2,4 GHz-es ISM sávban működő spektrumanalizátor tervezése

OData támogatás
Konzulens:
Szalay Zoltán Attila
Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

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 közel 6 GHz-ig működő spektrumanalizátor tervezését mutatom 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 teljesíthetők 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 bemutatom a rendszertervet, melyből átláthatóvá válik a rendszer architekturális felépítése. Ezután az egyes komponensek felé támasztott komoly követelményeket ismertetem, továbbá kitérek a teljes rendszerre vonatkozó kapcsolási rajz, valamint nyomtatott áramkör tervezési folyamatára. Bemutatom az eszköz megépítésének és az egyes részegységek bemérésének munkafolyamatát is. Vázolom a mikrokontrolleren futtatott saját fejlesztésű firmware felépítését, melynek implementációjakor csupán a 2,4 GHz-es ISM sáv monitorozására szorítkoztam. A dolgozat utolsó fejezetében rendszerszinten értékelem a megvalósított eszköz tulajdonságait, a tervezési folyamat sikeres és kevésbé eredményes vonásait egyaránt.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.