Pagina documente » Politehnica » Proiectarea unui emitator radio reconfigurabil prin software, blocul de radiofrecventa

Despre lucrare

lucrare-licenta-proiectarea-unui-emitator-radio-reconfigurabil-prin-software-blocul-de-radiofrecventa
Aceasta lucrare poate fi descarcata doar daca ai statut PREMIUM si are scop consultativ. Pentru a descarca aceasta lucrare trebuie sa fii utilizator inregistrat.
lucrare-licenta-proiectarea-unui-emitator-radio-reconfigurabil-prin-software-blocul-de-radiofrecventa


Cuprins

CUPRINS
Cap.1. CONSIDERATII TACTICO-TEHNICE...pag. 7
1.1. Introducere....pag. 7
1.2. Transformarea semnalului din semnal din banda de
baza in semnal de banda ingusta..............pag. 8
1.3. Translatia semnalului de banda ingusta pe frecventa radio....pag. 10
1.4. Amplificarea in putere si transformarea semnalului
de radiofrecventa in unda electromagneticapag. 17
Cap.2. PROIECTAREA SCHEMEI BLOC A EMITATORULUI...........pag.19
2.1. Proiectarea blocului de procesare a semnalului in
banda de baza....pag. 19
2.2. Proiectarea circuitelor de prelucrare a purtatoarei...pag. 21
Cap.3. PROIECTAREA DETALIATA A BLOCULUI DE
PRELUCRARE iN RADIOFRECVENTApag. 25
3.1. Proiectarea modulatorului in cuadratura..............pag. 26
3.2. Proiectarea etajului separator............pag. 32
3.3. Proiectarea mixerului......pag. 35
3.4. Proiectarea sintetizorului...pag. 39
3.4.1. Proiectarea schemei bloc............pag. 39
3.4.2. Oscilatorul cu cuart (Referinta) ....pag. 49
3.4.3. Divizorul cu raport fix, comparatorul de faza, prescalerul
cu modul variabil din bucla PLL..........pag. 52
3.4.4. Circuitul de memorare RC comutat (filtrul de bucla) ...........pag. 68
3.4.5. Oscilatorul comandat in tensiune (OCT) ...........pag. 78
3.4.6. Blocul de amplificare......... ...........pag. 83
3.4.7. Blocul de filtrare de la iesire. ...........pag. 91
3.4.8. Adaptorul I2C... ...........pag. 97
3.5. Proiectarea blocului de amplificare............. .........pag. 100
3.6. Proiectarea blocului de filtrare.............. .............pag. 102
3.7. Blocul de alimentare............ ............pag. 106
Cap. 4. DEVIZUL DE MATERIALE............pag. 108
Cap. 5. CALCULUL ESTIMATIV AL FIABILITATII......pag. 111
Cap. 6. METODE DE MASURARE A PARAMETRILOR.pag. 116
6.1. Prezentarea programului de comanda a sintetizorului...........pag. 116
6.2. Metode de masurare a parametrilor si rezultate
practice obtinute..........pag. 118
Cap. 7. CONCLUZII SI PROPUNERI...........pag. 122
BIBLIOGRAFIE.......pag. 124
ANEXE..pag. 125
Anexa 1- Organigrama programului dos01pp.......pag. 126
Anexa 2- Caracteristicile electrice ale tranzistorului BF964.........pag. 127
Anexa 3- Schema de conectare a lui TSA6057 conform datelor
de catalog..........pag. 128
Anexa 4- Date de conectare a lui TDA5330T conform datelor
de catalog..........pag. 129
Anexa 5- Schema de conectare a circuitului integrat MAX2450
conform datelor de catalog....pag. 131
Anexa 6- Desen placa echipata 1..........pag. 132
Anexa 7- Desen placa echipata 2 si circuit imprimat 2pag. 133
Anexa 8- Desen circuit imprimat 1........pag. 134
Anexa 9- Schema de ansamblu a sintetizorului.........pag. 135
Anexa 10- Schema de ansamblu a modulatorului, mixerului,
etajului de amplificare si de filtrare.........pag. 136
Anexa 11- Listingul programului de comanda al sintetizorului.....pag. 137
Pag. 5

EXTRAS DIN DOCUMENT

?

?CAPITOLUL 1

CONSIDERATII TACTICO-TEHNICE

1.1 Introducere

Nevoia de comunicatie exista si va exista intotdeauna. Pentru satisfacerea acestei nevoi au fost construite sisteme de telegrafie, telefonie, radio, televiziune, sisteme de transmisii de date. Toate aceste sisteme au nevoie insa de un mediu de transmisie care poate fi aer sau linie de comunicatii (cablu, fibra optica, etc.). Deoarece linia de comunicatii presupune o pozitie fixa a operatorului iar oamenii, si in special armata, au nevoie de libertate de miscare s-a incercat utilizarea tot mai larga a aerului ca mediu de transmisie. Aceasta a condus la aparitia unei diversitati de statii care emit in gama radio, care desi au unele functii comune sunt diferite in ceea ce priveste frecventa purtatoare, tehnica de modulatie si structura formei de unda, ceea ce conduce la imposibilitatea interoperabilitatii si la o folosire ineficienta a mediului de transmisie.

Un alt dezavantaj al statiilor radio actuale este gabaritul acestora care este in general destul de mare, fiind un inconveniet mai ales in cazul statiilor militare, ca si consumul datorat utilizarii de componente analogice, cu consum mare.

Din aceste considerente este necesara o modernizare a statiilor radio, in sensul realizarii unor statii care folosind acelasi suport hard sa poata indeplini urmatoarele cerinte:

- executarea unei multitudine de tehnici de modulatie

- posibilitatea de a emite pe o frecventa dorita

- utilizarea unui anumit nivel de putere

- costul cat mai redus

- gabaritul cat mai mic.

Pentru a putea intelege cum se pot realiza aceste deziderate trebuie in primul rand sa vedem unde intervin in structura unui emitator radio. Structura simplificata a unui emitator radio prezentata in Fig. 1.1. contine:

- bloc de prelucrare in banda de baza in care se realizeaza modulatia semnalului

- excitator de radiofrecventa unde se realizeaza conversia semnalului pe frecventa radio

- bloc de amplificare in putere care asigura amplificarea semnalului la nivelul de putere necesar pentru emisie

- subsisteme de antena (circuite de protectie, circuite de adaptare cu antena, etc.).

- antena realizeaza conversia semnalului de radiofrecventa in unda electromagnetica

Fig. 1.1. Schema bloc a unui emitator radio

Tehnica de modulatie intervine in blocul de procesare in banda de baza, frecventa de emisie este selectata in excitatorul de radiofrecventa, puterea de emisie este selectata in blocul de amplificare in puterea, iar gabaritul si costul sunt consecintei ale metodei de implementare utilizate si a performantelor obtinute.

Primul obiectiv, posibilitatea de a utiliza o multitudine de tehnici de modulatie, a putut fi indeplinit odata cu aparitia DSP-urilor (procesoare digitale de semnal), care utilizand un acelasi suport hard, pot realiza prin soft orice modulatie. Aceasta duce la o micsorare drastica a gabaritului si a costului.

Pentru a realiza o frecventa de emisie dorita s-au adoptat metode noi, folosindu-se la scara larga circuitele integrate, realizandu-se excitatoare de RF cu performante foarte bune, cu consum mic, gabarit redus si cost mic.

Pentru a putea utiliza un nivel de putere corespunzator s-a gasit solutia utilizarii unor amplificatoare de puteri diferite, intersanjabile, care desi duce la o crestere a gabaritului si a costului este avantajoasa per total datorita performantelor obtinute.

Plecand de la aceste consideratii generale voi incerca sa prezint pe scurt modelul teoretic care sta la baza realizarii unui emitator radio modern precum si cateva metode de implementare.

Etapele de prelucrarii unui semnal din banda de baza pentru a putea fi transmis sunt:

- transformarea semnalului din semnal din banda de baza in semnal de banda ingusta

- translatia semnalului de banda ingusta pe frecventa radio dorita

- amplificarea in putere a semnalului

- transformarea semnalului din gama radio in unda electromagnetica

1.2. Transformarea semnalului din semnal din banda de baza in semnal de banda ingusta

Se stie ca orice unda fizica de banda ingusta, inclusiv semnalele modulate, pot fi reprezentate sub forma:

(1.1.)

unde g(t) reprezinta anvelopa complexa a lui s(t), iar este frecventa purtatoare asociata.

Anvelopa complexa este o functie dependenta de semnalul modulator m(t), adica , unde g[.] realizeaza o operatie de prelucrare a lui m(t) specifica tipului de modulatie pe care dorim sa-l obtinem. Anvelopa complexa poate fi reprezentata fie in coordonate carteziene, prin intermediul a doua functii reale:

(1.2.)

fie in coordonate polare:

(1.3)

unde reprezinta componenta modulatoare in faza asociata lui s(t), reprezinta componenta modulatoare in cuadratura asociata lui s(t), - modulatia de amplitudine a lui s(t), iar - modulatia de faza a lui s(t). Formele de unda g(t), x(t), y(t), R(t) si (t) sunt forme de unda in banda de baza, care depind de semnalul modulator m(t) si, cu exceptia lui g(t), toate sunt reale. R(t) este o forma de unda totdeauna pozitiva.

DSP-ul va realiza componentele anvelopei complexe, avand la intrare semnalul modulator m(t), iar la iesire una din perechile x(t), y(t) sau R(t), . Rolul sau este de a crea aceste forme de unda, conform tipului de modulatie dorit. Pentru fiecare tip de modulatie dorit se poate calcula anvelopa complexa si poate fi programat DSP-ul pentru a forma semnalele x(t), y(t) sau R(t), . De exemplu daca se doreste folosirea unei modulatii MA, g(t)=Ap[1+m(t)], unde Ap este o constanta, din care va rezulta x(t)= Ap[1+m(t)], y(t)=0, R(t)= Ap[1+m(t)] iar . Pentru ca circuitul prelucreaza digital semnalele iar semnalele de intrare si de iesire sunt analogice, vom avea nevoie de un CAN (convertor analog-numeric) si de doua CAN-uri (convertor numeric-analogic).