разработка структурной схемы и составление архитектуры радиотракта приёмника системы широкополосного радиодоступа стандарта (WiFi (IЕЕЕ802.11а, n))

Выберем значение Qэ прес в соответствии с условием (8), оценим реальную неравномерность в тракте радиочастоты и убедиться в том, что она не превосходит заданную:Так как и реализация преселектора на акустических волнах (ПАВ) не требуется.Расчет ослабленияРассчитаем ослабление, вносимое одиночным колебательным контуром. Согласно данным таблицы 4, коэффициент передачи по мощности ОКК не менее . Тогда получим:Расчет коэффициента шумаРассчитаем коэффициент шума одиночного колебательного контура. Согласно данным таблицы 2, коэффициент шума ОК . Тогда получим:Переводим в Фильтрующая система тракта промежуточной частоты Распределенная фильтрация с применением двухконтурных фильтровСелективность по СК обеспечивается, в основном, фильтрами в тракте ПЧ, которые в приёмниках систем радиосвязи и радиодоступа могут быть реализованы либо в виде одного или нескольких двухконтурных полосовых фильтров, либо в виде ФСИ. Вначале проверим, реализуется ли требуемая избирательность по СК и неравномерность в полосе пропускания тракта ПЧ n двухконтурными фильтрами. Расчёт проводится аналогично представленному выше на основании заданных , неравномерности в тракте ПЧ =4.559 дБ и разноса частот между соседними каналами . Условие выполнения указанного требования[1]:где – эквивалентная добротность, исходя из заданной неравномерности в полосе пропускания тракта ПЧ;Qэ – эквивалентная добротность фильтров; – эквивалентная добротность, исходя из заданной избирательности по СК.Эквивалентная добротность n двухконтурных фильтров, определяемая, исходя из заданной неравномерности в полосе пропускания тракта ПЧ , находится по формуле:При n = 1При n = 2При n = 3Эквивалентная добротность для заданной избирательности по СК:где = 0.314 – относительная расстройка по СК.При n = 1При n = 2При n = 3Таблица 3Q/n123262.18204.71180.69272.9747.7925.909Находя значения и для , , и, проверяя условие (12), а также возможность технической реализации фильтров (), определим искомое число фильтров. Искомое число фильтровТак как и для тракта промежуточной частоты реализация ФСИ на акустических волнах (ПАВ) не требуется.Расчет ослабленияРассчитаем ослабление, вносимое диапазонным полосовым фильтром учитывая одинаковые частотные характеристики проведем как для согласованного фильтра. Согласно данным таблицы 2, коэффициент передачи по мощности СФ не менее . Тогда получим:Расчет коэффициента шумаРассчитаем коэффициент шума диапазонного полосового фильтра учитывая одинаковые частотные характеристики проведем как для согласованного фильтра. Согласно данным таблицы 2, коэффициент шума СФ . Тогда получим:Переводим в 3.3. Оценка структурной схемы по требуемой чувствительности3.3.1. Расчет реального коэффициента шума на входе радиотрактаУсловие обеспечения допустимого коэффициента шума радиотракта, определяемого заданной чувствительностью, может существенно влиять на выбор типа первых каскадов радиотракта и требуемые параметры этих каскадов. Расчёт допустимого значения коэффициента шума, создаваемого антенной, выполняется по формуле [1]:где – чувствительность приёмника, Вт; – постоянная Больцмана; – температура антенны;;=930.557 кГц – полоса пропускания радиотракта для шумов;Dвх – коэффициент различимости, равный отношению сигнал/помеха на входерадиотракта. Для обеспечения требуемой чувствительности реальный коэффициент шума радиотрактаNFр, пересчитанный к входу радиотракта и определяемый его структурой, не должен превышать допустимого значения, т.е. должно выполняться условие .Обеспечить низкий реальный коэффициент шума можно лишь при наличии в приёмнике МШУ [1].3.3.2. Расчет реального коэффициента шума радиотрактаКоэффициент шума всего радиотракта связан с коэффициентами шума отдельных его каскадов следующим соотношением [1]:гдеNF1, NF2,NF3, … – коэффициенты шума каскадов;Kф – номинальный коэффициент передачи по мощности антенного фидера. Для расчётов можно принять ;KP1, KP2, KP3, … – номинальные коэффициенты передачи по мощности последовательно включенных каскадов любого назначения (фильтр, усилитель, преобразователь).Значения коэффициентов передачи по мощности и коэффициентов шума отдельных каскадов берем из технической документации на конкретные ИС, приведенные в приложении к МУ. Расчет реального коэффициента шума, создаваемого радиотрактом и пересчитанного к его входу, выполняем для базовой схемы приемника (рис.5). Основные показатели применяемых каскадов вносятся в таблицу 4 и затем используются при расчете NFр (18).Таблица 4Каскад приемника Способ реализации (тип ИС) Коэффициент передачи по мощ- ностиKp Коэффициент шума, NF Входная цепь, ВЦ ОККKpВЦ = 0,9 (-0.458 дБ)NFВЦ = 0.458 дБМШУTPQ3M903718 дБ3.8 дБУРЧTPQ3M903718 дБ3.8 дБПрЧADL58117.5дБ10.7 дБФильтры тракта ПЧ ДвухконтурныйДПФKpДПФ = 0,95 (-0.223 дБ)0.223 дБСогласованный фильтр АЧХ Найквиста KpСФ = 0,99 (0.044)0.044 дБУПЧADL553016.8 дБ3 дБ Справочные величины, указанные в децибелах, перед подстановкой в (18) переведем в относительные единицы, учитывая, что: Кр = 100,1Кр,дБ, NF = 100,1NF,дБ. После вычисления значения NFрпроверим выполнение условия (17) и в результате проверки делаем вывод о пригодности принятой структуры. 3.4. Расчёт коэффициента усиления радиотракта приемника и распределение его по трактам высокой и промежуточной частотыДля мощности в логарифмическом масштабе, создаваемой антенной на входе приемника РА, дБм, ее абсолютная величина составляет:, Вт, что соответствует значению чувствительности приемника по ЭДС. Для режима согласования с антенной, когда входное сопротивление приемника Rвх соответствует стандартному Rвх = RА = 50 Ом, где RА – сопротивление антенны, равное волновому сопротивлению фидераДля достижения устойчивого режима преобразования входного сигнала в цифровом сигнальном процессоре (ЦСП), реализующего ДПФ, необходимо, чтобы амплитуда напряжения на его входе должна составлять не менее 55 мВ [5]. В режиме согласования при значении входного сопротивления RвхЦСП = 50 Ом это позволяет определить требуемую мощность на входе АЦП Рвх ЦСП при Uвх ЦСП = 55 мВ [1]и номинальный коэффициент усиления радиотракта по мощности КР, который должен быть не менее требуемого КТР[1].Расчет коэффициента усиления радиотракта по мощности КР проведем на основании структурной схемы приемного терминала, рис.5. Элементная база, справочные данные, описаниеОдиночный колебательный контурРассчитанные технические показатели:- полос рабочих частот: 2,4 – 2,483 ГГц;- коэффициент передачи по мощности ( на частоте 2442 МГц): -0,458 дБ; - коэффициент шума: NF = 0,458 дБ;Малошумящий усилительTQP3M9037Производитель:TriQuintТехнические показатели МШУ:- полос рабочих частот: 1,5 – 2,7 ГГц;- коэффициент усиления по мощности ( на частоте 1900 МГц): 18 дБ; - коэффициент шума: NF = 0,38 дБ;- точка пересечения для интермодуляционных искажений третьего порядка по выходу IОP3: 30 дБм;- однодецибельная точка компрессии КР1: 16 дБм. Преобразователь частоты ADL5811Производитель: AnalogDevicesТехнические данные преобразователя:- полоса рабочих частот: 700 МГц… 2800 МГц;- диапазон изменения частот ГУН: 250 МГц…2800 MГц; - диапазон значений преобразованной частоты: 30 MГц … 450 MГц; - коэффициент усиления по мощности: 7,5 дБ; - коэффициент усиления по напряжению: 13,9 дБ - точка пересечения для интермодуляционных искажений третьего порядка по входу IIP3: 27,9 дБм; - точка пересечения для интермодуляционных искажений второго порядка по входу IIP2: 62 дБм; - точка однодецибельной компрессии KP1: 27 дБм; - коэффициент шума в одной боковой полосе NF = 10,7 дБ. Усилитель промежуточной частоты ADL5530Производитель: AnalogDevicesТехнические характеристики:- центральная частота: 190 МГц;- коэффициент усиления: 16,8 дБ; - вариации коэффициента усиления в полосе частот ± 50 МГц: 0,1 дБ;- коэффициент шума: NF = 2,3 дБ;- точка пересечения для интермодуляционных искажений третьего порядка по выходу IОP3: 37 дБм;- однодецибельная точка компрессии КР1: 21,8 дБм. Диапазонный полосовой фильтр Рассчитанные технические показатели:- центральная частота: 190МГц;- коэффициент передачи по мощности: -0,223 дБ; - коэффициент шума: NF = 0,223дБ;Структура приемной части терминалаВыполнение условий (17) и (21) гарантирует реализацию приемной части трансивера АТ (БС), обладающей требуемой чувствительностью при заданном значении отношения С/Ш при указанном в ТЗ подавлении побочных каналов прием и преобразования. Окончательный вид архитектуры радиотракта включает названия выбранных ИС (таблица 4) и их основные параметры. Структурная схема приемного тракта, приведена на рис.5. Рисунок 5 – Окончательная структура приемной части терминалаРезультирующий коэффициент усиления по мощности в дБ получают алгебраическим сложением коэффициентов усиления (Кр) и затухания L отдельных компонентов (или как произведение безразмерных величин).На рис.5 приведены названия ИС, коэффициент усиления по мощности Кр(ослабление L), центральная частота, коэффициент шума NF. Список использованных источников1. Методические указания к курсовому проектированию2. Стандарт IEEE 802.11a, b, g, n.3. В.В. Логинов. Приемники систем фиксированной и мобильной связи: Учебное пособие. – М.: СОЛОН-Пресс, 2016. – 816 с.4. В. Ф. Михайлов, Т. Н. Нарытник, И. В. Брагин, В. Н. Мошкин Микроволновые технологии в телекоммуникационных системах: Учеб. пособие/СПб ГУАП. СПб., 2003. 337 с.: ил.5. Згуровский М. З., Ильченко М. Е., Кравчук С. А., Нарытник Т. Н., Якименко Ю. И. Микроволновые устройства телекоммуникационных систем в 2-х Т., Т 1. Распространение радиоволн. Антенные и частотно-избирательные системы. Киев 2003 г., 454 с.: ил. 6. Згуровский М. З., Ильченко М. Е., Кравчук С. А., Нарытник Т. Н., Якименко Ю. И. Микроволновые устройства телекоммуникационных систем в 2-х Т., Т. Устройства приемного и передающего трактов. Проектирование устройств и реализация систем. Киев 2003 г., 454 с.: ил.