Наименование Артикул Цена Скидка К-во Стоимость
{$description} {$articul} {$price} {$sum} 1
Всего: ${quantity} ${sum}
Корзина заказов:
Ваша корзина пуста



13. Приемник с разделением

на главную Статьи ЧАО «Рокс» 13. Приемник с разделением

13. Приемник с разделением

13.1. Основная архитектура

Блок-схема, показанная на рисунке 18, является основной блок-схемой, используемой в этом проектировании. Хотя существует много вариантов этого проекта, основное внимание будет сосредоточено на этой архитектуре. Эта архитектура представляет собой радио-платформу с гибкой структурой, которая может легко использоваться для реализации большого разнообразия устройств, соответствующих многим эфирным стандартам, в том числе TD-SCDMA, WCDMA, CDMA2000 и WiMAX. Основой этого построения являются две микросхемы Analog Devices: AD8376 – сдвоенный АРУ-усилитель и AD6655 – приемник для разделенного приема с оцифровкой на ПЧ. Эта структурная схема является подходящей при оцифровке, как низкой, так и высокой ПЧ  в  пределах значений, для которых спроектирована микросхема AD6655. В дополнение к предназначенным для оцифровки аналоговых входов АЦП, AD6655 включает цифровой тюнер, децимирующий и фиксированный фильтры, обеспечивающие спектр с полосой до 20 МГц при внеполосном подавлении > 100 дБ. Другие главные особенности следующие: чувствительный с малой задержкой пиковый детектор уровня мощности, который может также измерять действующее значение проходящей мощности. Обе из этих величин полезны для точного управления АРУ – усилителеми и выходной мощностью передатчика (по обратному каналу). Кроме того, AD6655 подходит для прямого преобразования. Хотя прямое преобразование является затруднительным для методов со многими несущими, таких как TD-SCDMA, WCDMA и CDMA2000, оно является весьма подходящим для применений WiMAX. Для этих применений только AD6655 представляет компактное, законченное решение для интеграции всех необходимых функций. Именно такой структуры приемник и представлен на рисунке 18.

13.2.Эксплуатационные режимы приемника

Исходя из стандартизованных параметров, необходимая минимальная граничная чувствительность равна -110 дБм при полосе пропускания канала 1,25 МГц. Если пересчитать по отношению к полосе 1 Герц, получим спектральную плотность мощности
сигнала на уровне -171,1 дБ/Гц.  Отметим при этом, что условия тестирования WCDMA определяют эту величину, равной -104 дБм/1,28 МГц (-165,1дБм/Гц), что также приемлемо. Второй набор условий касается селективности по соседнему каналу. Для канала шириной 1,25 МГц уровень желательного канала равен  -104 дБм, а интерферирующего с ним сигнала
соседнего канала -55дБм.
Третий набор условий – это требования по блокированию. Для канала шириной 1,25 МГц  уровень желательного канала равен -104 дБм, а блокирующая помеха должна иметь уровень -40 дБм при свойственной узкополосному сигналу отстройке на 3,2 МГц. Для сигналов за пределами полосы анализа допуск на блокирование должен быть -15дБм для каждой из представленных в ней несущих. При взаимодействии с GSM это требование  принимает значение +16 дБм, а при совмещении с UTRA-FDD это требование принимает значение +13 дБм.
Заключительный набор требований – это совокупность требований к интермодуляции. В случае гармонических помех наблюдается наибольшая деструктивность интермодуляции, поэтому предполагаются 2 CW тона c уровнями по -48 дБм в присутствии сигнала с уровнем -104 дБм.  Эти тоны должны быть отстроены от полосы полезного сигнала более чем на
3,2 МГц.

13.3. Некоторые предположения по выбору АЦП

Основное внимание сосредоточим на требованиях к АЦП. Проблемы электромагнитной  совместимости различных радиосредств, расположенных в одном месте, должны в значительной степени преодолеваться в РЧ и ПЧ частях приемника за счет использования агрессивных методов аналоговой фильтрации. Даже если предположить, что некоторое количество сигналов при расположении радиосредств в одном месте будут накладываться на РЧ и ПЧ сигналы, особенно в  случаях помехового взаимодействия с соседним каналом, то за счет фильтрации эти сигналы должны подавляться, по меньшей мере, на 30 - 40 дБ. Предположим, что  расположенные в соседнем канале помехи должны быть подавлены до величины – 40 дБм.  Тогда для помех от GSM соответствующее принятым требованиям по блокированию подавление будет больше 56 дБ. Требования по блокированию при размещении радиооборудования в одном месте могут относиться непосредственно к краю полосы. Приняв это во внимание, признаем тот факт, что аналоговая фильтрация не может полностью удалить этот сигнал из спектра, поступающего на АЦП. Поэтому АЦП должен обеспечить такую адекватную оцифровку, при которой фильтр Найквиста удалит остаток помехи от рядом расположенной станции, прежде чем она попадет в обрабатываемый АЦП спектр полезного сигнала. В лучшем случае, если фильтрация на РЧ или ПЧ уменьшает блокирующий сигнал рядом расположенной станции до уровня – 40 дБм, то относительно его уровня на входе приемника это будет соответствовать ослаблению на 56 дБ, что вполне соответствует требованиям по блокированию в полосе и дополнительно добавит только
3 дБ к уровню шума.
Второе предположение состоит в том, что полный размах напряжения на АЦП равен
2 Вольта на нагрузке 200 ом. Он требует от драйвера среднеквадратичного уровня
+4 дБм для синусоиды или пикового значения +7 дБм. Если предполагается, что наибольшим в полосе сигналом является -40 дБм, то может быть вычислено минимальное усиление преобразования. Если полномасштабным для АЦП является уровень +4 дБм, а наибольший в полосе сигнал -40 дБм в предположении отношения пикового значения к среднему 10 дБ, то величина усиления будет равна 34 дБ. В идеале должен быть ассигнован запас в 3 дБ для компенсации неотфильтрованной блокирующей помехи при размещении радиосредств в одном месте, потенциально уменьшающий усиление до 31 дБ. Этот момент будет рассмотрен ниже. Если в этом есть необходимость, в отсутствие источников блокирующих помех может быть установлен больший коэффициент усиления приемника, хотя и без этого требования по чувствительности выполняются.
Такие устройства как AD6655 соединяют в себе самые современные качества, наличие которых очень упрощает работу АРУ. В случае, если будут учтены последние достижения при конструировании МШУ, пассивных смесителей и фильтров, типичные блоки понижающих преобразователей при таком усилении могут достигнуть коэффициента шума, равного всего 3 дБ, без учета АЦП. Эти величины будут использоваться в дальнейших вычислениях. Скорости квантования в конверторе до 122,88 MSPS вполне реальны. Коэффициенты 1,28 и 3,84 – это два подходящих коэффициента из числа тех, которые обеспечивают хорошую скорость оцифровки для цифровой децимации при осуществлении фильтрации в канале. Другие типовые скорости также возможны, включая 92,16 и 76,8, обе из которых предоставляют много возможностей для децимации.
Приведенные выше данные по усилению преобразования и NF позволяют рассчитать SNR для АЦП.  Предполагаемая спектральная плотность мощности шума в антенне равна
-171,1 дБм/Гц. С учетом ранее указанных величин усиления преобразования и коэффициента шума, спектральная плотность шума (NSD) на входе АЦП будет равна
-137 дБм/Гц (-174 плюс 34 и плюс 3). Это предполагает, что шум АЦП вне полосы Найквиста будет отфильтрован при помощи фильтра зеркальных частот, чтобы защитить тепловые помехи входного устройства от появления зеркальных частот при оцифровке в АЦП. Если уровень собственных шумов АЦП будет на 10 дБ ниже шума входного устройства, то он добавит приблизительно 0,1 дБ к полному NF приемника. Поэтому максимальный уровень шума АЦП -147 дБм/Гц должен быть разрешен. АЦП с более высоким уровнем шума также могут использоваться, но поскольку шум АЦП начнет повышать общий собственный шум приемника, это может неблагоприятно воздействовать на работу приемника, особенно при измерении уровня мощности сигнала. Поэтому уровень шума АЦП должен быть столь же малым, как и разумным и не вызывающим необходимости повторного проектирования.

При оцифровке на ПЧ полный шум АЦП в полосе Найквиста может быть определен путем простого интегрирования. При частоте квантования более 61,44 МГц (полоса Найквиста 122,88 МГц) полный шум равен - 69,2 дБм. Если полномасштабное среднеквадратичное значение для АЦП равно +4 дБм, то оно соответствует минимальному полномасштабному SNR на уровне 73,2 дБ. Если бы усиление при прохождении нескольких сигналов через общую среду передачи дополнительно уменьшилось на 3 дБ, то потребовался бы SNR приблизительно 76 дБ.
В отсутствие блокирующих помех усиление преобразования может быть увеличено при одновременном уменьшении требований к параметрам АЦП. Точно так же усиление может быть немного уменьшено (примерно на 3 дБ относительно запланированного усиления), если сигнал больше, чем принятый ранее с уровнем - 40 дБм (относительно входа). Как было отмечено ранее, AD6655 может решить эту задачу, используя выходные биты Быстрого Детектора. В результате минимальный SNR приблизительно 73 дБ должен быть предварительно задан для АЦП.

Немного меньшее значение можно было бы допустить, пожертвовав параметрами управления мощностью как для варианта разомкнутой, так и для варианта замкнутой петли АРУ. Селективность по соседнему  каналу не должна быть проблемой при этих обстоятельствах. При усилении 34 дБ и уровне соседнего канала - 55 дБм, результирующий уровень соседнего канала был бы равен - 21 дБм на входе АЦП, а входной уровень желательного сигнала будет равен - 70 дБм. При этих условиях задающий полосу канала фильтр должен был бы обеспечить подавление приблизительно на 65 дБ. Не представляет труда получить подавление и на уровне 100 дБ. Удаляясь дальше от желательной несущей, получим уровни сигналов - 40 дБм, проанализированные выше, которые потребуют подавления в задающем полосу фильтре приблизительно на 80 дБ.

13.4. Требования к АЦП по отношению сигнала к гармонической помехе (SFDR)

Если исходить из требований стандарта, то параметры по паразитным сигналам окажутся несколько менее очевидными. Однако есть несколько руководящих принципов в стандарте, которые помогают обеспечить требования SFDR. Они, прежде всего, опираются на спецификации по блокированию одним или двумя тонами. Независимо от источника помех, результирующее воздействие тона не должно снизить чувствительность приемника. Во всех случаях, когда присутствуют блокирование или интерференция, желательный сигнал должен быть на 6 дБ выше пороговой чувствительности. Если энергия паразитных продуктов сравнивается с уровнем шума, то полная чувствительность должна быть уменьшена на 3 децибела, однако сигналу позволяют увеличиться на 6 дБ, оставляя дополнительный запас в 3 дБ.
Для того чтобы воздействие нежелательных продуктов (помех) было минимизировано, они не должны превышать уровня теплового шума. Уровень теплового шума в полосе 1,25 МГц в антенне равен -113 дБм/1,25 МГц. Если учесть усиление преобразования и NF, уровень шума на входе АЦП равен -76 дБм/1,25 МГц. Поэтому продукты интермодуляции и паразитные продукты для АЦП должны иметь величину не большую чем -76 дБм или -80 дБFS, приведенные к входу АЦП.
Поскольку это - полная энергия паразитных продуктов, она должна быть разделена между АЦП и аналоговым входным устройством. Поэтому увеличение на 3дБ или больше должно быть ассигновано АЦП для обеспечения его параметров в условиях помех на уровне -83 дБFS. Это и есть требования по параметрам в условиях действия помех, которые не зависят от их природы (SFDR, IMD и других).

13.5. Комментарии к усилению, фиксированному или регулируемому

Независимо от того необходимо это или нет, AD6655 может помочь и в получении регулировки, и в предотвращении перегрузки за счет использования в конверторе битов быстродействующего детектора. Функция битов быстродействующего детектора подобна функции бита перегрузки в конверторе. Основное отличие состоит в том, что они могут быть запрограммированы на логарифмическое детектирование сигналов, которые достигают максимума между 0 и -30 дБFS. Время ожидания для этой функции составляет только 2 цикла тактовой частоты, что уменьшает задержку и позволяет получить быструю реакцию на слабый сигнал. Чип также включает детектирование уменьшения уровня ниже пороговой величины с выдержкой времени установления, которое детектирует точку, в которой огибающая спадает ниже запрограммированного порогового уровня, разрешая усилению увеличиваться после перегрузки. Время ожидания при более низком пороговом уровне будет более длительным и используется в соединении с задержкой по  времени, связанной с встроенным гистерезисом, который используется для предотвращения ремодуляции сигнала. В дополнение к различным детекторам уровня, которые могут использоваться для регулировки усиления, чип включает полную схему измерения мощности. Эта цепь может использоваться для того, чтобы измерить мощность любого из сигналов главного канала и канала разделения, так же как и мощность сигналов I и Q. Мощность может быть прочитана через регистры SPI или через специализированный высокоскоростной последовательный интерфейс данных, делающий это дополнение полезным в применениях, которые требуют сложного управления мощностью принимаемых сигналов, а также полных систем автоматической регулировки усиления и измерения уровня мощности.

Выводы
Какого уровня параметры можно получить, задавшись для аналогового входного устройства усилением 34 дБ и NF 3 дБ? Кроме того, какие произойдут изменения при увеличении или уменьшении коэффициента усиления на 6 дБ? Таблица внизу показывает, как действующий SNR и точка ограничения АЦП изменяются как функция усиления системы. Нужно отметить, что паразитные продукты, которые попадают в полосу и имеют энергию, равную уровню шума (- 83 дБFS), ухудшают параметры на 3 дБ. Имеется достаточный запас для того, чтобы терпеть деградацию приблизительно на 6 дБ от суммарных искажений в АЦП и в аналоговом входном устройстве и шума, производимого джиттером тактового сигнала и фазовым шумом системы.



 




search_ch

mediasat



вверх
Рокс © 2007—2020. Спутниковое телевидение. Все права защищены