|
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.
analógovej
forme využívajú obvody nelineárnou prevodnou charakteristikou (diódy alebo
tranzistory). programe Matlab bol nástroj Filter Builder. Filtre IIR, ako napovedá
ich názov, majú nekonečnú odozvu jednotkový impulz, môže pri nesprávnom
návrhu spôsobiť ich nestabilitu. Použité boli realizácie typu IIR pre ich značne
nižšiu výpočtovú náročnosť (kratšia doba simulácie). okne grafického rozhrania
bol zadaný typ filtra parametre jeho kmitočtovej charakteristiky (medzné kmitočty,
prenos priepustnom/nepriepustnom pásme, vzorkovací kmitočet, realizácia metóda
návrhu). 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). Nastavované
parametre boli rovnaké ako Matlabe. 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). softwarovom rádiu často výhodné zmeniť vzorkovací kmitočet
signálu.1. tento účel slúžia takzvané Multirate filtre. Nevýhodou veľký počet koeficientov hlavne
pri vysokom ráde filtra teda vyššia výpočtová náročnosť. Najčastejšie proces filtrácie
prebieha časovej oblasti, tj.1.
V rámci počítačových modelov boli filtre navrhované pomocou návrhových
nástrojov.2 Číslicové filtre
Podobne ako ich analógové ekvivalenty slúžia rádiovej technike najmä potlačenie
nežiaducich zložiek spektre spracovaného signálu.
2. Pri
implementácii FPGA tiež výhodou využívajú hardwarové násobičky, ktoré na
túto operáciu optimalizované úrovni hradiel. Filtre typu
FIR realizované priamo podľa definície konvolúcie ako kaskáda súčtových,
násobiacich oneskorovacích členov. Výhodou jednoduchšia realizačná štruktúra
využívajúca spätné väzby tým súvisiaci nižší počet koeficientov ako filter typu FIR
rovnakého rádu.
Vo vytvorených počítačových modeloch bol blok zmiešavača implementovaný
pomocou operácie násobenia (skript Matlabe) alebo blokom násobičky Product
(model Simulinku). Výstupom bola impulzná charakteristika filtra. Pre správnu funkciu treba ich
vhodné nastavenie (bitová šírka výstupného signálu rovná súčtu bitových šírok
vstupných signálov), aby nedošlo saturácii výstupného signálu.
. Hlavným parametrom násobičky bitová šírka vstupných signálov
a výstupného signálu ich číselná reprezentácia. digitálnej forme implementované pomocou bloku násobičky dvomi
vstupmi. Impulzná charakteristika filtra získa
spätnou Fourierovou transformáciou frekvenčnej charakteristiky. týchto modeloch nebolo nutné zaoberať rozsahmi vstupov
a výstupu, avšak pri implementácii FPGA toto nastavenie kritické.1 Zmiešavače
Zmiešavače základnou súčasťou každého rádia. výstupný signál vznikne ako konvolúcia impulznej
charakteristiky filtra vstupného signálu.26
2. Ich využitie hlavne pri frekvenčnej
translácii signálu kmitočet nosnej, alebo naspäť základného pásma
