SDR - просто о сложном
12.03.2018 18:11| Повышение квалификации |
Технология прямого цифрового преобразования сигналов всё больше завоёвывает мир. В этой статье будет максимально просто описаны способы и методы которые используются в оборудовании для радиолюбителей.
1 - классическая схема супергетеродина с цифровой обработкой сигнала
\|/
| ,---------. ,---------. ,---------. ,----------. ,---.
`---| фильтры |---|смеситель|---|ПЧ фильтр|---|смеситель2|---|DSP|---звук
`---------' `---------' `---------' `----------' `---'
| |
,------------. ,-----------.
| синтезатор | | гетеродин |
`------------' `-----------'
Многие продвинутые модели трансиверов сейчас строятся по приведённой выше схеме. Цифровая обработка начинается на низкой ПЧ (в районе 10-40кГц), а до этого приёмный тракт такой же как у классического супергетеродинного приёмника.
Это не SDR в чистом виде, такая схемотехника характерна для современных трансиверов ICOM и YAESU. Недостатки супергетеродинов здесь сохраняются, хотя и частично компенсируются, за счёт цифровой обработки НЧ-сигнала.
Главными элементами конструкции, определяющими характеристики приёмника, являются смесители и ПЧ фильтры, хотя DSP обработка сигнала и вносит значительную лепту в конечный сигнал. Ярким представителем этой технологии является трансивер ICOM IC-7600.
2 - SDR приёмник с переносом спектра на низкую частоту
\|/
| ,---------. ,---------. ,--------------.
`---| фильтры |---|смеситель|---|звуковая карта|---звук
`---------' `---------' `--------------'
|
,------------.
| синтезатор |
`------------'
На блок-схеме выше мы видим SDR приёмник, называемого условно первым поколением. Недостаток в том, что принимаемый спектр сначала переносится на звуковую частоту и затем начинается его обработка. В качестве АЦП (аналого-цифровой преобразователь) может быть использована продвинутая звуковая карта, она и определяет основные характеристики приёмника.
Первый смеситель квадратурный балансный, работающий в ключевом режиме, далее стоит АЦП. Чем больше разрядность и скорость - тем выше основные характеристики приёмника.
Типовым преедставителем этой технологии, является трансиверная приставка к компьютеру SunSDR и SDR-1000.
3 - SDR приёмник с обработкой сигнала на принимаемой частоте
\|/
| ,---------. ,---. ,----.
`---| фильтры |---|АЦП|---|ПЛИС|---скоростной порт (usb или ethernet)
`---------' `---' `----'
Это современная технология. Смесителя нет! ПЧ нет! Сигнал приходящий в антенну, сразу подвергается оцифровке. Это называется прямой оцифровкой сигнала. АЦП работает на приёмной частоте.
Трансиверы с такой схемотехникой выпускает FlexRADIO, SunSDR, Zeus Radio и другие производители.
Характеристики приёмника во многом определяет АЦП (аналого-цифровой преобразователь), а возможности определяются программой. Цифровую обработку сигнала после АЦП, производят с помощью программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Принцип работы SDR основывается на оцифровке принятого радиосигнала и дальнейшей обработке его уже в цифровой форме.
Tехнология прямого цифрового преобразования и прямого цифрового синтеза (DDC/DUC), с диапазонными фильтрами, позволяет получить максимально высокие характеристики приёмного тракта. Важно, чтобы АЦП был 16-и разрядным, с частотой не менее 100мГц.
Большая нагрузка по оконцательной обработке принимаемого сигнала ложиться на компьютер, поэтому он должен быть современным.
В настоящее время активно развивается технология direct RF sampling. Это оцифровка сигнала на принимаемой частоте. Необходимые АЦП уже выпускаются.
Software Defined Radio (SDR) Ликбез
Простой SDR приёмник на ПЛИС
UA6HJQ