다이렉트 변환 수신기

Direct-conversion receiver

직접 변환 수신기(DCR, homodyne, synchrodyne 또는 0-IF 수신기로도 알려진 DCR)는 주파수가 의도된 신호의 반송파 주파수와 동일하거나 매우 가까운 국소 오실레이터에 의해 구동되는 동기 감지를 사용하여 수신되는 무선 신호를 강등시키는 무선 수신기 설계다. 이는 표준 슈퍼히터오디네 수신기가 초기 중간 주파수로 변환한 후에만 이를 수행하는 것과 대조적이다.[1]

단일 주파수 변환만 수행하는 단순화는 기본적인 회로 복잡성을 감소시키지만 예를 들어 동적 범위와 관련된 다른 문제가 발생한다. 원래 형태에서는 정교한 위상 잠금 루프를 구현하지 않고 AM과 FM 신호를 수신하는 것이 적합하지 않았다. 비록 이것들과 다른 기술적 난제들이 이 기법을 발명 시점(1930년대), 현재의 기술, 특히 소프트웨어 라디오가 일부 소비자 제품을 포함한 특정 분야에서 그것의 사용을 부활시켰을 때 이 기법을 다소 비현실적으로 만들었다.

작동 원리

직접 변환 수신기의 블록 다이어그램

변조된 신호에서 베이스밴드로의 변환은 단일 주파수 변환으로 이루어진다. 이렇게 하면 슈퍼히터오디엔의 두 개(또는 그 이상) 주파수 변환, IF 단계 및 이미지 거부 문제가 복잡해지는 것을 피할 수 있다. 수신된 무선 주파수 신호는 슈퍼히터오디네 수신기와 마찬가지로 주파수 믹서에 직접 공급된다. 그러나 슈퍼히터오디네와는 달리 국소 오실레이터의 주파수는 수신 신호의 주파수에서 오프셋되지 않고 동일하다. 그 결과는 중간 주파수(IF) 단계에 이어 동기식 검출기(제품 검출기)를 이용한 초헤테로디네 수신기에서 얻을 수 있는 것과 마찬가지로 분절 출력이다.

기술적 문제

슈퍼히터odyne 수신기의 성능에 맞추려면 일반적으로 IF 단계에서 다루는 여러 기능이 베이스밴드(base band)에서 달성되어야 한다. 자동 게인 제어(AGC)를 활용하는 높은 게인 IF 앰프가 없으므로, 베이스밴드 출력 레벨은 수신된 신호 강도에 따라 매우 넓은 범위에 걸쳐 변화할 수 있다. 이것은 설계의 실행가능성을 제한한 하나의 중요한 기술적 도전이다. 또 다른 문제는 이 설계가 AM 신호의 봉투 감지를 구현할 수 없다는 점이다. 따라서 AM 또는 FM 신호의 직접 강등에는 (방송에 사용되는) 국소 오실레이터를 반송파 주파수에 대한 위상 잠금이 필요하며, 초헤테로디네 설계에서 IF 단계 출력의 보다 강력한 외피 검출기나 비율 검출기에 비해 훨씬 까다로운 작업이 필요하다. 단, 디지털 신호 처리에 따른 2차 감지를 이용한 직접 변환 설계의 경우 이를 방지할 수 있다. 소프트웨어 라디오 기법을 사용하여, 로컬 오실레이터 주파수에 가까운 주파수에서 나오는 하향 변환 신호에 대해 어떤 종류의 격하 및 필터링도 수행하기 위해 두 개의 4차 출력을 처리할 수 있다. 디지털 하드웨어의 확산과 더불어 주파수 대역으로의 전환에 관련된 아날로그 구성요소의 개선은 많은 애플리케이션에서 이 단순한 토폴로지를 실용화시켰다.

기록 및 응용 프로그램

호모디네는 1932년 영국 과학자 팀이 초헤테로디네(2단계 전환 모델)를 능가하는 디자인을 찾아 개발했다. 그 디자인은 후에 "싱크로다인"으로 이름이 바뀌었다. 단일 변환단계가 있어 성능이 우수했을 뿐 아니라 회로 복잡성과 전력 소비량도 줄였다. 설계는 시간이 지남에 따라 주파수가 바뀌는 국소 발진기의 열적 표류로 인해 어려움을 겪었다. 이 드리프트에 대응하기 위해 국소 오실레이터의 주파수를 위상 검출기에 의한 브로드캐스트 입력 신호와 비교했다. 이것은 원하는 신호로 잠김을 유지하며 국부 오실레이터 주파수를 변화시키는 보정 전압을 생성했다. 이러한 유형의 피드백 회로는 현재 위상 잠금 루프라고 알려진 것으로 진화했다. 이 방법은 수십 년 동안 존재했지만, 이 유형의 회로가 성공적으로 작동하려면 작은 변화량이어야 하는 구성 요소 공차 때문에 구현이 어려웠다.

이점

혼합 단계에서 원하지 않는 부산물 박동 신호는 오디오 출력 단계에서 로우패스 필터를 사용함으로써 완전히 거부되기 때문에 더 이상의 처리가 필요하지 않다. 수신기 설계는 높은 선택성의 추가적인 장점을 가지고 있으며, 따라서 정밀 감속기 입니다. 설계 원리를 확장하여 사이드밴드가 원하는 전송과 겹칠 수 있는 인접 채널 방송 신호의 분리를 허용할 수 있다. 이 설계는 또한 펄스 변조 전송 모드 신호의 검출도 개선한다.

단점들

신호 누출 경로는 수신기에서 발생할 수 있다. 높은 오디오 주파수 게인은 주전원 흥을 거부하는데 어려움을 초래할 수 있다. 국소-오실레이터 에너지는 믹서 단계를 통해 안테나 입력으로 유출된 후 다시 믹서 단계로 반사될 수 있다. 전체적인 효과는 국소 발진기에너지가 자가 혼합되어 DC 오프셋 신호를 생성하는 것이다. 오프셋은 베이스밴드 증폭기에 과부하가 걸리고 원하는 신호를 수신하지 못할 정도로 클 수 있다. 이 문제를 다루는 설계 수정이 있지만, 수신기의 복잡성을 가중시킨다. 추가 설계 복잡성은 종종 직접 변환 수신기의 장점을 능가한다.

현대적 용법

Wes Hayward와 Dick Bingham의 1968년 기사는 직접 변환 설계에 새로운 관심을 가져왔다.[2]

저비용 IC 패키지에 통합 회로의 개발과 완전한 위상 잠금 루프 장치의 통합은 이 설계를 널리 수용하게 했다. 이용은 더 이상 AM 전파신호의 수신에 국한되지 않고, 보다 복잡한 변조 방법의 처리에도 이용된다.[3] 다이렉트 변환 수신기는 현재 휴대폰, 텔레비전, 항전, 의료 영상 장비 및 소프트웨어 정의 라디오 시스템을 포함한 많은 수신기 어플리케이션에 통합되어 있다.[4]

참고 항목

참조

  1. ^ mwrf.com: 수신기 유형 간의 차이, 제1부 인용: "..."직접 변환 수신기는 호모디네 또는 제로-IF 수신기로도 알려져 있으며, 수신기 아키텍처의 한 유형이다(그림 1). 다이렉트 변환 수신기가 RF 신호를 0-Hz 신호로 변환하는 한 단계...", 백업
  2. ^ Hayward, Wes; Bingham, Dick (November 1968). "Direct Conversion - A Neglected Technique". QST. ARRL: 15–17, 156.
  3. ^ "Quad Demodulators Arm Direct-Conversion Receivers". Microwaves & RF 2004. Retrieved 9 February 2011.
  4. ^ "Direct Conversion Receiver". Qsl Network. Retrieved 9 February 2011.

외부 링크