הדמיית קליטת רדיו בתנאי רעש והפרעות. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

הדמיית קליטת רדיו בתנאי רעש והפרעות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו

מודלים ממוחשבים כיום הופכים לחלק בלתי נפרד מעיצוב רדיו חובבים, מכיוון שהוא מאפשר למנוע שגיאות מעגלים רבות בשלבים המוקדמים. כמובן, דוגמנות לא פותרת את כל הבעיות: בשלב הסופי עדיין נחוצים אב טיפוס והתאמה של המכשיר האמיתי, אך ככל הנראה לא יידרשו עוד שינויים גדולים.

למרות היכולות העצומות של התוכנות, תמיד יש משימות שחורגות מהטכניקות הסטנדרטיות המתוארות במדריך למשתמש. מחבר המאמר מציע גישה לא סטנדרטית לפתרון הבעיה של מודלים של קליטת אותות רדיו בתנאים של רעש והפרעות באמצעות מערכת PSpice. ניתן להתאים טכניקה זו לכל סימולטור העומד לרשותו של חובב רדיו.

דוגמנות ציוד משדר על מחשב היא משימה קשה מאוד. המהות של קליטת רדיו היא בחירת אות שימושי מרקע של רעש והפרעות. ואם מחקר נפרד של המשדר והמקלט בדרך כלל אינו גורם לקשיים, אז כאשר מנסים לשקול את פעולתם המשותפת, מתעוררת הבעיה של תיאור הולם של האות בכניסת המקלט, שהוא תערובת של אות שימושי המשודר ברדיו. ערוץ עם הפרעות ורעש. הדמיית קליטת רדיו ללא הפרעות ורעש, מאפשרת כמובן להעריך את ביצועי המכשיר, אך אינה מאפשרת לנו להעריך את איכות הפתרונות הטכניים בהם נעשה שימוש, הספציפיים לקליטת רדיו.

מערכת המודלים PSpice, הכלולה, למשל, בחבילת התוכנה OrCAD v.9.2, מכילה כלים לניתוח רעשים. עם זאת, הם מיועדים למצב אות קטן, כאשר רכיבי המכשיר נחשבים ליניאריים ליד נקודת ההפעלה. בנוסף, ניתן לבחון רק מכשירים אנלוגיים, וניתן לחשב צפיפות רעש ספקטרלית בלבד.

הטכניקה המוצעת מאפשרת לנתח את המעבר המשותף של האות השימושי, הרעש וההפרעות במצב האות הגדול. בואו נשקול את זה באמצעות הדוגמה של דוגמנות מערכת שלט רחוק פשוטה עם ערוץ רדיו למכונית.

ברור שכדאי להתחיל בלימוד התנאים הספציפיים של קליטת רדיו ויצירת מודל מתמטי של סביבת ההפרעות והרעש. במקרה הכללי, המודל של אות עם רעש שמגיע מהאנטנה לכניסה של מקלט הרדיו יכול להיות מיוצג על ידי הנוסחה הבאה:

כאשר UΣ(t) הוא אות התערובת הכולל במוצא אנטנת המקלט; Uс(t,λс) - אות שימושי; λс - פרמטר מידע של האות השימושי; Up(t,λп) - אות רעש תעשייתי; λп - פרמטר מידע של ההפרעה; Um(t) - רעש לבן.

האות השימושי, לאחר שעבר בערוץ הרדיו, עובר עיוותים שונים. נניח שחזית האות מעוותת ואמפליטודה שלו יורדת, מה שאופייני בשידור דרך ערוצי תקשורת. במקרה שלנו זה מספיק, שכן השידור מתרחש על פני מרחק קצר.

הפרעות תעשייתיות יכולות להיות מגוונות מאוד, ורמתה היא כזו שהקליטה הופכת לבלתי אפשרית לחלוטין. לאחר שלילת הפרעה מכוונת (למרות שנושא זה יכול להיות מאוד מעניין לניתוח מחשב), שקול את המקרה שבו מקור ההפרעה הוא מכונית. בואו נדמיין את כל הרעש וההפרעות האחרות כרעש לבן.

המקור החזק ביותר להפרעות רדיו במכונית הוא המעגל המשני של מערכת ההצתה [1; 2]. הסיבה להפרעה היא פריקת ניצוץ במצתים, הגורמת לפולסי זרם עם קצוות תלולים, מה שמסביר את הרוחב המשמעותי של הספקטרום שלהם. קצב חזרת הדופק, בהתאם למהירות גל הארכובה של מנוע ארבעה צילינדרים, משתנה בין כ-20 ל-200 הרץ.

בשילוב הכל, נקבל את המעגל המתקבל (איור 1) של מחולל התערובת ביציאה של אנטנת המקלט. לפיכך, על מנת להתחיל לעצב קליטת רדיו בתנאים של הפרעות ורעש, נזדקק לדגמי PSpice של המקור של האות השימושי עם עיוותים UC, מחולל המעטפת של מתח ההפרעות מהמכונית Uon, מקור מתח הרעש מהמכונית Un ומקור המתח של הרעש הנותר Ush.

הדמיית קליטת רדיו בתנאי רעש והפרעות

PSpice-מודל של מקור רעש

מעגל מחולל הרעשים האקראי מוצג באיור. 2.

הדמיית קליטת רדיו בתנאי רעש והפרעות

כשאתה מעצב אותו, עליך לשים לב לדברים הבאים:

Eout הוא מקור מתח מבוקר מתח. הזן אותו באמצעות שם עם E בהתחלה. הוא מתפקד כמגבר ומגבר קנה מידה. במקום זאת, אתה יכול להשתמש בבלוק GAIN האנלוגי, הזמין בספריית ההפצה בשם ABM.lib ומבצע פונקציות דומות;

Vnoise הוא מקור מתח ליניארי חלקי שהערכים שלו נקראים מקובץ קלט שנכתב בספריית העבודה. מקור המתח המשמש הוא VPWL_FILE, שיש לו את התכונה , מכיוון שהערכים ייקראו מקובץ הקלט. תְכוּנָה מוגדר על ידי הערך: [pathl\pwlnoise.txt.

הספרייה צריכה להיות זו שבה כל קבצי הפרויקט נשמרים, כולל קבצי *.dsn סכמטיים. שמור את הדיאגרמה בקובץ בשם pwlnoise.dsn.

מקור ה-Vnoise יוצר מתח אקראי, שהערך האפקטיבי שלו הוא 1 V. בואו נקרא לאות הזה "RAW" - מקור הרעש העיקרי (חומר העבודה). הרכיבים Rfil ו-Cfil מסננים את האות RAW, ו-Eout מגביר אותו למתח (ערך rms) שצוין על ידי המשתמש.

אות הרעש הראשי V(NOISE_RAW) (איור 3, הגרף העליון) מופץ באופן אחיד על פני התדר. גורם הצורה של אות כזה הוא בערך 1,8. למתח רעש יש צורה משולשת, כאשר כל פינה היא שבירה. צורת גל זו מובילה לספקטרום של הצורה sin(x)/x, המכיל הרמוניות הנמשכות לתדרים גבוהים מאוד, ומשרעת האות פוחתת עם הגדלת התדר.

הדמיית קליטת רדיו בתנאי רעש והפרעות

מסנן ה-RC מבטל בעיות התכנסות חישובית הנגרמות על ידי האופי המפסק של אות הרעש הגולמי. אות הרעש המסונן V(NOISE_FIL) (איור 3, גרף תחתון) דומה יותר לרעש אמיתי.

תוכנית יצירת מתח אקראי

התוכנית להפקת מתחים אקראיים כתובה בשפת GW-BASIC (טבלה 1). כדי להקליד את הטקסט שלו או לבצע שינויים, אתה יכול להשתמש בכל עורך טקסט.

(לחץ להגדלה)

יש לשמור את טקסט התוכנית בקודי ASCII תחת השם pwlnoise.bas (לדוגמה, ב-Microsoft Word יש לשמור את התוכנית כקובץ טקסט). בשולחן 2 מספק הסברים לשורות התוכנית.

הדמיית קליטת רדיו בתנאי רעש והפרעות

קודם כל, שימו לב במיוחד לשורה 20 של התכנית. בו אתה צריך להגדיר את הנתיב לספריית העבודה עם קבצי הפרויקט.

לאחר הפעלת התוכנית במצב דיאלוג, עליך להזין שלושה ערכים: TIME STEP - שלב זמן בשניות - חותמות זמן בין שלבים במקור PWL. פרמטר זה שולט חלקית ברוחב הפס של ספקטרום ובמהירות סריקת קובץ ערך המקור. לדוגמה, אם הצעד מופחת, ערכי הרעש האקראיים משתנים מהר יותר עם הזמן, רוחב ספקטרום הרעש גדל ומהירות הצפייה בקובץ הערכים יורדת; FINAL TIME - זמן סופי בשניות - זמן הפעלה של מחולל הרעשים. הגדלתו מובילה לעלייה במספר השלבים הכלולים במקור הרעש של PWL; RMS NOISE הוא ערך מתח הרעש האפקטיבי בוולט.

פרמטר זה משפיע גם על מהירות הצפייה בקבצים ורוחב הספקטרום של מחולל הרעשים: ככל שהוא גדול יותר, כך תלילות הקצה גדולה יותר, וכתוצאה מכך רוחב ספקטרום האותות.

התוכנית תחשב ותציג ארבעה פרמטרים: נקודות - מספר הנקודות שייכללו במקור הרעש של PWL; רוחב פס - רוחב פס ברמה של -3 dB מהמקסימום של מעטפת הספקטרום; קצב סליקה מקסימלי - מהירות עיבוד מקסימלית משוערת של קבצים; CFIL הוא הקיבול של קבל המסנן.

לאחר ביצוע כל החישובים הדרושים, התוכנית תזכיר לך לרשום את הפרמטרים TIME STEP, RMS NOISE ו-CFIL, אשר יידרש מאוחר יותר ליצירת משימת מידול.

כדי לנצל את התוצאות של התוכנית, אתה צריך לעשות קצת עבודת הכנה. היכנסו לעורך הסכמטי של OrCAD Capture, פתחו את הקובץ pwlnoise.dsn שבו יש לצייר את דיאגרמת מודל מקור הרעש (ראה איור 2), ובצעו את השינויים הבאים.

הגדר את הקיבול של הקבל CFIL לערך שחושב על ידי התוכנית.

הגדר את התכונה GAIN Eout לערך RMS שהוזן במהלך הפעלת התוכנית. ודא שהמספר שאתה מזין הוא חסר מימד (הרווח הוא חסר מימד). לדוגמה, עליך להזין "0.125" ולא "0.125V".

הגדר את משך זמן הניתוח החולף (TRANSIENT) לערך FINAL TIME שהוזן במהלך הפעלת התוכנית.

כעת ניתן לבצע סימולציות ב-PSPice ולהשתמש ב-PROBE בדרך הרגילה. יציאות גלובליות (RAW ו-FIL) מקלות על השימוש במודל מחולל הרעשים בחלקים אחרים של תכנון המעגל שבהם נדרש מקור דומה. אבל אל תשכח להפעיל מחדש את תוכנית pwlnoise.bas בכל פעם שאתה צריך לשנות את הפרמטרים של מקור הרעש.

PSpice-מודל של מחולל הפרעות

כדי ליצור מודל של הפרעות לרכב, יש צורך במחולל מעטפת מתח הפרעות (איור 4).

הדמיית קליטת רדיו בתנאי רעש והפרעות

צורת המעטפה היא אות שגדל בחדות אקספוננציאלית, ואז גם יורד בצורה חלקה אקספוננציאלית לאפס. והוא מלא בתנודות שהן אקראיות בטבען. כדי לקבל אות של הצורה הרצויה, אנו משתמשים במתח דופק ממקור V1, לאחר ש"העבירו" אותו בעבר דרך מעגל האינטגרציה R1C1. על ידי בחירת משרעת המתח וקבוע הזמן של מעגל ה-RC, אנו מקבלים את המעטפת הנדרשת של אות ההפרעה (איור 5).

הדמיית קליטת רדיו בתנאי רעש והפרעות

על ידי בחירת הפרמטרים V1, V2, TD, TR TF, PW, PER של מקור הדופק וקבוע הזמן של מעגל ה-RC, נקבע את מאפייני הזמן הדרושים של המעטפת, הטבועים באופן ספציפי בהפרעות של המכונית. מערכת הצתה. יש צורך במגבר חיץ המתח GAIN 1 על מנת להתאים את משרעת המעטפת לערך של 1 V.

לאחר מכן, נכפיל את מתח אות המעטפת במתח הרעש באמצעות הבלוק האנלוגי MULT1 ונקבל את אות ההפרעה הרצוי (איור 5, תרשים תחתון). על ידי שינוי פרמטר PER של מקור הדופק V1, ניתן לדמות את השינוי במהירות גל ארכובה המנוע, ועל ידי שינוי פרמטר TD, רגע הופעת ההפרעה ביחס לאות השימושי.

באמצעות הגישה המוצעת, קל לדמות סוגים רבים אחרים של הפרעות תעשייתיות, לא רק הפרעות לרכב.

PSpice מודל של אות שימושי

הבה נניח שהמשדר של מערכת השלט רחוק מורכב מחלק דיגיטלי וחלק אנלוגי. קוד מספר דופק משמש להעברת פקודות. מנקודת המבט של Pspice, משדר כזה הוא מכשיר אנלוגי דיגיטלי קונבנציונלי, ואין בעיות מיוחדות בדוגמנות שלו. עם זאת, הזמן הנדרש לחישובים הוא גדול מאוד. זאת בשל העובדה שמערכת PSpice נאלצת לבחור את שלב האינטגרציה על סמך קצב השינוי של האות בתדירות הגבוהה ביותר. לכן, הגיוני ליצור מודל מהיר ופשוט של אות הפלט המקביל של המשדר (איור 6) על מקורות אידיאליים.

הדמיית קליטת רדיו בתנאי רעש והפרעות

זה הרבה יותר נוח, מכיוון שקל יותר לשלוט במקור כזה (כאשר מדמים תנאי קליטה אמיתיים, ייתכן שיהיה צורך לשנות את תדר, משרעת ופאזה נושאת). כדי לקחת בחשבון עיוותי אותות בערוץ הרדיו, נוסף מחולל עיוות צורת אותות - במקרה שלנו, מעגל RC פשוט.

דגם PSpice של אות התערובת

עכשיו כשכל הדגמים מוכנים, בואו נשלב אותם. למעשה, זוהי המקבילה של אנטנת קליטה (ראה איור 1), מהמוצא שלה מגיע סך האות לכניסה של מקלט הרדיו. ברור, לנוחות הניתוח, יש צורך לספק במודל את היכולת לווסת את יחסי האות לרעש והאות להפרעה, כמו גם את רמת האות הכולל כדי לדמות הנחתה עם מרחק הולך וגדל.

זה ממומש באמצעות מגברי ביניים GAIN1-GAIN4, המחוברים בכניסות וביציאה של המוסיף (ראה איור 1), שאת הרווח שלהם ניתן לשנות במהירות לפני ההתחלה הבאה של הסימולציה.

סימולציית קליטת רדיו PSpice

עדיף להכין את משימת הדוגמנות למצב TRANSIENT בצורה גרפית. לשם כך, במקום אנטנה, אני מחבר דגם של אות התערובת למקלט הרדיו.

אבל לפני שמתחילים בסימולציה, יש צורך ליצור קבצים של ערכים של שני מקורות רעש בלתי תלויים ולחשב את קיבולת ה-CFIL של מסנני ה-anti-aliasing. התוכנית pwl-noise.bas תצטרך לשמש פעמיים, מכיוון שמקורות הרעש חייבים להיות עצמאיים.

עם הפעלת התוכנית לראשונה, ניצור את הנתונים הראשוניים למקור הרעש המהווה חלק ממחולל הרעשים ממערכת ההצתה של המכונית, הבה נגדיר, למשל, TIME STEP=6E-6 FINAL TIME=0.05, RMS NOISE =1. כתוצאה מכך, נקבל CFIL=1,88 nF, ונשנה את שם הקובץ שנוצר בשם pwlnoise.txt ל-pwlnoise2.txt.

במקרה השני, נרשום את הנתונים הראשוניים כדי להפעיל מקור רעש אקראי. בואו נגדיר TIME STEP=5E-6 FINAL T|ME= 0 05 RMS NOISE=1 נקבל CFIL=1,6 nF ונשאיר את הקובץ בשם pwlnoise.txt.

עכשיו אתה יכול להפעיל את תוכנית הסימולציה ולראות את התוצאות.

ספרות

Maltisky A. N., Podolsky A. G. מקלט שידור במכונית. - מ.: תקשורת, 1974
קובלב V.G קליטת רדיו במכונית. - מ.: אנרגיה, 1974.

מחבר: O. Petrakov, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף מעצב חובב רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

סמארטפון מודולרי חדשני מבית גוגל 08.03.2014

פותח על ידי חטיבת מוטורולה של מוטורולה כעת בגוגל, הטלפון המודולרי יוצא הדופן של Ara צפוי בתחילת 2015. מחיר הבסיס של המכשיר צפוי להיות 50 דולר.

סמארטפון יוצא דופן יתבסס על מה שנקרא אנדושלד, כלומר. מסגרת אליה המשתמש יכול לצרף באופן עצמאי את המודולים הדרושים: מקלדת פיזית, מסך מגע, מצלמות והחיישנים הדרושים. ההנחה היא שהסמארטפון יתמוך בהחלפת מודולים תוך כדי תנועה.

בצדו הקדמי של הסמארטפון יחוברו המודולים באמצעות תפסים מכניים, בחלקו האחורי - באמצעות מגנטים. מודולים למכשיר ייווצרו בין היתר באמצעות מדפסות תלת מימד של 3D Systems אשר ישיגו גמישות בייצור הרכיבים. העובי של הסמארטפון המודולרי המורכב עם עובי מודול של 3 מ"מ לא יעלה על 4 מ"מ.

ההנחה היא שהגרסה הבסיסית של Motorola Ara, הכוללת מסגרת עם מודול Wi-Fi ומסך, תגיע לשוק בתחילת 2015 ותעלה כ-50 דולר.

כפי שפורסם בבלוג הארגוני של גוגל, בתאריכים 15-16 באפריל 2014 יתקיים כנס למפתחים Ara Developers Conference, בו יוצגו הגרסאות הראשונות של הסמארטפון, שכבר בחומרה.

מוטורולה הציגה לראשונה את פרויקט Ara לציבור באוקטובר 2013. הוכרז כי הפרויקט נוצר במטרה לסייע לחברות קטנות צעירות במימון מוגבל, שבעזרת מעצב יוכלו ליצור סמארטפונים משלהן, אשר יוריד את רף כניסתם לשוק.

עוד חדשות מעניינות:

▪ שבב זיכרון שקוף

▪ מזג אוויר וכאב ראש

▪ אפל תקים תחנת כוח סולארית

▪ Chip Shield Reader קורא כרטיסים אישי

▪ ספקי כוח Sharkoon WPM Bronze

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר ספק כוח. מבחר מאמרים

▪ מאמר אנה ויקטוריה הרמן. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר היכן ומתי הומצא הדפוס? תשובה מפורטת

▪ מאמר Eriobothria japonica. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר בקר מהירות מאוורר. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ רדיו נייד של 28 מגה-הרץ. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר