Глава 3. Методологии автоматизированного проектирования радиоустройств. Смешанное моделирование трактов радиоприемных устройств

Тема 4. Моделирование радиоприемного устройства прямого преобразования сигнала

В модели приемника (рис. 1) основные компоненты (малошумящий усилитель на входе, квадратурный демодулятор с буферными усилителями, операционные усилители базовой полосы и др.) были параметризованы в соответствие с характеристиками интегральных схем, которые выпускаются известными мировыми фирмами-производителями.

Рис. 1 Модель аналоговой части приемника

Рис. 1 Модель аналоговой части приемника

В результате моделирования, проведенного с использованием метода гармонического баланса при воздействии синусоидального сигнала мощностью -90 дБм, были определены спектры мощности на квадратурных выходах приемника (рис. 2). При этом амплитуда напряжения в среднем составила приблизительно несколько сотен милливольт. Подавление 2-й гармоники гетеродина на выходе, что следует из рис. 2, было не менее 125 дБ. К выходам квадратурного демодулятора были подключены аналоговые фильтры базовой полосы со следующими основными параметрами: частота среза - 150 кГц, неравномерность частотной характеристики в полосе пропускания - не хуже 0.1 дБ, затухание в полосе задержания на частоте 800 кГц - 80 дБ.

Рис. 2 Спектры мощности выходных сигналов

Рис. 2 Спектры мощности выходных сигналов

В результате шумового анализа было получено значение коэффициента шума около 3,1 дБ . Динамическая характеристика для синфазной ветви квадратурного демодулятора (без автоматической регулировки усиления) , приведенная на рис. 3, определялась методом гармонического баланса в режиме изменения мощности входного сигнала. Избирательность по соседнему и побочным каналам приема не превысила значения 80 дБ.

Рис. 3 Динамическая характеристика приемника

Рис. 3 Динамическая характеристика приемника

Для исследования характеристик приемника в режиме воздействия модулированного входного сигнала (тип модуляции - ФТ-4) и оценки влияния его линейных и нелинейных параметров на вероят ошибки детектируемого инфомационного битового потока была сформирована соответствующая модель, приведенная на рис. 4

Рис. 4 Модель для оценки вероятности битовой ошибки

Рис. 4 Модель для оценки вероятности битовой ошибки

На рис. 5 приведена схема макромодели приемного устройства, в которой предусмотрена подача постоянного напряжения обратной связи на дифференциальные входы усилителей (порты №4 и №5). Сигнал обратной связи формируется в блоке усреднения последовательностей отсчетов цифрового сигнала, следующих с шагом дискретизации с помощью макромодели, схема которой приведена на рис. 6.

Исследования модели проводились частоты входного сигнала МГц с использованием метода огибающей ("Envelope"), ориентированного на совместное моделирование аналоговых и цифровых трактов. Частота дискретизации составляла 4 отсчета на бит.

Рис. 5 Модель приемника с учетом компенсации DC-смещения

Рис. 5 Модель приемника с учетом компенсации DC-смещения

Рис. 6 Цифровая модель блока оценки DC смещения

Рис. 6 Цифровая модель блока оценки DC смещения

На рис. 7 приведена зависимость оцениваемого DC cмещения от номера отсчета при частоте битового потока 128 кГц при наличии только оффсетных смещений тока и напряжения на входе операционных усилителей, составляющих соответственно 0.25 мВ и 40 нА. Из графика видно, что время проведения оценки составляет приблизительно 1000*1/128e3/4 2 мС. Результаты расчета вероятности битовой ошибки приведены на рис. 8

Рис. 7 Определение времени оценки DC-смещения

Рис. 7 Определение времени оценки DC-смещения

Рис. 8 Оценка относительной битовой ошибки при DC смещении 10 мВ

Рис. 8 Оценка относительной битовой ошибки при DC смещении 10 мВ

Для оценки устойчивости приемника к воздействию побочных сигналов и влиянию интермодуляционных продуктов 2-го порядка, которые попадают в полосу выходного сигнала было проведено исследование схемы приемника методом гармонического баланса (рис. 1) в режиме 2-х частотного входного воздействия при следующих параметрах смесителей в квадратурном демодуляторе: коэффициенты интермодуляции по выходу 2-го порядка SOI= 30 дБм, 3-го порядка TOI= 10 дБм. На вход устройства подавались сигналы помех одинаковой мощности с частотами 251 МГц и 501 МГц , частота гетеродина, соответствующая частоте принимаемого канала, была установлена, равной 250 МГц. При этом определялся уровень паразитного DC-смещения на входах операционных усилителей. Было установлено, что он достигает критического значения 10 мВ, при мощности помех, приблизительно равной -25 дБм.

Анализ, проведенный при больших уровнях входных сигналов показали, что приемник обеспечивает уровень битовой ошибки менее 0,001 при мощности входного сигнала -20 дБм.


Назад     Оглавление     Вперед