ЦИФРОВОЕ РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в радиоприемных (усилительных) устройствах при усилении сигналов в широком динамическом диапазоне.
Известно аналоговое радиоприемного устройство (РПУ), в котором расширение динамического диапазона (ДД) происходит за счет оптимизации распределения коэффициентов усиления между каскадами приемного тракта (RU 2254590 С1, 20.06.2005). Сущность оптимизации состоит в максимизации ДД и минимизации коэффициента шума РПУ.
Недостатком устройства является ограничение по расширению ДД РПУ характеристиками элементов (усилительных каскадов) используемых в РПУ.
Известно устройство, в котором расширение ДД усилителя основано на разделении сигнала на низкочастотную и высокочастотную составляющие и усилении этих составляющих по отдельности и последующем формированием выходного композиционного сигнала на всем промежутке усиливаемых частот (US 5019788 А, 28.05.1991). Разделение сигнала на две составляющих позволяет осуществить раздельную оптимизацию ДД в низкочастотной и высокочастотной частях.
Недостатком этого устройства является введение нерегистрируемых линейных искажений в усиливаемый сигнал. Кроме того, ДД в этом устройстве ограничен ДД усилителей, применяемых в схеме.
В качестве прототипа принято цифровое радиоприемное устройство (ЦРПУ) с расширением ДД за счет использования многоразрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), усилителя с переменным коэффициентом усиления, генератора шума и сумматора. (RU 2337495 С1, 27.10.2008). Устройство содержит преселектор, сумматор, усилитель с переменным коэффициентом усиления, блок управления усилением, аналого-цифровой преобразователь, и блок цифровой обработки, в который входят блок линериазации, блок переноса на ПЧ, фильтр основной селекции, демодулятор. Вход усилителя подключен к выходу преселектора, а выход к первому входу сумматора, управляющий вход усилителя с переменным коэффициентом усилением подключен к выходу блока управления усилением, второй вход сумматора подключен к выходу генератора шума, а выход сумматора соединен с входом АЦП, выход которого подключен одновременно к входу блока управления усилением, и ко входу блока линеаризации блока цифровой обработки, а второй вход блока линеаризации соединен с выходом блока управления усилением. Выход сумматора подключен на вход АЦП. На первый вход сумматора подается сигнал с выхода усилителя с переменным коэффициентом усиления, второй вход сумматора подключен к выходу генератора шума. Коэффициент усиления усилителя меняется в зависимости от уровня цифрового сигнала.
Недостатком устройства является заметное снижение способности приемного устройства выделять слабый сигнал на фоне сильной помехи из-за уменьшения коэффициента усиления усилителя с переменным коэффициентом усиления под действием сильной помехи.
Задача полезной модели - увеличение динамического диапазона ЦРПУ, повышение электромагнитной совместимости ЦРПУ с сохранением возможности приема сигналов различных стандартов связи.
Технический результат достигается тем, что в цифровое радиоприемное устройство, содержащее преселектор, сумматор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и блок цифровой обработки, введены цифро-аналоговый преобразователь и контроллер, при этом преселектор соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, выход сумматора через последовательно соединенные усилитель и аналого-цифровой преобразователь соединен с контроллером и блоком цифровой обработки, а выход контроллера подключен ко входу цифро-аналогового преобразователя.
Введение новых блоков и схема их соединения реализует схему компенсации, которая обеспечивает существенное расширение верхней границы ДЦ ЦРПУ, что позволяет регистрировать входной сигнал в цифровой форме без нелинейных искажений и выделять слабый полезный сигнал на фоне мощной помехи, превышающей ДД основного усилителя ЦРПУ. Тем самым повышается электромагнитная совместимость ЦРПУ. Кроме того, цифровая обработка сигнала в блоке цифровой обработки позволяет выделять и декодировать сигналы различных стандартов связи.
Устройство поясняется структурной схемой.
Устройство содержит преселектор 1, сумматор 2, основной усилитель 3, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, контроллер 5, блок цифровой обработки 6 и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 7. Выход преселектора 1 подключен к первому входу сумматора 2, включенного перед входом основного усилителя 3, обеспечивающего значительное усиление входного сигнала, достаточное для работы АЦП 4. Выход усилителя 3 через АЦП 4 подключен к контроллеру 5 и блоку 6 цифровой обработки. Выход контроллера 5 подключен к блоку 6 цифровой обработки и ко входу ЦАП 7, выход которого подключен ко второму входу сумматора 2.
ЦРПУ работает следующим образом.
Входной сигнал поступает на преселектор 1, который выделяет диапазон частот, содержащий полезный сигнал. Затем в сумматоре 2 к сигналу добавляется напряжение компенсации с выхода ЦАП 7, первоначально равное нулю. Выходной сигнал сумматора 2 усиливается усилителем 3 и оцифровывается АЦП 4. Контроллером 5, производиться оценка отсчета АЦП 4 по амплитуде. Если величина выходного напряжения усилителя 3 приближается к максимальному или минимальному значению, при котором усилитель еще способен работать в линейном режиме, то контроллер 5 формирует соответствующий код на входе ЦАП 7. Цифро-аналоговым преобразователем 7 формируется соответствующее напряжение компенсации. Напряжение компенсации формируется таким образом, чтобы после его суммирования с входным сигналом в сумматоре 2, обеспечивалась работа усилителя 3 в линейном режиме. Следующий отсчет АЦП 4 оценивается по этому же алгоритму. Выходной код АЦП 4 и входной код ЦАП 7 поступают в блок 6 цифровой обработки. В блоке 6 производится суммирование напряжения компенсации (входной код ЦАП 7) и усиливаемого сигнала (выходной код АЦП 4), тем самым в цифровой форме осуществляется восстановление входного сигнала. После восстановления формы входного сигнала в блоке 6 производится последующая обработка основная селекция, демодуляция, оценка параметров сигнала и т д.
Преселектор 1 может быть выполнен в виде аналогового пассивного фильтра, сумматор 2 и усилитель 3 могут быть выполнены на дифференциальном усилителе THS3202, АЦП 4 может быть выполнен на АЦП LTC1407, контроллер 5 и блок 6 могут быть выполнены на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС), а ЦАП 7 может быть выполнен на ЦАП LTC2624.