП 0.0668004
Расстояние от передатчика до приемника (м) 1,2
Потери на трассе (дБ) 47.072247
Мощность полезного сигнала Rx (дБм) −61.05441
Желаемая мощность IM-сигнала (дБм) −67,05441
Требуемый IIP3 (дБм) −20,48825

Пример 5-3: Система IIP3 для CDMA IS95 трубки

Уровень чувствительности CDMA IS95 трубки указан в IS98 должен быть −104 дБмВт с минимально допустимым CNR −1 дБ.Учитывая, что коэффициент шума приемника равен 6,8 дБ, что представляет собой приемник IIP3, при котором IM третьего порядка ухудшает (увеличивает) минимальный уровень шума приемника на 3,5 дБ? Напомним, что полоса пропускания приемника составляет 1,23 МГц. Мощность принимаемого источника помех составляет -43 дБм.

Увеличенный минимальный уровень шума приемника, относящийся к входу системы, определяется как:

(5,52) Pсниженный уровень шума = Pnoisefloor + 3,5 = -174 дБм / Гц + 10 log10 (B) + NF︸Полный уровень шума приемника + 3,5 = -174 дБм / Гц + NF + 10 log10 (B) = -103.3 дБм

Мощность шума, создаваемого продуктом IM, определяется следующим образом:

(5,53) PIM = 10 log10 (10P деградированный минимальный уровень шума / 10-10Pnoise floor / 10) = 10 log10 (10 (-174 + NF + 10 log10). (B) +3,5) / 10-10 (-174 + NF + 10 log10 (B)) / 10) = — 106,32 дБм

Тогда IIP3 системы определяется как:

(5,54) PIIP3, дБм = 3Pi-PIM2 = 3 × (-43) — (- 106,32) 2 = -11,34 дБм

Решение задачи прямого преобразования

// php echo do_shortcode (‘[responseivevoice_button voice = «Американский английский мужчина» buttontext = «Listen to Post»]’)?>

В течение многих лет анализировалась радиоархитектура с прямым преобразованием, и несколько успешных реализаций, нацеленных на низкопроизводительные системы, были запущены в производство.Используя комбинацию аналоговых и смешанных сигналов, новые приемы сделали прямое преобразование жизнеспособным решением проблем высокопроизводительной радиосвязи.

Архитектура приемника

За 100 лет или около того, когда были разработаны радиоприемники, было испробовано множество архитектур. Ранние приемники были ненастроенными и страдали от проблем, когда в районе работало более одной станции. С введением каскадов усиления на электронных лампах, селективность можно было вводить в несколько этапов, улучшая способность приемника различать несколько близлежащих сигналов.

Рекуперативные и супрегенеративные приемники пользовались популярностью в течение короткого периода, но изобретение майором Эдвином Х. Армстронгом в 1917 году супергетеродинного приемника навсегда изменило способ их конструирования.

Рисунок 1. Базовый супергетеродинный приемник


Подход Армстронга был прост — поскольку было непрактично построить приемник с широкополосным усилителем и настраиваемым фильтром высокой избирательности, он решил переместить интересующий сигнал в частотной области на «промежуточную частоту», или ПЧ.Каскад ПЧ приемника включал узкополосный фильтр с центром на этой фиксированной частоте и значительный коэффициент усиления, который также можно было оптимизировать для этой частоты. Процесс преобразования частоты, называемый «микшированием», требовал настраиваемого гетеродина (известного в прошлом как гетеродин) и какого-либо устройства, которое производило бы выходные сигналы на основе суммы и разности РЧ-входа и гетеродина.

Приемник superhet эволюционировал на протяжении десятилетий по мере появления новых технологий для активных и пассивных устройств.Блоки усиления превратились из электронных ламп в транзисторы, а затем и в интегрированные транзисторы. Фильтрующие устройства эволюционировали от ЖК-сетей до кристаллов кварца, керамических резонаторов, механических дисков и устройств для работы с поверхностными акустическими волнами (ПАВ), многие из которых используются до сих пор. Постоянно меняющаяся вселенная доступных устройств давала радиоинженерам возможность манипулировать множеством переменных, и эти инженеры буквально сделали карьеру, оптимизируя компромиссы при проектировании супергетических приемников.

Например, недорогой приемник может использовать только одну ПЧ (например, 455 кГц в широковещательных приемниках AM или 10.7 МГц в FM-приемниках). Приемник для систем с более высокими характеристиками может распределять усиление по нескольким различным ПЧ с адекватной избирательностью на каждом этапе для предотвращения искажений и возникающих в результате нежелательных паразитных сигналов. Например, высокопроизводительный приемник ВЧ-связи может использовать до четырех ПЧ; 70 МГц, 8,8 МГц, 455 кГц и 100 кГц.

Математически и спектрально приемник superhet выглядит довольно простым и оригинальным. Смеситель, рассматриваемый в данном упражнении как умножитель, принимает входные сигналы на частотах FRF и FLO и выдает выходные сигналы на суммарной и разностной частотах (FRF-FLO) и (FRF + FLO).Эти частоты обычно довольно далеко друг от друга в частотной области, и нежелательный сигнал легко удаляется с помощью простого фильтра. Поскольку FLO изменяется, различные сигналы в диапазоне RF преобразуются в FIF и там фильтруются и / или демодулируются. Рассмотрим случай, показанный ниже, с сигналом около 900 МГц и настраиваемым гетеродином около 800 МГц.


Рис. 2. Спектральное представление супергетеродинного приемника


Однако при ближайшем рассмотрении проблема обнаруживается.Похоже, есть еще одна ВЧ частота, которая может создать сигнал по FIF на выходе микшера.

Рассмотрим уравнение:

FIF1 = FRF1-FLO

Переставляя термины, мы обнаруживаем, что FRF1 = FLO + FIF1, чего мы и ожидали. Однако рассмотрите FRF2, равный (FLO — FIF), и решите для выхода смесителя для того же гетеродина.

= FRF2 — FLO
= (FLO — FIF) — FLO
= -FIF,

что, если пренебречь инверсией знака, является той же частотой ПЧ, что и частота FRF1.На рисунке 3 мы можем увидеть, что происходит, когда сигналы с частотой 700 МГц (треугольник) и 900 МГц (трапеция) достигают входа смесителя, гетеродин которого работает на частоте 800 МГц. Оба сигнала преобразуются в ПЧ 100 МГц, и никакая фильтрация не может их разделить.


Рис. 3. Проблема с изображением в приемниках Superhet


Это означает, что сигнал, присутствующий на входе смесителя, отделенный от полезного сигнала на удвоенную частоту ПЧ, будет неотличим от полезного сигнала, когда он попадет на ПЧ.Любой сигнал на этой частоте «изображения» должен быть удален путем фильтрации перед входом смесителя, иначе он создаст неразрешимый источник помех в полосе пропускания ПЧ. Были разработаны методы для уменьшения этой проблемы — специальные смесители, известные как смесители с подавлением изображения или однополосные смесители, могут значительно уменьшить проблему, но они требуют дублирования большей части схемы смесителя и потребляют больше энергии, чем обычный смеситель.

Демодуляция в большинстве современных беспроводных систем достигается путем разложения сигнала на его компоненты I / Q (синфазные и квадратурные).Эти I / Q-сигналы обычно преобразуются из аналоговых в цифровые, а цифровая обработка сигналов используется для извлечения модуляции (и исправления недостатков канала, многолучевости, замирания и т. Д.). Демодуляция I / Q выполняется для сигнала ПЧ в современном супергетальном приемнике с демодулирующим гетеродином обычно на фиксированной частоте.


Рисунок 4. Ступень I / Q-демодулятора


Однако интересный эффект возникает, когда демодулирующий гетеродин устанавливается равным частоте входящего радиочастотного сигнала (вместо сигнала ПЧ).Если FLO = FRF, то выходы микшера находятся на (FLO + FRF) или удваивают частоту сигнала; и (FLO-FRF), который является постоянным током. На практике чистый тон на частоте FRF не представляет особого интереса, поскольку он не несет модуляции. Модулированный сигнал создает полосу сигнала с центром в FRF, и смешивание ее с гетеродином на FRF перемещает боковые полосы модуляции в спектр с центром по постоянному току. Квадратурный гетеродин непосредственно разлагает входящий радиочастотный сигнал на его компоненты I и Q. Помехи в соседних каналах также преобразуются в полосу модулирующих сигналов и фильтруются с помощью фильтров нижних частот, а не полосовых фильтров ПЧ, используемых в супергетеродинных приемниках.Это интригующий результат, который позволяет заменить ПАВ, керамические или другие пассивные устройства, используемые для фильтрации ПЧ, фильтрами, которые можно интегрировать в микросхему. Эти фильтры могут быть аналоговыми, цифровыми или комбинированными.

Прямое преобразование также означает, что гетеродин, необходимый в супергетике для преобразования частоты из RF в IF, исчезает (и вместе с ним исчезают сопутствующие пассивные компоненты и сопутствующее им пространство на плате).

Концепция прямого преобразования настолько привлекательна, что на протяжении многих лет предпринимались многочисленные попытки использовать эту технику.Однако многие из них потерпели неудачу из-за проблем второго порядка, которые могут вывести из строя приемник прямого преобразования. Эти проблемы в основном связаны с утечкой сигнала на печатной плате.

Во-первых, LO-излучение может стать препятствием. Рассмотрим систему сотового телефона, в которой трубки прослушивают сигналы от базовой станции. Поскольку гетеродин работает на той же частоте, что и сигнал передатчика базовой станции, любая утечка из порта антенны неотличима от реального передаваемого сигнала другими приемниками в той же близости.Большинство сотовых систем включают тесты в процесс утверждения оборудования на предмет побочных излучений в полосе приема. Эту утечку сложно решить на более высоких частотах (диапазон ГГц), поскольку даже короткая трасса межсоединения на печатной плате может быть достаточно эффективной «антенной». Обильное экранирование — одно из решений, но оно может увеличить стоимость и вес портативного продукта и представляет собой что-то вроде подхода грубой силы.

Вторая проблема вызвана утечкой из порта RF в VCO гетеродина.Если мы думаем об генераторе как об усилителе с большим коэффициентом усиления на одной частоте, любой внешний сигнал, поступающий в этот усилитель / генератор, может нарушить фазу ГУН, что может вызвать серьезные проблемы в системе с фазовой модуляцией. Если фаза гетеродина изменяется, это вызывает явные сдвиги фазы в принимаемом сигнале и ухудшает точность демодуляции. Кроме того, близлежащие источники помех с большим сигналом в полосе приема могут просачиваться достаточно, чтобы вывести ГУН гетеродина за пределы частоты, что еще больше ухудшит характеристики приемника.


Рис. 5. Проблемы утечки в приемниках прямого преобразования


Очевидное решение — как-то снизить чувствительность ГУН гетеродина к утечкам из антенны и каким-то образом предотвратить излучение ГУН гетеродина в полосе приема. Чтобы уменьшить эту проблему, было использовано несколько приемов. Одна из идей состоит в том, чтобы задействовать ГУН в синтезаторе на кратной или дробной части необходимой частоты гетеродина, а затем выполнить либо деление, либо умножение для получения фактического гетеродина.Это практично в некоторых системах, но может быть проблемой, если желаемый гетеродин относительно высок, а подходящий двухчастотный ГУН с подходящим фазовым шумом является слишком дорогостоящим или потребляет слишком много энергии. Это также может быть проблемой, если процесс удвоения частоты VCO потребляет слишком много энергии. В любом случае доступная «антенна», передающая сигнал гетеродина на частоте, находится на кристалле и гораздо менее эффективна в его излучении.


Рисунок 6. Способы генерации гетеродина с использованием ГУН на половинной или двойной частоте гетеродина


Другой подход заключается в создании настраиваемого гетеродина путем смешивания настраиваемого ГУН с генератором с фиксированным смещением.Это похоже на метод использования генератора с половинной или двойной частотой, но компромисс в мощности может быть более выгодным. Однако для этого требуется второй осциллятор, который снижает площадь платы и количество компонентов.


Рисунок 7. Генерация гетеродина с использованием смещения VCO


Хотя этот метод имеет то преимущество, что ни один ГУН не работает вблизи частоты РЧ сигнала, беглый взгляд на рисунок показывает, что он очень похож на супергет с точки зрения количества компонентов и сложности.


Рис. 8. Базовый регенеративный делитель


Интересный поворот в этом методе использует регенеративное деление для получения желаемого гетеродина из генератора, работающего на другой частоте без второго ГУН. Этот метод, первоначально опубликованный в 1939 году (!), Использует часть сигнала с выхода микшера в качестве входа гетеродина для того же микшера. В исходной версии энергия на половине входной частоты возвращается на вход гетеродина микшера, создавая выходные сигналы на 1/2 Fin и 3/2 Fin, и желаемый сигнал может быть легко выбран.


Рис. 9. Рекуперативный делитель для гетеродина на частоте 4/3 VCO


В варианте этого подхода, используемого в многодиапазонной радиосвязи с прямым преобразованием GSM, используется схема деления на четыре, создающая сигналы на 2/3 и 4/3 входной частоте. Тщательно подобранная настраиваемая частота ГУН (в данном случае приблизительно 1350–1450 МГц) обеспечивает выходные сигналы в диапазонах GSM 900 и 1800/1900 МГц, которые можно использовать для гетеродина прямого преобразования. Дальнейшее усовершенствование подхода, показанное ниже, обеспечивает I и Q версии гетеродина для прямого преобразования в I / Q основной полосе частот.


Рис. 10. Полная схема генерации гетеродина для приемной системы прямого преобразования GSM / DCS / PCS


Смещение постоянного тока в системах прямого преобразования

Смещение постоянного тока в приемнике прямого преобразования может быть либо незначительной проблемой, либо серьезной проблемой, в зависимости от системных требований. Проблемы с постоянным током возникают по нескольким причинам. Очевидно, что каждый раз, когда входной сигнал находится в центре канала и находится в фазе с гетеродином, возникает член постоянного тока, поскольку умножение двух синусоид в процессе микширования приводит к члену постоянного тока.Если фаза сигнала изменяется, член постоянного тока также будет изменяться. В некоторых типах модуляции сигнал на самом деле никогда не задерживается в центре канала — например, модуляция FSK использует одну частоту (на одной стороне канала) в качестве нуля, а другую частоту на другой стороне канала. для одного. Поведение приемника в середине канала не имеет значения, и связь по переменному току может быть применена для блокировки смещения постоянного тока. Однако в более сложных схемах модуляции полезная информация часто бывает на постоянном токе или около него (или в среднем канале), и связь по переменному току не подходит.


Таблица 1. Методы удаления смещения постоянного тока


В некоторых системах удаление смещения постоянного тока усложняется еще больше. В GSM, например, сигнал является TDMA и содержит энергию на относительно низких частотах. Необходимость в быстром установлении времени и реакции на почти постоянный ток во время обучающей последовательности мидамблы исключает использование связи по переменному току. Кроме того, поскольку GSM предназначен для использования в мобильной среде и может включать в себя частотные изменения от пакета к пакету, смещение постоянного тока изменяется динамически от пакета к пакету.

Другая проблема смещения возникает из-за того, что почти все усиление в системе берется в основной полосе частот. Это означает, что любые смещения постоянного тока в любом каскаде усилителя основной полосы частот будут усилены и могут ухудшить динамический диапазон каскада демодулятора после усиления. В каскадах усилителя основной полосы частот следует использовать точные методы аналоговой разработки, чтобы сделать эти смещения как можно меньшими. Любые оставшиеся смещения можно удалить с помощью статической подстройки в аналоговой области, используя, например, ЦАП для удаления фиксированных смещений.

Последние несколько дБ уменьшения смещения выполняются программно, где алгоритм отслеживает обучающую последовательность в пакете и корректирует смещение постоянного тока в каждом пакете. Результирующее улучшение динамического диапазона делает прямое преобразование подходящим для использования в высокопроизводительной системе, такой как GSM.

В других системах можно использовать связь по переменному току и по-прежнему адекватно реагировать на переходные процессы от включения, переключения усиления и т. Д. Например, системы с расширенным спектром прямой последовательности, такие как сигнал WCDMA 4 МГц, используемый для 3-го — сотовые системы поколения могут допускать некоторую потерю информации в сигнале.Обычно можно установить частоту среза верхних частот в диапазоне нескольких килогерц без заметного влияния на частоту ошибок по битам системы.

Прямое преобразование и преобразователи

Датчики прямого преобразования используются во многих системах. Проблема с передачей с прямым преобразованием возникает, когда передаваемый сигнал большой мощности просачивается обратно в канальный ГУН, нарушая целостность фазы. В системах ЧМн обычно модулируют ГУН передачи на половинной частоте напрямую и удваивают несущую частоту.




Для более сложных систем модуляции использовалось несколько подходов. Прямые цепи передачи супергетиков с разомкнутым контуром, в которых ПЧ квадратурно модулируются, а затем преобразуются с повышением частоты до несущей частоты, являются обычным явлением, но требуют фильтрации для удаления компонентов внеполосного шума. Стоимость и размер этой фильтрации нежелательны в портативном приложении.

Вариант этого подхода использует ФАПЧ с фиксированным смещением в дополнение к настраиваемому генератору, а модуляция I / Q применяется непосредственно к результирующей несущей частоте.При таком подходе любая утечка передаваемого сигнала обратно в ГУН относительно безвредна, поскольку ГУН смещен относительно несущей частоты и нечувствителен к проблемам с инжекцией.


Рис. 12. Модуляция с обратной связью со смещенной ФАПЧ


Аналогичный подход к подходу с ФАПЧ со смещением использует архитектуру с обратной связью, где передаваемый сигнал (предполагается, что это сигнал с фазовой модуляцией с постоянной огибающей) генерируется ГУН, управляемым замкнутым контуром.На рисунке 12 I / Q модуляция генерируется на фиксированной промежуточной частоте, установленной LO2. Этот точный сигнал смешивается с преобразованной с понижением частоты версией (посредством настраиваемого гетеродина LO2) выходного радиочастотного сигнала, создавая (после фильтрации нижних частот) сигнал ошибки, который приводит конечный ГУН к правильной частоте и фазе.

Любые дефекты, вызванные утечкой или другими механизмами, поглощаются работой контура, и получаемая в результате форма передаваемого сигнала является очень чистой копией сигнала ПЧ. Этот передатчик более надежен, чем супергерет с разомкнутым контуром, и снижает требования к фильтрации.Однако для этого по-прежнему требуются два гетеродина, что приводит к снижению площади платы и стоимости схемы.


Рис. 13. Архитектура передатчика с замкнутым контуром «Virtual-IF»


Третья архитектура передатчика называется «Virtual-IF». Этот подход используется в недавно представленном чипсете приемопередатчика GSM. Здесь I / Q-модуляция основной полосы частот применяется к квадратурному смесителю, генерируя желаемый сигнал GMSK. Однако частота ПЧ не генерируется ФАПЧ или отдельным генератором.Вместо этого частота «виртуальной ПЧ» генерируется контуром, начинающимся с настраиваемого синтезатора на частоте, скажем, 1350 МГц, смешанной с выходным сигналом силового ГУН, работающего на желаемой несущей 900 МГц. Выход смесителя с частотой примерно 450 МГц разделен на квадратурные составляющие для I / Q-модулятора. Выход модулятора делится на два, в результате получается сигнал 225 МГц.

Этот сигнал подается на частотно-фазовый детектор, где он сравнивается с выходным сигналом настраиваемой системы ФАПЧ, деленным на 6.Выходной сигнал PFD с фильтрацией нижних частот вынуждает ГУН выбрать нужную частоту и фазу, после чего его можно усилить до необходимого выходного уровня. Когда настраиваемый ГУН перемещается в новый канал, частота модулированной ПЧ изменяется. Обходя петлю в этой схеме, мы обнаруживаем, что

FIF = FRF-FSYNTH из микшера обратной связи, и

FIF / 2 = FSYNTH / 6; или FIF = FSYNTH / 3

Поскольку PFD будет приводить RF VCO к частоте и фазе, которые заставляют его входы быть равными:

FRF-FSYNTH = FSYNTH / 3, что приводит к

FRF = 4/3 FSYNTH

Это означает, что передаваемый РЧ-сигнал находится на частоте, которая на 33% отличается от ГУН основного настраиваемого синтезатора, что достаточно для снижения эффектов утечки до приемлемого уровня.Это достигается без использования второго синтезатора.

Кроме того, этот метод не требует фильтрации на ПАВ ПЧ, а результирующая модуляция достаточно чистая, поэтому не требуется дуплексный фильтр для уменьшения излучения в полосе приема. Методы, описанные в этой статье, были использованы в многодиапазонном радиочипсете GSM, предназначенном для портативных приложений. Приемник прямого преобразования подходит для всех схем модуляции GSM, а передатчик подходит для всех схем модуляции с постоянной огибающей, используемых в GSM.

Благодарности

Джон Стрэндж и сотрудники Центра проектирования Analog Devices в Кенте (Великобритания) внесли значительный вклад в подготовку этой статьи.

Othello ™: новый набор радиочипов с прямым преобразованием, исключающий каскады промежуточной частоты

Введение

Компания Analog Devices недавно анонсировала революционный трансивер с нулевой ПЧ AD6523 и многополосный синтезатор AD6524. AD6523 содержит основные функции, необходимые как для приемника прямого преобразования, так и для прямого передатчика VCO, известного как передатчик Virtual-IF .Он также включает в себя блок генерации гетеродина и полный встроенный стабилизатор, который подает питание на все активные схемы радиостанции. AD6524 — это синтезатор с дробным коэффициентом деления, который отличается чрезвычайно коротким временем блокировки, что позволяет использовать расширенные услуги передачи данных по сотовым телефонам, такие как высокоскоростная передача данных с коммутацией каналов (HSCSD) и общие услуги пакетной радиосвязи (GPRS).

Вместе эти две ИС обеспечивают основные функции, необходимые для реализации двух- или трехдиапазонной радиосвязи для сотовых телефонов GSM.Технология прямого преобразования в сочетании с новым поворотом модулятора контура трансляции (или прямого ГУН) сокращает объем внешней фильтрации, необходимой в радиостанции, до абсолютного минимума.

Стандарт GSM

Глобальная система для мобильных телефонов (GSM) была официально запущена в 1992 году, после более чем пяти лет разработки стандартов Европейским институтом стандартов электросвязи (ETSI). Целью GSM было объединить Вавилон европейской связи под единым стандартом цифровой сотовой связи.До появления GSM в Европе фактически существовала одна отдельная сотовая сеть для каждой страны, что делало международный роуминг на континенте практически невозможным. С GSM гражданин любой из семнадцати исходных стран мог перемещаться в любую другую страну, используя единственный сотовый телефон. Стандарт, который был написан с расчетом на будущее расширение служб данных и других приложений, вскоре стал популярным во всем мире. Сейчас он принят более чем в 140 странах, в которых работает более 200 сетей.

Полосы частот, первоначально выделенные для GSM, составляли от 890 до 915 МГц для мобильной передачи и от 935 до 960 МГц для мобильного приема. Этот диапазон был расширен до так называемых диапазонов E-GSM от 880 до 915 МГц и от 925 до 960 МГц. Еще одно выделение частот было сделано для дальнейшего увеличения пропускной способности GSM. Эта полоса, распределенная службам цифровой связи (DCS), составляла 1710–1785 МГц и 1805–1880 МГц. Все страны, применяющие GSM, используют одну из этих двух пар полос частот, за исключением США, где обе полосы уже были распределены FCC.Частотные аукционы служб персональной связи (PCS) в середине 1990-х сделали доступным набор диапазонов для GSM в США: 1850–1910 МГц и 1930–1990 МГц.

Типичный на сегодняшний день мобильный телефон GSM (или удобный) будет иметь выходную мощность 2 Вт и должен принимать сигналы с низким уровнем -102 дБмВт (менее 1/10 пиковатта). Удобное устройство включает в себя мощное ядро ​​процессора цифровых сигналов (DSP) (эквивалентное ADSP-218x) для кодирования, шифрования, чередования, пакетирования, передачи, приема, де-пакетирования, де-чередования, де-шифрования и декодирования данные, поступающие на аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи голосового диапазона.Не менее мощный микроконтроллер (ARM или Hitachi H8) в сочетании с аппаратным пакетным процессором управляет синхронизацией, необходимой для реализации множественного доступа с временным разделением (TDMA) и функций скачкообразной перестройки частоты, чтобы поддерживать телефонный звонок на определенном временном и частотном канале. . Микроконтроллер также реализует человеко-машинный интерфейс и управляет всеми необходимыми протоколами для связи с базовыми станциями.

Дизайн радиоархитектуры

Большинство цифровых сотовых телефонов сегодня включают в свою сигнальную цепочку по крайней мере одно «понижающее преобразование».Это преобразование частоты сдвигает полезный сигнал из выделенного диапазона RF для стандарта (например, на 900 МГц) на некоторую более низкую промежуточную частоту (IF), где выбор канала выполняется с помощью узкого фильтра выбора канала (обычно поверхностной акустической волны). (SAW) или керамического типа). Теперь отфильтрованный сигнал затем преобразуется с понижением частоты либо во вторую ПЧ, либо непосредственно в полосу модулирующих частот, где он оцифровывается и демодулируется в процессоре цифровых сигналов (DSP).

Идея использования прямого преобразования для приемников уже давно вызывает интерес в разработке RF.Причина очевидна: на этапах переделки потребительского оборудования увеличивается стоимость, объем и вес. Для каждого каскада преобразования требуется гетеродин (часто включающий синтезатор частот для привязки гетеродина к заданной частоте), смеситель, фильтр и (возможно) усилитель. Поэтому неудивительно, что приемники прямого преобразования могут быть привлекательными. Устранены все промежуточные ступени, что снижает стоимость, объем и вес ресивера.

Первый радиомодуль Othello еще больше сокращает количество компонентов за счет интеграции входного малошумящего усилителя GSM (LNA).Это устраняет RF-фильтр (фильтр «изображения»), который необходим для устранения изображения или нежелательного продукта смешения смесителя и внешнего МШУ. Этот каскад, обычно реализуемый с помощью дискретного транзистора, плюс схемы смещения и согласования, насчитывает в общей сложности около 12 компонентов. Интеграция LNA позволяет сэкономить от 15 до 17 компонентов, в зависимости от степени согласования, требуемой фильтром (теперь исключенным).

Рис. 1. Блок-схема двухдиапазонного радиоприемника Othello

Superhomodyne

Приемник прямого преобразования

Функциональная блок-схема архитектуры двухдиапазонной радиостанции GSM Othello показана на Рисунке 1.Секция приема находится в верхней части рисунка. Через антенный разъем полезный сигнал поступает в переключатель приема / передачи и выходит по соответствующему пути: 925–960 МГц для диапазона GSM или 1805–1880 МГц для DCS. Затем сигнал проходит через полосовой фильтр RF (так называемый «кровельный фильтр»), который служит для пропуска всей желаемой полосы частот, ослабляя все другие внеполосные частоты (блокирующие частоты, включая частоты в полосе передачи), чтобы предотвратить их от насыщения активных компонентов во внешнем интерфейсе радио.За кровельным фильтром следует малошумящий усилитель (МШУ). Это первый элемент усиления в системе, эффективно уменьшающий вклад всех последующих каскадов в системный шум. После LNA смеситель прямого преобразования преобразует полезный сигнал с радиочастоты (RF) полностью в полосу модулирующих частот, умножая полезный сигнал на выходной сигнал гетеродина (LO) на той же частоте.

Затем выходной сигнал каскада смесителя передается в квадратуре (каналы I и Q) на каскад усилителя основной полосы частот с регулируемым усилением.VGA также обеспечивает некоторую фильтрацию соседних каналов и ослабление внутриполосных блокировщиков. Эти сигналы блокировки представляют собой другие каналы GSM, которые находятся на некотором расстоянии от желаемого канала, скажем, на 3 МГц и более. Усилители основной полосы частот фильтруют эти сигналы, чтобы они не вызывали насыщение приемных АЦП. После каскада усилителя полезный сигнал оцифровывается приемными АЦП.

Преобразователь Virtual-IF

Секция передачи начинается справа, с мультиплексированных входов / выходов I и Q.Поскольку система GSM является дуплексной системой с временным разделением каналов (TDD), передатчик и приемник никогда не работают одновременно. Архитектура радио Othello использует этот факт для экономии четырех выводов на корпусе ИС трансивера. Квадратурные сигналы передачи поступают в передатчик через мультиплексированные входы / выходы. Эти сигналы I и Q затем модулируются на несущей с промежуточной частотой более 100 МГц.

Выход модулятора поступает на фазочастотный детектор (PFD), где он сравнивается с опорной частотой, которая генерируется внешним каналом, выбирающим гетеродин.Выходной сигнал PFD представляет собой накачку заряда, работающую на частоте выше 100 МГц, выходной сигнал которой фильтруется довольно широким (1 МГц) контурным фильтром. Выходной сигнал контурного фильтра управляет портом настройки генератора, управляемого напряжением (ГУН), с частотными диапазонами, которые покрывают полосы передачи GSM и DCS.

Выход передающего VCO отправляется в два места. Основной путь ведет к усилителю мощности передачи (PA), который усиливает передаваемый сигнал примерно от +3 дБм до +35 дБм, отправляя его на переключатель приема / передачи и фильтр нижних частот (который ослабляет гармоники усилителя мощности).Усилители мощности двухдиапазонные, с простым управляющим напряжением CMOS для переключателя диапазонов. Выходной сигнал ГУН также поступает на смеситель обратной связи передачи с помощью ответвителя, который представляет собой либо печатную схему, построенную с дискретными индукторами и конденсаторами, либо монолитное (обычно керамическое) устройство связи. Смеситель обратной связи преобразует сигнал передачи с понижением частоты в передающую IF и использует его в качестве сигнала гетеродина для модулятора передачи.

У этого типа модулятора есть несколько названий, но наиболее наглядным из них, вероятно, является «цикл трансляции».Модулятор контура трансляции использует один ключевой аспект стандарта GSM: схема модуляции представляет собой манипуляцию с минимальным сдвигом с гауссовой фильтрацией (GMSK). Этот тип модуляции не влияет на амплитуду огибающей, что означает, что усилитель мощности может быть насыщен и по-прежнему не искажать сигнал GMSK, отправляемый через него.

GMSK можно сгенерировать несколькими способами. В другом европейском стандарте (для беспроводных телефонов) GMSK создается путем прямой модуляции свободно работающего VCO с потоком данных, отфильтрованным по Гауссу.В GSM предпочтительным методом была квадратурная модуляция. Квадратурная модуляция создает точный фазовый GMSK, но дефекты в схеме модулятора (или ступенях повышающего преобразования) могут вызывать флуктуации огибающей, которые, в свою очередь, могут ухудшить фазовую траекторию при усилении насыщенным усилителем мощности. Чтобы избежать такого ухудшения характеристик, производители телефонов GSM были вынуждены использовать усилители с несколько более высокой линейностью за счет снижения эффективности и времени разговора на цикл зарядки аккумулятора.

Модулятор контура трансляции сочетает в себе преимущества прямой модуляции ГУН и, по сути, более точную квадратурную модуляцию.Фактически, схема создает контур фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), состоящий из модулятора, сигнала гетеродина, выхода ГУН и смесителя с обратной связью. Результатом является прямомодулированный выходной сигнал ГУН с идеально постоянной огибающей и почти идеальной фазовой траекторией. Ошибки фазовой траектории, составляющие всего 1,5 градуса, были измерены в ИС приемопередатчика AD6523 с использованием генератора сигналов в качестве сигнала гетеродина для обеспечения эталона для контура.

Частотное планирование

Важным аспектом конструкции радиостанции Othello является частотный план.Стандарт GSM имеет строгие требования в отношении побочных излучений внутри и вне диапазона. Сотовый телефон GSM должен выдерживать очень высокие уровни блокировок (0 дБм), продолжая при этом нормальный прием. Телефон также не должен излучать паразитные сигналы в других диапазонах выше определенного уровня (в диапазоне приема GSM -112 дБ относительно передаваемого сигнала!).

Архитектура радио Othello была разработана с учетом всей системы. Частотный план был тщательно разработан, чтобы удовлетворить трем одинаково важным критериям:

  1. Уменьшение побочных излучений от радио
  2. Минимизация полосы пропускания двухдиапазонного гетеродина (LO) VCO
  3. Устраните как можно больше потенциальных блокаторов

Удовлетворение всех этих критериев позволило решить основные проблемы с радиосвязью, всегда имея в виду конечного пользователя и приложение.Окончательное решение получилось одновременно элегантным и практичным.

Уменьшение побочных излучений от радио

Побочные излучения от радио могут вызвать проблемы как в режиме передачи, так и в режиме приема. Непоследовательный сигнал гетеродина может попасть в антенну и «самоблокировать» приемник прямого преобразования, снижая чувствительность. Сигнал гетеродина также может исходить от антенны и ухудшать характеристики других приемников.

В частотном плане Othello центральная частота гетеродина была выбрана равной примерно 1350 МГц.Это стратегически поместило гетеродин между полосами частот GSM и DCS, позволяя использовать один гетеродин как для GSM, так и для DCS, экономя компоненты. Поскольку эта частота удалена от любого из диапазонов, входные фильтры радиостанции будут ослаблять любой излучаемый сигнал гетеродина, и поэтому он не представляет проблемы как излучаемое побочное излучение. Даже если сигнал передается напрямую от контакта к контакту на ИС, его уровень мощности будет ниже, чем требования GSM для внутри- или внеполосных блокираторов, принимаемых на антенну.

В разделе «Передача» ложные сигналы также могут представлять проблему. Хотя передатчик является прямым модулятором ГУН, смеситель с обратной связью будет вводить паразитные сигналы на своем выходе, которые должны быть отфильтрованы перед входом в фазовый детектор. В противном случае они могут появиться на выходе сами или вызвать появление других паразитных сигналов, смешиваясь с желаемым сигналом модуляции из-за нелинейной работы входного каскада фазового детектора. Это проблема, присущая любому модулятора петли трансляции.Архитектура Othello , использующая широко разнесенную частоту гетеродина, упрощает фильтрацию этих продуктов.

Минимизация полосы пропускания двухдиапазонного гетеродина VCO

Архитектура Othello была разработана с целью минимизировать количество внешних компонентов, необходимых для создания полноценной двухдиапазонной радиостанции. Частотный план был специально выбран для того, чтобы один ГУН гетеродина мог покрывать полосы частот как GSM, так и DCS, при этом соблюдая обязательные строгие требования к фазовому шуму при смещении 3 МГц, требуемом для всех ГУН гетеродина GSM.Если требования к полосе пропускания ГУН сведены к минимуму, ГУН может быть спроектирован с максимальным напряжением питания 2,7 В. Это позволяет всей двухдиапазонной радиостанции работать при 2,7 В, снижая потребляемую мощность и позволяя использовать никель-никель. кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH) или литий-ионные (Li-ion) батареи.

Устраните как можно больше потенциальных блокаторов

Благодаря архитектуре приемника с прямым преобразованием, радиостанция Othello имеет меньше «проблемных» каналов для тестов блокировки, требуемых GSM.Супергетеродинные приемники всегда должны иметь дело с откликами половинной ПЧ, которые трудно фильтровать с помощью ВЧ-фильтров из-за требуемых форм-факторов. Переходя к прямому преобразованию, Othello устраняет половинный отклик ПЧ.

Производительность

Одним из ключевых преимуществ радиостанции Othello является то, что уменьшение количества компонентов, необходимых для ее реализации, не приводит к снижению производительности. В диапазонах GSM и DCS коэффициент шума системы Othello обеспечивает производственный запас около 6 дБ от требуемой чувствительности приемника -102 дБмВт.Передатчик обеспечивает аналогичный производственный запас со среднеквадратичными ошибками фазовой траектории 2,5 ° по сравнению с требованием в 5 ° среднеквадратичных значений.

Будущие выгоды

Другой важной особенностью радиостанции Othello является то, что синтезатор дробного N AD6524 имеет время блокировки, достаточно короткое для обеспечения работы GPRS. [GPRS, расширение сети GSM, появившееся в 2000 году, позволит использовать очень высокие скорости передачи данных на совместимом телефоне GSM.] Требование работы GPRS состоит в том, что синтезатор LO должен блокировать менее половины временного интервала GSM. (время блокировки менее 250 мкс).AD6524 с его синтезатором с дробным N может достигать синхронизации быстрее, чем обычные синтезаторы, потому что типы с дробным N работают на опорных частотах, которые выше, чем разнос каналов, таким образом перескакивая более чем на один канал за опорный цикл. В случае AD6524 опорная частота 26 МГц, вдвое превышающая частоту системного кристалла (по сравнению с разносом каналов 200 кГц), гарантирует, что радиостанция Othello будет соответствовать требуемому времени захвата для GPRS. Быстрое время блокировки также помогает снизить энергопотребление, позволяя секции основной полосы частот отключать радио в течение более длительных интервалов времени.

Радиоприемник Othello открыл новые возможности для будущего. Сегодня полноценная двухдиапазонная радиостанция Othello, включая все функции управления питанием, может быть реализована всего с 90 компонентами. При таком небольшом количестве компонентов радиоприемник может быть размещен на плате менее 10 см2. На рис. 2 представлена ​​фотография прототипа радиоустройства для «Отелло», реализованного на четырехслойной печатной плате. Сравните это с супергетеродинным приемником, в котором сегодня используется около 225 компонентов, размещенных на плате размером менее 15 см2 для обеспечения той же функциональности.(Даже это улучшение по сравнению с радиоприемниками, существовавшими всего два года назад, в которых использовалось такое же количество компонентов для реализации однополосного радиомодуля GSM!) — Производитель оборудования (OEM) меньше тратит на спецификацию материалов (BOM) и меньше на вставку компонентов (около копейки за вставку). Время сборки телефона сокращается, что увеличивает производительность завода; и улучшенная технологичность телефона (меньше поломок с меньшим количеством паяных соединений и т. д.) увеличивает надежность.

Рисунок 2 — Фотография прототипа печатной платы радиоприемника Othello

Поскольку радиостанции Othello могут быть настолько компактными, они позволяют включать радиотехнологию GSM во многие продукты, из которых она исключена, например, в очень компактные телефоны. или карты PCMCIA. Однако реальная сила прямого преобразования станет очевидной, когда универсальные телефоны третьего поколения будут разработаны для работы с несколькими стандартами. При прямом преобразовании аппаратные фильтры выбора канала будут ненужными, потому что выбор канала выполняется в секции цифровой обработки сигналов, которая может быть запрограммирована для обработки нескольких стандартов.Сравните это с супергетеродинной архитектурой; многочисленные радиоканалы, необходимые для работы с различными стандартами (потому что для каждого из них требуются разные фильтры выбора канала), все должны быть размещены в небольшом пространстве. При прямом преобразовании одну и ту же радиоканал можно теоретически использовать для нескольких различных стандартов, полос пропускания и типов модуляции. Таким образом, просмотр веб-страниц и голосовые услуги могут, по идее, осуществляться через сеть GSM с использованием одного и того же радиомодуля в телефоне.

Аналоговые устройства и GSM

В будущем радиостанция Othello станет лишь первым из семейства приемников прямого преобразования от Analog Devices.Еще больше в разработке. Но эта технология хорошо обоснована почти за десятилетие разработки продуктов для индустрии GSM. Чипы ADI можно найти в миллионах мобильных телефонов GSM по всему миру. Вот некоторые вехи на этом пути:

1991: Выпуск AD7002: ADI устанавливает промышленный стандарт I / Q-интерфейса GSM
1992: Запуск GSM
1993: Начало партнерства между ADI и The Technology Partnership (разработка программного обеспечения
)
Выпуск ADSP21msp59 DSP со смешанным сигналом и аудиокодека
1995: Выпуск AD7015 (первая полная ИС преобразователя основной полосы частот) и приемника AD607 IF

Первое одобрение типа телефона на базе ADI и TTP
1996: Выпуск набора микросхем основной полосы AD20msp410
1997: Выпуск набора микросхем основной полосы AD20msp415
Выпуск AD6432 IF IC
Первая эталонная радиостанция ADI доставлена ​​заказчикам
1998: Выпуск чипсета основной полосы частот AD20msp425
1999: Выпуск радиомодуля прямого преобразования Othello
Введение детектора истинной мощности ™ Детекторы среднеквадратичной мощности (AD8361) )

Создание приемника прямого преобразования: часть 1

В этой серии статей я собираюсь отправиться в путешествие.Мы собираемся вместе изучить приемник прямого преобразования, и я покажу вам все, что смогу. Давайте начнем!

Зачем нужен приемник прямого преобразования?

Когда я перезапустил любительское радио в декабре 2016 года, это было с моим BITX40. Замечательный маленький трансивер от Ашхара Фархана. Я посмотрел на описание схемы и схему на hfsignals.com и должен признать, я действительно не понимал, на что смотрю. Я понял, что такое большинство компонентов, и мало что еще.Перенесемся в декабрь 2018 года, и теперь я понимаю намного больше. Я ремонтировал и модифицировал свой BITX40 не раз, а также внес в него значительные изменения. Некоторые были успешными, а некоторые нет. Но каждый эксперимент научил меня большему. Сегодня у него есть VFO на базе Arduino, который запускает сильно модифицированный / взломанный скетч uBITX.

Итак, как это соотносится с приемником прямого преобразования? Где-то в своих онлайн-чтениях я читал о приемнике с прямым преобразованием — более простой топологии без недостатков супергетеродина, с которой я к настоящему времени довольно хорошо знаком.

В августе 2018 года Ханс Саммерс объявил о QSX. Хотя он еще не вышел, он довольно много рассказал о его дизайне. Это приемник прямого преобразования , и тесты показывают его высокую чувствительность. Затем я прочитал сообщение Уэса Хейворда на w7zoi.net «50 лет прямого преобразования», и оно пролило серьезный свет на то, как работают приемники прямого преобразования, а также на их историю и наследие.

Выбор приемника прямого преобразования для сборки

Наконец все дошло до критической точки — я хочу построить одну из этих вещей! Некоторые поисковые системы нашли много разных дизайнов с разным уровнем сложности, но ни один из них не выделился для меня.В предыдущем разговоре с Ашхаром Фарханом в группе BITX40 и uBITX в Facebook он упомянул, что Experimental Methods in RF Design (не случайно, книга, частично написанная вышеупомянутым Уэсом Хейвордом), содержит пример схемы приемника прямого преобразования, который имеет только 3 транзистора — звучит здорово! Я отложил книгу в нашей местной библиотеке (в которой есть фантастических подборок книг для радиолюбителей) и ждал… и терял терпение.

Я снова отправил сообщение в группу Facebook, ища предложения по созданию схемы.Фархан предложил дизайн, который он опубликовал в 2007 году: DC40.

Первый взгляд на DC40

Как следует из названия, DC40 — это приемник прямого преобразования для 40 метров. Рабочий приемник оживает, имея всего 3 транзистора, несколько катушек индуктивности и другие базовые пассивные компоненты. Вместо того, чтобы рассказывать вам все об этом, я умоляю вас прочитать собственное описание Фархана на странице DC40 на его веб-сайте.

Схема основана на деталях, которые легко доступны в Индии.Трансформаторы установлены на сердечниках балуна ТВ, а передний фильтр намотан на нейлоновую шайбу. Эти детали на самом деле труднее достать, если они не лежат у вас в ящике для мусора. Я не. Трансформаторы будут намотаны на тороиды FT37-43, а передняя часть — на T37-6 или, возможно, T50-6.

Начало работы

Первое, что порекомендовал построить Фархан, — это аудиоусилитель. Я поискал в своей хижине указанный LM386. Я был уверен, что у меня есть одна и старая плата Pixie, но я выбросил их некоторое время назад.Ой!

DC40 Audio Amplifier

В моей коллекции вещей я нашел старое карманное радио AM. Там был TDA2822m, микросхема усилителя стерео звука. Я поискал в Google схему моноусилителя на базе TDA2822m и нашел такую ​​схему на freewiringdiagram.blogspot.com.

После тестирования на макетной плате я достал медную печатную плату и построил ее в уродливом стиле, как показано слева. Но я чувствую, что это совсем не уродливо. Хотя я хочу, чтобы радио работало, когда я закончу, я также хочу, чтобы оно было красивым — посмотрим, как оно пойдет!

Что будет дальше

В этой серии я собираюсь задокументировать сборку как можно больше и опишу изменения в схеме, которые я планирую.) и получите уведомление, когда будет готов следующий взнос. Фоток строительства будет много, и не волнуйтесь, я тоже покажу свои ошибки. 73!

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы увидеть Часть 2

Сопутствующие товары

Приемники прямого преобразования — все, что вам нужно знать

Радиоприемники — очень важные части работающей радиостанции. Радиоприемник — это то, что использует информацию от антенны и демодулирует сигнал, превращая его в то, что мы можем слушать.Есть много разных типов радиоприемников и разных типов конструкций.

Приемник прямого преобразования — это тип приемника, который демодулирует входящий сигнал с помощью генератора, частота которого аналогична несущей частоте входящего сигнала. Приемники прямого преобразования также известны как приемники гомодинные.

В отличие от супергетеродинного приемника, модулированный сигнал преобразуется в аудиосигнал за один прием. Это делает процесс немного проще, чем супергетеродинный процесс, который требует нескольких шагов для преобразования радиосигнала.Частота ПЧ приемника прямого преобразования равна нулю.

И в гомодинных, и в супергетеродинных приемниках модулированный радиочастотный сигнал проходит через антенну и проходит через генератор. В гомодинном приемнике генератор вырабатывает сигнал, идентичный сигналу несущей. В супергетеродинном приемнике генератор вырабатывает сигнал, который немного отличается от сигнала несущей, что создает промежуточную частоту.

Преимущества и недостатки

У приемников прямого преобразования есть много преимуществ и недостатков.Самым большим преимуществом является отсутствие нескольких этапов преобразования. Эта конструкция преобразует сигнал за один проход. Из-за этого конструкция приводит к меньшему потреблению схем и мощности.

Недостатком является то, что иногда может происходить утечка сигнала. Схема с трудом подавляет гудение из-за высокого усиления звуковой частоты, необходимого для работы схемы.

История и использование

Гомодинный приемник, или приемник с прямым преобразованием, был изобретен в 1932 году британцами в попытке создать что-то, что работало бы лучше, чем супергетеродинный приемник.

Сегодня приемники прямого преобразования широко используются в сотовых телефонах, телевизорах, медицинском оборудовании и программно-конфигурируемых радиосистемах.

Заключение

В заключение, радиоприемники — невероятно важная часть конструкции радиостанций. Приемник — это то, что принимает информацию от антенны и превращает ее в то, что мы можем понять и услышать.

Существует множество различных конструкций радиоприемников, но два из самых популярных — супергетеродинные и гомодинные (также известные как приемники с прямым преобразованием).Эти два типа приемников работают одинаково, но не одинаково.

Супергетеродинный приемник преобразует модулированный сигнал в базовый сигнал в два этапа. Гомодинный ресивер делает то же самое, за исключением того, что для его завершения требуется всего один шаг. Генератор гомодинного приемника настроен на ту же частоту, что и несущая частота, поэтому он производит демодулированный сигнал за один шаг.

Несмотря на то, что гомодинный приемник использует меньше схем и потребляет меньше энергии, он все еще не так популярен в радио.Супергетеродинный приемник — это то, что в основном встречается в радио, но гомодинный приемник — отличная альтернатива для проверки.

Ознакомьтесь с этими ссылками:

Amplifier Design – What You Need to Know

Oscillator Design – What You Need to Know

https://www.cwtouchkeyer.com/ cwtouchkeyer.com/ham-radio-modulation/

HAM Radio Electricity Basics

Источники:

Википедия

Википедия

ARY

AR YouTube

AR 3.14: Современные архитектуры — Разработка LibreTexts

В этом разделе обсуждаются архитектуры передатчика и приемника в поколениях, предшествовавших программно-определяемой радиосвязи (использовавшейся в 4G и 5G). Это архитектуры, которые могут быть реализованы в аналоговом оборудовании.

3.7.1 Архитектура приемника

Достичь высоких характеристик для приемника сложнее, чем для передатчика.

или передатчик. Коммуникационные приемники чаще всего используют смешивание радиочастотного сигнала с фиксированным сигналом, называемым гетеродином, для создания низкочастотной копии модулированного радиочастотного сигнала.В некоторых архитектурах приемников используется один этап микширования, в других — два. В сотовых системах приемник должен быть достаточно чувствительным, чтобы обнаруживать сигналы размером \ (100 \ text {fW} \) или меньше.

Некоторые из архитектур, используемых в современных приемниках, показаны на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) (a) — это супергетеродинная архитектура во многом в той же форме, в которой она использовалась на протяжении столетия. Ключевые особенности этой архитектуры состоят в том, что есть две стадии микширования, и требуется фильтрация для подавления ложных продуктов микширования.Каждая ступень микширования имеет свой собственный ГУН. Приемник постепенно снижает частоту несущего информацию сигнала. Смеситель для подавления изображения в пунктирной рамке обеспечивает подавление частоты изображения для создания ПЧ (или частоты основной полосы частот), которая может быть непосредственно дискретизирована. Однако добиться необходимого баланса амплитуды и фазы сложно. Вместо этого иногда используется архитектура, показанная на рисунке \ (\ PageIndex {2} \) (b). Фильтр между двумя смесителями может быть довольно большим. Например, если

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Архитектура полярного модулятора: (a) компоненты с амплитудной и фазовой модуляцией, усиленные отдельно и объединенные; и (b) амплитуда, используемая для модуляции источника питания, управляющего насыщающим усилителем с фазомодулированным входом.{\ circ} \) фазовращатель; \ (f _ {\ text {HIGH}}, \: f _ {\ text {MED}}, \) и \ (f _ {\ text {LOW}} \) обозначают секции с относительно высокой, средней и низкой частотой. .

входящий сигнал равен \ (1 \ text {GHz} \), частота сигнала после первого микшера может быть \ (100 \ text {MHz} \).

Фильтры меньше по размеру и имеют более высокую производительность на более высоких частотах. Это используется в приемнике с двойным преобразованием, показанном на рисунке \ (\ PageIndex {2} \) (c). Это похоже на традиционную супергетеродинную архитектуру, за исключением того, что ПЧ между двумя смесителями высока.Например, если входящий сигнал — \ (1 \ text {GHz} \), выход первого микшера может быть \ (3 \ text {GHz} \). Эта архитектура также обеспечивает широкую радиосвязь с диапазоном, выбранным путем выбора частот двух гетеродинов.

Приемник с низкой или нулевой ПЧ, показанный на рисунке \ (\ PageIndex {2} \) (d), использует меньше оборудования и обычно используется в менее требовательных коммуникационных приложениях. В высокопроизводительных системах, таких как сотовая телефонная система, эта архитектура требует больше времени на разработку, а также схемы калибровки для обрезки трактов I и Q таким образом, чтобы они были точно согласованы.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Преобразование частоты с использованием гомодинного смешения: (а) спектр с большим гетеродином и низкочастотными составляющими после преобразования с понижением частоты; (b) спектр основной полосы частот, показывающий только положительные частоты; (c) спектр основной полосы частот после микширования; (d) спектры понижающего преобразования, когда радиосигнал не имеет спектрального содержания на несущей частоте; и (e) сигнал, прошедший через фильтр нижних частот, преобразованный с понижением частоты (d).

3.7.2 Однородное преобразование частоты

Микширование и обнаружение Homodyne — одна из самых ранних технологий беспроводных приемников, которая используется в AM-радио.При гомодинном микшировании несущая модулированного сигнала восстанавливается и синхронизируется по фазе с входящей несущей частотой. Смешивание несущей с РЧ-сигналом приводит к получению ПЧ-сигнала с центром вокруг нулевой частоты.

Спектры сигналов при гомодинном смешивании показаны на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). На рисунке \ (\ PageIndex {3} \) (a) радиочастотные сигналы показаны с правой стороны, а сигналы основной полосы частот показаны с левой стороны. Обычно на более низких частотах отображаются как положительные, так и отрицательные частоты, чтобы легче было проиллюстрировать процесс преобразования.Конечно, отрицательных частот не бывает. Характерной чертой гомодинного микширования является то, что гетеродин соответствует несущей и находится в середине желаемого радиочастотного канала. Компоненты радиочастотного сигнала смешиваются с гетеродином, и кажется, что весь радиочастотный спектр смещен вниз относительно постоянного тока. Конечно, фактический спектр основной полосы частот определяется только для положительных частот, поэтому сигналы основной полосы с отрицательной частотой и сигналы основной полосы с положительной частотой объединяются, чтобы получить обнаруженный спектр основной полосы частот, показанный на рисунке \ (\ PageIndex {3} \) (b) .В других схемах модуляции этой возможной потери информации можно избежать с помощью квадратурной демодуляции. Амплитудно-модулированный сигнал имеет идентичные боковые полосы модуляции, поэтому сворачивание положительных и отрицательных частот в основной полосе не приводит к потере информации. Затем используется простая схема определения амплитуды, такая как выпрямитель, и выпрямленный сигнал (обычно) передается непосредственно на динамик.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Преобразование частоты с использованием супергетеродинного смешения.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Преобразование частоты с использованием гетеродинного микширования, показывающее эффект искажения изображения с преобразованным с понижением частоты изображением, перекрывающим основной канал, преобразованный с понижением частоты.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Преобразование частоты с использованием квадратурного смешения прямого преобразования: (а) спектр основной полосы частот на выходе I приемника; (b) спектр основной полосы частот на выходе Q приемника; и (c и d) спектр следующих I и Q каналов.

3.7.3 Гетеродинное преобразование частоты

При гетеродинном микшировании локально генерируемый гетеродин и основной радиочастотный канал разделены по частоте, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {4} \) (a). На этом рисунке РЧ-сигналы (показанные как три дискретных канала в правой части спектра) смешиваются с гетеродином для получения сигналов на более низкой частоте. Эта более низкая частота обычно не является конечной частотой основной полосы частот, и поэтому называется промежуточной частотой (ПЧ). ПЧ основного канала находится на разностной частоте РЧ-сигнала и гетеродина.В этом есть несколько важных уточнений. Первый из них связан с ограничением количества сигналов, которые могут смешиваться с гетеродином. Это делается с помощью фильтра предварительного выбора RF. Чтобы увидеть трудности, связанные с каналом изображения, рассмотрим преобразование частоты в промежуточную частоту, описанную на рисунке \ (\ PageIndex {5} \). Фильтрация снижает уровень канала изображения, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {5} \) (a). Обратите внимание, что основной канал и его изображение равноудалены от гетеродина, см. Рисунок \ (\ PageIndex {5} \).Оба преобразовывают с понижением частоты до одной и той же частоты ПЧ. В худшем случае изображение ПЧ может быть больше, чем изображение желаемого канала.

3.7.4 Приемник прямого преобразования

Приемники прямого преобразования Zero-IF похожи на квадратурные гомодинные приемники в том, что гетеродин располагается рядом с центром радиочастотного канала. Важной характеристикой приемников прямого преобразования является то, что существует только один уровень микширования. Процесс преобразования описан на рисунке \ (\ PageIndex {6} \).Особое преимущество прямого преобразования состоит в том, что исключаются относительно большие фильтры ПЧ. Они неизменно реализуются в виде квадратуры

.


Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): квадратурный демодулятор прямого преобразования.

, см. Рисунок \ (\ PageIndex {7} \). используется в сотовых телефонах, поскольку потребляет мало энергии постоянного тока и, следовательно, продлевает срок службы батареи и совместим с монолитными ИС. Прямое преобразование в настоящее время является предпочтительным методом преобразования с понижением частоты.

Основная неидеальность этой конструкции — смещение постоянного тока в спектре с понижением частоты.Смещение постоянного тока возникает в основном из-за самосмешивания или выпрямления гетеродина. Это смещение постоянного тока может быть намного больше, чем сам сигнал, преобразованный с понижением частоты. Один из способов справиться со смещением постоянного тока — это фильтрация верхних частот преобразованного с понижением частоты сигнала, но для фильтрации верхних частот требуется большой пассивный компонент (например, последовательный конденсатор), по крайней мере, чтобы избежать проблем динамического диапазона активных фильтров. Фильтрация верхних частот преобразованного с понижением частоты сигнала обязательно отбрасывает информацию в спектре сигнала, и это может быть удовлетворительным только в том случае, если для начала имеется очень мало информации о постоянном токе.

Основная работа при проектировании преобразователей с нулевой ПЧ заключается в преодолении проблемы смещения постоянного тока и, в меньшей степени, в борьбе с джиттером гетеродина. Однако в 4G и 5G используется схема, позволяющая преодолеть эти ограничения. Об этом мы поговорим в следующих главах.

3.7.5 Приемник малой ПЧ

В приемнике с низкой ПЧ одноступенчатое гетеродинное смешение используется для преобразования модулированной несущей РЧ с понижением частоты до частоты чуть выше постоянного тока, возможно, в несколько сотен килогерц или несколько мегагерц, в зависимости от полосы пропускания РЧ канала.При этом устраняется проблема смещения постоянного тока приемника прямого преобразования. Этот сдвиг частоты может составлять всего несколько сотен герц, чтобы быть эффективным. Низкое преобразование ПЧ в настоящее время является предпочтительным методом понижающего преобразования в сотовых телефонах, поскольку оно требует очень небольшого использования батареи, не требует больших фильтров ПЧ и совместимо с монолитными ИС. Иногда преобразование с низкой ПЧ называют прямым преобразованием с понижением частоты, но есть небольшая разница.

3.7.6 Аналого-цифровое преобразование с субдискретизацией

Приемники

с субдискретизацией решают проблему смещения постоянного тока, типичную для других приемников с прямым преобразованием.Идея состоит в том, чтобы дискретизировать модулированный радиочастотный сигнал на субгармонике несущей радиочастотного сигнала, который необходимо преобразовать. Частота дискретизации должна как минимум вдвое превышать ширину полосы частот модулирующего сигнала, а ширина полосы трекового режима должна быть больше несущей частоты. Таким образом, апертура дискретизации является критическим параметром и должна быть в несколько раз меньше периода несущей. К счастью, время апертуры цепей слежения CMOS адекватное. Очень важно использовать фильтр предварительного выбора RF для устранения нежелательных помех и шума за пределами диапазона связи.Наложение сигналов вне полосы пропускания Найквиста на сигнал основной полосы частот является следствием субдискретизации. Сигналы соседних каналов преобразуются без наложения спектров, но они будут находиться за пределами полосы пропускания

.

Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): Двусторонний приемопередатчик с двойным преобразованием для широкополосной работы аварийной или военной радиостанции.

сигнал основной полосы частот. Фликкер-шум на тактовой частоте дискретизации умножается на коэффициент субдискретизации и появляется как дополнительный шум в основной полосе частот.Одно время это был очень привлекательный вариант, но его уступили приемникам с низкой ПЧ.

3.7.7 Первое преобразование IF-to-Basebind

В архитектуре супергетеродинного преобразования есть два гетеродинных каскада, при этом ПЧ первого каскада в современных системах находится в диапазоне от \ (20 \) до \ (200 \ text {MHz} \). Назначение частот известно как частотное планирование, и основные поставщики радиостанций считают это собственностью. Затем эта ПЧ преобразуется в гораздо более низкую ПЧ, обычно от \ (100 \ text {kHz} \) до нескольких мегагерц выше центральной частоты сигнала основной полосы частот.Эта частота обычно называется основной полосой частот, но строго это не так, потому что сигнал все еще смещен по частоте относительно постоянного тока. Некоторые архитектуры прямого преобразования оставляют первый каскад гетеродинного микширования на месте и используют прямое преобразование первой ПЧ в основную полосу (истинная основная полоса — около постоянного тока).

3.7.8 Двусторонний приемник двойного преобразования

Рассмотренные до сих пор приемники подходят для узкополосной связи, типичной для двухточечной и бытовой мобильной радиосвязи. Есть много ситуаций, когда диапазон принимаемых или передаваемых радиочастотных сигналов охватывает очень широкую полосу пропускания, например, в случае аварийных радиоприемников, телевидения и военной связи.Однако обычно мгновенная полоса пропускания невелика. Если используются узкополосные внешние РЧ-архитектуры, потребуется переключаемый блок фильтров, что приведет к непрактично большой радиосвязи. Одним из решений для покрытия очень широкой полосы частот RF является архитектура приемопередатчика с двойным преобразованием, показанная на рисунке \ (\ PageIndex {8} \). Показан частотный план типичного радио, использующего каналы \ (0.1 \ text {MHz} \) между \ (20 \ text {MHz} \) и \ (500 \ text {MHz} \). Ключевой особенностью этой радиостанции является использование двунаправленных микшеров.Следуя цепочке РЧ слева направо, РЧ сначала смешивается по частоте, фильтруется полосой пропускания с использованием распределенного фильтра с высоким — \ (Q \), а затем преобразуется с понижением частоты до более низкой частоты, которая может быть дискретизирована непосредственно АЦП. Пассивный (и, следовательно, двунаправленный) фильтр с гораздо более высокими характеристиками может быть реализован на гигагерцовых частотах, чем на нескольких десятках мегагерц. При передаче функция аналогична, с повторно используемыми микшерами и гетеродином. В качестве приемника используется режекторный фильтр или фильтр нижних частот, чтобы блокировать частоту изображения первого смесителя, так что только верхняя ПЧ боковой полосы представлена ​​первому полосовому фильтру.Фильтр нижних частот или режекторный фильтр может быть фиксированным, хотя в показанном плане должно быть как минимум два состояния фильтров. При передаче фильтры нижних частот или режекторные фильтры предотвращают излучение частоты изображения.

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *