Синтезаторы частот для современных систем подвижной радиосвязи. Обзор требований к синтезаторам частот системы связи UMTS. Разработка цифровой модели основных узлов синтезатора частот, учитывающих нелинейный характер работы отдельных звеньев системы.
CDMA - множественный доступ с кодовым разделением (Code Division Multiple Access) DCS - цифровая система сотовой связи (Digital Cellular System) GMSK - частотная манипуляция гауссовского типа (Gaussian Minimum Shift Keying Modulation) GSM - глобальный стандарт для мобильной связи (Global System for Mobile) ДФКД - делитель с фиксированный коэффициентом деленияВ соответствии с решением Европейского института телекоммуникационных стандартов, в Европе был принят единый стандарт на построение систем связи 3-го поколения - Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). В связи с расширением функциональных возможностей абонентских терминалов при работе в сетях 3-го поколения, были разработаны новые требования ко всем их основным функциональным блокам, в том числе к синтезаторам частоты (СЧ). Возникла необходимость создания СЧ, предназначенных для работы в новом частотном диапазоне - в районе 2000 МГЦ, генерирующих сетку частот с переменным шагом, обладающих высоким быстродействием и обеспечивающим заданную чистоту спектра выходного сигнала. Помимо обеспечения работы в стандарте UMTS, возникла задача разработки универсальных СЧ, обеспечивающих совместимость мобильных терминалов нового 3-го поколения с сетями связи 2-го поколения. В рамках выполнения выпускной квалификационной работы решается задача построения модели СЧ выбранной структуры с контуром фазовой автоподстройки частоты, причем эта модель должна строиться в цифровом виде для устранения ряда недостатков, свойственных аналитическим моделям и выявляемых ниже.Для получения одного или нескольких колебаний, когерентных колебанию высокостабильного эталонного источника колебаний или когерентных попарно между собой используется специализированное устройство - синтезатор частот (СЧ). СЧ обеспечивает высокую стабильность частот сигналов передатчика, а также осуществляет генерацию высокостабильных колебаний гетеродинов приемных устройств, что способствует значительному повышению электромагнитной совместимости (ЭМС) и улучшению качества работы систем связи [1, 2]. Использование СЧ позволяет существенно сузить полосы частот, необходимые для работы передающих устройств, а также уменьшить полосы пропускания приемных устройств. СЧ позволяют применять более помехоустойчивые принципы организации связи с поиском свободных каналов и адаптацией под уровень помех в радиолинии. Использование СЧ в современных цифровых системах связи позволяет улучшить отношение сигнал/шум выходного сигнала.Однако схемы с прямым преобразованиям частоты в некоторых случаях оказываются более предпочтительными, поскольку позволяют уменьшить число каскадов частотных преобразований сигнала, количество гетеродинов (которые чаще всего представляют собой СЧ), за счет чего снижается количество элементов в терминале, уменьшаются его масса, цена и размеры. При разработке универсальной схемы (как передающей, так и приемной частей) основная сложность заключается в том, что необходимо организовать работу системы как в режиме TDD, где для приема и передачи используется одна и та же несущая, так и в режиме FDD, где прием и передача осуществляются с дуплексным разносом по частоте. Для организации работы в стандартах UMTS/GSM/PCS передающая и приемная аналоговые части схемы могут иметь по два тракта преобразования сигнала: первый - для организации работы с сигналами WCDMA FDD и TDD DM (UMTS), а второй - для формирования сигналов GSM/DCS/PCS, использующий GMSK модуляцию. Помимо необходимости перестройки с частоты на частоту в режиме FDD при разговоре, СЧ генерирует сигналы для организации выбора/перевыбора соты, хэндовера (передачи связи в соседнюю соту при перемещении абонента) и проведения мониторинга в сотах, что обуславливает необходимость быстрого переключения СЧ внутри рабочих диапазонов. При подготовке абонентской станции к хэндоверу один слот в TDMA кадре занят на передачу, один на прием и один на мониторинг, при этом максимальное время переключения с частоты на частоту составляет около 500 мкс.Из всего многообразия систем ФАПЧ для моделирования выбрана следующая структура: однокольцевая импульсная, с одним перестраиваемым генератором (ПГ), с пассивным ФНЧ в цепи управления, с частотно-фазовым детектором (ЧФД) и делителем с переменным коэффициентом деления в цепи обратной связи. Частота FПГ с помощью управляемого элемента, входящего в колебательный контур, может изменяться в зависимости от уровня сигнала UФНЧ(t) - напряжения на выходе ФНЧ. На входе делителя частоты с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) воздействует синусоидальный сигнал UОГ(t) от опорного генератора (ОГ) с частотой fог. А при работе в режиме частотной подстройки - выходной сигнал ЧФД служит для индикации рассогласования по частоте с учетом его знака.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
