ЦИФРОВОЙ РАДИОПРИЕМНИК

Изобретение относится к радиосвязи, более конкретно к радиоприемным устройствам.

Известен цифровой радиоприемник, который оперирует с аналоговым сигналом, который был преобразован в цифровую форму после предварительной фильтрации с выхода антенны. Устройство включает в себя преселектор, быстродействующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), реализованный в цифровой форме тракт избирательности на промежуточной частоте, который выдает сигнал преимущественно на низкой частоте, и цифровой сигнальный процессор, осуществляющий демодуляцию и фильтрацию аудиосигнала. Архитектура данного радиоприемника применима к любому известному виду модуляции и особенно подходит для выполнения на интегральных схемах.

Данный радиоприемник обладает рядом недостатков: относительно небольшой динамический диапазон принимаемых сигналов, узкий частотный диапазон принимаемого сигнала.

Предлагаемым изобретением решается задача расширения частотного и динамического диапазонов принимаемых сигналов, а также обеспечения малой нелинейности приемного тракта.

Для достижения указанного технического результата в цифровой радиоприемник содержащий преселектор, сумматор, АЦП, генератор шума, блок переноса на ПЧ, фильтр основной селекции, демодулятор, дополнительно введены усилитель с переменным коэффициентом усиления, вход которого подключен к выходу преселектора, а выход к первому входу сумматора, управляющий вход усилителя с переменным коэффициентом усиления подключен к выходу блока управления усилением, второй вход сумматора подключен к выходу генератора шума, состоящего из последовательно соединенных генератора ПСП и фильтра низких частот, а выход сумматора соединен со входом АЦП, выход которого подключен одновременно ко входу блока управления усилением и к первому входу блока линеаризации, второй вход которого соединен с выходом блока управления усилением, выход блока линеаризации подключен ко входу блока переноса спектра, выход блока переноса спектра подключен ко входу блока фильтра основной селекции, выход которого подключен ко входу блока фиксации огибающей сигнала, выход блока фиксации огибающей сигнала подключен ко входу блока демодулятора, выход блока демодулятора является выходом всего устройства.

Блок управления усилением, усилитель с управляемым коэффициентом усиления и блок линеаризации, образующие схему автоматической регулировки усиления, обеспечивают расширение динамического диапазона принимаемых сигналов. Аналого-цифровой преобразователь обладает более высоким быстродействием и большей разрядностью. Повышение быстродействия позволяет существенно расширить полосу частот принимаемого сигнала, а увеличение разрядности позволяет повысить динамический диапазон принимаемых сигналов и повысить линейность обработки. Использование генератора шума позволяет обрабатывать сигналы с уровнем меньше одного разряда, а также существенно снизить корреляцию входного полезного сигнала с помехой от цифрового интерфейса блока АЦП и уменьшить нелинейность приемного тракта.

На чертеже представлена блок-схема цифрового радиоприемника, где обозначено: преселектор 1, усилитель 2 с управляемым коэффициентом усиления, сумматор 3, АЦП 4, фильтр 5 НЧ, блок 6 управления усилением, блок 7 линеаризации, генератор 8 ПСП, блок 9 переноса на ПЧ, фильтр 10 основной селекции 10, блок 11 фиксации уровня сигнала, демодулятор 12, генератор шума 13.

Устройство работает следующим образом. Сигнал поступает на преселектор 1, который выделяет диапазон частот, в котором присутствует сигнал. Затем сигнал с выхода преселектора 1 усиливается и к нему добавляется низкочастотный шум, лежащий вне полосы обрабатываемого сигнала. Генератор шума 13 состоит из генератора псевдослучайной последовательности 8 и фильтра 5 НЧ с постоянной времени, соизмеримой с длительностью элемента ПСП. Такой генератор шума обеспечивает меньшую корреляцию входного радиосигнала с помехами от разрядов цифрового интерфейса АЦП по сравнению, например, с Гауссовским шумом. Обработанный таким образом сигнал поступает на вход АЦП 4, где преобразуется в цифровую форму. Далее сигнал поступает на вход блока 6 управления усилением, который в случае поступления сигнала большого уровня уменьшает коэффициент усиления усилителя 2 с управляемым коэффициентом усиления и увеличивает коэффициент усиления блока линеаризации. Данная операция требуется для защиты от сигналов, способных перегрузить АЦП, и позволяет увеличить динамический диапазон принимаемых сигналов. Блок 6 управления усилением оценивает мгновенное значение сигнала на выходе АЦП 4. Если значение сигнала становится выше некоторого наперед заданного уровня, блок 6 управления усилением выдает сигнал о понижении коэффициента усиления усилителю 2 с управляемым коэффициентом усиления и сигнал о повышении коэффициента усиления блоку 7 линеаризации.

С выхода блока 7 линеаризации сигнал поступает на вход блока 9 переноса спектра, который производит операцию переноса спектра сигнала на нулевую промежуточную частоту. С выхода блока 9 переноса спектра сигнал подается на вход фильтра основной селекции 10, где осуществляется фильтрация сигнала и изменение частоты дискретизации сигнала. Для предотвращения больших выбросов на входе блока демодулятора при изменении коэффициентов усиления АРУ используется блок 11 фиксации огибающей сигнала. Функция данного блока заключается в фиксации значения огибающей сигнала в течение некоторого заданного промежутка времени при изменении коэффициентов АРУ. Демодулятор 12 демодулирует полученный сигнал и передает его на выход устройства. Конкретный вид демодулятора зависит от вида модуляции принимаемого сигнала.

Устройства 1 и 5 могут быть выполнены в виде аналогового пассивного фильтра, устройство 2 может быть выполнено на операционном усилителе AD8351, устройство может быть выполнено в виде пассивного резистивного сумматора, устройство 4 может быть выполнено на микросхеме AD9444, устройства 6, 8, 11 могут быть выполнены на ПЛИС (программируемой логической интегральной схеме), устройства 7, 9, 10 могут быть выполнены на микросхеме AD6624 или другом приемном процессоре, устройство 12 может быть выполнено на сигнальном процессоре, например ADSP21062.

Литература

1. Патент US №4.893.316 // Цифровой радиоприемник (прототип).

2. Справочный листок микросхема AD6624 ф. Analog Devices.