469_Travin. _Radiopriemnye _Ustrojstva _UP _
.pdf
сотовой подвижной связи стандарта GSM-1900
Предпоследняя |
|
|
|
|
Параметры приемника |
|
|
|
||||
частотДиапазонприемника, МГц |
модуляцииВид |
разносЧастотныйканалов частотсеткишаг( ), МГц |
разносДуплексныйчастот, МГц |
дБм, |
Избирательностьпо зеркальному каналуS |
Избирательностьпо соседнему каналуS |
пропусканияПолосачастот тракта частотыпромежуточнойна уровне дБ3≤, МГц |
источникаНапряжениепитания, В аккумулятора( ) |
рабочаяМаксимальнаятемпература, °С |
Сопротивлениеантенны, R |
||
|
||||||||||||
|
чувствительностьРеальная , Р |
|||||||||||
цифра номера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
студенческого |
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
||
билета |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
дБ |
дБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, ЗК |
, СК |
|
|
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
0; 5 |
вариантоввсех |
|
вариантоввсех GMSK |
вариантоввсех 0,2 |
вариантоввсех |
|
-90 |
40 |
45 |
0,19 |
4,5 |
40 |
50 |
|
|
1930…1990 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1;6 |
-80 |
45 |
40 |
0,18 |
6 |
45 |
50 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2; 7 |
|
|
|
|
|
|
-100 |
40 |
40 |
0,19 |
4,5 |
50 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3; 8 |
|
|
|
|
|
|
-80 |
45 |
45 |
0,19 |
6 |
40 |
50 |
|
|
Для |
|
Для |
Для |
Для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4; 9 |
|
|
-90 |
40 |
45 |
0,2 |
4,5 |
45 |
50 |
|||||
|
|
|
|
|
|
Примечание: реальная чувствительность задана при отношении сигнал/шум на
выходе тюнера hВЫХ. дБ = 10 lg РС.ВЫХ =10дБ.
РШ.ВЫХ
11
РАЗДЕЛ 3
ПОЯСНЕНИЯ К ЗАДАНИЯМ
Для лучшего понимания содержания таблиц 2.1…2.4 целесообразно здесь дать краткую характеристику приведенных в таблицах стандартов радиосетей сотовой подвижной связи. Более подробную информацию по этим стандартам в рамках курсовой работы студентам следует изучить по литературе
[3, 4].
Как известно [3, 4], в радиосистемах и сетях сотовой подвижной связи в каждой соте абонентские станции (АС), представляющие собой подвижные абонентские приемо-передающие радиостанции («мобильники»), связываются по радио со своими базовыми станциями (БС), содержащими приемопередающие модули с согласованными с АС диапазонами частот и являющимися для АС точками доступа в сотовую сеть связи и в Интернет.
Важно отметить, что заданные в таблицах диапазоны частот разбиваются на частотные каналы с полосой пропускания Пγ, которая численно равна частотному разносу каналов или, иначе говоря, шагу сетки частот (частотное уплотнение диапазона), при этом в каждом частотном канале организуются физические (логические) каналы (абонентские каналы) с разносом по времени (временное уплотнение).
Также важно отметить, что приведенные в таблицах стандарты предусматривают работу систем и сетей сотовой подвижной связи в режиме частотного дуплекса (FDD).
Это значит, что диапазоны радиочастот приемника и передатчика АС разнесены по частоте на дуплексный разнос, который указан в таблицах.
Аналогично, такой же дуплексный разнос между приемником и передатчиком реализован и на БС. Надо только отметить, что особенностью БС является наличие нескольких приемников и такого же числа передатчиков, позволяющих вести одновременную работу на нескольких каналах с различными частотами (кстати, приемники и передатчики на БС имеют ту же структуру, что и в АС).
Следует отметить, что в связи с дуплексным разносом частот различают частоты приема АС (указаны в таблицах 2.1…2.4) и передачи БС называемые также частотами прямых каналов или, иначе говоря, частотами нисходящих каналов, и частоты передачи АС и приема БС, называемые также частотами обратных каналов или, иначе говоря, частотами восходящих каналов.
Для приведенных в таблицах 2.1…2.4 стандартов эти частоты указаны в таблице 3.1.
Таблица 3.1
12
Частоты |
|
Стандарты |
|
|
|
|
|
||
GSM-900 |
GSM-1800 |
GSM-1900 |
||
|
||||
|
|
|
|
|
Частоты приема АС |
935…960 |
1805…1880 |
1930…1990 |
|
и передачи БС |
||||
|
|
|
||
Частоты передачи |
890…915 |
1710…1785 |
1850…1910 |
|
АС и приема БС |
||||
|
|
|
Благодаря дуплексному разносу диапазонов частот приема и передачи в АС реализуется возможность одновременной (дуплексной) работы приемника и передатчика с одной приемо-передающей антенной с существенным ослаблением влияния передатчика на приемник. Это достигается при помощи дуплексного фильтра (дуплексора). Дуплексор представляет собой два соединенных между собой полосовых фильтра, настроенные на различные полосы частот. Один полосовой фильтр включен между выходом передатчика и антенной. Он пропускает весь диапазон частот передатчика. Второй же полосовой фильтр включен между антенной и входом приемника. Он пропускает только диапазон частот приемника (указан в таблицах 2.1…2.4). В итоге сигналы с выхода передатчика свободно проходят в антенну, но не попадают на вход приемника.
Чем больше дуплексный разнос частот, тем сильнее можно ослабить влияние передатчика на приемник.
Дуплексный разнос частот обычно берется тем больше, чем выше диапазон частот систем сотовой подвижной связи.
Так, например, в стандарте GSM-900 диапазон частот приема АС и передачи БС, называемый диапазоном частот прямых каналов (или, иначе говоря, нисходящих каналов) составляет 935…960 МГц, а диапазон частот передачи АС и приема БС, называемый диапазоном частот обратных каналов (или, иначе говоря, нисходящих каналов) составляет 890…915 МГц, т.е. дуплексный разнос по частоте составляет 45 МГц (см. таблицы 2.1…2.4 и 3.1). Один частотный канал занимает полосу 0,2 МГц. Всего в диапазоне, с учетом защитных полос, размещается 124 частотных радиоканала (частотное уплотнение). В каждом частотном канале организуется 8 цифровых каналов с разносом по времени (временное уплотнение). Каждый цифровой канал представляет собой отдельный физический (логический) канал (абонентский канал). Используя временное уплотнение, на базе 124-х радиоканалов получают
992(124х8) физических каналов (абонентских каналов).
Впорядке иллюстрации вышесказанного на рисунке 3.1 приведены упрощенная схема сети сотовой подвижной связи, а на рисунке 3.2 – возможная структурная схема дуплексной цифровой приемо-передающей радиостанции (подвижной АС или стационарной в БС).
13
ТСОП |
|
|
|
(телефонная сеть |
БС |
БС |
|
общего пользования) |
|||
ш |
ш |
||
|
|||
|
АС |
АС |
|
Центр |
|
|
|
коммутации |
|
БС |
|
|
|
ш |
АС
Цифровой источник (или приемник) информации
Рисунок 3.1. Упрощенная схема сети сотовой подвижной связи
На рисунке 3.2 приведены следующие обозначения: УРЧПР – усилитель радиочастоты приемника (малошумящий); СМПР и СМПЕР – смесители частот приемника и передатчика; СЧПР и СЧПЕР – синтезаторы частот приемника и передатчика;
СМ I(t) и СМ Q(t) – смесители квадратурных составляющих демодулятора приемника и модулятора передатчика; АЦП – аналогово-цифровой преобразователь; ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь; ФНЧ – фильтр низкой частоты;
ФОС – фильтр основной селекции приемника; ФПЧПЕР – фильтр промежуточной частоты передатчика;
УПЧПЕР – усилитель промежуточной частоты передатчика; УМПЕР – усилитель мощности передатчика;
Как видно из рис. 3.2 тюнер (ГТП) построен по супергетеродинному принципу с одним преобразованием частоты. В курсовой работе этот вариант можно взять в качестве прототипа с соответствующим обоснованием его выбора.
14
15
РАЗДЕЛ 4
ПЕРЕЧЕНЬ РАЗДЕЛОВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ РАБОТЫ
Курсовая работа выполняется и оформляется в виде пояснительной записки на листах бумаги формата А4. Текст пояснительной записки разбивается на разделы и подразделы, из которых первые четыре не нумеруются. Это:
Титульный лист (образец на стр. 18); Оглавление (в нем отразить все разделы и подразделы с указанием страниц пояснительной записки);
Техническое задание на проектирование тюнера (ГТП) приемника (выбирается из таблиц 2.1…2.4); Введение (в нем формулируются цели, задачи и особенности технического задания и проектирования);
Далее идут основные разделы и подразделы, которые называются и нумеруются следующим образом:
1Выбор и обоснование структурной схемы проектируемого тюнера (ГТП) приемника; 1.1 Выбор и обоснование супергетеродинного принципа построения тюнера
и выбор промежуточной частоты тюнера; 1.2 Выбор и обоснование структурной схемы, избирательных цепей и элементной базы преселектора тюнера;
1.3 Выбор вида смесителя преобразователя частоты тюнера;
1.4 Выбор избирательных цепей и элементной базы тракта промежуточной частоты тюнера и расчет требуемого усиления УПЧ тюнера; 1.5 Полная структурная схема проектируемого тюнера;
2Составление и расчет узлов принципиальной электрической схемы тюнера; 2.1 Принципиальная электрическая схема тюнера со спецификацией и описанием;
2.2 Расчет принципиальной электрической схемы преселектора тюнера;
3Выбор и обоснование вида демодулятора.
После этого идут два раздела без нумерации. Это:
Заключение (в нем отразить особенности и результаты проделанной работы и отметить, что техническое задание выполнено полностью); Список литературы (в списке указать данное учебно-методическое пособие и всю литературу, приведенную в данном пособии).
Пояснительная записка объемом не более 30 страниц должна быть разборчиво написана от руки или набрана на ПК и распечатана на принтере на листах (на одной стороне) стандартного размера А4 и переплетена. Допускается использование папки-скоросшивателя. Использование школьных или общих тетрадей не допускается.
16
Страницы должны быть обязательно пронумерованы и иметь поля шириной 20 мм. Первый номер присваивается титульному листу, но не пишется. Все остальные текстовые страницы и страницы с рисунками нумеруются в той последовательности, в которой они сброшюрованы в курсовой работе.
Содержание записки должно быть изложено литературным языком, без сокращений, упрощений, жаргонных выражений. Возможные общепринятые сокращения как на русском, так и на иностранном языке (аббревиатуры) должны быть расшифрованы. Структурные схемы и принципиальные электрические схемы узлов в разделах курсовой работы и полная принципиальная электрическая схема тюнера со спецификацией в конце курсовой работы должны выполняться с соблюдением правил черчения и требований ЕСКД. Графические материалы не должны закрывать текстовую часть работы.
Формулы должны приводиться с объяснением буквенных обозначений. При подстановке числовых значений необходимо указывать их в основных единицах, например, Вольт, Ампер, Ом и др.
Рядом с расчетной формулой надо делать ссылку на источник и номер этой формулы в источнике или указать страницы, где она приведена, например [1,(3.1)] или [1, с.30], а в списке литературы дать полное наименование источника под номером 1.
Выбранные ИМС приводятся в работе в соответствии с ГОСТом и с указанием всех их параметров и характеристик.
Резисторы и конденсаторы выбираются по ГОСТу резисторы – по номиналу, мощности и типу, конденсаторы – по номиналу, рабочему напряжению и типу.
17
Образец титульного листа
Федеральное агентство связи
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования “Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики”
РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА
СИСТЕМ РАДИОДОСТУРА И РАДИОСВЯЗИ
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему:
Разработка тюнера радиоприемника абонентской радиостанции
системы сотовой подвижной связи
Исполнитель__________________________________________Группа №______
Домашний адрес__________________________________________Шифр______
20__г.
18
РАЗДЕЛ 5
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ И ОБОСНОВАНИЮ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЮНЕРА (ГТП) ПРИЕМНИКА
5.1 Выбор и обоснование супергетеродинного принципа построения тюнера (ГТП) и выбор промежуточной частоты тюнера
Разработка структурной схемы является наиболее важным этапом проектирования тюнера РПРУ.
В этом подразделе курсовой работы нужно обосновать рекомендованный для курсовой работы в разделе 2 «Общие указания по курсовому проектированию» и реализованный в прототипе (рисунок 3.2) супергетеродинный принцип построения тюнера, для чего необходимо провести сравнительное рассмотрение известных основных принципов построения тюнеров (трактов от антенны до входа демодулятора).
По принципу построения тюнеров радиоприемные устройства (РПРУ) могут быть трех типов.
Самыми простыми являются РПРУ прямого детектирования. В них тюнер состоит только из входной цепи (ВЦ) и, следовательно, ко входу демодулятора (детектора) подводится сигнал радиочастоты, подвергшийся только фильтрации во ВЦ. Здесь настройка на частоту принимаемого радиосигнала осуществляется подстройкой ВЦ. Эти РПРУ имеют низкую чувствительность и частотную избирательность по соседнему каналу, вследствие чего их применяют лишь в миллиметровом и оптическом диапазонах волн.
Более совершенными являются РПРУ прямого усиления, в которых тюнер состоит из ВЦ и усилителя радиочастоты (УРЧ) и, следовательно, ко входу демодулятора подводится сигнал радиочастоты не только отфильтрованный во ВЦ, но и усиленный (и дополнительно отфильтрованный в УРЧ). Чувствительность и частотная избирательность по соседнему каналу в этих РПРУ лучше, чем в РПРУ прямого детектирования, хотя в ряде случаев они все же оказываются недостаточными; согласованная перестройка ВЦ и УРЧ в этих РПРУ довольно затруднительна. Применяются они практически лишь в диапазонах миллиметровых и оптических волн.
Наиболее совершенными являются РПРУ супергетеродинного типа (см. приемный блок на рис. 3.2), в которых отфильтрованный и усиленный в преселекторе (ВЦ и УРЧ) сигнал радиочастоты fC преобразуется в преобразователе частоты (ПЧ), состоящем из смесителя (СМ), генератора (гетеродина) Г вспомогательных колебаний fГ и фильтра основной селекции (ФОС), в колебания фиксированной промежуточной частоты fПР, которые после усиления в усилителе промежуточной частоты (УПЧ) подводятся ко входу демодулятора (детектора). Здесь тюнер состоит из преселектора (ВЦ и УРЧ), ПЧ (СМ, Г и ФОС) и УПЧ. В этих РПРУ именно на промежуточной частоте fПР
19
осуществляются основное усиление и частотная избирательность по соседнему каналу.
Обычно fПР=fГ-fC (при «верхней» настройке гетеродина, когда fГ>fC) или, как это указано на рис. 3.2, fПР= fC-fГ (при «нижней» настройке гетеродина, когда fГ<fC).
РПРУ супергетеродинного типа получили очень широкое распространение во всех радиодиапазонах, вследствие больших возможностей получения в них большой чувствительности и высокой избирательности по соседнему каналу.
Высокая чувствительность этих РПРУ обусловливается большим реальным коэффициентом усиления, устойчивым вследствие того, что, вопервых, усиление в РПРУ осуществляется на разных частотах – в преселекторе на радиочастотах, а в УПЧ на промежуточной частоте, что делает их невлияющими друг на друга, и, во-вторых (что самое главное) основное усиление обеспечивается на более низкой промежуточной частоте по сравнению с частотами принимаемых радиосигналов.
Высокая избирательность по соседнему каналу в этих РПРУ обусловливается не только более низкой fПР, но и (что самое главное) возможностью использования в тракте фиксированной промежуточной частоты сложных полосовых фильтров основной селекции (ФОС), поскольку при фиксированной fПР их не надо перестраивать.
Достоинства РПРУ супергетеродинного типа по чувствительности и избирательности по соседнему каналу столь значительны, что на этом фоне специалисты довольно спокойно относятся к имеющимся у этих РПРУ недостаткам, тем более, что с ними научились успешно бороться.
Наиболее существенным недостатком является наличие побочных каналов приема, из которых самый опасный – это так называемый зеркальный канал [1]. Зеркальную помеху подавляют (точнее говоря, ослабляют до допустимого уровня) в преселекторе. При этом ориентируются на заданную в техническом задании избирательность по зеркальному каналу (см. табл. 2.1…2.4).
Другим недостатком является влияние нестабильности частоты гетеродина на fПР, что следует из уравнения для промежуточной частоты: fПР=fГ-fC (или fПР= fC-fГ). Для борьбы с этим недостатком используют высокостабильные синтезаторы частот и автоподстройку их частоты.
Недостатком является также возможное прохождение колебаний синтезатора в антенну через СМ, УРЧ, и ВЦ. Это усложняет проблему электромагнитной совместимости радиоустройств. Одним из способов борьбы с этим недостатком является использование смесителя (СМ) по балансной или кольцевой схеме и т. д.
Из вышеизложенного ясно, что для реализации технических заданий, приведенных в таблицах 2.1…2.4, следует использовать супергетеродинный принцип построения тюнера РПРУ, т. е. принцип с преобразованием частоты принимаемых радиосигналов (как это реализовано в приемном блоке на рисунке 3.2).
20