Układy transmisji bezprzewodowej w technice scalonej, wybrane zagadnienia

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Układy transmisji bezprzewodowej w technice scalonej, wybrane zagadnienia"

Bogdan Wawrzyniak
8 lat temu
Przeglądów:

1 Układy transmisji bezprzewodowej w technice scalonej, wybrane zagadnienia Evatronix S.A. 6 maja 2013

2 Tematyka wykładów Wprowadzenie Tor odbiorczy i nadawczy, funkcje, spotykane rozwiazania wady i zalety, Wzmacniacz niskoszumny, rozwiazania, wady, zalety Mieszacz, rozwiazania, problemy Elementy pasywne dostępne w technologii krzemowej Obudowa i zwiazane z nia elementy pasożytnicze Układy generacji częstotliwości

Mieszacz, rozwiazania, problemy Elementy pasywne dostępne w technologii

3 Wymagania dla toru odbiorczego w.cz. Sygnał odebrany Odbiornik Selektwyne wzmocnienie sygnału w.cz. w zakresie od prawie DC do kilkuset GHz, Odpowiednia demodulacja, regeneracja użytecznego sygnału analogowego badź cyfrowego, wytransmitowanego przez sygnał nośny, parametry elektryczne wystarczajace do spełnienia wymagań specyfikacji standardu

4 Podział odbiorników Wprowadzenie Ze względu na wzmocnienie sygnału w.cz. Liniowe Detektory (bez wzmocnienia) Liniowe, ze względu na przemianę częstotliwości reakcyjne i superreakcyjne (bez przemiany) z próbkowaniem bezpośrednim z przemiana częstotliwości (homodynowe, heterodynowe)

przemianę częstotliwości reakcyjne i superreakcyjne (bez przemiany) z

5 Wymagania odbiornika GSM Wzmocnienie db Czułość -102dBm (osiagane -108dBm) NF (BER = 10e-3) 9dB Najsilniejszy sygnał blokujacy (+3MHz): -23 dbm IIP3: -18dBm SFDR: 54 db Pasmo: 200 khz Tłumienie sygnału lustrzanego

6 Najważniejsze parametry odbiornika Duża selektywność Duża liniowość Duża czułość Niski poziom szumów własnych Duży zakres dynamiki Mały pobór mocy / mały koszt (systemu) Kompromis pomiędzy parametrami a $

7 Zniekształcenia nieliniowe

8 Zakres dynamiki Wprowadzenie SFDR = 2 3 (IIP3 - Noise floor) BDR = P1dB - Noise Floor P1dB = IIP3-10 Noise Floor = moc szumów = NF + 10log(B)

9 Poziom szumu Wprowadzenie Moc sygnału bez sygnału Moc [dbm] -173 f Szum termiczny ktb dla T=300 K i pasma 1 Hz moc szumów wynosi -173 dbm. Moc szumów na wejściu odbiornika -174 dbm + 10 log (B [Hz]) -114 dbm + 10 log (B [MHz])

10 db, dbm,... Wprowadzenie 1 db = 20log( V 1 V 2 ), 1 db = 10log( P 1 P 2 ), 1 dbm = 10log( P 1mW ). Warto zapamiętać: 1 dbm = 1 mw, 30 dbm = 1 W, 1 dbw= 1 W 3 db mocy = 2X, 10 db mocy = 10X. Pytania Ile to jest 2W w dbm? Moc sygnału wzrosła/zmalała o 13dB. O ile w mierze liniowej?

11 Parametry kaskady Wprowadzenie IIP3 1 F 1 A 1 IIP3 2 F 2 A 2 A = A 1 * A 2 F = F 1 + F 2 A 1 IIP3 = ( 1 IIP3 1 + A 1 IIP3 2 ) 1

12 Parametry kaskady Wprowadzenie LNA definiuje poziom szumów odbiornika Jeśli A 1 około 100, to F = F 1 Element stratny, np filtr: NF = straty Planowanie parametrów toru odbiorczego Od wymagań dla odbiornika do wymagań na poszczególne elementy składowe Przykład??

filtr: NF = straty Planowanie parametrów toru odbiorczego Od

14 Funkcje bloków składowych RX filter: filtrowanie sygnałów spoza pasma, tłumienie sygnału lustrzanego LNA: Wzmocnienie potrzebne do zminimalizowania wpływu szumów następbych stopni przemiany Image filter: redukcja wpłuwy szumów LNA Mixer: Wybór kanału, przemiana częstotliwości Image IF filter: Filtr selekcji kanału AGC: kontrola amplitudy sygnału ADC: przetwornik a/c

przemiany Image filter: redukcja wpłuwy szumów LNA Mixer: Wybór kanału, przemiana

15 Selektywność i czułość Selektywność To zdolność odbiornika do odbioru wybranego sygnału, przy jednoczesnym odrzuceniu bliskich sygnałów. Jest uzyskiwana np. poprzez zastosowanie filtrów w torze odbiorczym. Czułość To zdolność odbiornika do odbioru wybranego sygnału; jego minimalny poziom, który zapewnia odbiór, czyli minimalny stosunek sygnał/szum na wyjściu gwarantujacy zakładana stopę błędów.

poprzez zastosowanie filtrów w torze odbiorczym.

16 Selektywność i czułość wanted if image lo f Kompromis W odbiornikach z przemiana częstotliwości duża, pierwsza częstotliwość pośrednia pomaga uzyskać dobra selektywność, ale utrudnia uzyskanie czułości. Wyższa częstotliwość to łatwiejsze filtrowanie, ale trudniejsze wzmacnianie.

pomaga uzyskać dobra selektywność, ale utrudnia uzyskanie czułości.

17 Wada Znana i wielokrotnie sprawdzona architektura Doskonała czułość i selektywność Brak problemów znanych z odbiorników ZIF(DC, IIP2, 1/f,...) Jeszcze często stosowana w FM radio, TV, RK... Kilka stopni przemiany i stosowanie zewnętrznych filtrów

18 - image reject Architectura Weavera Cechy Kilka stopni przemiany (Hartey tylko jedna), za to brak fitra Idealne przesunięcie fazy, inaczej brak tłumienia sygnału lustrzanego

19 - zero IF bezpośrednia przemiana częstotliwości, a więc brak problemu z częstotliwościa lustrzana mniejsza liczba elementów zewnętrznych tańszy, mniejszy o zbliżonym do superhet poborze mocy

20 - Sygnał kwadraturowy różna informacja po lewej i prawej stronie częstotliwości nośnej konieczny odbiornik kwadraturowy błędy fazy i amplitudy pogarszaja odbierany sygnał

21 DC offset Przecieki sygnału oscylatora sygnał oscylatora znajduje drogę poprzez pasożytnicze pojemności i indukcyjności, i mieszany z z samym soba powoduje DC offset

22 DC offset Czy szkodliwy? WLAN a,g i inne: brak składowej f=0 w sygnale ale dla GSM jest to niekorzystne. Pomimo tego DC offset wpływa na nasycenie(liniowość) kolejnych stopni

23 DC offset DC offset można zredukować poprzez poprzez zastosowanie filtra górnoprzepustowego, ale wtedy możliwe pogorszenie BER (gdyż amplituda sygnału zmienia się w czasie) zastosowanie DC free coding np WLAN okresowe kalibrowanie offsetu (sample and hold) pomiędzy pakietami danych techniki cyfrowe

24 szumy 1/f

25 Nieliniowości Ważne Nie tylko intermodulacje trzeciego, ale również i drugiego rzędu sa ważne Rozwiazanie: różnicowy LNA i Mixer.

26 Zalety bardzo niski koszt elementów zewnętrznych najniższy koszt Wady DC offset I/Q mismatch nieliniowość szumy 1/f przecieki sygnału LO Najczęściej obecnie stosowany

27 W tym wykładzie Wprowadzenie (problemy) Parametry odbiorników Za tydzień Wzmacniacz niskoszumny

Podobne dokumenty

Odbiorniki superheterodynowe

Odbiorniki superheterodynowe Odbiornik superheterodynowy (z przemianą częstotliwości) został wynaleziony w 1918r przez E. H. Armstronga. Jego cechą charakterystyczną jest zastosowanie przemiany częstotliwości