Prijemnici u analognim komunikacijskim sistemima

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u TuzliLaboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije

Osnove telekomunikacijaOsnove telekomunikacija Prijemnici u analognim Prijemnici u analognim

komunikacijskim sistemimakomunikacijskim sistemimaprof. dr. Nermin Suljanovi


Analogne modulacijeAnalogne modulacije Postoje zajednika svojstva izmeu linearnih i

eksponencijalnih komunikacijskih tehnika, kao to je sinusni nosilac sa vremenski promjenljivom envelopom ili fazom koji nosi poruku.

Realizacija prijemnika i za linearne i za eksponencijalne modulacijske tehnike koristi oscilatore, miksere i propusnike opsega (filtere).

Svi analogni prijemnici ukljuuju kolo za podeavanje (tuning), demodulaciju i pojaanje.

Ako je primljeni signal dovoljno snaan, pojaalo nije neophodno.


Superheterodinski prijemniciSuperheterodinski prijemnici Heterodinski princip je generacija novih frekvencija

mijeanjem (mnoenjem) dva sinusna talasna oblika. Osim demodulacije, u prijemniku se moraju realizirati

sljedee tri operacije: podeavanje frekvencije nosioca na eljenu

vrijednost, filtriranje za odvajanje eljenog signala od ostalih

primljenih signala, pojaanje za kompenzaciju slabljenja.

Analiziraemo radio prijemnike. Superheterodinski princip podrazumijeva jednostavniju

izvedbu prijemnika sa dva razliita pojaanja i filtriranjem prije demodulacije.


Superheterodinski prijemniciSuperheterodinski prijemnici Primljeni radio signal x

c(t) se pojaava sa RF

pojaalom, podeenim na frekvenciju nosioca fc.

Propusni opseg BRF

pojaala je toliko irok da djelimino proputa signale susjednih kanala.

Frekvencijski pretvara, koga ine mikser i lokalni oscilator (LO), prevodi RF signal u meufrekvencijski (IF) signal (f

IF


Superheterodinski prijemniciSuperheterodinski prijemnici


IF sekcija je pojaalo sa fiksnim propusnim opsegom, B

IFB

T, i eliminira signale iz susjednih

kanala. IF signal ide na demodulator, koji vri ekstrakciju

poruke i dodatno pojaanje u osnovnom opsegu.



Ima zadatak da promijeni frekvenciju nosioca moduliranog signala m(t)cos

ct na neku drugu

frekvenciju I.

x t =2 mt cosc t cosmix t=mt [cos cmix tcos cmix t ]

Frekvencijski pretvara (mikser)Frekvencijski pretvara (mikser)

mix=cI x t =mt [cosI tcos 2cI t ]mix=cI x t =mt [cosI tcos 2cI t ]


Izborom frekvencije lokalnog oscilatora, bira se konverzija na viu ili niu frekvenciju.

Spektar signala na izlazu iz filtera ima oblik kao na donjoj slici.

Frekvencijski pretvara. Heterodinski Frekvencijski pretvara. Heterodinski principprincip


Oigledno je da spektar primljenog signala ima komponentu eljene frekvencije f

c, ali i neku

komponentu zrcalne frekvencije (image frequency). Zrcalna frekvencija u radio prijemu u kojem se

koristi heterodinski princip, predstavlja neeljenu frekvenciju u ulaznom signalu koja je u frekvencijskom pretvarau sposobna izgenerirati eljenu meufrekvenciju.

Potencijalni izvor interferencije u prijemu. Zrcalna frekvencija u primljenom signalu je

Princip rada superheterodinskog Princip rada superheterodinskog prijemnikaprijemnika

f ' c= f c2 f IF= f LO f IF


Glavni zadatak RF dijela jeste da propusti frekvencije fcB

T/2, i odbaci signal zrcalne frekvencije.

Kada bi signal frekvencije f'c doao do miksera, on bi

ga konvertovao u frekvenciju

Prema tome, frekventni odziv RF dijela treba biti takav da vrijedi B

T


Razlog za transliranje RF frekvencija u IF je postizanje eljene selektivnosti (radio i TV prijem).

Teko je postii propusnik opsega 10 kHz ako je centralna frekvencija veoma visoka.

Konverzija frekvencije primljenog signala iz RF u IF vodi smanjenju opsega podeavanja (odnos maksimalne i minimalne frekvencije podeenja) za lokalni oscilator.

Posljedica je laki dizajn oscilatora. Zahtjev za selektivnou se pomjera u IF sekciju, ija

frekventna karakteristika nije podesiva nego konstanta.

Prednosti superheterodinskog Prednosti superheterodinskog prijemnikaprijemnika


Pojava lanih odziva na frekvencijama razliitim od fc.

Jedan od moguih izvora je signal na zrcalnoj frekvenciji (kvalitet RF dijela).

Poveanje fIF e poveati distancu izmeu f'

c i f

c, te

smanjiti zahtjeve na selektivnost RF dijela. Svaka distorzija u LO signalu e generirati harmonike

koji se mijeaju sa lanim ulazom i mogu proi do IF dijela.

LO mora biti isti sinusni signal.

Nodostaci superheterodinskog Nodostaci superheterodinskog prijemnikaprijemnika


Direct conversion (DC) receivers . Homodinski prijemnik. RF pojaalo slijedi frekvencijski konvertor. NF filter poslije miksera se koristi za odbacivanje

interferencije od susjednih kanala. Mogunost minimalnog dizajna (aplikacija u beinim

senzorima).

Direktni prijemniciDirektni prijemnici


Glavni nedostatak DC prijemnika jeste da ne odbacuje zrcalni signal prisutan u drugom bonom opsegu, pa je vie osjetljiv na interferenciju i um.

Na slici je prikazan odziv na dva jednotonska SSB signala na ulazu, gdje se obje frekvencije pojavljuju na izlazu.



Dizajn prikazan na donjoj slici eliminira jedan boni opseg.



Ukljuuje dva konvertora frekvencije i dvije IF sekcije.

Prijemnici sa dvostrukom konverzijom Prijemnici sa dvostrukom konverzijom frekvencijefrekvencije


Implementacija u SSB prijemnicima. Druga IF sekcija je uvijek podeena na fiksnu

frekvenciju, dok prva IF sekcija i drugi LO mogu biti fiksni ili podesivi.

Dvostruka konverzija frekvencije dozvoljava veu vrijednost f

IF1 za poboljanje odbacivanja zrcalnog

signala, a manja vrijednost fIF2

poboljava selektivnost druge IF sekcije.

Prijemnici sa dvostrukom konverzijom Prijemnici sa dvostrukom konverzijom frekvencijefrekvencije


Parametri koji odreuju sposobnost prijemnika da uspjeno demoduliraju radio signal.

Osjetljivost: minimalni ulazni napon koji osigurava dati SNR na ulazu IF sekcije. (1V za 40 dB SNR-a za kratko-talasni radio)

Dinamiki opseg: razlika izmeu najveeg ulaznog signala koji nee postati izoblien i najmanjeg ulaznog signala koji se jo moe raspoznati, izraena u dB. (Reda 100 dB)

Selektivnost: sposobnost prijemnika da eliminira interferenciju od signala susjednih kanala.

Specifikacija radio prijemnikaSpecifikacija radio prijemnika


Slika uma: pokazuje koliko prijemnik degradira ulazni SNR (5-10 dB).

Odbacivanje zrcalnog signala: pokazuje koliko efikasno prijemnik eliminira zrcalni signal (50 dB).

Specifikacija radio prijemnikaSpecifikacija radio prijemnika

Nf =S /N ulazS /N izlaz

RR=10 logH RF f c/H RF f ' c


A.B.Carlson, P.B.Crilly, J.C. Rutledge, Communication System, fourth edition, McGraw-Hill, 2002.

LiteraturaLiteratura

Slide 1Slide 2Slide 3Slide 4Slide 5Slide 6Slide 7Slide 8Slide 9Slide 10Slide 11Slide 12Slide 13Slide 14Slide 15Slide 16Slide 17Slide 18Slide 19Slide 20Slide 21

Documents

Prijemnici u analognim komunikacijskim sistemima