Funkční bloky rádiových systémů



Podobné dokumenty
Rádiové přijímače a vysílače

Dynamický rozsah Intermodulační zkreslení

Aktivní filtry. 1. Zadání: A. Na realizovaných invertujících filtrech 1.řádu s OZ: a) Dolní propust b) Horní propust c) Pásmová propust

Analogový osciloskop

Rádiové funkční bloky X37RFB Krystalové filtry

Řeší parametry kaskády (obvodu složeného ze sériově řazených bloků)

Měření šumového čísla

Tvarovací obvody. Vlastnosti RC článků v obvodu harmonického a impulsního buzení. 1) RC článek v obvodu harmonického buzení

A U = =1 = =0

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření nízkofrekvenčního koncového zesilovače, část

3. kapitola: Útlum, zesílení, zkreslení, korekce signálu (rozšířená osnova)

Zdroje měřících signálů. měřící generátory. Generátory se používají k měření vlastnosti elektrických obvodů. Měřící generátory se dále používají:

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.

1. Vypočtěte stejnosměrnou složku a amplitudu 1. harmonické unipolárního NRZ signálu na obrázku.

KIS A JEJICH BEZPEČNOST I SDĚLOVACÍ SOUSTAVA DOC. ING. BOHUMIL BRECHTA, CSC..

Elektronické zpracování signálu

Pracovní třídy zesilovačů

Univerzita Pardubice. Dopravní fakulta Jana Pernera

TV Generátor. návod ke cvičení z předmětu Multimediální technika a televize (X37MTT) 13. listopadu 2007

R 1 = 2 Ω, R 2 = 1 Ω R 3 = 0,5 Ω, R 4 = 1 Ω U = 2 V, I z = 2 A

Skalární analyzátory

českém Úvod Obsah balení LC USB adaptér Sweex pro bezdrátovou síť LAN

ZDROJE MĚŘÍCÍHO SIGNÁLU MĚŘÍCÍ GENERÁTORY

Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. CW01 - Teorie měření a regulace ZS 2010/2011. reg Ing. Václav Rada, CSc.

Register your product and get support at SDV5225/12. CS Příručka pro uživatele

GRAFICKÉ ROZHRANÍ V MATLABU PRO ŘÍZENÍ DIGITÁLNÍHO DETEKTORU PROSTŘEDNICTVÍM RS232 LINKY

FM radiopřijímač na DIN lištu. Technická dokumentace

2. Určete komplexní impedanci dvojpólu, jeli dáno: S = 900 VA, P = 720 W a I = 20 A, z jakých prvků lze dvojpól sestavit?

DDS7 provozní manuál

Osnova: 1. Klopné obvody 2. Univerzálníobvod Oscilátory

Převodníky analogových a číslicových signálů

Zapojíme-li sériově 2 kondenzátory 1 nf a 10 nf, výsledná kapacita bude A) 120 pf B) 910 pf C) 11 nf (b)

Filtry a jejich aplikace v radiotechnice. Dr. Ing. Pavel Kovář

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Bipolární tranzistor. Bipolární tranzistor. Otevřený tranzistor

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ NAPÁJECÍ ZDROJE

Ovlivňování zabezpečovacího zařízení vozidly elektrické trakce. Doc. Ing. Jiří Danzer CSc. Západoceská univerzita Plzen Fakulta elektrotechnická

Modulace OFDM DVB-T, DAB, DRM

F-F konektor, impedance 75Ω, Vstup RF IN (coupler): Integrovaný širokopásmový zesilovač se ziskem +6dB v celém pásmu Výstup RF OUT:

Softwarové rádio. Zpracoval: Ing. Jiří Sehnal

KV přijímač TÁBOR II ze soupravy ANDROMEDA

Zvyšování citlivosti systémů s analogovým předzpracováním signálů

Pro vš echny body platí U CC = ± 15 V (pokud není uvedeno jinak). Ke kaž dému bodu nakreslete jednoduché schéma zapojení.

ATENTOVY SPIS. Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. č. 34/1957 Sb. Přihlášeno 28. VÍL 1970 [PV )

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů operačních zesilovačů část Test

tvarovací obvody obvody pro úpravu časového průběhu signálů Derivační obvody Derivační obvod RC i = C * uc/ i = C * (u-ur) / ur(t) = ir = CR [

Obrázek 1 Ukázka závislosti Dopplerovy frekvence na C/N

Rušení způsobené provozem radiolokátoru FADR Armády České republiky v Sokolnicích

KMITOČTOVÝ FILTR FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

WWK-951 NÁVOD K OBSLUZE.

Metodika - Postupy optimálního využití moderních komunikačních kanálů

Fyzikální praktikum 3 - úloha 7

Praktikum II Elektřina a magnetismus

ednáška a telefonní modemy Ing. Bc. Ivan Pravda

Číslicové měření kmitočtu

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Otázka 22(42) Přístroje pro měření signálů, metody pro měření v časové a frekvenční doméně. Přístroje

2. GENERÁTORY MĚŘICÍCH SIGNÁLŮ II

9. A/Č převodník s postupnou aproximací. Použití logického analyzátoru

Buderus Tepelná čerpadla vzduch/voda splitové provedení. Logatherm WPLS.2. Všestranné využití obnovitelné energie. Teplo je náš živel

Semestrální práce NÁVRH ÚZKOPÁSMOVÉHO ZESILOVAČE. Daniel Tureček zadání číslo 18 cvičení: sudý týden 14:30

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PŘIJÍMAČ SIGNÁLŮ DRM DIPLOMOVÁ PRÁCE FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY

Měření nelineárních parametrů

RFID - Radio Frequency IDentification

Konstrukce a realizace generátoru tvarového signálu

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_04_Zesilovače a Oscilátory

Indukční děliče napětí

Technická informace č

Mikroelektronické praktikum

TDA7000. Cílem tohoto experimentu je zkonstruovat FM přijímač s integrovaným obvodem TDA7000 a

ÚLOHY Z ELEKTŘINY A MAGNETIZMU SADA 11

Lokální a globální extrémy funkcí jedné reálné proměnné

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

varikapy na vstupu a v oscilátoru (nebo s ladicím kondenzátorem) se dá citlivost nenároèných aplikacích zpravidla nevadí.

METROLOGIE V MODERNÍCH KOMUNIKAČNÍCH SYSTÉMECH

PAVIRO Zesilovač PVA-2P500

M7061 ROTAČNÍ POHONY VENTILŮ

elektrické filtry Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech

Projekt: Výzkumné šetření informovanosti o vypnutí zemského analogového televizního vysílání v územní oblasti České Budějovice (dle TPP) Druhá vlna

Modulace analogových a číslicových signálů

Hlavní parametry rádiových přijímačů

Převodníky AD a DA. AD a DA. Převodníky AD a DA. Základní charakteristika

UNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A INFORMATIKY

NÁVRH ELEKTRONICKY LADITELNÉHO KMITOČTOVÉHO FILTRU V TECHNOLOGII CMOS

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ LABORATORNÍ PULSNÍ ZDROJ S VÝSTUPNÍ LINEÁRNÍ STABILIZACÍ

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. rezonančního obvodu

jako páteřní nástroj pro řízení kvality úředních

Karel Mikuláštík Katedra radioelektroniky, ČVUT-FEL Radiokomunikace 2014, Pardubice

Kvantové počítače algoritmy (RSA a faktorizace čísla)

Zateplovací systémy Baumit. Požární bezpečnost staveb PKO PKO PKO

Moderní číslicové řídicí systémy vstupy, výstupy, připojení snímačů, problematika rušení (zpracoval P. Beneš)

Optopřevodníky video BREAK-xTS-V, BREAK-xRS-V BOX DIN RACK. Příslušenství: Příslušenství

Spektrální analyzátor R&S FSL

Experiment s FM přijímačem TDA7000

Zdroje elektrosmogu a signály modulace

Prostorový termostat. Nastavení žádané teploty pod krytem, pouze pro vytápění nebo pouze pro chlazení. 2-bodová regulace Spínané napětí AC 24...

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

Napájení a blokování napájení mikroprocesorů

OBRAZOVÉ MÓDY V AMATÉRSKÉM RÁDIU

Transkript:

Funkční bloky rádiových systémů Doc. Dr. Ing. Pavel Kovář kovar@fel.cvut.cz ČVUT FEL, K13137

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Pásmový signál s(t) Kvadraturní demodulátor -sin(ω c t) cos(ω c t) Generátor nosné vlny Komplexní obálka ( ) Re sɶ t ( ) Im sɶ t Demodulátor komplexní obálky signálu 2

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové 3

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače ADC Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové 4

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Analogové signály ADC Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové 5

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Analogové signály ADC Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové Číslicové signály 6

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové 7

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové ADC 8

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Analogové signály Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové ADC 9

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Analogové signály Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové ADC Číslicové signály 10

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové 11

Rádiový přijímač Vstupní díl přijímače Signál přijímaný anténou Kvadraturní demodulátor Demodulátor dat Analogový, Pásmový (spektrum soustředěno kolem nosného kmitočtu) Zpracování signálu v přijímači Analogové a číslicové 12

Vlastnosti vstupního dílu přijímače Zpracovává signály přijímané anténou Vždy analogový Velký dynamický rozsah, tj. rozsah úrovní signálu na vstupu přijímače Citlivost schopnost přijímače zpracovávat slabé signály vysílač přijímač Úroveň signálu na vstupu u některých systémů se může lišit a až o 100 db (například 1µV 100 mv)! 13

Vlastnosti vstupního dílu přijímače Selektivita schopnost potlačit signály mimo přijímané kmitočty 14

Vlastnosti vstupního dílu přijímače Selektivita schopnost potlačit signály mimo přijímané kmitočty kanál B kanál A 15

Vlastnosti vstupního dílu přijímače Selektivita schopnost potlačit signály mimo přijímané kmitočty kanál B kanál A 16

Přijímače - začátky CW klíčování nosné AM amplitudová modulace První přijímače (krystalové přijímače) detektor vysokofrekvenčního signálů malá citlivost a selektivita sklenìná trubièka s kovoými pilinami G 17

Přímo zesilující přijímače Před demodulátor zařazen vysokofrekvenční zesilovač zvýšení citlivosti přijímače přetrvává problém se selektivitou a přeladitelností přijímače vstupní obvod vf (selektivní) zesilovač demod. výstup 18

Jednoduchý LC rezonanční obvod A L R C 2 ( ω) = 1+ S ( ω) ( ω) 0 S = Q = Q C Q = R L 1 ω0 = LC B 1 ( ) = tan β ( ω) φ ω 3 = f 0 Q ω ω0 ω ω β - amplitudová charakteristika - poměrné rozladění - činitel jakosti - rezonanční úhlový kmitočet - fázová charakteristika - 3 db šířka pásma B a B 3 f 1 f 0 f 2 3dB f

Činitel jakosti Q Popisuje ztráty v reálných rezonančních obvodech a rezonátorech Energie naakumulovaná v rezonátoru Q = 2π Energie ztracená za jednu periodu 20

Realizovatelnost filtrů Šířka pásma jednoduchého LC obvodu závisí f0 na provozním Bčiniteli 3 = jakosti. Q Činitel jakosti realizovatelných cívek Q~ 50 200 Provozní činitel jakosti LC obvodu je ještě menší v důsledku vstupních a výstupních obvodů, ztrátách v kondenzátoru atd. => Z technologických důvodů nelze realizovat libovolně selektivní filtr! 21

Ukázka vlivu činitele jakosti na přenosovou charakteristiku filtru Schéma filtru Modulová charakteristika filtru ideální prvky činitel jakosti indukčností Q = 100 Realizace cívek Indukčnosti 2,5 µh odpovídá asi 25 z, drátu o Ф 0,3 mm na kostřičce Ф 5mm.

Problém s přeladitelností LC filtru

Problém s přeladitelností LC filtru

Problém s přeladitelností LC filtru Modulová charakteristika db C=100pF C=50pF C=20pF C=10pF

Problém s přeladitelností LC filtru Modulová charakteristika db C=100pF C=50pF C=20pF C=10pF Selektivita filtru se mění se středním kmitočtem!

Superheterodynní přijímač preselektor lokální oscilátor mezifrekv. zesilovač demod. Přijímaný signál je konvertován na zpravidla nižší pevný mezifrekvenční kmitočet na kterém se lépe filtruje a zesiluje

Kmitočtová konverze (směšování) + 1 smf t svf t LOt svf t e e 2 1 Smf ( ω) = Svf ( ω ωlo ) + Svf ( ω + ωlo ) 2 jωlot jωlot ( ) = ( ) cos ( ω ) = ( ) ( + ) S vf (ω) S mf (ω) ω ω 1/2S vf (ω+ω LO ) + 1/2S vf (ω-ω LO ) 28

Preselekce přijímaný kmitočet S vf (ω) H(ω) S vf (ω) S mf (ω) zrcadlový kmitočet ω ω ω + 1/2S vf (ω+ω LO ) + 1/2S vf (ω-ω LO ) ω 29

Preselekce S vf (ω) přijímaný kmitočet + H(ω) zrcadlový kmitočet S vf (ω) S mf (ω) ω ω ω ω 1/2S vf (ω+ω LO ) + 1/2S vf (ω-ω LO ) 30

Obvodová realizace směšovače LO Input RF Input Gilbertova buňka Diodový dvojitě vyvážený směšovač IF Output Vcc Vbias Vbias GND RF Input Asymetrický směšovač RF Input F_RF F_IF MF Output GND TRANS5 GND LO Input IF Output IF Input F_LO 31

Superheterodynní přijímač Preselektor selektivní vysokofrekvenční zesilovač vzdálenou selektivitu přijímače potlačení zrcadlových kmitočtů Mezifrekvenční zesilovač selektivní zesilovač pracující na fixním kmitočtu f mf blízkou (kanálovou) selektivitu přijímače Lokální oscilátor zdroj signálu pro směšovač varianta Ladění lokálního oscilátoru kmitočet LO přijímaný kmitočet zrcadlový kmitočet LO kmitá o mf. níž f LO = f vf - f mf f vf = f LO + f mf f z = f LO - f mf LO kmitá o mf. výš f LO = f vf + f mf f vf = f LO - f mf f z = f LO + f mf 32

Řízení zisku přijímače Dosažení velkého dynamického rozsahu preselektor lokální oscilátor mezifrekv. zesilovač demod. detektor úrovně Filtr AGC smyčky řízení zisku 33

Konstrukční problém Filtry s velkou selektivitou lze technicky realizovat na nízkých kmitočtech Řešení => zrcadlový kmitočet je blízko přijímanému signálu přijímač s dvojím směšováním => velké nároky na selektivitu preselektoru první mezifrekvenční kmitočet dostatečně vysoký, aby potlačení zrcadlového přijmu v preselektoru bylo dostatečné kanálová selektivita realizována na druhém (nízkém) mezifrekvenčním kmitočtu 34

Přijímač s dvojím směšováním preselektor 1. lokální oscilátor 1. mf. zesilovač 2. lokální oscilátor 2. mf. zesilovač demod. 35

Typy superheterodynních přijímačů Přijímač s nízkou mezifrekvencí Selektivní MF zesilovač lze realizovat aktivními filtry integrovanými na chip. Problém s potlačením zrcadlového příjmu. Přijímač s nulovou mezifrekvencí (homodyn) Signál je směšován do základního pásma. MF zesilovač realizován jako aktivní dolní propust. Problém se šumem 1/f u mf zesilovače. Problém se stejnosměrnou složkou. Konvertor Up mf kmitočet leží nad maximálním přijímaným kmitočtem. Řeší problém se zrcadlovým příjmem. Přijímač s dvojím směšováním 1. mezifrekvence vysoká řeší problém s potlačením zrcadla Blízká selektivita realizovaná na druhém mezifrekvenčním kmitočtu. 36

Přijímač s IRM preselektor IRM mezifrekv. zesilovač demod. lokální oscilátor Preselektor lze vynechat, zrcadlový příjem je potlačen ve směšovači Výhody ušetření drahého filtru, IRM směčovač lze integrovat na chip Nevýhody malé potlačení zrcadlového kmitočtu vzhledem ke klasické koncepci Problém s vyzařováním signálu lokálního oscilátoru přijímací anténou. Použití PLAN (Zigbee, Bloetooth, Wifi, GPS, mobilní telefony Blokové schéma chipu pro Zigbee

Přijímač s přímou konverzí do základního pásma Přijímaný signál je přímo směšován do základního pásma (komplexní obálky) Řeší problém s potlačením zrcadla, filtrace se provádí pomocí dolních propustí snadno integrovatelných na chip. Problém stejnosměrně vázaných zesilovačů, se šumen zejména 1/f. Problém se vznikem stejnosměrné složky způsobené nedokonalostí směšovačů. Problém s vyzařováním signálu lokálního oscilátoru přijímací anténou. PLAN (Zigbee, Bloetooth, Wifi, GPS, mobilní telefony Blokové schéma chipu pro Zigbee

Integrované provedeni TV tuneru 39

DVB-S tuner 40

Superreakční přijímače Využívá tzv. superreakce, vstupní tranzistor přijímače relaxačně kmitá, čímž je dosaženo velkého zesílení Přijímač se vyznačuje minimální obvodovou složitostí a velkou citlivostí Selektivita přijímače je špatná Problém s vyzařováním relaxačních kmitů Použití hračky, domovní zvonky, dálkové zamykání automobilu, jednoduchý přenos dat 41

Superreakční rozhlasový přijímač VKV FM 42

Superreakční rozhlasový přijímač VKV FM 43

Superreakční rozhlasový přijímač VKV FM Vlastní superreakční přijímač 44

Superreakční rozhlasový přijímač VKV FM Vlastní superreakční přijímač Nízkofrekvenční akustický zesilovač 45

1. Rádiové vysílače 46

1. Rádiové vysílače Kvadraturní modulátor symboly c k Modulátor komplexní obálky Signály v základním pásmu ( ) Re sɶ t ( ) Im sɶ t -sin(ω c t) cos(ω c t) Generátor nosné vlny svf ( t) Vysílač 47

1. Rádiové vysílače Kvadraturní modulátor symboly c k Modulátor komplexní obálky Signály v základním pásmu ( ) Re sɶ t ( ) Im sɶ t -sin(ω c t) cos(ω c t) Generátor nosné vlny svf ( t) Vysílač Analogové vysokofrekvenční a mezifrekvenční signály 48

1. Rádiové vysílače Kvadraturní modulátor symboly c k Modulátor komplexní obálky Signály v základním pásmu ( ) Re sɶ t ( ) Im sɶ t -sin(ω c t) cos(ω c t) Generátor nosné vlny svf ( t) Vysílač Analogové vysokofrekvenční a mezifrekvenční signály 49

1. Rádiové vysílače Kvadraturní modulátor symboly c k Modulátor komplexní obálky Signály v základním pásmu ( ) Re sɶ t ( ) Im sɶ t -sin(ω c t) cos(ω c t) Generátor nosné vlny svf ( t) Vysílač 50

1. Rádiové vysílače Kvadraturní modulátor symboly c k Modulátor komplexní obálky Signály v základním pásmu ( ) Re sɶ t ( ) Im sɶ t -sin(ω c t) cos(ω c t) Generátor nosné vlny svf ( t) Vysílač zesilovač výkonu filtr harmonických složek + přizpůsobení antény 51

Zesilovače výkonu Třídy zesilovačů výkonu

Zesilovač výkonu používaných ve vysílačích Zesilovače ve třídách A, B, C, D B, C, D z principu harmonicky zkreslují signál (generují vyšší harmonické složky zesilovaného signálu) => nutno použít filtr harmonických složek A, B lineární převodní charakteristika výkonu => lze použít pro modulace s nekonstantní obálkou Třída A B Max. účinnost [%] 50 78,5 Lineární Poznámka Bez harmonického zkreslení Lineární S harmonickým zkreslením C Blíží se 100 pro nulový úhel otevření Nelineární S harmonickým zkreslením 53

Modulace s konstantní a nekonstantní obálkou Konstantní obálka FSK, CPFSK, CPM BPSK, QPSK, M-PSK s obdélníkovým modulačním impulsem BPSK s obdélníkovým mod. impulsem s(t) Konstantní obálka Nekonstantní obálka ASK QAM OFDM s(t) 4ASK Nekonstantní obálka t t 54