Современные тенденцииразвития радиопередающей техники
/>
Радиопередающиеустройства (РПдУ) применяются в сферах телекоммуникации, телевизионного и радиовещания,радиолокации, радионавигации. Стремительное развитие микроэлектроники,аналоговой и цифровой микросхемотехники, микропроцессорной и компьютернойтехники оказывает существенное влияние на развитие радиопередающей техники какс точки зрения резкого увеличения функциональных возможностей, так и с точкизрения улучшения ее эксплуатационных показателей. Это достигается за счетиспользования новых принципов построения структурных схем передатчиков исхемотехнической реализации отдельных их узлов, реализующих цифровые способыформирования, обработки и преобразования колебаний и сигналов, имеющихразличные частоты и уровни мощности.
Радиопередатчики,в которых используются цифровые способы формирования, обработки ипреобразования колебаний и сигналов, будем далее называть цифровымирадиопередающими устройствами (ЦРПдУ).
Рассмотримсовременные требования к РПдУ, которые ставят проблемы, не решаемые в принципеметодами аналоговой схемотехники, что вызывает необходимость примененияцифровых технологий в РПдУ.
В областителекоммуникаций и вещания можно выделить следующие основные непрерывновозрастающие требования к системам передачи информации, элементами которыхявляются РПдУ:
— обеспечениепомехоустойчивости в перегруженном радиоэфире;
— повышениепропускной способности каналов;
— экономичность использования частотного ресурса при многоканальной связи;
— улучшениекачества сигналов и электромагнитной совместимости.
Стремлениеудовлетворить этим требованиям приводит к появлению новых стандартов связи ивещания. Среди уже известных GSM, DECT, SmarTrunk II, TETRA, DRM и др.
Основнымнаправлением развития систем связи является обеспечение множественногодоступа, при котором частотный ресурс совместно и одновременно используетсянесколькими абонентами. К технологиям множественного доступа относятся TDMA, FDMA, CDMA и их комбинации. Приэтом повышают требования и к качеству связи, т.е. помехоустойчивости, объемупередаваемой информации, защищенности информации и идентификации пользователя ипр. Это приводит к необходимости использования сложных видов модуляции,кодирования информации, непрерывной и быстрой перестройки рабочей частоты,синхронизации циклов работы передатчика, приемника и базовой станции, а такжеобеспечению высокой стабильности частоты и высокой точности амплитудной ифазовой модуляции при рабочих частотах, измеряемых гигагерцами. Что касается системвещания, здесь основным требованием является повышение качества сигнала настороне абонента, что опять же приводит к повышению объема передаваемойинформации в связи с переходом на цифровые стандарты вещания. Крайне важнатакже стабильность во времени параметров таких радиопередатчиков — частоты,модуляции. Очевидно, что аналоговая схемотехника с такими задачами справитьсяне в состоянии, и формирование сигналов передатчиков необходимоосуществлять цифровыми методами.
Современнуюрадиопередающую технику невозможно представить без встроенных средствпрограммного управления режимами работы каскадов, самодиагностики,автокалибровки, авторегулирования и защиты от аварийных ситуаций, в том числеавтоматического резервирования. Такие функции в передатчиках осуществляютспециализированные микроконтроллеры, иногда совмещающие функции цифровогоформирования передаваемых сигналов. Часто используется дистанционное управлениережимами работы при помощи удаленного компьютера через специальный цифровойинтерфейс. Любой современный передатчик или трансивер обеспечивает определенныйуровень сервиса для пользователя, включающий цифровое управлениепередатчиком (например, с клавиатуры) и индикацию режимов работы в графическойи текстовой форме на экране дисплея. Очевидно, что здесь не обойтись безмикропроцессорных систем управления передатчиком, определяющих его важнейшиепараметры.
Производствопередатчиков такого уровня сложности было бы экономически невыгодно в случае иханалогового исполнения. Именно средства цифровой микросхемотехники, позволяющиезаменить целые блоки обычных передатчиков, дают возможность существенно улучшитьмассогабаритные показатели передатчиков (вспомните сотовые телефоны),достичь повторяемости параметров, высокой технологичности и простоты вих изготовлении и настройке.
Очевидно, чтопоявление и развитие цифровых радиопередающих устройств явилось неизбежным инеобходимым этапом истории радиотехники и телекоммуникаций, позволив решитьмногие насущные задачи, недоступные аналоговой схемотехнике.
В качествепримера рассмотрим вещательный цифровой радиопередатчик HARRISPLATINUMZ(рис.1.1), обладающийследующими основными особенностями (информация на www.pirs.ru ):
А) Полностьюцифровой FM-возбудитель HARRIS DIGITTM с встроенным стереогенератором сцифровой обработкой сигнала. Будучи первым в мире полностью цифровымFМ-возбудителем, HARRIS DIGITTM принимает звуковые частоты в стандарте AES/EBUв цифровом виде и генерирует максимально модулированную несущую радиочастотуполностью в цифровом режиме, благодаря чему уровень помех и искажений ниже, чемв любом другом FM-передатчике (16-битовое цифровое качество ЗЧ).
Б) Система быстрого пускаобеспечивает достижение полной мощности по всем показателям в течение 5 секундпосле включения.
В) Контроллер намикропроцессорах позволяет осуществлять полный контроль, диагностику и вывод надисплей. Включает в себя встроенную логику и команды для переключения междуосновными/дополнительными HARRIS DIGITTM возбудителями и предварительнымусилителем мощности (ПУМ).
Г) Широкополосная схемапозволяет отказаться от настройки в диапазоне от 87 до 108 МГц (при вариантеN+1). Изменение частоты можно произвести вручную переключателями менее чем за 5минут, и менее чем за 0,5 сек с помощью дополнительного внешнего контроллера.
/>
Рис.1.1
Еще однимпримером цифрового радиопередатчика может послужить устройство для беспроводнойпередачи данных BLUETOOTH(информация www.webmarket.ru ), который будетподробнее рассмотрен в п.3.1 (рис.1.2 и табл.1.1).
/>
Рис.1.2.
Табл.1.1. Краткиеспецификации BluetoothРабочий диапазон, МГц: 2402-2480 (ISM диапазон) Число каналов 79 Ширина канала, МГц 1 Модуляция GFSK, девиация 175 КГц, индекс 0.32 +/- 1% Скорость передачи 721 Кбит/с (передача данных) Мощность излучения
Класс 1: Pmax = 100мВт,
Класс 2: Pmax = 2,5 мВт,
Класс 3: Pmax = 1 мВт
Итак, выделимосновные области применения цифровых технологий формирования и обработкисигналов в радиопередающих устройствах.
1.Формирование и преобразование аналоговых и цифровых информационных НЧ сигналов,в т.ч. сопряжение компьютера с радиопередатчиком (групповые сигналы,кодирование, преобразование аналоговых сигналов в цифровые или наоборот).
2. Цифровыеметоды модуляции ВЧ сигналов.
3. Синтезчастот и управление частотой.
4. Цифровойперенос спектра сигналов.
5. Цифровыеметоды усиления мощности ВЧ сигналов.
6. Цифровыесистемы автоматического регулирования и управления передатчиками, индикации и контроля.
Следующиеразделы содержат более подробную информацию о каждой из названных областейприменения цифровой техники в радиопередатчиках.
Список литературы
1. Цифровые радиоприемные системы / Под ред. М.И.Жодзишского. М.: Радио и связь, 1990. 208 с.
2. Повышение эффективности мощных радиопередающихустройств / Под ред. А.Д.Артыма. М.: Радио и связь, 1987. 175 с.
3. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н.Цифровая обработка сигналов: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1990.256 с.
4. Семенов Б.Ю. Современный тюнер своими руками.М.: СОЛОН_Р. 2001. 352 с.