Расчет линейного тракта радиоприемного устройства, определяемого программным обеспечением (SDR), работающий на частотах 50-150 МГц

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретико-методологические основы построения SDR-систем в диапазоне УКВ

1.1. Принципы программно-определяемой радиосвязи и российская нормативная база в области инфокоммуникаций

1.2. Специфика функционирования линейного тракта в диапазоне 50-150 МГц и требования ГКРЧ к приемному оборудованию

1.3. Сравнительный анализ архитектур SDR: прямое оцифровывание сигналов против супергетеродинных схем с цифровой ПЧ

Глава 2. Техническое проектирование и расчет характеристик линейного тракта приемника

2.1. Математическое моделирование коэффициента шума и чувствительности приемного устройства

2.2. Расчет частотной избирательности и параметров фильтрации в условиях интерференционных помех

2.3. Анализ динамического диапазона и выбор параметров АЦП для минимизации искажений сигнала

Глава 3. Моделирование и проверка параметров (Опционально/практическая часть)

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет линейного тракта радиоприемного устройства, определяемого программным обеспечением (SDR), работающий на частотах 50-150 МГц

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена стремительным развитием технологий программно-определяемой радиосвязи в Российской Федерации и возрастающими требованиями к эффективности использования радиочастотного спектра в диапазоне ультракоротких волн. Диапазон 50-150 МГц активно используется для обеспечения работы радиовещательных служб, систем профессиональной радиосвязи, авиационных навигационных систем и других критически важных инфокоммуникационных сервисов. Внедрение SDR-технологий позволяет обеспечить гибкость конфигурации приемного оборудования, снизить массогабаритные показатели аппаратуры и повысить энергоэффективность приемных устройств при сохранении высоких технических характеристик.

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области радиоприемных устройств и цифровой обработки сигналов, выполненных в профильных НИИ и вузах страны. Современные работы российских ученых посвящены оптимизации архитектур SDR-приемников, методам повышения динамического диапазона и улучшению частотно-избирательных характеристик линейных трактов. Вместе с тем, вопросы комплексного расчета параметров линейного тракта SDR-приемника для диапазона 50-150 МГц с учетом требований российской нормативной базы ГКРЧ требуют дополнительной проработки и систематизации.

Целью курсовой работы является разработка методики расчета линейного тракта радиоприемного устройства SDR-архитектуры для диапазона частот 50-150 МГц с определением оптимальных технических характеристик и параметров функциональных узлов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить принципы построения SDR-систем и проанализировать российскую нормативную базу в области инфокоммуникаций;
• исследовать специфику функционирования линейного тракта в диапазоне 50-150 МГц и требования ГКРЧ к приемному оборудованию;
• выполнить сравнительный анализ архитектур SDR-приемников;
• провести математическое моделирование коэффициента шума и чувствительности приемного устройства;
• рассчитать параметры частотной избирательности и динамического диапазона линейного тракта.

Объектом исследования является линейный тракт радиоприемного устройства SDR-архитектуры.

Предметом исследования выступают технические характеристики и параметры функциональных узлов линейного тракта SDR-приемника в диапазоне 50-150 МГц.

Методологическая база исследования включает теоретические основы радиотехники и теории связи, методы математического моделирования радиотехнических систем, расчетно-аналитические методы определения параметров приемных устройств. Нормативно-техническую базу составляют решения ГКРЧ, рекомендации МСЭ-R, отраслевые стандарты в области радиосвязи.

Научная новизна работы заключается в систематизации методов расчета линейного тракта SDR-приемника с учетом специфики диапазона 50-150 МГц и требований российской нормативной базы.

Теоретическая значимость определяется обобщением подходов к проектированию линейных трактов программно-определяемых радиоприемников. Практическая значимость состоит в разработке конкретных расчетных соотношений и рекомендаций по выбору параметров функциональных узлов приемного тракта.

Структура работы включает введение, две главы основной части, заключение и список использованной литературы. Первая глава посвящена теоретико-методологическим основам построения SDR-систем в диапазоне УКВ. Во второй главе выполняется техническое проектирование и расчет характеристик линейного тракта приемника.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ SDR-СИСТЕМ В ДИАПАЗОНЕ УКВ

1.1. Принципы программно-определяемой радиосвязи и российская нормативная база в области инфокоммуникаций

Концепция программно-определяемой радиосвязи представляет собой парадигму построения радиоэлектронных систем, в которых основные функции обработки сигналов реализуются программными средствами на базе универсальных вычислительных платформ. Исторически развитие SDR-технологий в России связано с работами научных коллективов МТУСИ, ЛЭТИ, МЭИ и профильных НИИ радиопромышленности в конце 1990-х – начале 2000-х годов. Переход от аналоговых схемотехнических решений к цифровым методам обработки радиосигналов обусловлен достижениями микроэлектроники и развитием быстродействующих аналого-цифровых преобразователей с высокой разрядностью.

Принципиальное отличие SDR-архитектуры от традиционных радиоприемных устройств заключается в переносе границы между аналоговой и цифровой частями обработки максимально близко к антенному входу. В идеальном случае оцифровывание принимаемого радиосигнала осуществляется непосредственно на радиочастоте, что исключает необходимость применения множественных каскадов аналогового преобразования частоты. Реализация данного подхода требует применения АЦП с частотой дискретизации, превышающей удвоенное значение максимальной частоты принимаемого спектра согласно теореме Котельникова-Найквиста [1, c. 45].

Архитектура линейного тракта SDR-приемника включает следующие основные функциональные узлы:

• входное согласующее устройство и преселектор;
• малошумящий усилитель радиочастоты;
• аналого-цифровой преобразователь;
• блок цифровой обработки сигналов;
• программно-реализуемые фильтры и демодуляторы.

Нормативно-правовое регулирование использования радиочастотного спектра в Российской Федерации осуществляется на основании Федерального закона от 07.07.2003 №126-ФЗ «О связи» и решений Государственной комиссии по радиочастотам. Диапазон частот 50-150 МГц относится к метровым волнам и распределен между различными радиослужбами в соответствии с Таблицей распределения полос частот. Требования к техническим характеристикам приемного обо

…