Regisztráció és bejelentkezés

Mikrohullámú spektrumanalizátor tervezése

A frekvenciatartománybeli mérési módszerek egyik alapvető eszköze a spektrumanalizátor. Napjaink hálózati vezetékes vagy vezeték nélküli infrastruktúrái egyre magasabb frekvenciákon üzemelnek, így különösen fontossá válik a széles sávon történő spektrummérés. A mai modern mikrohullámú spektrumanalizátorok kiváló paraméterekkel (frekvenciatartomány, zajtényező, dinamikatartomány, lefutási idő, osztálypontosság) bírnak, azonban számos alkalmazás esetén nincs szükség egy drága precíziós műszerre, hanem elég annak egy kompaktabb változata, mely ugyan nagy dinamikatartománnyal rendelkezik, azonban ára jóval mérsékeltebb.

Dolgozatomban egy 80 MHz-től közel 6 GHz-ig működő spektrumanalizátor tervezését mutatjuk be. A megtervezett hardver magját egy nagy érzékenységgel rendelkező ISM sávú rádiófrekvenciás vevőchip képezi, mely alkalmas a vett jelerősség (RSSI) mérésére. A vételi frekvenciatartomány kiterjesztését a szuperheterodin elv teszi lehetővé. Ennek megfelelően a chiphez terveztünk egy mikrohullámú interfészt, mely két keverőfokozattal, egy lokál- és egy hangolható oszcillátorral rendelkezik, így a beérkező szélessávú jelet egy diszkrét, keskeny frekvenciasávra transzponálja. A keverőfokozatokkal a jelútban lévő frekvencialépcsők úgy lettek megalkotva, hogy a bemeneten jelentkező tükörfrekvenciás sáv jelentősen csillapítva legyen, ugyanakkor az egyes alegységek (szűrők, erősítők, keverők, oszcillátorok, stb.) felé támasztott frekvenciatartománybeli követelmények még teljesíthetőek legyenek. A rendszer egyes elemeit a legújabb, de már a széles körben elérhető árfekvéssel rendelkező integrált áramkörök alkotják, ugyanakkor a rendszerben helyet kap egy-egy mikrohullámú alul- és sáváteresztő szűrő, melyek teljes mértékben saját tervezésűek. Az eszköz komponenseit egy mikrokontroller vezérli, mely a mérési adatokat UART-on keresztül továbbítja.

A dolgozatban egy rövid elméleti áttekintést követően bemutatjuk a rendszertervet, melyből átláthatóvá válik a rendszer architekturális felépítése. Ezután az egyes komponensek felé támasztott komoly követelményeket és azok realizációját ismertetjük, továbbá kitérünk a teljes rendszerre vonatkozó kapcsolási rajz és a nyomtatott áramkör tervezési folyamatára és azok kihívásaira, valamint közöljük azokat a releváns térszimulációs és mérési eredményeket, melyek a tervezés folyamán és a gyártást követően születtek.

szerző

  • Molnár Dávid
    Villamosmérnöki szak, mesterképzés
    mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

  • Szalay Zoltán Attila
    Tanársegéd, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék