Зволит в среднем уменьшить энергопотребление и увеличить срок рабо­ты батарей питания

Сравнение основных функциональных схем приемников циф­ровых сигналов (рис. 1.16, 1.17, 1.19, 1.21, 1.23, 1.25) показывает, что узкополосный приемник с ненулевой промежуточной частотой является оптимальным для работы в стандартах, близких по рабочему диапазону несущих частот и ширине канала (скорости передачи данных). Фильтр- преселектор, перестраиваемый в относительно узком частотном диапа­зоне, выделенном для работы сетей связи, подавляет ложные каналы приема и сторонние мешающие сигналы. Два или три коммутируемых узкополосных фильтра основной селекции эффективно выделяют необ­ходимый канал приема на фиксированной промежуточной частоте, по­давляя все сторонние частоты (включая частоты соседних каналов), так что для последующего усиления и преобразования в цифровую форму поступает практически чистый полезный сигнал. Это позволяет полу­чить в тракте промежуточной частоты необходимый коэффициент уси­ления без генерации комбинационных составляющих и минимизировать требования к АЦП по динамическому диапазону. Перенос спектра моду­лированного сигнала с промежуточной частоты в baseband-диапазон мо­жет совмещаться с преобразованием в цифровую форму в АЦП при ис­пользовании режима субдискретизации. Использование пониженной промежуточной частоты позволяет уменьшить требования к рабочей частоте АЦП и требования к крутизне фронтов и подавлению в фильтре- преселекторе путем введения дополнительного полифазного фильтра для подавления в смесителе сигнала на зеркальной частоте приема.
Вместе с тем использование ненулевой промежуточной частоты в узкополосном приемнике затрудняет реализацию многофункционально­го (многомодового) режима работы приемника в широкой полосе несу­щих частот и при большой разнице в ширине канала:

• 
  В узкополосном приемнике с аппаратным фильтром основной се­лекции различная величина промежуточной частоты и различная полоса частот модулированного сигнала в стандартах связи приводит к необхо­димости иметь банк коммутируемых полосовых фильтров основной се­лекции с различной шириной полосы пропускания и различной цен­тральной частотой. Наличие банка фильтров и сопутствующей схемы коммутации и развязки значительно усложняет схему приемника и уве­личивает ее габариты.
  
• 
  Использование низкой промежуточной частоты в узкополосном приемнике сокращает банк коммутируемых фильтров основной селек­ции, но приводит к проблемам с подавлением ложных каналов приема. Специализированный смеситель с подавлением зеркальной частоты име­
  

ет узкий частотный диапазон и недостаточную величину подавления зеркальной частоты. Последовательное соединение квадратурного сме­сителя и полифазного фильтра предъявляет практически нереализуемые требования по идентичности фазочастотных и амплитудно-частотных характеристик двух каналов смесителя и идентичности элементов поли­фазного фильтра для выполнения требований стандарта ЭМС. Использо­вание программного подавления зеркальной частоты предъявляет очень высокие требования к линейности тракта промежуточной частоты и ди­намическому диапазону АЦП и реально не решает проблемы, так как параметры селекции ложных каналов приема по-прежнему определяют­ся качеством аппаратного квадратурного смесителя.

• 
  Широкополосный приемник с низкой промежуточной частотой в большей степени отвечает требования программно-конфигурируемого радио в части рабочей полосы частот и мультистандартного режима ра­боты. Приемник имеет простую конфигурацию, кроме входного фильт- ра-преселектора в приемнике отсутствуют селективные элементы, поло­са пропускания низкодобротных фильтров промежуточной частоты может оперативно изменяться. Однако реализация широкополосного приемника предъявляет повышенные требования по линейности и дина­мическому диапазону к МШУ, смесителю и АЦП, не решая проблему подавления зеркальной частоты приема до требований стандарта элек­тромагнитной совместимости.
  

Приемник с нулевой промежуточной частотой значительно ближе к схеме идеального приемника программно-конфигурируемого радио и, соответственно, потенциально обеспечивает более широкие возможно­сти при работе в различных диапазонах частот, с различными типами модулированных сигналов и различной шириной канала. В приемнике значительно упрощается аппаратная часть, так как так как не требуется подавление первой зеркальной частоты приема, отсутствует банк комму­тируемых аппаратных фильтров промежуточной частоты и нет жестких требований по селекции во входном фильтре-преселекторе. Аппаратная часть приемника с нулевой промежуточной частотой никак не ограничи­вает несущую частоту принимаемого сигнала, не связана с типом моду­ляции полезного сигнала и шириной канала. Требования к симметрии передаточных характеристик квадратурных каналов приемника с нуле­вой промежуточной частотой значительно менее жесткие, по сравнению с приемниками ненулевой промежуточной частоты, так как определяют­ся требованиями достоверности приема сигналов, а не требованиями ЭМС по подавлению ложных каналов приема.
К недостаткам функциональной схемы приемника с нулевой про­межуточной частотой относятся: высокие требования к чувствительно­сти и динамическому диапазону демодулятора, повышенный уровень шума в baseband-диапазоне, необходимость стабилизации работы ком­понент приемника на нулевой частоте, повышенный уровень излучения сигнала гетеродина через антенну приемника.

3. 
   Передатчик программно-конфигурируемого радио
   

Идеальный передатчик для радиостанции программно-конфигу­рируемого радио рис. 1.6 предполагает цифровое формирование модули­рованного сигнала непосредственно на несущей частоте, преобразование модулированного сигнала из цифровой в аналоговую форму и после­дующее усиление в усилителе мощности [10, 15].
Аппаратной реализацией этой функциональной схемы является по­следовательное соединение синтезатора прямого синтеза (Digital Direct Synthesizer - DDS), усилителя мощности и фильтра нижних частот. Син­тезатор прямого синтеза совмещает в себе генератор несущей частоты, модулятор и цифро-аналоговый преобразователь. Стабильность высоко­частотного генератора DDS определяется стабильностью внешнего гене­ратора опорной частоты; модулятор DDS обеспечивает формирование высокочастотного сигнала с заданным видом угловой модуляции. По­тенциально применение синтезатора прямого синтеза позволяет сформи­ровать модулированный сигнал для любого стандарта связи. Практиче­ски область применения современных синтезаторов прямого синтеза ограничена формированием типовых узкополосных сигналов с частот­ной или фазовой модуляцией на относительно низкой несущей частоте в десятки мегагерц. Возможность формирования сигналов с расширенным спектром, а также на высокой несущей частоте ограничена быстрым увеличением мощности потребления DDS с ростом скорости модуляции и несущей частоты. В частности, синтезаторы прямого синтеза фирмы Analog Devices на частотах порядка 100 МГц имеют мощность потреб­ления более 1 Вт. Такие параметры исключают возможность применения DDS в персональной аппаратуре радиосвязи.
В современных передатчиках реализуется полностью цифровое формирование модулированного сигнала на относительно низкой нену­левой (рис. 1.3) или нулевой (рис. 1.4) промежуточной частоте с мини­мальными энергозатратами. При использовании ненулевой промежуточ­ной частоты сигнальный процессор (совместно с ЦАП) или синтезатор прямого формирует действительный модулированный сигнал на относи­тельно низкой фиксированной ненулевой промежуточной частоте, для преобразования модулированного сигнала на требуемую несущую час­тоту используется аналоговый смеситель. В случае нулевой промежу­точной частоты в сигнальном процессоре формируются квадратурные компоненты комплексной огибающей модулированного сигнала, кото­рые и есть комплексный модулированный сигнал на нулевой несущей частоте. После преобразования в ЦАП спектр модулированного сигнала
аппаратно переносится из baseband-диапазона на требуемую несущую частоту с помощью высокочастотной микросхемы квадратурного моду­лятора. Для поддержки работы, как смесителя, так и квадратурного мо­дулятора требуется синтезатор частоты, обеспечивающей генерацию сетки несущих частот в заданном диапазоне и с заданным шагом. В лю­бом варианте передатчик должен обеспечивать реализацию произволь­ного типа модуляции и регулировку выходной мощности в широкой по­лосе несущих частот при выполнении требований по внеполосному излучению и излучению в соседнем канале.

1. 
   Передатчик с ненулевой промежуточной частотой
   

Т иповая функциональная схема передатчика с модуляцией на нену­левой промежуточной частоте показана на рис. 1.27, частотный план пе­редатчика показан на рис. 1.28.