|
Kategorie: Diplomové, bakalářské práce |
Tento dokument chci!
Táto práca sa zaoberá možnosťami využitia koncepcie softwarového rádia pre rádioamatérske účely v pásme KV a jej následnej implementácie do vhodne navrhnutého hardwaru. Cieľom je návrh transceiveru schopného pracovať v režimoch AM, FM, SSB, a CW. V rámci teoretického rozboru problematiky sú preskúmané používané architektúry softwarových rádií a ich jednotlivé bloky. Rozbor je zameraný hlavne na analógové časti reťazca, ako sú vstupný a koncový zosilňovač, filtre a prevodníky. Ďalej sú preskúmané algoritmy spracovania signálov pre prijímač aj vysielač v daných režimoch a zostavené ich počítačové modely. Navrhnuté algoritmy sú následne implementované do obvodu FPGA (Virtex-5) na dostupnej vývojovej doske.
Výstupom bola impulzná charakteristika filtra.
.
V rámci počítačových modelov boli filtre navrhované pomocou návrhových
nástrojov.26
2. tento účel slúžia takzvané Multirate filtre.1. týchto modeloch nebolo nutné zaoberať rozsahmi vstupov
a výstupu, avšak pri implementácii FPGA toto nastavenie kritické. Najčastejšie proces filtrácie
prebieha časovej oblasti, tj. Nastavované
parametre boli rovnaké ako Matlabe. Impulzná charakteristika filtra získa
spätnou Fourierovou transformáciou frekvenčnej charakteristiky. Hlavným parametrom násobičky bitová šírka vstupných signálov
a výstupného signálu ich číselná reprezentácia. digitálnej forme implementované pomocou bloku násobičky dvomi
vstupmi. Pre správnu funkciu treba ich
vhodné nastavenie (bitová šírka výstupného signálu rovná súčtu bitových šírok
vstupných signálov), aby nedošlo saturácii výstupného signálu. výstupný signál vznikne ako konvolúcia impulznej
charakteristiky filtra vstupného signálu. Filtre IIR, ako napovedá
ich názov, majú nekonečnú odozvu jednotkový impulz, môže pri nesprávnom
návrhu spôsobiť ich nestabilitu. Pri
implementácii FPGA tiež výhodou využívajú hardwarové násobičky, ktoré na
túto operáciu optimalizované úrovni hradiel.1 Zmiešavače
Zmiešavače základnou súčasťou každého rádia. analógovej
forme využívajú obvody nelineárnou prevodnou charakteristikou (diódy alebo
tranzistory).
2.
Vo vytvorených počítačových modeloch bol blok zmiešavača implementovaný
pomocou operácie násobenia (skript Matlabe) alebo blokom násobičky Product
(model Simulinku). Nevýhodou veľký počet koeficientov hlavne
pri vysokom ráde filtra teda vyššia výpočtová náročnosť. programe Matlab bol nástroj Filter Builder.2 Číslicové filtre
Podobne ako ich analógové ekvivalenty slúžia rádiovej technike najmä potlačenie
nežiaducich zložiek spektre spracovaného signálu. Použité boli realizácie typu IIR pre ich značne
nižšiu výpočtovú náročnosť (kratšia doba simulácie). softwarovom rádiu často výhodné zmeniť vzorkovací kmitočet
signálu. Výhodou jednoduchšia realizačná štruktúra
využívajúca spätné väzby tým súvisiaci nižší počet koeficientov ako filter typu FIR
rovnakého rádu. Príkladom filtra zmenu
vzorkovacieho kmitočtu filter CIC (Cascaded Integrating Comb), ktorý skladá
z kaskády integračných derivačných členov interpolátora (zvýšenie vzorkovacieho
kmitočtu, poradie: derivačné články, interpolátor, integračné články) alebo decimátora
(zníženie vzorkovacieho kmitočtu, poradie: integračné články, interpolátor, derivačné
články). Filtre typu
FIR realizované priamo podľa definície konvolúcie ako kaskáda súčtových,
násobiacich oneskorovacích členov. programe Simulink boli
použité bloky základných filtrov (Lowpass, Bandpass Highpass). Realizácia číslicového
filtra môže byť buď typu FIR (Finite Impulse Response, konečná impulzná odozva)
alebo typu IIR (Infinite Impulse Response, nekonečná impulzná odozva). Ich využitie hlavne pri frekvenčnej
translácii signálu kmitočet nosnej, alebo naspäť základného pásma.1. okne grafického rozhrania
bol zadaný typ filtra parametre jeho kmitočtovej charakteristiky (medzné kmitočty,
prenos priepustnom/nepriepustnom pásme, vzorkovací kmitočet, realizácia metóda
návrhu)
