СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2016

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 67 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2016 ЦАП Цифровая обработка сигнала f д > 2f с Антенна Усилитель Усилитель Антиалайзинговый фильтр Переклю- чатель Восстанавливающий фильтр Цифровой выход (видео, аудио, данные) Цифровой вход (видео, аудио, данные) Цифровой сигнал АЦП Антиалайзинговый фильтр Синфазная составляющая Полосовой фильтр Фильтр зеркального канала Антенна Квадратурная составляющая Антиалайзинговый фильтр Гетеродин ПЧ Выход Видеочастота Промежуточная частота Радиочастоты Гетеродин РЧ ЦОС f д «кГц» Цифровой сигнал Аналоговый сигнал sin2 π f рч t 90 ° sin2 π f пч t АЦП АЦП Рис. 1. Иллюстрация из журнала E-Systems Team 1985 г. Рис. 2. Структурная схема простейшего идеального SDR-радио Рис. 3. Структурная схема первого поколения SDR-приёмников частот, ширину принимаемого/пере- даваемого спектра сигнала, выход- нуюмощность. Неизменными остают- ся параметры, заданные производите- лем согласно архитектуре устройства: разрядность АЦП, предельные полосы и режимы работы цифрового устрой- ства, его предварительные установки. Э ВОЛЮЦИЯ SDR В самом простом и одновременно идеальном случае SDR-радио имеет в своём составе: ● аналоговую часть, состоящую из антенны, усилителей и фильтров; ● высокоскоростные АЦП и цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП); ● цифровой процессор обработки сиг- налов (ЦПОС) и/или вычислитель- ную систему (ЭВМ). Схема такого радио представлена на рисунке 2. Приёмный тракт, как правило, орга- низован следующим образом: сигнал с выхода антенно-фидерного тракта поступает на усилитель, затем филь- труется в фильтре низкой частоты, далее сигнал оцифровывается на АЦП и следует на сигнальный процессор для конечной обработки. Передающий тракт организован на основе следующей схемы: цифро- вой сигнал с сигнального процессора поступает на ЦАП, где преобразуется в аналоговый сигнал, который обрабаты- вается на восстанавливающемфильтре, после чего сигнал усиливается и посту- пает в антенно-фидерный тракт. Рассмотрим три этапа эволюции SDR- приёмников. Первое поколение SDR-приёмников появилось в начале 1990-х гг. На рисун- ке 3 представлена его структурная схе- ма. Как видно из рисунка, аналоговая часть приёмника понижает частоту сигнала с радиочастоты на промежу- точную частоту при помощи опорного генератора. Поскольку наиболее выгод- ной для ЦОС является обработка сиг- нала на видеочастоте – когда частота дискретизации, и, соответственно, ско- рость потока данных, поступающих на сигнальный процессор, являются минимально возможными, – исполь- зуется квадратурная схема обработки сигнала [1]. Для этого при помощи вто- рого опорного генератора и фазовра- щателя выделяются синфазная и ква- дратурная составляющие. Затем видеосигнал оцифровывается на АЦП (скорость не превышает десят- ков кГц) и поступает на дальнейшую обработку на сигнальный процессор. В следующем поколении, появив- шемся в 2000-х гг., процесс оцифров- ки сигнала стал производиться на про-