TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN & SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO

Samankaltaiset tiedostot
TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN ELI SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO

Lähettimet ja vastaanottimet

Radioamatöörikurssi 2018

nykyään käytetään esim. kaapelitelevisioverkoissa radio- ja TVohjelmien

Radioamatöörikurssi 2013

Radioamatöörikurssi 2015

Radioamatöörikurssi 2016

Radioamatöörikurssi 2014

Lähettimet ja vastaanottimet

Lähettimet ja vastaanottimet. OH3NE:n radioamatöörikurssi

Lähettimet ja vastaanottimet. OH3TR:n radioamatöörikurssi

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely)

Kapeakaistainen signaali

Radiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA OSA 2

Radioamatöörikurssi 2016

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Radioamatöörikurssi 2017

MULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM. Tietoliikennetekniikka I A Kari Kärkkäinen Osa 22 1 (16)

1 db Compression point

LUKU 7 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka I Osa 30 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

Ohjelmistoradio. Mikä se on:

Flash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen

LUKU 6 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS

MULTIPLEKSOINTIMENETELMÄT FDM, TDM, CDM JA QM

ULA - vastaanotin. + sähkökomponenttien juottaminen. Tiia Hintsa, Viitaniemen koulu. Ula-vastaanotin; Kouluelektroniikka Ky, Rauma.

Pekka Pussinen OH8HBG - oulu.fi

Modulaatio. f C. amplitudimodulaatio (AM) taajuusmodulaatio (FM)

Radioamatöörikurssi 2017

Laajakaistaisen RF-etupään suunnittelu kognitiiviseen radiovastaanottimeen

Radioamatöörikurssi 2012

Lasse Latva OH3HZB PRK:n radioamatöörikurssi Radiotekniikan lyhyt oppimäärä. Lasse Latva OH3HZB. Johdanto. Perusteet.

LABORATORIOTYÖ 2 SPEKTRIANALYSAATTORI

Kehittyneiden Aaltomuotojen Käytettävyys HF-alueen Tiedonsiirrossa

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

521357A TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I

LUKU 3 TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka I Osa 23 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

A B = 100, A = B = 0. D = 1.2. Ce (1.2 D. C (t D) 0, t < 0. t D. )} = Ae πjf D F{Π( t D )} = ADe πjf D sinc(df)

TLT-5200 Tietoliikenneteoria Tehtäväkokoelma 1 (6)

83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset

PRK:n radioamatöörikurssi Johdanto. Radiotekniikan lyhyt oppimäärä. Lasse Latva OH3HZB. PRK:n. Perusteet Radiotekniikan lyhyt

Asennusohje Viritettävä terrestiaalipäävahvistin HMB 6. SSTL n:o ULA-VHF I, VHF III, 6 x UHF ja AUX

Ohjelmistoradio tehtävät 4. P1: Ekvalisointi ja demodulaatio. OFDM-symbolien generoiminen

TAAJUUSMAKSULASKENNAN ESIMERKIT

Muuntavat analogisen signaalin digitaaliseksi Vertaa sisääntulevaa signaalia referenssijännitteeseen Sarja- tai rinnakkaismuotoinen Tyypilliset

Radioamatöörikurssi 2014 Polyteknikkojen Radiokerho OH2TI

Pinces AC/DC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

Mikä se on? Olle Holmstrand, SM6DJH (Käännös: Thomas Anderssén, OH6NT)

TIETOLIIKENNETEKNIIKKA I A

Kanavamittaus moderneja laajakaistaisia HFjärjestelmiä

spektri taajuus f c f c W f c f c + W

1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet.

Spektrianalysaattori. Spektrianalysaattori

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

MONITILAISET TIEDONSIIRTOMENETELMÄT TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka II Osa 18 Kari Kärkkäinen Syksy 2015

Tuntematon järjestelmä. Adaptiivinen suodatin

Satelliittipaikannus

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

Tietoliikennesignaalit & spektri

RF-tekniikan perusteet BL50A Luento Lähetin- ja vastaanotinelektroniikkaa Modulaatio (AM ja FM)

Ohjelmoitava päävahvistin WWK-951LTE

Mika Huotari LF-VASTAANOTIN

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

Sangean PR-D4 Käyttöohjeet

VAIHEKOHERENTIT BINÄÄRISET KANTOAALTOMODULAATIOT JA NIIDEN VIRHETODENNÄKÖISYYDET

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1

Laitteita - Yleismittari

Virheen kasautumislaki

MONIKANAVAISET OHJELMOITAVAT VAHVISTIMET

ELEC-C5070 Elektroniikkapaja (5 op)

1 Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava:

Mittausraportti OH3NJC Hertsien Herruus taajuusmittauskilpailu

Digitaalinen signaalinkäsittely Johdanto, näytteistys

Jukka Vainio OHJELMISTORADIO

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

Radioastronomian käsitteitä

Pinces AC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC

Radioteleskooppi. Alt atsimutaalinen pystytys. Apupeilin kiinnitys. Peilin tukirakenne. Apupeilin kannattajat. Elevaatio enkooderi.

2. kierros. 2. Lähipäivä

LUKU 3 ANALOGISET KANTOAALTO- JA PULSSIMODULAATIOMENETELMÄT

e ax, kun x > 0 f(x) = 0, kun x < 0, 0, kun x > 0 e ax, kun x < 0 e (a iω)x dx = a+iω = 1 a 2 +ω 2. e ax, x > 0 e ax, x < 0,

Yleiskatsaus vastaanotintekniikan perusteisiin

Amplitudimodulaatio (AM) Esitys aikatasossa

S Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

Flash AD-muunnin. suurin kaistanleveys muista muuntimista (gigahertsejä) pieni resoluutio (max 8) kalliita

LUKU 3 ANALOGISET KANTOAALTO- JA PULSSIMODULAATIOMENETELMÄT A Tietoliikennetekniikka I Osa 8 Kari Kärkkäinen Kevät 2015

IARU Reg. 1 V/U/SHF-taajuusjakosuositus

Ohjelmoitava päävahvistin WWK-951. Anvia TV Oy Rengastie Seinäjoki

Signaalien datamuunnokset. Näytteenotto ja pito -piirit

2003 Eero Alkkiomäki (OH6GMT) 2009 Tiiti Kellomäki (OH3HNY)

Signaaliavaruuden kantoja äärellisessä ajassa a

4. kierros. 1. Lähipäivä

TAMPEREEN TEKNILLINEN KORKEAKOULU Tietoliikennetekniikan työkurssi IQ-modulaatio

C: Rulla D: Paristotila E: Käytössä / Ei käytössä - painike F: Yhteyspainike G: Optinen liikkeentunnistin

Vahvistimet. A-luokka. AB-luokka

ELEKTRONISET TOIMINNOT

Laajakaistainen taktinen kognitiiviradio ja RF-tekniikka. Vision Aug 20 th 2013 Ari Hulkkonen

VID-TRANS150KN SUOMI. 2.4GHz LANGATON AUDIO/VIDEO LÄHETINJÄRJESTELMÄ KÄYTTÖOHJE PATENTTI.

TOIMINTOKUVAUS SÄHKÖISISTÄ OHJAUSJÄRJESTELMISTÄ UP833 JA UP833A

Mobiiliverkon sisäpeiton toteuttaminen. Mobiiliverkon sisäpeiton toteuttaminen. Päivitetty 3/2015. Matti Pulkkanen

Transkriptio:

TAAJUUDEN SIIRTO JA SEKOITUS VÄLITAAJUUSVASTAANOTIN & SUPERHETERODYNEVASTAANOTTO 1 (17)

Sekoitus uudelle keskitaajuudelle Kantataajuussignaali (baseband) = signaali ilman modulaatiota Kaistanpäästösignaali (bandbass) = kantoaaltoon moduloitu signaali Baseband spectrum Bandpass spectrum f Usein tietoliikennejärjestelmissä on tarpeen siirtää sekoituksella kaistanpäästösignaali uudelle keskitaajuudelle. Olkoon DSB-moduloitu signaali m(t)cos(ω 1 t) taajuudella ω 1, joka siirretään uudelle taajuudelle ω 2 kertomalla signaalilla 2cos(ω 1 ±ω 2 )t. Trigonometrian lakien vuoksi signaali siirtyy myös taajuksille, joita ei haluta päästää järjestelmään. Siksi ne suodatetaan pois BPF:lla. Suodattimen kaistanleveyden on päästettävä moduloitu signaali esteettä läpi (esim. DSB:n tapauksessa tarvitaan kaistanleveys 2W). -f C e( t) = m( t)cosω 2t + m( t)cos(2ω1 ± ω2) f C f 2 (17)

Sekoitus uudelle keskitaajuudelle [( ω ± 2ω ) t] cos[ ( ω ± ω ) t] = k( t)cosω t + k( t)cos[ (2ω ± 3 ) t] 2k( t)cos 1 2 1 2 2 1 ω2 Haittana on, että taajuudella ω 1 ±2ω 2 esiintyvä muu lähete k(t) siirtyy taajuudelle ω 2. Sitä kutsutaan peilitaajuusongelmaksi (image freg.). Sekoitusperiaatetta käytetään superheterodynevastaanottimessa (keksittiin 1918), joka on yleensä käytössä RF-vastaanottimissa. Uutta taajuutta ω 2 kutsutaan välitaajuudeksi ω IF ja tulotaajuutta ω 1 radiotaajuudeksi ω RF, koska se on moduloidun radiosignaalin kantoaaltotaajuus. Paikallisoskillaattorin mahdolliset viritystaajuudet ω LO ovat ω C ± ω IF (ylä- ja alapuolinen viritys). 3 (17)

Superheterodynevastaanotin SH-vastaanoton etuja: hyvä herkkyys (pystytään ilmaisemaan heikkoja signaaleja), hyvä selektiivisyys (pystytään ilmaisemaan lähellä toisiaan olevia signaaleja), kiinteätaaj. vahvistin & suodatin Hyvälaatuinen välitaajuussuodatin (BPF) on ns. esi-ilmaisusuodatin, joka rajaa kohinan signaalin kaistanleveydelle (tarkast. luvussa 6). 4 (17)

Superheterodynevastaanotin Analoginen vahvistus ja suodatus voidaan siis suorittaa viritettävän taajuuden sijasta kiinteällä keskitaajuudella, mikä parantaa suodatuksen laatua ja siten vastaanottimen suorituskykyä. Tyypillisiä välitaajuuksia mm. 455 khz (AM-IF), 10,7 MHz (FM-IF), 71 MHz (GSM-IF). IF-asteen jälkeen seuraa normaali analogisesti tai digitaalisesti moduloidun signaalin ilmaisu. Esimerkiksi alla FM-ilmaisu diskriminaattoria käyttäen. 5 (17)

Superheterodynevastaanotin Esivalintasuodatin (pre-select filter) Kanavanvalintasuodatin Band select filter Mirror frequency rejection filter Channel select filter "I" RF LNA IF LO LO +90 0 Kantataajuusosat (I/Q-DSP) "Q" LO Band select filter Channel select filter f f IF f LNA = low noise amplifier 6 (17)

Useita välitaajuusasteita Välitaajuusasteita voi olla useita peräkkäin (2 tai 3), eli tulosignaali sekoitetaan kantataajuudelle pienemmissä erissä. LNA = low noise amplifier 7 (17)

Useita välitaajuusasteita GSM superheterodyne Duplex-suodatin (kytkin) erottaa Rx/Tx-suunnat antennipäässä. 8 (17)

Sekoitustaajuuden valinta SH-vastaanottimen paikallisoskillaattorin taajuus voi olla joko saapuvan radiotaajuuden ala- tai yläpuolella. Puhutaan ala- ja yläpuolisesta virityksestä/sekoituksesta. Se kumpi valitaan, riippuu siitä, että kummalla saavutetaan pienempi oskillaattorin suhteellinen viritysalue. Alla olevassa esimerkissä yläpuolinen viritys tuottaa suhteen 2.07:1 ja alapuolinen 13.46:1. Siksi tässä esimerkissä kannatta valita yläpuolinen viritysalue. 9 (17)

Peilitaajuusongelma Peilitaajuus (image frequency) on kahden välitaajuuden ω IF päässä tulon RF-taajuudesta ω C. 10 (17)

Peilitaajuusongelma Nähdään, että muu lähete siirtyy välitaajuuskaistalle, minkä jälkeen signaaleja ei voida enää erottaa. Vieras lähete voi olla kaukanakin halutusta tulotaajuudesta (riippuu perustaajuuksien valinnasta). 11 (17)

Peilitaajuusongelma Sama kaksipuolisena spektriesityksenä. 12 (17)

Peilitaajuusongelma Peilitaajuusongelmalta pyritään välttymään sijoittamalla sopivia suodatinasteita RF-etupäähän. Radiotekniikkaan liittyvää materiaalia: http://www.rf-circuits.info/61-sysdesign/050161001i-radio_receiver_arch.asp http://www.ee.oulu.fi/~kk/atsp/tutoriaalit/liimatainen.pdf http://www.ee.oulu.fi/~kk/atsp/tutoriaalit/asikainen.pdf http://www.ee.oulu.fi/~kk/atsp/tutoriaalit/mikkola.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/direct-conversion_receiver http://en.wikipedia.org/wiki/cognitive_radio http://lib.tkk.fi/dipl/2010/urn100271.pdf http://www.microwaves101.com/encyclopedia/index.cfm 13 (17)

SUORAMUUNNOSVASTAANOTIN 14 (17)

Suoramuunnosvastaanotin Jos tulosignaali sekoitetaan suoraan alas kantataajuudelle (nollavälitaajuudelle) sanotaan periaatetta homodynevastaanottimeksi tai suoramuunnosvastaanottimeksi (direct conversion receiver). Low-pass filter Band select filter I LNA LO LO +90 0 Low-pass filter DC Q Band select filter Low-pass Filter f f 15 (17)

Suoramuunnosvastaanotin 16 (17)

Suoramuunnosvastaanotin Suoramuunnosvastaanotin on nykyään yksi yleisimmistä radioarkkitehtuureista, koska esivalintasuodatinta lukuunottamatta kaikki sen osat voidaan integroida yhdelle piirille. Soveltuu hyvin monijärjestelmä ta ohjelmistopohjaisiin radioihin sekä laajakaistaisten kognitiivisten radioiden (cognitive radio) spektrisensoriin. Hyvän integroitavuuden lisäksi pieni tehonkulutus, koska erillisiä tehoa kuluttavia puskureita ei tarvita ajamaan ulkoisia komponentteja. Lisäksi vältytään peilitaajuusongelmalta, koska RF-signaali sekoitetaan suoraan nollakeskitaajuudelle. Suurin haaste LO:n vuotaminen ja 2. kl epälineaarisuus. Vuotamisesta aiheutuva DC-virhe aiheuttaa sekoittimen jälkeisten piiriosien saturoitumisen ja saattaa estää vastaanottimen toiminnan. Herkkä 1/f-kohinalle, joka signaalin kanssa samalla kaistalla. Lisäksi tulon taajuuskaistan laajentaminen tiukentaa eri lohkojen suorituskykyvaatimuksia. Esimerkiksi RF-osan toteuttaminen haastavaa, koska sen tulee samanaikaisesti saavuttaa tarvittava lineaarisuus ja alhainen kohinaluku kohtuullisella tehonkulutuksella. 17 (17)