Architektura SDR
Odbiorniki SDR są budowane w oparciu o trzy podstawowe struktury [2]. Wybór konkretnej architektury jest zależny od częstotliwości pracy, szerokości obejmowanego pasma oraz zastosowanych przetworników. Poniżej przedstawiono krótką charakterystykę każdej z nich. Należy jednak zwrócić uwagę, że pierwsze dwa układy nie są idealnymi SDR, ponieważ występuje w nich analogowa przemiana częstotliwości.
Konwencjonalna superheterodyna z cyfrowym układem demodulatora
Struktura ta (Rys. 2.1.) była dość popularna w początkowym okresie rozwoju technologii DSP. Jej zaletą są niewielkie wymagania odnośnie użytych przetworników i mały strumień danych docierających do układu DSP. Bardzo często jako bloku DSP używa się komputera klasy PC z wbudowaną kartą dźwiękową. W układzie tym czułość, selektywność, szerokość odbieranego pasma i dynamika odbiornika są praktycznie niezależne od układu DSP. Kolejną niedogodnością wyżej wymienionej struktury jest występowanie w niej kilku analogowych filtrów pasmowoprzepustowych - co znacznie utrudnia konstrukcję odbiornika szerokopasmowego.
Rys. 2.1. Odbiornik superheterodynowy. Wyjaśnienie oznaczeń: BPF (Band Pass Filter) – filtr pasmowoprzepustowy, LNA (Low Noise Amplifier) – niskoszumny wzmacniacz wielkiej częstotliwości, LO (Local Oscilator) – heterodyna, IFA (Intermediate Frequency A) – wzmacniacz pośredniej częstotliwości, LPF (Low Pass Filter) – filtr dolnoprzepustowy, DSP (Digital Signal Processing) – układ cyfrowego przetwarzania sygnałów wraz z przetwornikami.
Rozwiązanie to cechuje się znikomą elastycznością i dlatego też struktura ta ma obecnie znaczenie historyczne.
Układ z pojedynczą przemianą i blokiem DSP pracującym na częstotliwości pośredniej
Ze względu na ograniczoną częstotliwość pracy przetworników bardzo często występuje konieczność analogowego przeniesienia widma częstotliwości sygnału radiowego w dół. Układ pojedynczej przemiany częstotliwości (rys. 2.2.) - zwany również konwerterem odbiorczym - umożliwia wykonanie takiej właśnie operacji. Dzięki niemu możliwe jest budowanie urządzeń radiokomunikacyjnych, z cyfrową obróbką sygnałów, pracujących w pasmach VHF i UHF.
Rys. 2.2. Odbiornik z pojedynczą przemianą częstotliwości. Wyjaśnienie oznaczeń: BPF (Band Pass Filter) – filtr pasmowoprzepustowy, LNA (Low Noise Amplifier) – niskoszumny wzmacniacz wielkiej częstotliwości, LO (Local Oscilator) – heterodyna, IF (Intermediate Frequency) – częstotliwość pośrednia, LPF (Low Pass Filter) – filtr dolnoprzepustowy, DSP (Digital Signal Processing) – układ cyfrowego przetwarzania sygnałów wraz z przetwornikami.
Zgodnie z twierdzeniem Nyquista częstotliwość próbkowania przetwornika A/C powinna być co najmniej dwa razy większa od częstotliwości pośredniej odbiornika (próbkowanie sygnałów dolnopasmowych). Niemniej jednak bardzo często stosuje się próbkowanie pasmowe (undersampling). Próbkowanie pasmowe, jest bardzo wydajną metodą umożliwiającą próbkowanie sygnałów pasmowych skupionych wokół danej pulsacji z częstotliwością dużo niższą od częstotliwości wynikającej z twierdzenia Nyquista. Technika ta jest szczegółowo opisana w dalszej części działu.
Układ z bezpośrednią cyfrową przemianą częstotliwości
W strukturze tej sygnał wielkiej częstotliwości jest bezpośrednio próbkowany w przetworniku analogowo-cyfrowym. Ze zdyskretyzowanego strumienia danych układ DDC (Digital Down Converter) wydziela pożądany fragment widma, umieszczając go w pobliżu zerowej częstotliwości. Z tego względu strukturę tą nazywa się również układem z zerową częstotliwością pośrednią (near-zero intermediate frequency). Szczegółowy opis działania układu DDC zamieszczono w dalszej części działu.
Rys. 2.3. Odbiornik z bezpośrednią przemianą częstotliwości. Wyjaśnienie oznaczeń: BPF (Band Pass Filter) – filtr pasmowoprzepustowy, LNA (Low Noise Amplifier) – niskoszumny wzmacniacz wielkiej częstotliwości, ADC (Analog to Digital Converter) – przetwornik analogowo-cyfrowy, DDC (Digital Down Converter) – cyfrowa przemiana częstotliwości w dół, DSP (Digital Signal Processing) – układ cyfrowego przetwarzania sygnałów.
Dużą zaletą architektury jest brak analogowych stopni przemiany częstotliwości oraz wąskie pasmo sygnału do przeanalizowania docierające do układu DSP. Struktura ta doskonale nadaje się do konstrukcji szerokopasmowych odbiorników.
