Odbiornik z konwersją bezpośrednią

Odbiornik z konwersją bezpośrednią ( DCR ), znany również jako odbiornik homodynowy , synchrodynowy lub odbiornik o zerowym IF , to konstrukcja odbiornika radiowego , która demoduluje przychodzący sygnał radiowy za pomocą detekcji synchronicznej napędzanej przez lokalny oscylator , którego częstotliwość jest identyczna lub bardzo zbliżona do do częstotliwości nośnej zamierzonego sygnału. Jest to w przeciwieństwie do standardowego superheterodynowego , w którym jest to osiągane dopiero po wstępnej konwersji na częstotliwość pośrednią .

Uproszczenie polegające na wykonaniu tylko jednej konwersji częstotliwości zmniejsza podstawową złożoność obwodu, ale pojawiają się inne problemy, na przykład dotyczące zakresu dynamicznego. W swojej pierwotnej formie nie nadawał się do odbioru sygnałów AM i FM bez implementacji skomplikowanej pętli synchronizacji fazowej . Chociaż te i inne wyzwania techniczne sprawiły, że ta technika była raczej niepraktyczna w okresie jej wynalezienia (lata 30. XX wieku), obecna technologia, aw oprogramowanie radiowe , ożywiło jej zastosowanie w niektórych obszarach, w tym w niektórych produktach konsumenckich.

Zasada działania

Schemat blokowy odbiornika z konwersją bezpośrednią

Konwersja modulowanego sygnału na pasmo podstawowe odbywa się w pojedynczej konwersji częstotliwości. Pozwala to uniknąć złożoności superheterodyny , stopni IF i problemów z odrzucaniem obrazu. Odebrany sygnał o częstotliwości radiowej jest podawany bezpośrednio do miksera częstotliwości , podobnie jak w odbiorniku superheterodynowym . Jednak w przeciwieństwie do superheterodyny, częstotliwość lokalnego oscylatora nie jest przesunięta, ale identyczna z częstotliwością odbieranego sygnału. Rezultatem jest demodulowany sygnał wyjściowy, taki jak otrzymany z odbiornika superheterodynowego przy użyciu detekcji synchronicznej ( detektor produktu ) po stopniu częstotliwości pośredniej (IF).

Problemy techniczne

Aby dopasować wydajność odbiornika superheterodynowego , szereg funkcji normalnie adresowanych przez stopień IF musi być realizowanych w paśmie podstawowym . Ponieważ nie ma wzmacniacza IF o dużym wzmocnieniu wykorzystującego automatyczną regulację wzmocnienia (AGC), poziom wyjściowy pasma podstawowego może zmieniać się w bardzo szerokim zakresie w zależności od siły odbieranego sygnału. Jest to jedno z głównych wyzwań technicznych, które ograniczało praktyczność projektu. Inną kwestią jest niezdolność tego projektu do implementacji wykrywania obwiedni sygnałów AM. Zatem bezpośrednia demodulacja sygnałów AM lub FM (stosowanych w transmisji) wymaga zablokowania fazy lokalnego oscylatora na częstotliwości nośnej , co jest znacznie bardziej wymagającym zadaniem w porównaniu z bardziej wytrzymałym detektorem obwiedni lub detektorem współczynnika na wyjściu stopnia IF w superheterodynie projekt. Można tego jednak uniknąć w przypadku konstrukcji z bezpośrednią konwersją wykorzystującą detekcję kwadraturową , po której następuje cyfrowe przetwarzanie sygnału . Korzystając z programowych technik radiowych, dwa kwadraturowe wyjścia mogą być przetwarzane w celu przeprowadzenia dowolnego rodzaju demodulacji i filtrowania przetworzonych w dół sygnałów z częstotliwości bliskich częstotliwości lokalnego oscylatora. Rozprzestrzenianie się sprzętu cyfrowego wraz z udoskonaleniami komponentów analogowych zaangażowanych w konwersję częstotliwości na pasmo podstawowe sprawiło, że ta prostsza topologia jest praktyczna w wielu zastosowaniach.

Historia i zastosowania

Homodyna została opracowana w 1932 roku przez zespół brytyjskich naukowców poszukujących konstrukcji przewyższającej superheterodynę ( model konwersji dwustopniowej ). Projekt został później przemianowany na „synchrodynę”. Nie tylko miał doskonałą wydajność dzięki pojedynczemu stopniowi konwersji, ale także miał zmniejszoną złożoność obwodów i zużycie energii. Projekt cierpiał z powodu dryfu termicznego lokalnego oscylatora , który zmieniał swoją częstotliwość w czasie. Aby przeciwdziałać temu dryfowi, częstotliwość lokalnego oscylatora została porównana z nadawanym sygnałem wejściowym za pomocą detektora fazy . Wytworzyło to napięcie korekcyjne , które zmieniałoby częstotliwość lokalnego oscylatora, utrzymując go w powiązaniu z pożądanym sygnałem. Ten typ zwrotnego przekształcił się w coś, co jest obecnie znane jako pętla synchronizacji fazowej . Chociaż metoda istnieje od kilku dziesięcioleci, była trudna do wdrożenia, głównie ze względu na tolerancje komponentów , które muszą być niewielkie, aby ten typ obwodu działał pomyślnie.

Zalety

Niepożądane sygnały dudnienia będące produktem ubocznym z etapu miksowania nie wymagają dalszego przetwarzania, ponieważ są całkowicie odrzucane przez zastosowanie filtra dolnoprzepustowego na etapie wyjściowym audio. Konstrukcja odbiornika ma dodatkową zaletę w postaci wysokiej selektywności , dzięki czemu jest precyzyjnym demodulatorem. Zasady projektowania można rozszerzyć, aby umożliwić separację sygnałów rozgłoszeniowych sąsiednich kanałów, których pasma boczne mogą nakładać się na żądaną transmisję. Konstrukcja poprawia również wykrywanie sygnałów w trybie transmisji z modulacją impulsową .

Niedogodności

W odbiorniku mogą wystąpić ścieżki wycieku sygnału. Wymagane wysokie wzmocnienie częstotliwości audio może powodować trudności w odrzuceniu przydźwięku sieciowego. Energia lokalnego oscylatora może przeciekać przez stopień miksera do anteny , a następnie odbijać się z powrotem do stopnia miksera. Ogólny efekt jest taki, że lokalna energia oscylatora sama się wymiesza i wytworzy przesunięcia DC . Przesunięcie może być wystarczająco duże, aby przeciążyć pasma podstawowego i uniemożliwić odbiór pożądanego sygnału. Istnieją modyfikacje konstrukcyjne, które rozwiązują ten problem, ale zwiększają złożoność odbiornika. Dodatkowa złożoność projektu często przewyższa korzyści płynące z odbiornika z bezpośrednią konwersją.

Nowoczesne użycie

Artykuł Wesa Haywarda i Dicka Binghama z 1968 roku przyniósł nowe zainteresowanie projektami bezpośredniej konwersji.

Rozwój układu scalonego i włączenie kompletnych urządzeń z pętlą fazową do tanich układów scalonych sprawiło, że projekt ten został powszechnie zaakceptowany. Zastosowanie nie ogranicza się już do odbioru sygnałów radiowych AM, ale znajduje również zastosowanie w przetwarzaniu bardziej złożonych metod modulacji. Odbiorniki z konwersją bezpośrednią są obecnie stosowane w wielu zastosowaniach odbiorczych, w tym w telefonach komórkowych , pagerach , telewizorach , awionice , medycznych urządzeniach do obrazowania i systemach radiowych definiowanych programowo .

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Direct-conversion_receiver&oldid=1102497522 ”