МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К АНАЛОГОВОЙ ЧАСТИ ПРИЕМНОГО ТРАКТА ЦИФРОВОГО РАДИОПРИЕМНИКА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Б01 10.36622^Ти.2023.19.4.013 УДК 621.396

МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К АНАЛОГОВОЙ ЧАСТИ ПРИЕМНОГО ТРАКТА ЦИФРОВОГО РАДИОПРИЕМНИКА

Р.И. Буров, А.И. Гревцев, В.И. Зимарин, В.В. Капитанов

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж, Россия

Аннотация: при проектировании аналоговой части приемного тракта цифрового радиоприемника, построенного по супергетеродинной схеме, применительно к узкополосным сигналам, возникает необходимость использовать методический аппарат, позволяющий учитывать влияние чувствительности, коэффициента шума, коэффициента усиления аналогового тракта, дискретизации при аналого-цифровом преобразовании, наложение спектров в процессе дискретизации и выбор номиналов промежуточных частот. Разработка методики обоснования требований к аналоговой части приемного тракта цифрового радиоприемника. Элементами новизны представленного подхода является учет многообразия факторов, влияющих на структуру элементов аналогового тракта, на основе предъявляемых требований к характеристикам разрабатываемых цифровых радиоприемников. Показано, каким образом на этапе проектирования осуществляется предварительный выбор структуры тракта принимаемой частоты, усилительных приборов, исходя из условий многосигнальной избирательности, выбор минимального значения первой промежуточной частоты с учетом обеспечения подавления помехи по побочным каналам первого преобразования частоты, значений частоты дискретизации и номинала второй промежуточной частоты, а также приводятся структурные схемы трактов. Предложенный подход позволяет обосновать требования к построению аналоговой части приемного тракта цифрового радиоприемника, а также к параметрам его элементов

Ключевые слова: цифровой радиоприемник,

ствительность, избирательность

Актуальность

В настоящее время в системах приема и обработки дискретной и аналоговой информации широко используется цифровая обработка сигналов (ЦОС). Учитывая преимущества ЦОС [1,2], желательно осуществлять аналого-цифровое преобразование входного колебания как можно ближе к антенне, однако современная элементная база в большинстве случаев не позволяет реализовать эту процедуру, в связи с тем, что аналого-цифровые преобразователи (АЦП) не обладают достаточным быстродействием и необходимым динамическим диапазоном. Поэтому цифровой радиоприемник имеет как аналоговую часть приемного тракта (АЧПТ), обеспечивающую усиление принимаемого сигнала, предварительную частотную избирательность и преобразование частоты сигнала к частоте, на которой осуществляется аналого-цифровое преобразование, так и цифровую часть приемного тракта (ЦЧПТ), в которой реализуются основные функции радиоприемника (РПрм), избирательность по соседнему каналу и демодуляция. Обобщенная

тракт принимаемой частоты, тракт промежуточных частот, чув-

структурная схема цифрового радиоприемника представлена на рис. 1.

Для обеспечения постоянства среднего уровня сигнала на входе АЦП, и таким образом расширения динамического диапазона РПрм и защиты тракта приема от перегрузки используют цепь автоматической регулировки усиления. К потребителю информации сигнал поступает в цифровом виде или после цифро-аналогового преобразования (ЦАП) в аналоговом. С помощью микропроцессорной системы управления (СУ) обеспечивается пользовательский интерфейс, осуществляются перестройка РПрм в диапазоне рабочих частот, необходимые коммутации и регулировки в тракте приема при изменении режима работы.

© Буров Р.И., Гревцев А.И., Зимарин В.И., Капитанов В.В., 2023

Рис. 1. Обобщенная структурная схема цифрового радиоприемника

Наиболее распространенными конструктивными решениями, определяющими структуру аналоговых трактов цифрового радио-

приемника (ЦРП), являются ЦРП прямого усиления, ЦРП прямого преобразования и супергетеродинные ЦРП [3, 4].

Существенным недостатком аналого-цифрового преобразования сигналов в диапазоне рабочих частот ЦРП прямого усиления является слабая защищенность РПрм от воздействия мощных внеполосных помех, приводящих к многосигнальным явлениям, а также повышенные требования к частоте дискретизации, широкополосности и динамическому диапазону АЦП. Многосигнальным эффектам в виде блокирования, перекрестных искажений и интермодуляции подвержены и приемники прямого преобразования на нулевую промежуточную частоту [3].

При разработке РПрм, в которых осуществляется конвертирование широкого диапазона рабочих частот в более узкий диапазон, в ЦРП диапазона сверхвысокой частоты, а также в ЦРП с повышенными требованиями к многосигнальной избирательности чаще используется супергетеродинная схема построения аналоговой части приемника. При этом осуществляется одно или несколько преобразований частоты, что обеспечивает высокое качество фильтрации близко расположенных помех, а также необходимое усиление и регулировку уровня полезного сигнала.

Отдельные задачи, требующие решения при проектировании аналоговых трактов ЦРП по супергетеродинной схеме, находят отражение в литературе. Например, в [3,4] проведен анализ зависимости чувствительности РПрм от шумовых показателей АЦП, в [4] раскрыты подходы к выбору значения частоты дискретизации с учетом ширины и средней частоты спектра полосового сигнала. Однако для этапа эскизного проектирования ЦРП необходима методика, позволяющая предъявлять требования к структуре тракта принимаемой частоты и к параметрам его функциональных элементов.

Цель работы - разработка методики обоснования требований к аналоговой части приемного тракта цифрового радиоприемника при приеме узкополосных сигналов.

При проведении расчетов в качестве исходных данных задаются (* - обозначены параметры, для которых необходимо выполнить требование): классы излучений; диапазон рабочих частот (ДРЧ) (fmin + fmax); чувствительность ЦРП при приеме каждого вида сигнала с указанием требований к качеству приема (для сигналов с аналоговой модуляцией за-

дается требуемое отношение сигнал/шум на выходе демодулятора ^*вых

( U ^

V и ш J вых д

для сигналов с цифровой модуляцией - максимальная вероятность ошибочного приема бита информации Р*ош); требуемое подавление помех по зеркальным каналам приема 0*зк, побочным каналам приема на промежуточных частотах В*пч и соседним каналам при*

ема Бск ; полоса блокирования А/бл; допустимый коэффициент блокирования К*бл при воздействии помехи на входе с амплитудой Епа и частотной расстройке А/п; параметры сигналов, позволяющие проводить расчет ширины спектров (пределы спектра аналогового информационного сигнала Гт{п + Fmax, скорость передачи цифровой информации В, частотные разносы между несущими для сигналов с частотной манипуляцией и т.д.).

Рекомендации по выбору структуры тракта принимаемой частоты

Определение структуры преселектора с целью одновременного обеспечения требуемых показателей чувствительности и избирательности осуществляется путем выбора предпочтительного варианта структурной схемы, представляющего собой компромиссное решение между заданными требованиями к чувствительности и избирательности с учетом назначения РПрм и реальной помеховой обстановки. В этих условиях достоинства фильтровой схемы с использованием неперестрае-ваемых поддиапазонных фильтров, такие как минимальное число коммутаций и настроек, обеспечивающих малое время перестройки преселектора и РПрм в целом, минимальные массогабаритные характеристики, имеют существенное преимущество по сравнению со схемой с перестройкой поддиапазонных фильтров внутри поддиапазона. Таким образом, предпочтение при проектировании ЦРП отдается преселектору, построенному по фильтровой схеме, которая будет представлять собой широкополосную входную цепь (ВЦ) (для каждого частотного поддиапазона свой одноконтурный полосовой фильтр) и один - два каскада усилителей радиочастоты (УРЧ), нагруженных на фильтр нижних частот (ФНЧ)

с полосой пропускания, перекрывающей заданный ДРЧ. Фильтровая схема тракта принимаемой частоты изображена на рис. 2.

Рис. 2. Фильтровая схема тракта принимаемой частоты

Использование фильтровой схемы существенно повлияет на выбор значения первой промежуточной частоты, которую принимают выше ДРЧ РПрм, что удаляет побочные каналы приема первого преобразования частоты от частоты настройки приемника и позволяет избавиться от них с помощью ФНЧ.

Рекомендации по выбору усилительных приборов

К сожалению, процедура выбора усилительных приборов (УП) затрудняется тем, что современная справочная литература зачастую не дает полных данных, необходимых для проектирования каскадов РПрм (в основном, приводятся значения параметров для типового режима работы и предельные режимы эксплуатации УП). В частности, отсутствие значений параметров нелинейности приводит к невозможности оценки реальной избирательности РПрм по классической методике [3], отсутствие статических характеристик УП не позволяет оценить изменения показателей каскада при отходе от типового режима.

В любом случае при проектировании пре-селектора предпочтение стоит отдать тому УП, который обладает более протяженным линейным участком проходной характеристики, что позволит обеспечить высокое качество (линейность) обработки сигнала и противостоять действию мощных внеполосных помех (высокая реальная избирательность). Полевые транзисторы обладают более линейными характеристиками, поэтому их применение в линейных усилительных трактах приемника является более предпочтительным. Кроме того, высокие входное и выходное сопротивления (Явх и Явых) упрощают согласование УП с высокодобротными резонансными системами. С использованием специализированной справочной литературы, ориентированной на проектирование приемопередающей аппаратуры и со-

держащей наиболее полный объем параметров УП, выбор УП осуществляется путем сопоставления шумовых, усилительных и нелинейных параметров: коэффициент шума N, параметры, характеризующие взаимную модуляцию |, блокирование и перекрестную моду-£"

ляцию — должны выбираться с как можно £

меньшим значением, а коэффициент усиления по мощности Кр, параметры характеризую-

£

С и широ-

прох

как

щие устойчивость усиления

кополосность усиления £1(С + СвыХ): можно с большим значением.

Определение состава тракта исходя из условия обеспечения заданной чувствительности

В соответствии с теорией построения РПрм [3] чувствительность в полной мере определяется коэффициентом шума и шириной полосы пропускания приемника. В РПрм с аналоговой обработкой коэффициент шума в основном определяется шумами первых каскадов преселектора. Однако в ЦРП используется АЦП, который за счет шумов квантования имеет самый большой коэффициент шума в сравнении с другими элементами приемника [4]. Таким образом, обеспечение высокой чувствительности ЦРП сводится к снижению коэффициента шума преселектора АЧПТ, выбору АЦП с высокой разрядностью и частотой дискретизации, а также к реализации коэффициента усиления аналоговой части, снижающей влияние АЦП на общий коэффициент шума [3,4].

Дальнейшие рассуждения будем проводить не привязываясь к конкретному виду аналоговых или дискретных сигналов, тогда реальная чувствительность РПрм рассчитывается по общей формуле [3]

^ о

[мкВ] = ^^ [кГц]- N [раз]- RA [кОм] ,(1)

где N - коэффициент шума приемника,

Д^Э - эквивалентная шумовая полоса РПрм, Яа - активное сопротивление антенны. Из выражения (1) можно получить соотношение расчета максимально допустимого

значения коэффициента шума ЦРП:

„ 64 • Е а

N = . а0

А

де; • я

(2)

где Еао - требуемая чувствительность РПрм.

Значение требуемой чувствительности Еа0 и активного сопротивления антенны Яа задается в качестве исходных данных. Эквивалентная шумовая полоса РПрм связана с шириной спектра сигнала ДЕр/с и абсолютной нестабильностью частоты радиолинии ДЕр/л формулой [5]

ДЯ, = 1,1( ДЕр / с + 2 ДЕр , л).

' р / Л >

(3)

Таким образом, по формуле (2) определя-

*

ется коэффициент шума N , величина которого не должно превышать значение коэффициента шума разрабатываемого цифрового

РПрм N * <^п.

Учитывая соотношение для коэффициента шума многокаскадной схемы [2], выражение для коэффициента шума ЦРП принимает вид:

N

црп

N -1

ацп

К

^п аттттт

(4)

где Nцрп - коэффициент шума цифрового радиоприемника,

^чпт - коэффициент шума аналоговой части приемного тракта,

N„,

- коэффициент шума аналого-

цифрового преобразователя,

- коэффициент передачи по мощ-

р ачпт

ности аналоговой части приемного тракта.

Для расчета коэффициента шума АЦП используется выражение [4]:

^цп = 1 +

и2

2й • /д • 6 • Яо • к • То

(5)

где ипш - напряжение полной шкалы АЦП, / - частота дискретизации АЦП,

d - разрядность АЦП, Яо - входное сопротивление АЦП в режиме согласования,

к - постоянная Больцмана (к = 1,38•Ю-23 Дж/град),

Т0 = 293° К.

Коэффициент шума АЧПТ Nя: ляется по формуле [5]

вычис-

^Чпт = (1,1 +1,2)( NBц +-

N

урч

К р

),

(6)

где N - коэффициент шума усилительного

урч

прибора в каскаде УРЧ,

Nвц = 1/ Крвц - коэффициент шума пассивной входной цепи,

Кр - коэффициент передачи по мощности.

Таким образом, для обеспечения требуемой чувствительности ЦРП, в котором используется АЦП с указанными параметрами, для коэффициента передачи по мощности аналоговой части ЦРП должно выполняться неравенство:

N -1 К >-ацп—

Лрачпт- N - N

црп ач1

(7)

Полученный минимальный коэффициент передачи по мощности АЧПТ в последующем распределяется между преселектором и трактами промежуточных частот.

Определение требований к усилительному прибору исходя из условий многосигнальной избирательности

В тракте принимаемой частоты эффекту блокирования подвержен каскад УРЧ. В соответствии с теорией [3] выражение для расчета коэффициента блокирования усилительного каскада имеет вид:

и 1 5 "тт

кбл =--и.

бл 4 5 '

(8)

где итп - амплитуда напряжения помехи на входе каскада УРЧ,

5"/ 5 - параметр нелинейности УП. С учетом заданных требований к допустимому значению коэффициента блокирования кбл, из выражения (8) можно определить максимально допустимый параметр нелиней-

( 5"

ности усилительного прибора I —

4 - к

бл

и 2

(9)

Амплитуда помехи на входе каскада УРЧ рассчитывается с учетом избирательных свойств контура ВЦ:

и = Е -V

тп па I вц '

(10)

где Епа - э.д.с помехи в антенне;

увц - коэффициент передачи помехи одноконтурной ВЦ:

К

Увц

0вц

К

0вц

д

вц

1+а

э вц

/и _ /0 ^ /0 /п

(11)

где К0вц - коэффициент передачи по напряжению ВЦ на частоте настройки,

Двц - подавление помехи одноконтурной

ВЦ,

бэ вц - эквивалентная добротность контура

ВЦ,

/0 - максимальное значение частоты ДРЧ РПрм, на которой сложнее обеспечивать подавление ммех /п =/0тж + Абл / 2.

Расчет минимального значения первой ПЧ, при котором обеспечивается подавление помехи по побочному каналу приема на первой промежуточной частоте

Основной причиной, определяющей выбор двойного преобразования частоты, является необходимость разрешения противоречия между требованиями подавления помехи по зеркальному каналу и обеспечения высокой избирательности по соседним каналам. Поэтому дальнейшие вычисления будем проводить для двух преобразований частоты.

Расчет проводится для случая настройки РПрм на максимальную частоту ДРЧ, поскольку при выборе первой промежуточной частоты (ПЧ) выше диапазона рабочих частот помеха на первой промежуточной частоте имеет минимальную частотную расстройку от верхней границы диапазона рабочих частот. С учетом того, что избирательные свойства преселектора реализуются ПФ входной цепи и ФНЧ в нагрузке усилительного каскада, ослабление помехи на первой ПЧ определяется по формуле

Д1пч Д1пч вц ' Д1пч фнч ,

(12)

где д1пч вц - ослабление помехи на первой ПЧ в контуре входной цепи;

Д^ч фнч - ослабление помехи на первой

ПЧ фильтром нижних частот (ФНЧ).

Задача определения минимального значения первой промежуточной частоты сводится

к определению частоты, на которой Д1пч пре-

*

высит требуемое значение (Д^ > Д^ треб).

Используя известные подходы для проектирования фильтров [2], можно получить характеристики избирательности для ФНЧ. При этом необходимо учитывать, что чем выше порядок фильтра, тем больше затухание сигнала, а это в свою очередь существенно повлияет на чувствительность цифрового РПрм. В качестве примера рассмотрим ВЦ, состоящую из ФНЧ четвертого порядка и одноконтурного ПФ. Для каждого из этих элементов получены характеристики ослабления и результирующее ослабление преселектора, которые представлены на рис. 3 и рис. 4.

Л / /

ФНЧ / /

V * Полосовой

ф*г фильтр

Рис. 3. Характеристики ослабления ФНЧ и полосового фильтра ВЦ

Гц

Рис. 4. Результирующая характеристика ослабления преселектора

По результирующей характеристике ослабления преселектора определяют минимальные требования по подавлению побочных каналов приема и выбирают номинальное значение частоты 1ПЧ. К примеру, для частот свыше 34 МГц (рис. 4) создано большое количество кварцевых, электромеханических, пьезоэлектрических фильтров и фильтров на поверхностно-акустических волнах, что позволит выбрать для тракта 1ПЧ фильтр с требуемыми параметрами. Таким образом, тракт первой ПЧ можно представить в виде, показанном на рис. 5. Требования к ПФ1 с позиции подавления побочных каналов 2ПЧ будут определяться после выбора 2ПЧ.

СМ1

ПФ1

УПЧ1-1

/с 'ЧУ 'Чу /|пч

/ \

/сч-уаг

Рис. 5. Предварительная структура тракта первой ПЧ

Выбор значения частоты дискретизации и номинала второй ПЧ. Структурная схема тракта второй ПЧ

Вторая (основная) промежуточная частота выбирается исходя из требований к ослаблению побочных каналов приема второго преобразования частоты в тракте первой ПЧ и возможности аналого-цифрового преобразования сигнала в тракте второй ПЧ. В общем случае с учетом размножения спектра сигнала при дискретизации в АЦП, и устранения алиасинга (наложение спектров в процессе дискретизации), а также противоречивых требований: увеличение частоты дискретизации нежелательно, поскольку возрастает вычислительная сложность процедур ЦОС, уменьшение частоты дискретизации приводит к возрастанию коэффициента шума АЦП и снижению чувствительности приемника, целесообразно выбрать частоту 2ПЧ /пч = 0.25/ [1,4]. Структурная

схема тракта 2ПЧ будет иметь вид, изображенный на рис. 6.

Рис. 6. Структурная схема тракта 2ПЧ

В разрабатываемом РПрм с ЦОС на вход АЦП вместе с полезным сигналом поступают все частотные составляющие, действующие в пределах АЧХ ПФ2. Проникновение этих спектральных составляющих в спектр низкочастотного отображения сигнала также недопустимо, как и соседнего отображения спектра. Подавить до требуемого уровня все поме-ховые составляющие в пределах спектра низкочастотного отображения сигнала является основным требованием предъявляемым к полосовому фильтру ПФ2, выполняющим функцию антиалиасингового фильтра.

В качестве ПФ2 целесообразно выбирать кварцевый фильтр с центральной частотой /ч = /2пч, полосой пропускания не менее максимальной ширины полосы пропускания радиоприемника, ослаблением соседнего отоб-

*

ражения спектра при дискретизации Оск .

Распределение усиления между трактами приемника

Заданная чувствительность разрабатываемого ЦРП обеспечивается, если коэффициент усиления по мощности аналоговой части при-

N -1

емного тракта Кр ачпт >--. Усиление

р ачпт

N - N

црп ачпт

между трактами АЧПТ распределяем, руководствуясь следующими соображениями: широкополосный тракт преселектора и тракт 1 ПЧ должны обладать небольшим усилением, поскольку вместе с полезным сигналом происходит усиление помех (5^15 дБ), что может повлечь ухудшение многосигнальной избирательности, избирательные цепи и преобразователи частоты вносят несущественное ослабление сигнала (-2^-5 дБ) [4]. Основное усиление сигнала осуществляется в тракте второй ПЧ. Более точное распределение усиления между функциональными узлами трактов осуществляется при разработке принципиальной схемы АЧПТ.

Для наглядного представления распределения усиления между трактами приемника на рис. 7 представлен пример одного из варианта такого распределения: в качестве смесителей СМ1 и СМ2 используются диодные кольцевые смесители (минимальный коэффициент преобразования современных пассивных смесителей равен -5 дБ); контур ВЦ, обеспечивающий со-

гласование низкоомной антенны с высокоом-ным входом УРЧ, обладает сравнительно низким коэффициентом передачи (-3 дБ); ФНЧ на выходе преселектора ослабляет сигнал в зависимости от порядка фильтра (принято 2 дБ); кварцевые полосовые фильтры вносят потери в полосе пропускания от 1 до 5 дБ.

Рис. 7. Структурная схема АЧПТ и распределение усиления между трактами РПрм

Принимая указанные значения коэффициентов передачи пассивных устройств, можно предъявить требования к коэффициентам усиления УРЧ, УПЧ1 и УПЧ2 с учетом полученного по формуле (7) коэффициента передачи по мощности аналоговой части ЦРП, например, К^ = 10 дБ ; К'рупч! = 18дБ; К ^ = 28дБ. Такие коэффициенты усиления способны обеспечить однокаскадные усилители.

Заключение

Таким образом, разработана методика обоснования требований к аналоговой части приемного тракта цифрового радиоприемника узкополосных сигналов, построенного по супергетеродинной схеме, позволяющая осуществить выбор структуры тракта принимаемой частоты, усилительных приборов, исходя из условий многосигнальной избирательности, выбор минимального значения первой промежуточной частоты с учетом обеспечения подавления по-

мехи по побочным каналам первого преобразования частоты, значений частоты дискретизации и номинала второй промежуточной частоты, распределить усиление между трактами приемника, сформировать структурную схему АЧПТ и предъявить требования к функциональным элементам трактов радиоприёмника.

Литература

1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. 1104 с.

2. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Пер. с англ. М.: Бином-Пресс, 2007. 379 с.

3. Радиоприеимные устройства / Н.Н. Фомин, Н.Н. Буга, О.В. Головин [и др.]. М.: Горячая линия - Телеком, 2007. 520 с.

4. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учебное пособие. М.: Эко-Трендз, 2005. 392 с.

5. Зимарин В.И., Козирацкий А.Ю., Капитанов В.В. Прием и обработка сигналов: учебник. Воронеж ВУНЦ ВВС «ВВА», 2019. 325 с.

Поступила 28.04.2023; принята к публикации 04.08.2023

Информация об авторах

Буров Роман Иванович - канд. техн. наук, доцент кафедры радиотехники и антенно-фидерных устройств, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (394064, Россия, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а), тел.:+7 (908) 130-67-09, e-mail: bri555@mail.ru Гревцев Александр Иванович - канд. техн. наук, заместитель начальника кафедры радиотехники и антенно-фидерных устройств, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора

Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (394064, Россия, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а), тел.: +7 (951) 850 59 22, e-mail: gref555@mail.ru

Зимарин Виктор Иванович - канд. техн. наук, доцент кафедры радиотехники и антенно-фидерных устройств, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (394064, Россия, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а), тел.: +7 (920) 428-16-10, e-mail: zim555@mail.ru Капитанов Владимир Валерьевич - канд. техн. наук, доцент кафедры радиотехники и антенно-фидерных устройств, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (394064, Россия, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а), тел.: +7 (904) 211-47-08, e-mail: kvv256@rambler.ru

TECHNIQUE OF THE SUBSTANTIATION OF DEMANDS TO THE ANALOG PART OF THE DIGITAL RADIORECEIVER RECEPTION SECTION

R.I. Burov, A.I. Grevtsev, V.I. Zimarin, V.V. Kapitanov

The military educational and scientific center of the Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin, Voronezh, Russia

Abstract: when designing of an analogue part of a digital radioreceiver reception section based on superheterodyne principle, with reference to narrow-band signals, there is a necessity to use the methodical apparatus, allowing to consider agency of sensitivity, a noise factor, coefficient of amplification of an analogue section, a digitization at an analogue-digital conversion, superposition of spectra in the course of a digitization and sampling of face values of intermediate frequencies. The paper is devoted to the development of a technique for substantiating the requirements for the analog part of the receiving path of a digital radio receiver. The novelty of the presented approach is the consideration of the variety of factors that affect the structure of the elements of the analog path, based on the requirements for the characteristics of the developed digital radio receivers. It is shown how, at the design stage, the preliminary selection of the structure of the received frequency path, amplifying devices, based on the conditions of multi-signal selectivity, the choice of the minimum value of the first intermediate frequency, taking into account the suppression of interference in the side channels of the first frequency conversion, frequency values sampling and nominal value of the second intermediate frequency, as well as block diagrams of the paths. The proposed approach allows justifying the requirements for the construction of the analog part of the receiving path of a digital radio receiver, as well as for the parameters of its elements

Key words: the digital radioreceiver, section of accepted frequency, section of intermediate frequencies, sensitivity, selectivity

References

1. Sklyar B. "Digital communication. Theoretical bases and practical application" ("Tsifrovaya svyaz'. Teoreticheskiye osnovy i prakticheskoye primeneniye"), Moscow, Williams, 2003, 1104 p.

2. Laions R. "Digital machining of signals" ("Tsifrovaya obrabotka signalov"), Moscow, Binom-Press, 2007, 379 p.

3. Fomin N.N, Bug Н.Н., Golovin O.V. "Radio receivers" ("Radiopriyemnyye ustroystva"), Moscow, Goryachaya liniya - Telekom, 2007, 520 p.

4. Volkov L.N., Nemirovsky M.C, Shinakov Yu.S. "The system of digital radio communication: base methods and characteristics" ("Sistemy tsifrovoy radiosvyazi: bazovyye metody i kharakteristiki"), Moscow, Eko-Trendz, 2005, 392 p.

5. Zimarin V.I., Koziratsky A.Yu., Kapitanov V.V. "Reception and processing of signals: student's book" ("Priyem i obrabotka signalov: uchebnik"), Voronezh, VUNC VVS "VVA", 2019, 325 p.

Submitted 28.04.2023; revised 04.08.2023

Information about authors

Roman I. Burov - Cand. Sc. (Engineering), Associate Professor of the Department of radio technics, The military educational and scientific center of the Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin (54a Starykh Bolshevikov str., Voronezh 394064, Russia), tel.: +7 (908) 130-67-09, e-mail: bri555@mail.ru

Alexander I. Grevtsev - Cand. Sc. (Engineering), Deputy Chief of the Department of radio technics, The military educational and scientific center of the Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin (54a Starykh Bolshevikov str., Voronezh 394064, Russia), tel.: +7 (951) 850-59-22, e-mail: gref555@mail.ru

Victor I. Zimarin - Cand. Sc. (Engineering), Associate Professor of the Department of radio technics, The military educational and scientific center of the Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin (54a Starykh Bolshevikov str., Voronezh 394064, Russia), tel.: +7 (920) 428-16-10, e-mail: zim555@mail.ru

Vladimir V. Kapitanov - Cand. Sc. (Engineering), Associate Professor of the Department of radio technics, The military educational and scientific center of the Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin (54a Starykh Bolshevikov str., Voronezh 394064, Russia), tel.: +7 (904) 211-47-08, e-mail: kvv256@rambler.ru