Anton1990
Sep 12 2017, 17:22
Всем добрый день.
Схема такова.
На вход квадратурного смесителя подается сигнал (например на частоте 1000 МГц) частота переноса подается (например 1010 МГц). На выходе комплексный сигнал на частоте 10 МГц. I и Q компоненты оцифровываются двухканальным АЦП (частота дискретизации, например 200 МГц). Далее строится спектр. На спектре имеем сигнал на частоте 10 МГц и его образ на частоте -10 МГц (уровень образа примерно на 30 дБ меньше основного сигнала). Вопрос: а должен ли быть образ? или он обусловлен неидеальностью смесителя и АЦП? И какова должна быть рабочая полоса 200 МГц или 100 МГц?
Заранее спасибо за ответы.
Lmx2315
Sep 12 2017, 19:12
..будет подавленный образ, будет палка на нулевой частоте , из-за неидеальности квадратур и ацп.
jorikdima
Sep 13 2017, 03:51
Перед оцифровкой нужен фильтр, чтоб 2010МГц убрать как минимум. Вообще в идеальном случае образа быть не должно, если сигнал ни на каком этапе вещественным не становился.
Lmx2315
Sep 13 2017, 06:54
Цитата(Anton1990 @ Sep 12 2017, 20:22)
..И какова должна быть рабочая полоса 200 МГц или 100 МГц?
..полоса должна быть такая чтобы ФНЧ фильтр перед АЦП смог надёжно отрезать зеркальные спектры, то что у вас квадратура в аналоге - позволяет эту полосу обузить вдвое.
А паразитный образ можно подавить фильтрацией - сместив в ноль полезный образ и там его отфильтровав, заодно отрезав нулевую палку.
Anton1990
Sep 13 2017, 15:41
Цитата(Lmx2315 @ Sep 12 2017, 22:12)
..будет подавленный образ, будет палка на нулевой частоте , из-за неидеальности квадратур и ацп.
Я так примерно и представлял. При идеальной аналоговой части образа не будет, но будет нулевая палка. Следовательно сносить сигнал в ноль нельзя, его следует его снести на некоторую ПЧ, далее уже в цифре в комплексном виде сместить на ноль (при этом нулевая палка упалзет на ПЧ) и отфильтровать.
А есть ли возможность в цифре избавиться от образа? Понятно что амплитудный разболанс исправляется умнjжителем, а вот что делать с фазовым разболансом между I и Q?
Идеальным аналоговый смеситель не будет никогда. в температуре будет гулять в любом случае. Ошибка квадратурности в 1 град, это образ -30дб (примерно). Поправить можно в цифре - это нужно реализовать ддс, у которого выход будет не синус и косинус а синус и синус + фи, где фи будет болтаться вокруг 90град и на эту фи нужно замкнуть петлю подавления ошибки квадратуры. тип детектора зависит от твоего сигнала. Смоделируй в математике - там всё просто.
petrov
Sep 14 2017, 10:48
Цитата(Anton1990 @ Sep 13 2017, 18:41)
При идеальной аналоговой части образа не будет, но будет нулевая палка.
Не будет.
Цитата(Hose @ Sep 14 2017, 07:45)
Поправить можно в цифре - это нужно реализовать ддс, у которого выход будет не синус и косинус а синус и синус + фи, где фи будет болтаться вокруг 90град и на эту фи нужно замкнуть петлю подавления ошибки квадратуры. тип детектора зависит от твоего сигнала.
Этого может быть недостаточно, разбаланс может зависеть от частоты из-за неидентичности ЧХ квадратурных каналов.
Ладно... мини лекция:
Имеем тракт: полосовой фильтр - квадратурный смеситель - два фнч, два ацп и фпга.
полосовой фильтр должен отрезать соседей и паразитов, от него будет зависеть, на сколько нужно увеличить разрядность ацп для сохранения параметров в условиях помех. поясню: если рядом стоит соседний (через один) канал и он выше основного на 30дб, то будьте любезны 6 разрядов накинуть с учетом коэффициента шума ацп через смеситель. Понятно, что помеху, в пределах удвоенной ширины спектра отрезать довольно сложно без искажения частотных и фазовых характеристик сигнала... тут уже думайте сами что вам важнее. допустим это 5-и резонаторный воздушный кавити с полосой полтора спектра по 3 дб. имеет смысл смотреть паразитные полосы прозрачности фильтра, они редко стоят ровно на кратной частоте, но все же бывает "нежданчик".
после фильтра обычно ставят ару, опять же в помощь ацп. и тут нюанс где взять детектор уровня, если с цифры выводить, то надо понимать, что необходим запас по динамике в тракте усилитель-смеситель для всего, что отрежется последним фнч.
также усилитель слегка подавит частоту гетеродина со смесителя, но лучше в ноль не сбрасывать, ибо она тогда через вход будет наружу торчать и "запалит все стадо".
в температуре фильтр будет прилично так плавать, поэтому при расчете динамики имеет смысл думать, что его полоса шире и равна сумме его ачх в предельном минусе и предельном плюсе с учетом собственного перегрева.
Квадратурный смеситель на вход получит пч и сигнал гетеродина. Искренне не понимаю зачем называют каналы I и Q. По своей природе это мнимая и реальная часть Im и Re. Сигнал пч он всего один, значит прилетала к нам только его реальная часть... или мнимая.. Расписываем умножение пч на (cos + j sin), учитывая что у нас только 1 составляющая пч имеем что реальная часть это (ну или Q , если такпривычней) пч * cos а мнимая это пч * sin. любой квадратурный смеситель имеет ошибку квадратуры, поэтому вместо синуса пишем синус + фи. ну и как сказал товарищ петров, эта фи будет функцией частоты и температуры, времени, реализации и пальца настройщика. Постоянка на выходе смесителя может возникнуть, если сигнал гетеродина влетел в приёмник по воздуху и пришёл на вход пч, этот косяк вполне обычный, ибо мощность гетеродина приличная. какие там возникнут зеркала и сколько - это зависит от выбранных частот. если сбрасывать в ноль, то кроме постоянки, будет взаимное проникновение реальной и мнимой частей друг в друга. если не в ноль, то тоже самое, но с частотным сдвигом. С этого момента реальный и мнимый каналы нужно сохранить одинаковыми, поэтому частоту дискретизации имеет смысл выбрать повыше, дабы фнч в полосе были одинаковыми, и частота дескритезации должна быть такой, чтобы не все шумы завернуть в полосу оцифрованного сигнала. Скорее всего частоту дискретизации определит полоса фильтра, что перед смесителем.
На выходе ацп постоянка может появиться из-за проникновения на вход ацп его тактовой частоты. ну а сам ацп это тотже смеситель, всё что выше половины частоты дискретизации будет свёрнуто в полосу. а аналоговая полоса у него обычно широкая.
Теперь по сути заданного вопроса: ширину спектра ты не указал, но если ты видишь отдельный канал на отрицательных частотах, то она явно меньше 5 мггц. В твоём случае квадратурный смеситель и не нужен вовсе. оставь 1 канал и жизнь упростится)
Пока есть 2 канала (реальный и мнимый), можно считать что обрабатываемая полоса 200МГц (при частоте дискретизации 200). Можно оставить 1 канал, поменяв его на дополнительный разряд к сигналу, ну или тащить дальше 2 канала, если не жалко ресурсов и хочется выделить лишнее тепло.
Anton1990
Sep 15 2017, 15:32
Цитата(Hose @ Sep 14 2017, 23:46)
Теперь по сути заданного вопроса: ширину спектра ты не указал, но если ты видишь отдельный канал на отрицательных частотах, то она явно меньше 5 мггц. В твоём случае квадратурный смеситель и не нужен вовсе. оставь 1 канал и жизнь упростится)
Пока есть 2 канала (реальный и мнимый), можно считать что обрабатываемая полоса 200 МГц (при частоте дискретизации 200). Можно оставить 1 канал, поменяв его на дополнительный разряд к сигналу, ну или тащить дальше 2 канала, если не жалко ресурсов и хочется выделить лишнее тепло.
Лекция неплоха.
Сигнал я подаю любой ширины с генератора (в том числе и более 5 МГц). Разумеется вижу сигнал и его образ (кстати, образ удалось довольно хорошо придавить настройками АЦП, а вот палка на нуле стоит). Жертвовать одним каналом нельзя (сужает полосу) т.к. в "отрицательной" половине тоже полезные сигналы которые нужно принимать.
Алгоритм поиска палки на нуле: пинцетом коротишь дифференциальный вход ацп, в этот момент ацп должен показать 0, обычно он ноль не покажет, добиваешься цифры, которая тебя устроит путём вкуривания что такое земля аналоговая и цифровая, что такое блокировочный конденсатор и что такое конденсатор вообще, вплоть до изучения типа керамики конденсаторов.
Далее отключаешь фильтры от смесителя, с соответствующей нагрузкой и опять добиваешься нуля с ацп. тут добавляется маршрут проникновения тактовый частоты по воздуху. куришь что такое дифференциальные фильтры, полосковые линии и вообще всё что касается свч на текстолите.
Далее постоянку может породить смеситель неидеальностью своего дифференциального выхода, но это для пидантов и ацп с высокой разрядностью. Чаще постоянка там рождается из-за проникновения гетеродина на вход пч, поэтому также коротишь дифференциальный вход пч смесителя и опять куришь пдф про смеситель на странице с рекомендуемой топологией платы. а дальше без пч на входе добиваешься нуля путём устранения проникновения на вход гетеродина. Если есть ару, то его нужно зафиксировать в максимуме усиления.