Ericssoni ametlikult veebisaidilt www.ericsson.com

See sõltub sellest, millise arhitektuuri meie raadiosagedussüsteem valib. Kõige sagedamini kasutatavad RF-süsteemide arhitektuurid on superheterodüüne arhitektuur ja null-kui arhitektuur.

No1 superheterodüüne arhitektuur

Praegu kasutavad enamik traadita side süsteeme superheterodüünstruktuuri. Näiteks 2G, 3G ja 4G sidesüsteemides on selline superheterodüüntransiiver kõige levinum. Võrreldes teiste struktuuridega on sellel struktuuril parem jõudlus. 5g puhul kasutatakse aga sagedamini lihtsamat nulli kui struktuuri, sest.

Vaatame esmalt superheterodüüni arhitektuuri ajalugu. Selle leiutas Edwin Howard Armstrong Esimese maailmasõja ajal ja vahetult pärast seda ning patenteeris 1918. Selle mehe juures oli kõige ägedam see, et ta hakkas raadiot õppima juba keskkoolis. Tema vanematekodus New Yorgis Yonkersis püstitati 125 jala kõrgune raadiomast, et vastu võtta sel ajal nõrku raadiosignaale. Kui ta 1912. aastal veel ülikoolis õppis, leiutas ta Lee de foresti kolme terminali helitorul põhineva tagasisideahela, andis esimese saadaoleva elektrivõimendi, esitas 1913. aastal regeneratiivse vastuvõtja patendi, leiutas 1918. aastal superheterodüünvastuvõtja ja leiutas FM-ringhäälingu. .

Rääkides superheterodüünarhitektuurist, võib-olla paljud õpilased ei saa päris hästi aru sõnast "superheterodüün". Olen alati mõelnud, miks seda ekstrapolatsiooniks nimetatakse ja kas interpolatsiooni on olemas. Sõna "heterodüün" pakkus välja Reginald Aubrey Fessenden 1901. aastal. Ta nimetas uute signaalide tekitamiseks segamise ideed "heterodüüniks" ja antakse esmase segamisstruktuuriga vastuvõtja arhitektuur, mida nimetatakse heterodüünvastuvõtjaks, nagu näidatud joonisel. allolev joonis: selleks on vaja mikserit, et viia moduleeritud RF-signaal moduleeritud IF-signaali, mis rakendatakse I / Q-demodulaatorile, et viia moduleeritud madal- ja kesksagedusriba null-kui põhiribale.

Armstrong täiustas heterodüünvastuvõtjat ja leiutas superheterodüünvastuvõtja. Superheterodüün on kahe või enama segamisstruktuuriga vastuvõtja, nagu on näidatud alloleval joonisel. Superheterodüünvastuvõtjas on moduleeritud RF-signaali teisendamiseks moduleeritud IF-signaaliks vaja kahte mikserit. Esimene mikser toob RF-signaali kõrge, kui signaali, ja teine ​​mikser toob kõrge, kui signaali madala IF-signaali. See kehtib I / Q demodulaatori kohta, mis muudab madala IF-signaali põhiriba signaaliks nulliks. Mis puutub segamisse, siis oleme sellega tuttavad: kui vastuvõtja võtab vastu signaali antenn ja kohaliku ostsillaatori poolt genereeritud signaal sisestatakse mikserisse IF-signaali saamiseks või IF-signaal segatakse saatjas RF-signaaliks, see on superheterodüün. Superheterodüünstruktuuris teisendame signaali läbi mikseri. See sageduse teisendusprotsess võib toimuda rohkem kui üks kord. Superheterodüüni arhitektuuril on mitu if-sagedust ja kui-moodulit.

Pärast heterodüüni ja superheterodüüni põhistruktuuri mõistmist tutvustame traadita sidesüsteemis tavaliselt kasutatava superheterodüüni transiiveri struktuuriskeemi, nagu on näidatud alloleval joonisel. Superheterodüünvastuvõtja link sisaldab tavaliselt RF-osa, kui osa, ja põhiriba BB-osa.

Vastuvõtja RF-osa sisaldab duplekserit sageduse eelvalijana, madala müraga võimendit (LNA), RF ribapääsfiltrit (BPF), RF-võimendit mikseri eelvõimendusena ja RF-i kui-alla muundurit (mikserit). .

Allamuundurile järgneb IF-võimendi (FA), millele järgneb if BPF kanali valimiseks ja soovimatute segamisproduktide summutamiseks.

I / Q demodulaator on teine ​​sagedusmuundur, mis teisendab signaali sageduse if-st BB-ks. Demodulaator koosneb kahest mikserist. See teisendab IF-signaali I- ja Q-signaalideks – kaheks 90" faasinihkega BB-signaaliks. Madalpääsfilter (LPF) Mikserit jälgitakse iga kanali I ja Q-s, et välja filtreerida soovimatud segamisproduktid ja täiendavalt summutavad häired Filtreeritud I ja Q BB signaale võimendab BB võimendi ning seejärel muudab ADC võimendatud BB signaali digitaalseks signaaliks, et seda edasi töödelda digitaalses põhiribas koosneb ka BB-st, if-st ja BB-st.

Kui osa võimenduse juhtimine moodustab umbes 75% või rohkem kogu võimenduse reguleerimise vahemikust. Selle raadioarhitektuuri analoog-BB-osas saavutatakse võimenduse juhtimine harva. Põhjus on selles, et vastuvõtja või saatja BB-osal on I- ja Q-kanalid ning I- ja Q-kanalite amplituudi tasakaalustamatust on BB-võimenduse variatsioonivahemikus raske hoida lubatud tolerantsi piires.

Nr.2 otsekonversioon / null kui arhitektuur

Ülalpool tutvustatakse segamismooduliga superheterodüünvastuvõtjat. Kas segamismoodulit on võimalik mitte kasutada? Seetõttu hakkasid RF-teadlased 1980. aasta paiku kasutama sageduse otsese muundamise raadiotransiiverit. Otsene sagedusmuundur tähendab, et RF-signaal siseneb otse I/Q-demodulatsiooni ilma IF-astet läbimata ja teisendatakse põhiriba signaaliks ning IF-signaali ei genereerita. keskel. Seetõttu nimetatakse seda ka null-IF-vastuvõtjaks, nagu on näidatud alloleval joonisel.

Nagu on näidatud joonisel, on lo (kohalik ostsillaator) sagedus seatud vajalikule sagedusele, nii et vastuvõetud signaal teisendatakse otse põhiriba I (faasis) ja Q (kvadratuurfaasi) signaalideks. Selles arhitektuuris töötavad nii DAC kui ka ADC põhiriba diskreetimissagedusel. Sellel nullil põhinev transiiver, kui arhitektuuri nimetatakse} nulliks, kui transiiver.

Otsese sageduse muundamise arhitektuuril on palju suurepäraseid omadusi. Vastuvõtja poolt vastuvõetud RF-signaal ei pea läbima IF-astet ja läheb otse I / Q demodulaatorisse ja siseneb põhiriba osasse, mis vähendab superheterodüün-arhitektuuri moodulite (nt mikser ja filter) kulukaid. selle osa maksumust ja suurust saab vähendada, Nagu on kirjeldatud jaotises "null, kui arhitektuur, see postitus selgitab põhjalikult", null, kui arhitektuuri on lihtsam RFIC-sse integreerida.

No3 otsene RF diskreetimine

Lisaks, kas saame edastamiseks ja vastuvõtmiseks teostada otsest raadiosageduslikku diskreetimist ja digitaalsignaale otse RF-signaalideks? Muidugi sõltub see AD / DA konversioonimäärast. Kui see võib otseselt saavutada raadiosagedusliku kaalumise, pole see võimatu. Ja AD / DA konversioonimäär kasvab ka. Suuremate pooljuhtide tootjate analoog-digitaalmuunduri (ADC) ja digitaal-analoogmuunduri (DAC) diskreetimissagedus on mitu suurusjärku kiirem kui kümne aasta taguste toodete puhul. Näiteks 2005. aastal oli maailma kiireima 12-bitise eraldusvõimega ADC diskreetimissagedus 250 ms/S; 2018. aastaks on 12-bitise ADC diskreetimissagedus jõudnud 6.4 GS/s. Tänu nende jõudluste paranemisele suudab muundur RF-sagedussignaali otse digitaliseerida ja pakkuda piisavat dünaamilist ulatust tänapäevaste side- ja radarisüsteemide jaoks.

Ülaltoodud joonisel on kujutatud otsese RF diskreetimise vastuvõtja arhitektuur, mis koosneb ainult madala müraga võimendist, sobivast filtrist ja ADC-st. Joon. 2 vastuvõtja ei pea kasutama mikserit ja lo; ADC digiteerib otse RF-signaali ja saadab selle protsessorisse. Selles arhitektuuris saate digitaalse signaalitöötluse (DSP) abil rakendada paljusid vastuvõtja analoogkomponente. Näiteks saate terminali signaalide eraldamiseks ilma mikserit kasutamata kasutada otsest digitaalmuundust (DDC). Lisaks saate enamikul juhtudel asendada enamiku analoogfiltritega lisaks antialiase või rekonstrueerimisfiltritele ka digitaalsete filtritega.

Kuna analoogsageduse teisendamist pole vaja, on otsese raadiosagedusliku diskreetimisvastuvõtja üldine riistvarakujundus palju lihtsam, mis võib saavutada väiksema kompositsioonistruktuuri ja madalamad projekteerimiskulud.

Lõpp

Lisaks mitmele levinud RF-transiiver-arhitektuurile, mida eespool mainitud, on ka palju teisi, näiteks neutraalne arhitektuur superheterodüüni ja nulli, kui - madal kui arhitektuur ja tarkvara raadio SDR-arhitektuur, millega oleme juba pikka aega kokku puutunud, kuid pole veel reaalsuseks nimetatud. Võib-olla näeme ühel päeval traadita mobiilsete tugijaamade rakenduses tõelist tarkvararaadiot.

Tagasi artikli alguses mainitud 5g AAU juurde, kuidas saavutada väike maht ja kerge kaal, tahan jätta RF arhitektuuri arendamise, mis on samuti müüt.