Pārsūtīt LO noplūdes problēmu Zero-IF

Calling All Cars: June Bug / Trailing the San Rafael Gang / Think Before You Shoot (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Pārsūtīt LO noplūdes problēmu Zero-IF


Ir vairākas priekšrocības nulles IF arhitektūrai, kas nāk ar savām problēmām, lai pārvarētu. Šajā rakstā tiek apskatīts jautājums par LOL nodošanu un tiek analizēti metodes, kas tiek izmantotas, lai to novērstu.

Ir vairākas būtiskas priekšrocības nulles IF arhitektūrai. Tomēr ir arī dažas problēmas, kas ir jāpārvar. Viens no šādiem izaicinājumiem ir lokālo oscilatoru noplūdes pārraide (turpmāk tekstā - LOL). Nekoriģēts, pārsūtot LOL, radīs nevēlamu emisiju vēlamajā transmisijā, kas potenciāli var pārtraukt sistēmas specifikācijas. Šajā rakstā tiek apskatīts jautājums par LOL pārraidi un tiek analizēti tā likvidēšanas paņēmieni, kā ieviesti ADI RadioVerse raiduztvērēju grupā (kas ietver AD9371). Transmit LOL var tikt samazināts līdz pietiekami zemam līmenim, kas vairs neizraisa sistēmas vai veiktspējas problēmas.

Kas ir LOL?

RF maisītājam ir divas ieejas pieslēgvietas un viena izejas ports, kā parādīts 1. attēlā. Ideālais mikseris radītu produkciju, kas ir abu ieeju produkts. Frekvences izteiksmē jābūt F IN + F LO un F IN -F LO, nekas cits. Ja kāda ievade ir nenovēršama, izlaide nebūs pieejama.

1. attēls. Ideāls maisītājs.

1. attēlā FIN ir iestatīts uz FBB, kura pamatjoslas frekvence ir 1 MHz, un FLO ir iestatīts uz FLO ar lokālo oscilatoru frekvenci 500 MHz. Ja maisītājs būtu ideāls, tas radītu izeju, kas ietver divus toņus: vienu 499 MHz un vienu pie 501 MHz. Tomēr, kā parādīts 2. attēlā, reāllaika maisītājs arī radīs zināmu enerģiju FBB un FLO. FBB enerģiju var ignorēt, jo tā atrodas tālu no vēlamās izejas, un to filtrēs RF komponentes, kas atrodas pēc maisītāja izejas. Neatkarīgi no FBB enerģijas, FLO enerģija var būt problēma. Tas ir ļoti tuvu vēlamajam izvades signālam vai tā robežās, un to ir grūti vai neiespējami noņemt, filtrējot, jo filtrēšana arī filtrētu vajadzīgo signālu. FLO ir šī nevēlamā enerģija, ko sauc par LOL. Vietējais oscilators (LO), kas vada maisītāju, ir izgājis no maisītāja izvades porta. Ir arī citi ceļi, lai LO varētu noplūst sistēmas izvades laikā, piemēram, izmantojot barošanas blokus vai pa silīciju. Neatkarīgi no tā, kā LO izplūst, to var saukt par LOL.

2. attēls. Reālā mikserīte.

Reālā IF arhitektūrā, kur jānosūta tikai viena sānu josla, ir iespējams atrisināt LOL, izmantojot RF filtrēšanu. Turpretim IF-arhitektūrā, kurā tiek pārsūtītas abas puses, LOL atrodas vēlamās izejas vidū un rada sarežģītāku problēmu (sk. 3. attēlu). Parastā filtrēšana vairs nav izvēle, jo jebkura filtrēšana, kas noņemtu LOL, arī noņemtu vēlamās pārraides daļas. Tādēļ, lai to novērstu, ir jāizmanto citi paņēmieni. Pretējā gadījumā tas galu galā kļūs par nevēlamu emisiju kopējā vēlamā pārraidei.

3. attēls. Nevēlama enerģija pie F LO, kas parādīta sarkanā krāsā. Šo nevēlamo enerģiju F LO sauc par LOL.

LO noplūdes novēršana (pazīstams arī kā LOL korekcija)

LOL likvidēšana tiek panākta, ģenerējot signālu, kas ir vienāds amplitūdā, bet pretēji LOL fāzē, tādējādi atceļot to, kā parādīts 4. attēlā. Pieņemot, ka mēs zinām precīzu LOL amplitūdu un fāzi, atcelšanas signāls var būt ko rada, piemērojot dc kompensācijas uz raidītāja resursiem.

4. attēls. LO noplūdes un atcelšanas signāli.

Anulēšanas signāla ģenerēšana

Kompleksa miksera arhitektūra labi atvieglo atcelšanas signāla ģenerēšanu. Tā kā maisītājā pastāv kvadratura signāli LO frekvencē (tie ir sarežģīti, kā darbojas sarežģīts maisītājs), 1 tie ļauj signālu ģenerēt LO frekvencē ar jebkuru fāzi un amplitūdu.

Kvadratura signālus, kas vada sarežģīto maisītāju, var raksturot kā Sin (LO) un Cos (LO) - tie ir ortogonālie signāli LO frekvencē, kas vada abus maisītājus. Lai izveidotu atcelšanas signālu, šie ortogonālie signāli tiek pievienoti kopā ar dažādiem svariem. Matemātiskā izteiksmē mēs varam radīt produkciju, kas ir I × Sin (LO) + Q × Cos (LO). Izmantojot dažādas parakstītas vērtības vietā I un Q, iegūtais rezultāts būs LO frekvencē, un tam var būt vajadzīgā amplitūda un fāze. Piemēri parādīti 5. attēlā.

5. attēls. Tiek ģenerēti visi fāzes un jebkura amplitūdas atcelšanas signāla piemēri.

Vēlamais pārraides signāls būs jāpiemēro raidītāja ieejām. Pieliekot pārraides datiem dc nobīdi, maisītāja izvade satur gan vēlamo pārraides signālu, gan vēlamo LOL atcelšanas signālu. Paredzētais atcelšanas signāls tiks apvienots ar nevēlamo LOL un tiks atcelts, atstājot tikai vēlamo pārraides signālu.

Novērot pārraidi LOL

Pārraide LOL tiek novērota, izmantojot novērošanas uztvērēju, kā parādīts 6. attēlā. Šajā piemērā novērošanas uztvērējs izmanto to pašu LO kā raidītāju, tādēļ jebkura pārraides enerģija LO frekvencē parādās kā dc pie novērošanas uztvērēja izejas .

6. attēls. Tx LO noplūdes novērošanas un korekcijas pamatjēdzieni.

6. attēlā parādītajai pieejai ir raksturīgs vājums: izmantojot to pašu LO, lai raidītu un novērotu, LOL pārraidīšana novērošanas uztvērēja izvadē parādīsies kā dc. Novērošanas uztvērējam pati par sevi būs zināma dc summa sakarā ar komponentu nesakritību ķēdē, tāpēc kopējais izejas daudzums no novērošanas uztvērēja būs pārsūtīšanas LOL un native dc offset summa, kas pastāv novērošanas uztvērējā. Pastāv veidi, kā pārvarēt šo problēmu, bet labāka pieeja ir izmantot citu LO frekvenci novērošanai, tādējādi nošķīrot vietējo dc novērošanas ceļā no pārraides LOL novērošanas rezultāta. Tas parādīts 7. attēlā.

Attēls 7. Izmantojot dažādus LO, lai pārraidītu un novērotu.

Tā kā pārraide tiek novērota, izmantojot citu frekvenci, nevis pārsūtītu LO, novērojamā uztvērējā enerģija pie raidīšanas LO frekvences neparādās pie dc. Tā vietā tas parādīsies kā bāzes frekvences signāls, kura frekvence ir vienāda ar starpību starp raidītāja LO un novērojumu LO. DC novērojamajā ceļā joprojām parādīsies dc, tāpēc tiks novērota dc pilnīga nodalīšana un LOL mērījumu rezultātu pārsūtīšana. 8. attēlā ir parādīts šis jēdziens, izmantojot vienkāršības vienkāršo maisītāju arhitektūru. Šajā piemērā ievade raidītājā ir nulle, tādēļ vienīgais raidītāja izvads pārsūta LOL. Frekvenču pārslēgšana tiek veikta pēc novērošanas uztvērēja, lai pārvietotu LOL novērotās enerģijas pārnesi uz DC.

8. attēls. Novērošanas uztvērēja DC no Tx LOL atdalīšana.

Nepieciešamo korekcijas vērtību atrašana

Nepieciešamās korekcijas vērtības tiek noteiktas, ņemot novērošanas uztvērēja izvadi, dalot to ar nodošanas funkciju no raidīšanas ieejas uz novērošanas uztvērēja izeju un salīdzinot šo rezultātu ar paredzēto pārraidi. Attiecīgā nodošanas funkcija ir parādīta 9. attēlā.

9. attēls. Pārneses funkcija no raidītāja ieejas uz novērošanas uztvērēja izeju.

Pārejas funkcija no raidītāja bāzes frekvences ieejas līdz novērošanas uztvērēja pamatjoslas izvadei sastāv no diviem komponentiem: amplitūdas mērogošana un fāzes rotācija. Katrā no šīm sadaļām detalizēti paskaidro atsevišķi.

10. attēlā redzams, ka novērošanas uztvērēja ziņotā raidīšanas signāla amplitūda var nebūt atspoguļota nosūtāmā signāla faktiskā amplitūda, ja pārejas ceļš no pārraides izejas uz novērošanas uztvērēja ievadi ir ieguvums vai vājinājums ceļā, vai arī ja pieaugums no raidītāja ķēdes atšķiras no novērošanas uztvērēja ķēdes pieauguma.

10. att.. Amplitūdas mērogošana, kas saistīta ar vājināšanos loopback takā.

Tagad ņemsim vērā fāzes rotāciju. Ir svarīgi saprast, ka signāli nekavējoties pārvietojas no punkta A uz punktu B. Piemēram, signāli var pārvietoties cauri varai aptuveni uz pusi no gaismas ātruma, kas nozīmē, ka 3 GHz signālam, kas pārvietojas pa vara lenti, viļņa garums ir aptuveni 5 cm Tas nozīmē, ka, ja vara sloksne tiek zondēta ar vairākiem osciloskopa zondiem, kas atrodas dažu centimetru attālumā, osciloskops parāda vairākus signālus, kas nav fāzē viens ar otru. 11. attēlā ir parādīts šis princips, parādot trīs zonu zondes, kas izvietotas gar vara lentu. Katrā punktā redzamais signāls ir frekvence 3 GHz, bet starp fāzēm ir fāzu atšķirība.

Ņemiet vērā, ka, pārvietojot vienas darbības jomas zondes leju pa vara sloksnēm, šis efekts netiks parādīts, jo darbības joma vienmēr aktivizējas 0 ° fāzē. Tikai izmantojot vairākus zondes, var novērot attiecības starp attālumu un fāzi.

Attēls 11. Attāluma un fāzes attiecības, 5 cm atstarpe, 3 GHz signāls un zondes punkti 0 cm, 2 cm un 4 cm.

Tieši tāpat kā notiek vara lentes fāzu maiņa, fāzu maiņa no raidītāja ievades līdz novērošanas uztvērēja izvadei, kā parādīts 12. attēlā. Ir būtiski, lai LOL korekcijas algoritms zinātu, cik daudz fāzes rotācijas ir bijis, lai to aprēķināt pareizās korekcijas vērtības.

12.attēls. Fāzes rotācija fiziska attāluma dēļ loopback takā.

Pārejas funkcijas noteikšana no pārraides ievades uz novērošanas uztvērēja izeju

Pārnēsāšanas funkciju, kas parādīta 13. attēlā, var uzzināt, izmantojot raidītāja ievadi un salīdzinot to ar novērošanas uztvērēja izeju. Tomēr jāņem vērā daži punkti. Ja raidītāja ievadei tiek izmantots statisks (dc) signāls, tas radīs izvadi uz raidīšanas LO frekvenci un ar to pārnegs pārsūta LOL. Tas novērsīs pārejas funkcijas pareizu apgūšanu. Jāpiebilst arī, ka pārsūtīšanas izvadi var savienot ar antenu, tādēļ apzināti raidot ievades signālus var neļaut.

1. tabula. Delta vērtība ievadītajā vērtībā, salīdzinot ar novērotās vērtības delta
Tx ieejas signālsTx izejas portsNovērošanas uztvērēja izlaide

1. lieta

DC izlīdzināt 1Tx LO 1 + Tx LOL(Tx LO 1 + Tx LOL) x pārejas funkcija

2. lieta

DC kompensēt 2Tx LO 2 + Tx LOL(Tx LO 2 + Tx LOL) x pārejas funkcija

13. attēls. Pārneses funkcijas noteikšana no raidītāja ievades līdz novērošanas uztvērēja izvadei.

Lai pārvarētu šīs problēmas, ADI raiduztvērēji izmanto algoritmu, kas izmanto zema līmeņa DC nobīdi uz pārraidīto signālu. Periodiskais regulējums koriģē un šīs nobīdes parādās novērošanas uztvērēja izejumos. Pēc tam algoritms analizē ieejas vērtību deltas, salīdzinot ar novēroto vērtību delta rādītājiem, kā parādīts 1. tabulā. Šajā piemērā nav lietotāja signāla, bet šī metode joprojām ir lietotāja signāla klātbūtnē.

Veicot abu gadījumu atņemšanu, no vienādojuma tiek izslēgta konstante pārraidīt LOL, un ir iespējams uzzināt nodošanas funkciju. Gadījumu skaits var tikt paplašināts līdz vairāk nekā diviem, dodot daudz neatkarīgu rezultātu, kuru vidējā vērtība var palielināt precizitāti.

Kopsavilkums

LOL korekcijas algoritms iemācīsies pārsūtīšanas funkciju no pārraides ievades uz novērošanas uztvērēja izvadi. Tad uzņemsies novērošanas uztvērēja izvadi un sadalīs to ar pārsūtīšanas funkciju, lai to atsauktu uz raidītāja ievadi. Salīdzinot dc līmeņus paredzētajā pārraidei līdz dc līmenim novērotajā pārraidei, tiks noteikts LOL pārraidīšana. Visbeidzot, algoritms aprēķinās nepieciešamās korekcijas vērtības, lai likvidētu pārraidīto LOL un pielietotu tos kā dc neobjektivitāti vēlamajiem datu pārraides datiem.

Šajā rakstā ir sniegts pārskats par vienu ADI radioVerse uztvērēju izmantoto algoritmu aspektu. Lai iegūtu plašāku izpratni par nulles IF un algoritmu jēdzieniem, skatiet šo rakstu par sarežģītiem RF maisītājiem.

Atsauces

1.David Frizelle un Frank Kearney. "Kompleksie RF mikseri, Zero-IF arhitektūra un uzlaboti algoritmi: Black Magic nākamās paaudzes SDR uztvērējiem." Analog Dialogue, Vol. 2017. gada februāris 51.


Rūpniecības raksti ir satura veids, kas ļauj nozares partneriem dalīties ar noderīgām ziņām, vēstījumiem un tehnoloģijām, izmantojot lasītāju All About Circuits, tādā veidā, ka redakcionālais saturs nav piemērots. Visiem rūpniecības izstrādājumiem tiek piemērotas stingras redakcionālas vadlīnijas, kuru nolūks ir sniegt lasītājiem noderīgas ziņas, tehniskās zināšanas vai stāstus. Rūpniecības izstrādājumos izteiktie viedokļi un viedokļi ir partnera tieksme un viedokļi, bet ne obligāti viss par shēmām vai tā autoriem.