Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2022/2023

Architektura rádiových přijímačů a vysílačů

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
B2M37ART Z,ZK 6 2P+2L česky
Korekvizita:
Přednášející:
Pavel Kovář (gar.), Josef Dobeš
Cvičící:
Karel Ulovec, Pavel Kovář (gar.), Josef Dobeš, Pavel Puričer
Předmět zajišťuje:
katedra radioelektroniky
Anotace:

Předmět se zabývá architekturami rádiových přijímačů a vysílačů a softwarovým rádiem. Studenti jsou seznámeni se způsoby konstrukce a moderními metodami optimalizace funkčních bloků rádiových přijímačů a vysílačů, jevy spojenými s kmitočtovou konverzí, zdroji šumu, šumovou analýzou. Osvojí si systémový návrh rádiových přijímačů a vysílačů, návrh úrovňového a kmitočtového plánu a jejich optimalizaci. Předmět rovněž obsahuje výklad bloků číslicového zpracování signálu v moderních rádiových přijímačích a jejich praktické implementace.

Požadavky:

Matematika, teorie signálů a systémů, analogové a digitální obvody a subsystémy (v rozsahu bakalářské zkoušky)

Osnova přednášek:

1. Parametry rádiových přijímačů a vysílačů (selektivita, citlivost, dynamický rozsah, postranní příjmy, chybovost, intermodulační odolnost, křížová modulace, parazitní vyzařování, vyzařovací maska, neharmonické složky, C/N, S/N ...).

2. Úzkopásmové a širokopásmové vysokofrekvenční zesilovače, dynamický rozsah a dynamické zkreslení, rychlost přeběhu, šumové vlastnosti vysokofrekvenčních zesilovačů, vysokofrekvenční zesilovače výkonu (low, medium levels), zesilovače s rozprostřeným zesílením, limitující faktory zesilovačů s rozprostřeným zesílením.

3. Realizace RF a IF filtrů, základní parametry filtrů (vložný útlum, podmínky nezkresleného přenosu) krystalový rezonátor, mononolitické krystalové, diskrétní krystalové filtry, keramické filtry, helicalové filtry, rezonátorové SAW filtry, transverzální SAW filtry

4. Parametry zdrojů kmitočtu (stabilita, harmonické a neharmonické složky, stárnutí oscilátoru, přeladitelnost, fázový šum, přechodný děj po zapnutí oscilátoru). Syntéza kmitočtů: oscilátory s prvky s negativním diferenciálním odporem, zpětnovazební oscilátory; oscilátory s krystalem, oscilátory s rozprostřeným zesílením.

5. Kmitočtová konverze: směšovače, směšovač s potlačením zrcadlového kmitočtu, vyvážené směšovače a vícenásobně vyvážené směšovače, intermodulace na směšovači, postranní příjmy, metody analýzy a optimalizace směšovacích produktů.

6. Šumy v přijímači a vysílači: vnější a vnitřní šumy, rozdělení šumů podle jejich fyzikálních příčin, ekvivalentní šumová teplota, míra šumu, provozní/standardní šumový činitel/šumové číslo, ekvivalentní šumová teplota a šumové číslo kaskády. Metody analýzy a optimalizace šumových parametrů.

7. Architektura rádiových přijímačů - přijímač s přímým zesílením, super-regenerační přijímač, reflexní přijímač, superheterodynní přijímač s jedním a vícenásobným směšováním, přijímač s přímou konverzí do základního pásma, přijímač s nízkou mezifrekvenčním kmitočtem, přijímač se širokopásmovou mezifrekvencí.

8. Kmitočtový a úrovňový plán přijímače a jeho optimalizace. reciproké směšování, směšovací tabulka, postranní příjmy, interní hvizdy (spur).

9. Digitalizace výstupního signálu přijímače (IF, RF, sampling, baseband sampling, jitter). Pomocné obvody přijímačů a vysílačů (AGC, AFC, anténní tunery, šumová brána, PSW metr...).

10. Architektura vysílačů, speciální výkonové prvky (polovodičové i vakuové) používané v koncových stupních vysílačů a jejich vlastnosti. Výkonové zesilovače (PA) - třídy, koncepce.

11. Modulace na nosné vlně, modulace na mezifrekvenci. Typy modulátorů, kvadraturní modulátor, impulsní

modulátor, FM modulátor. Linearizace. Speciální optimalizační metody pro výkonové vysokofrekvenční zesilovače. Speciální měřící metody pro vysílače.

12. Bloky číslicového zpracování signálu za/před modulátorem/demodulátorem. DUC, DDC - provedení, systémy.

13. Softwarově definované rádio, kognitivní rádio. Základní koncepce, architektury, aplikace v komunikační, měřící a mobilní technice.

14. Prostředky číslicového zpracování signálu v softwarově definovaném rádiu, paralelní digitální zpracování signálu. Digitální mezifrekvenční stupně, přímá digitální syntéza. Implementace do hradlového pole.

Osnova cvičení:

1. Seznámení s laboratoří, bezpečnost práce

MĚŘENÍ

2. Základy práce se spektrálním analyzátorem, parametry spektrálního analyzátoru, spektrální analýza signálů

3. Měření výkonových, spektrálních a modulačních parametrů signálu WLAN

4. Návrh a konstrukce LC filtru, měření parametrů a charakteristik filtru vektorovým obvodovým analyzátorem

5. Měření parametrů napětím řízeného oscilátoru

6. Měření na směšovači, směšovací tabulky, konverzní útlum a přeslechy mezi branami diodového dvojitě

vyváženého směšovače

7. Měření parametrů VF zesilovače - šumové číslo, bod komprese, bod zahrazení

8. Software Defined Radio a GNU Radio - Úvod

9. Software Defined Radio a GNU Radio - Operace s HW

10. Software Defined Radio a GNU Radio - Systémové aplikace

SEMINÁŘE

11. Synchronizace přijímače; zpětnovazební obvody

12. Směšovače, princip, typy směšovačů

13. Koncepty návrhu rádiového přijímače

14. Zápočet

Cíle studia:
Studijní materiály:

Dobeš, J. Žalud, V.: Moderní radiotechnika, BEN, 2006, ISBN 80-7300-132-2.

Rohde, U.L.: Communications receivers DSP, software radios, and design, McGraw-Hill 2001, ISBN: 0-

07-136121-9.

Vendelin, G.D.; Pavio, A.M.; Rohde, U.L.: Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques.

Wiley-Interscience, 2005.

Misra, D.K: Radio-Frequency and Microwave Communication Circuits. John Wiley & Sons, Inc., 2001.

Poznámka:
Další informace:
https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B2M37ART
Rozvrh na zimní semestr 2022/2023:
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
místnost T2:C3-438
Dobeš J.
Kovář P.

11:00–12:30
(přednášková par. 1)
Dejvice
Laborator
místnost T2:C3-436
Puričer P.
Ulovec K.

12:45–14:15
(přednášková par. 1)
Dejvice
Laboratoř
St
Čt

Rozvrh na letní semestr 2022/2023:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 6. 2. 2023
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese https://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4637906.html