Приемник прямого преобразования - Википедия - Direct-conversion receiver

А приемник прямого преобразования (DCR), также известный как гомодин, синхродин, или же приемник с нулевой ПЧ, это конструкция радиоприемника который демодулирует входящий радиосигнал с использованием синхронного обнаружения, управляемого гетеродин чей частота идентичен или очень близок к несущая частота намеченного сигнала. Это в отличие от стандартного супергетеродинный приемник, где это достигается только после первоначального преобразования в промежуточная частота.^[1]

Упрощение выполнения только одного преобразования частоты снижает сложность базовой схемы, но возникают другие проблемы, например, касающиеся динамического диапазона. В своей первоначальной форме он не подходил для приема сигналов AM и FM без реализации сложной фазовая автоподстройка частоты. Хотя эти и другие технические проблемы сделали этот метод непрактичным во время его изобретения (1930-е годы), современные технологии и программное обеспечение радио в частности, возродили его использование в определенных областях, включая некоторые потребительские товары.

Принцип действия

Блок-схема приемника прямого преобразования

Преобразование модулированного сигнала в основная полоса выполняется за одно преобразование частоты. Это позволяет избежать сложности супергетеродинный есть два (или более) преобразования частоты, этап (ы) ПЧ и проблемы с отклонением изображения. Принятый радиочастотный сигнал подается непосредственно в частотный смеситель, как в супергетеродинный приемник. Однако, в отличие от супергетеродина, частота гетеродина не смещена, а идентична частоте принимаемого сигнала. Результатом является демодулированный выходной сигнал, который был бы получен от супергетеродинного приемника с использованием синхронного обнаружения ( детектор продукта ) после промежуточная частота (IF) этап.

Технические неисправности

Чтобы соответствовать производительности супергетеродинный приемник, ряд функций, обычно выполняемых этапом IF, должен выполняться на основная полоса. Поскольку нет усилителя ПЧ с высоким коэффициентом усиления, использующего автоматическая регулировка усиления (AGC), основная полоса выходной уровень может изменяться в очень широком диапазоне в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Это одна из основных технических проблем, которая ограничивала практическую осуществимость конструкции. Другой проблемой является невозможность реализации этой конструкции. обнаружение конверта сигналов AM. Таким образом, прямая демодуляция сигналов AM или FM (используемых в радиовещании) требует фазовая синхронизация гетеродин к несущая частота, гораздо более сложная задача по сравнению с более надежным детектором огибающей или детектор соотношения на выходе ступени ПЧ в супергетеродинный дизайн. Однако этого можно избежать в случае конструкции с прямым преобразованием, используя квадратура обнаружение с последующим цифровая обработка сигналов. С помощью программное обеспечение радио методы, два квадратурных выхода могут обрабатываться для выполнения любого вида демодуляции и фильтрации преобразованных с понижением частоты сигналов с частот, близких к частоте гетеродина. Распространение цифрового оборудования, наряду с усовершенствованием аналоговых компонентов, участвующих в преобразовании частоты в основная полоса, таким образом, сделала эту более простую топологию практичной во многих приложениях.

История и приложения

Гомодин был разработан в 1932 году группой британских ученых в поисках конструкции, превосходящей супергетеродинный (двухступенчатая модель преобразования). Позднее конструкция была переименована в «синхродин». Он не только обладал превосходной производительностью благодаря единственному преобразователю, но также имел меньшую сложность схемы и потребляемую мощность. Конструкция пострадала от теплового дрейфа местных осциллятор который со временем менял свою частоту. Чтобы противодействовать этому дрейфу, частота гетеродина сравнивалась с входным широковещательным сигналом с помощью фазовый детектор. Это произвело исправление Напряжение который будет изменять частоту гетеродина, синхронизируя ее с полезным сигналом. Этот тип Обратная связь цепь превратилась в то, что теперь известно как ФАПЧ. Хотя этот метод существует уже несколько десятилетий, его было трудно реализовать в основном из-за компонентов допуски, который должен иметь небольшие вариации для успешного функционирования схемы этого типа.

Преимущества

Нежелательные побочные сигналы биений со стадии микширования не нуждаются в дальнейшей обработке, так как они полностью отклоняются с помощью фильтр нижних частот на выходе аудио. В приемник дизайн имеет дополнительное преимущество высокой избирательность, и поэтому является прецизионным демодулятором. Принципы проектирования могут быть расширены, чтобы разрешить разделение сигналов вещания соседних каналов, которые боковые полосы может перекрывать желаемую передачу. Дизайн также улучшает обнаружение с импульсной модуляцией сигналы режима передачи.

Недостатки

В приемнике могут возникать пути утечки сигнала. Требуемый высокий коэффициент усиления звуковой частоты может затруднить подавление гула сети. Энергия гетеродина может просачиваться через ступень смесителя в антенна входной сигнал, а затем отразить его обратно в микшер. Общий эффект заключается в том, что энергия гетеродина будет автоматически перемешиваться и создавать Смещение постоянного тока сигнал. Смещение может быть достаточно большим, чтобы перегрузить основная полоса усилители и предотвращают прием полезного сигнала. Существуют модификации конструкции, которые решают эту проблему, но они усложняют приемник. Дополнительная сложность конструкции часто перевешивает преимущества приемника прямого преобразования.

Современное использование

Статья Уэса Хейворда и Дика Бингема в 1968 году вызвала новый интерес к конструкциям с прямым преобразованием.^[2]

Развитие Интегральная схема а включение полных устройств с фазовой автоподстройкой частоты в недорогие ИС сделало эту конструкцию широко принятой. Использование больше не ограничивается приемом радиосигналов AM, но также находит применение при обработке более сложных методов модуляции.^[3] Приемники прямого преобразования теперь включены во многие приложения приемников, в том числе сотовые телефоны, телевизоры, авионика, медицинская визуализация аппарат и Программно-определяемое радио системы.^[4]

Смотрите также

внешняя ссылка

История гомодина и синкродина Журнал Британского института радиоинженеров, апрель 1954 г.
Патент США 706740, «Беспроводная сигнализация» (гетеродин принципа) - 12 августа 1902 г. Реджинальд Фессенден

[mwrf-1] wrf.com: Различия между типами приемников, часть 1 Цитата: «... Приемник с прямым преобразованием, также известный как гомодинный приемник или приемник с нулевой ПЧ, является одним из типов архитектуры приемника (рис. 1). Приемники прямого преобразования преобразуют РЧ-сигнал в сигнал с частотой 0 Гц в один этап ... ", резервный

[2] Хейворд, Уэс; Бингхэм, Дик (ноябрь 1968 г.). «Прямое преобразование - заброшенная техника». QST. ARRL: 15–17, 156.

[3] "Приемники прямого преобразования с четырехъядерными демодуляторами". Микроволны и RF 2004. Получено 9 февраля 2011.

[4] "Приемник прямого преобразования". Qsl сеть. Получено 9 февраля 2011.

[1]

[2]

[3]

[4]