W.7. PRZEMIANA CZĘSTOTLIWOŚCI

Prezentacja na temat: "W.7. PRZEMIANA CZĘSTOTLIWOŚCI"— Zapis prezentacji:

1 W.7. PRZEMIANA CZĘSTOTLIWOŚCI

2 Podstawy przemiany częstotliwości
Przebieg sinusoidalny lub zmodulowany w amplitudzie, częstotliwości czy fazie oprócz reprezentacji w dziedzinie czasu ma także równoważną reprezentację w dziedzinie częstotliwości. W dziedzinie częstotliwości napięcie zmienne w czasie sinusoidalnie przedstawia się nam jako pojedynczy prążek w tzw. widmie amplitudowym. Z kolei widmo amplitudowe sygnału zmodulowanego zajmuje w dziedzinie częstotliwości pewne pasmo skupione wokół częstotliwości zwanej nośną. Układy przemiany częstotliwości, zwane też mieszaczami, służą do przesuwania widma sygnału o pewien odcinek na osi częstotliwości. Przesunięcie takie jest stosowane między innymi we współczesnych urządzeniach odbiorczych i to bez względu na rodzaj modulacji. Na przedstawionym schemacie blokowym mieszacza do układu są doprowadzone dwa przebiegi napięciowe: sygnał us(t) polegający przemianie oraz przebieg pomocniczy uh(t) ,najczęściej generowany lokalnie, nazywany sygnałem heterodyny.

3 Podstawy przemiany częstotliwości

4 Podstawy przemiany częstotliwości
Uwidoczniony mieszacz jest układem nieliniowym. Na jego wyjściu mamy przebieg uw(t) , zawierający zawsze oprócz składowej użytecznej (przebieg o częstotliwości fp ) także składowe niepożądane. Liczba składowych niepożądanych oraz ich charakter zależą od budowy konkretnego mieszacza. Rolą umieszczonego za mieszaczem filtru pasmowo - przepustowego (tzw. filtr p.cz.) jest odpowiednie wytłumienie wszystkich składowych niepożądanych. W następnych rozdziałach omówimy kilka wybranych układów mieszaczy, przedstawimy dla nich zależności analityczne, definicje parametrów oraz konstrukcję.

5 Mieszacz z układem mnożącym
pasmowy filtr p. cz.

6 Mieszacz z układem mnożącym c. d.

7 Mieszacz z układem mnożącym c. d.

8 jak widać obwiednia modulacją sygnału niepożądanego przedostała się do obwiedni sygnału pożądanego, który tym samym został zniekształcony. Zniekształcenia tego typu noszą nazwę zniekształceń intermodulacyjnych.

9

10

11

12 Tranzystorowy mieszacz zrównoważony

13 Tranzystorowy mieszacz zrównoważony c. d.
Analizując działanie mieszacza, wejście us przyjmiemy za w przybliżeniu liniowe, z tym, że zakres liniowości możemy oszacować na Prądy wyjściowe można wtedy przedstawić w postaci wyrażeń jest transkonduktancją tranzystorów dolnej pary różnicowej. Funkcja tanh(x) ma następujące właściwości: tanh(x) x dla tanh(x) sgn(x) dla

14 Tranzystorowy mieszacz zrównoważony c. d

15 Tranzystorowy mieszacz zrównoważony c. d

16 Tranzystorowy mieszacz zrównoważony c. d

17 Mieszacz z dwuobwodowym tranzystorem MOSFET

18 Mieszacz z dwuobwodowym tranzystorem MOSFETc. D.

19 Układy wielkiej częstotliwości w systemach odbiorczych

20 Antena na wejściu odbiornika radiowego

21 Schemat blokowy odbiornika superheterodynowego
ωp=ωh–ωs

22 Schemat blokowy odbiornika z podwójną przemianą częstotliwości
superheterodynowego z podwójną przemianą częstotliwości

23 Schemat blokowy cyfrowego
radiowego systemu odbiorczego

24 Architektura typowego odbiornika radiowego w systemach radiokomunikacji ruchomej
Z anteny sygnał zostaje podany na BFP – filtr pasmowo przepustowy, następnie wzmocniony w LNA – wzmacniaczu niskoszumnym. Po przemianie częstotliwości w mieszaczu z programowanym syntezerem częstotliwości (najczęściej stosowana jest podwójna przemiana częstotliwości), po wzmocnieniu w układzie ARW , następuje demodulacja do pasma podstawowego z wydzieleniem składowej synfazowej (I) i kwadraturowej (Q). Sygnały obu składowych są następnie próbkowane i przetworzone na postać cyfrową. Dalsze przetwarzanie w systemach radiokomunikacyjnych jest możliwe za pomocą układów cyfrowego przetwarzania sygnałów DSP, z wykorzystaniem procesorów sygnałowych lub układów ASIC. Cyfrowo dokonuje się korekcji charakterystyki kanału, dekodowania kanałowego, deszyfracji danych i dekodowanie źródła.

25 Architektura „front-end” nowoczesnego superheterodynowego radia z podwójną przemianą, z niską częstotliwością pośrednią I(t) – Tor synfazowy Q(t) – Tor kwadraturowy Stosowane bloki: Wzmacniacze w. cz. regulowanym wzmocnieniu, filtr sygnału lustrzanego, mieszacze, oscylatory , filtry pośredniej częstotliwości, wzmacniacz pośredniej częstotliwości

26 Odbiornik z bezpośrednią przemianą częstotliwości (OBP)
FWCZ - filtr środkowoprzepustowy w.cz. M - mieszacz FDP - filtr dolnoprzepustowy W - wzmacniacz sygnałów pasma podstawowego WMS - wzmacniacz niskoszumny LO - oscylator lokalny 90o – przesuwnik fazy ωp=ωh–ωs=0 I(t) – Tor synfazowy Q(t) – Tor kwadraturowy

27 Mechanizm powstawania składowej stałej na wyjściu mieszacza odbiornika OBP

28 CHARAKTERYSTYKA TŁUMIENIA FILTRU FSL
Tłumienie sygnału lustrzanego 2(fL -fLO) MOC SYGNAŁU SYGNAŁ LUSTRZANY SYGNAŁ POŻĄDANY CHARAKTERYSTYKA TŁUMIENIA FILTRU FSL f fH fLO fL fLO - częstotliwość oscylatora granicznego fL , fH - dolna i górna częstotliwość pasma przenoszenia filtru

29 z eliminacją sygnału lustrzanego
Schematy blokowe mieszaczy jednowstęgowych z eliminacją sygnału lustrzanego a) układ Hartleya b) układ Weavera M – mieszacz LO – lokalny oscylator FDP – filtr dolnoprzepustowy US – układ sumujący