|
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.
Ako výhodné javí pri
implementácii FPGA využitie filtrov typu FIR, ktoré ľahko realizovateľné
a stabilné. Nevhodným použitím môže mať signál zníženú presnosť dynamiku,
v najhoršom prípade môže signál úplne zdegradovať. Celočíselné bity, ktoré zostanú len
znamienkové, preto nich stačí ponechať iba jeden. prípade žiadaného neceločíselného násobku nutné použiť
kaskádu filtrov. Pri jeho použití dôjde orezaniu bitov, ktoré presahujú zadané
výstupné parametre, čím vzniká spomenuté riziko poškodenia signálu.
V rámci jedného bloku možné vykonať len celočíselné násobenie resp. decimačného pomeru. Návrh charakteristiky filtru
je zjednodušený pomocou nástroja FDATool, ktorý súčasťou programu Matlab. Medzi najjednoduchšiu realizáciu digitálnych filtrov patria filtre typu MAC
(Multiply and Accumulate). Na
zmenu číselnej reprezentácie možno taktiež použiť bloky Slice Concatenate, ktoré
umožňujú signálu „vyrezať“ určitý úsek bitov, resp.
Na pokročilejšie spracovanie slúži kmitočtová filtrácia. Pre spracovanie signálu výhodné držať hodnotu signálu rozsahu
medzi +1. Podľa
nastavenia správa buď ako interpolátor alebo decimátor. spojiť dva signály (signály sa
poskladajú bitovo vedľa seba). Koeficienty filtru možné exportovať
do premennej alebo možné pri nastavovaní bloku MAC Filter odvolať na
nastavenie nástroja FDATool pomocou príkazu xlfda_numerator(). Medzi spomenuté bloky patria
hlavne bloky Convert Reinterpret.
. Preto jeho výstupe zväčša nutné
upraviť rozsah signálu. delenie
vzorkovacieho kmitočtu. CIC filtre vyznačujú vysokým ziskom, ktorý úmerný hodnote
interpolačného resp. Blok
Reinterpret slúži posun desatinnej čiarky, teda zmeny počtu celočíselných
a zlomkových bitov. tom prípade vhodné posunúť desatinnú čiarku tesne nad
najvýznamnejší nastavený bit pri kladnom čísle. zrýchlenie filtrácie (zníženie oneskorenia signálu) možné
násobenie sčítavanie vykonávať paralelne niekoľkými násobičkami sčítačkami.
4 paralelné vetvy. Bity najmenej významných
pozíciách (počet závisí veľkosti posunu) môžu byť potom hľadiska presnosti
vyjadrenia hodnoty signálu zanedbateľné možno ich bez straty rozlíšenia orezať. Ich využitie závisí od
situácie. prípade vysielača je
vzorkovací kmitočet zvyšovaný (interpolácia), prípade prijímača naopak znižovaný
(decimovanie). Zrýchlenie filtru však cenu väčšej hardwarovej náročnosti pri
implementácii (je nutné použiť viac násobičiek sčítačiek). Blok Convert transformuje signál priamo na
zvolený číselný formát. možné tiež vybrať aproximáciu filtru. Využitie výhodné napríklad, výstupný signál CIC filtru
vysokú hodnotu.
Vstupom pre návrh filtru jeho parametre, ako medzné frekvencie, vzorkovacia
frekvencia rád filtru. Nástroj priamo zobrazí
aj frekvenčnú charakteristiku navrhnutého filtru. Ďalej možné nastaviť
pomer zmeny vzorkovacej frekvencie, počet stupňov oneskorenie jednom stupni.
Vzhľadom veľký rozdiel medzi frekvenciou modulačného audio signálu (na
fónický prenos kHz) frekvenciou nosnej vlny (3-30 MHz), nutné istom
mieste systému vykonať zmenu vzorkovacieho kmitočtu. modeli táto funkcia realizovaná pomocou bloku CIC Filter.
Použiť možno napríklad filter typu 2-n tap alebo 4-n tap MAC, ktorý obsahuje resp.63
Úpravu bitovej šírky možné realizovať rôznymi spôsobmi. Vzorky vstupného signálu nich násobené
s koeficientmi filtra (počet koeficientov zmenšený udáva rád filtru) následne sa
sčítajú (akumulujú)
