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8/11/2019 Practica 1 Iib Jonathan v Leonel Ll Renato p
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Universidad Tcnica Particular de Loja
F
UNIVERSIDAD TCNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Catlica de LojaElectrnica y Telecomunicaciones
Electrnica de Radiofrecuencia
Prctica: Oscilador USRP y Receptor FM.
Nmero: 1.
Profesores:
Ing. Manuel Quiones Cuenca.Fecha: 08/04/2014Integrantes:
1) Jonathan Villagmez.
2) Leonel Llivisaca.
3) Renato Paredes.
1. Resumen
Durante esta prctica se va a entender el funcionamiento del oscilador que
emplea el dispositivo USRP y la implantacin de un receptor FM. Finalmente lesinvito estimados estudiantes a empezar con optimismo la presente prctica.
2. Objetivos
Entender el funcionamiento del sistema de oscilador del USRP y su
interaccin con los diferentes mdulos.
Desarrollar un receptor FM usando tecnologa abierta para SDR.
3. Reglas generales para el desarrollo de las Prcticas de Laboratorio.
Las presentaciones de resultados deben ser originales, es decir, se
sancionar a los equipos o autores de prcticas idnticas.
El da de entrega de la prctica debe ser en formato electrnico y
subido al sistema EVA (Subir informe y archivos generados)
Durante revisin de la prctica, se verificara los resultados y las
conclusiones que hayan obtenido con el fin de corroborar los objetivosde la prctica se haya logrado.
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4. Consultar
El N210, es parte de la familia de equipos SDR que ofrece Ettus Research,
podemos observar su arquitectura de hardware. En el lado de recepcinn
posee dos ADCs de alta velocidad con entradas a 14 bits por muestra con
una tasa de 100 mega-muestras por segundo (100 MSPS), en teora se podra
muestrear una seal de hasta 50 MHz.
Cuenta con un PGA, antes de los ADCs para amplificar la seal de entrada
y utilizar el rango completo en caso de que la seal sea dbil. En la parte de
transmisin el USRP tiene dos DACs de alta velocidad a 16 bits por muestra y
una tasa de 400 mega-muestras por segundo, contado de igual forma con
un PGA despus de los DACs que proporciona hasta 10mW de ganancia.
Estos canales de entrada y salida son conectados a un FPGA de la familia
Xilinx Spartan 3A-DSP 3400 FPGA, al cual se conecta un chip GigabitEthernet que sirve como interfaz de conexin al computador con un ancho
de banda de 50 MHz usando una cuantizacin de 8 bits.
La FPGA realiza un procesamiento a alta velocidad y reduce la tasa de
datos para que puedan ser enviados a travs de la interfaz Gigabit-Ethernet
hasta el computador. En el N210, el procesamiento con alta frecuencia de
muestreo se realiza en la FPGA, mientras el procesamiento con baja
frecuencia de muestreo se realiza en el computador.
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La configuracin bsica de la FPGA incluye dos DDCs completos, pero
tambin es posible la implementacin de 4 DDCs son filtros de media
banda. Esto permite tener 1,2 o 4 canales de recepcin separados, las
salidas de los ADCs van conectadas a las entradas de los DDC. Estos
mezclan, filtran y diezman las seales de entrada en la FPGA. Se utilizan en
la recepcin, esencialmente por dos razones:
Para convertir la seal en banda de frecuencia FI a una seal en
banda base.
Para diezmar la seal, logrando que la tasa de datos pueda ser
adaptada a la interfaz Gigabit Ethernet y que sea acorde a la
capacidad de procesamiento del computador.
El USRP N210 cuenta con un GPSDO(Global Positioning System Disciplined
Oscillator), que permite una sincronizacin precisa de muestras para
transmisin TX y recepcin RX en el USRP, generando una frecuencia de
reloj de 10MHz en su oscilador de salida con una precisin de 0.01ppm 3,
acercndose a la frecuencia de 13MHz con 0.02 ppm requerido en la
mayora de las implementaciones GSM, tanto para la generacin de
frecuencia como para la sincronizacin del reloj.
El USRP N210 tiene incorporado en su tarjeta principal un oscilador de cristal
de temperatura compensada (TCXO) de 64 MHZ con precisin de 2.5 ppm,
muy baja para trabajar como reloj principal en la red, por lo que se
recomienda usar la seal del GPSDO como entrada de reloj de referencia
REF en la tarjeta motherboard del USRP.
5. Desarrollo
5.1.Sistema de Recepcin FM
En esta prctica se va a realizar un receptor FM como se indica en la figura 1.
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Figura 1:Diagrama de bloques del receptor FM en GNU Radio
En el documento que se adjunta se explica paso a paso la configuracin de
cada bloque que conforma el analizador de espectros (Realizar prctica:
Osciloscopio y receptor FM)
6. Actividades
6.1.Osciloscopio
Espectro de frecuencias del osciloscopio diseado.
6.2.Sintonizar una estacin de radio FM
A continuacin con el receptor realizado sintonice una estacin de radio
FM y capture el espectro.
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Espectro de frecuencia de la emisora 98.1
6.3.PLL con sintetizador de frecuencia.
Desarrollar un PLL con sintetizador programable de frecuencia para un
receptor FM en la banda de 50 MHz a 2200MHz. Dibuje un esquema del PLL
incluyendo los factores de divisin y la frecuencia de referencia.
Establecemos la frecuencia de referencia en 100 KHz debido a que ste es el paso
de sintona, y determinamos el valor de Npcon la siguiente frmula:
Para
Para
Detector
de faseFiltro VCO
Seal
sintetizada
/ N
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Por lo tanto Npdebe tomar valores entre 500 y 22000.
6.4.Explicar el funcionamiento del reloj del USRP, al momento de sintonizar unaestacin de radio.
El equipo USRP N210 tiene una configuracin basada en PLL con
sintetizador de frecuencia, que le permite comparar entre la frecuencia
del cristal interior del dispositivo y la frecuencia que se desea sintonizar.
Por lo que para sintonizar una frecuencia requerida por el usuario en este
caso 98.1 MHz y el equipo al poseer un oscilador de 64MHz tenemos lo
siguiente.
7. Resultados
Osciloscopio.
Frecuencia central: 100MHz
Ganancia establecida: 70dB
Ancho de banda: 2MHz
Receptor de FM.
Frecuencia central: 98.1MHz
Ganancia establecida: 15dB
Ancho de banda del canal: 97.9MHz - 98.3MHz
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8. CONCLUSIONES
Con el osciloscopio diseado podemos comprobar en el rango de
frecuencias establecidas el nmero de portadoras que existen y sus
respectivos anchos de banda.
Al realizar el sistema de receptor FM nos pudimos dar cuenta que la
frecuencia de muestreo para el sistema debe ser 10 veces mayor al de
la frecuencia de salida de audio del equipo que estemos usando.
9. Bibliografa
[1]. PRCTICAS DE LABORATORIO DE RADIO DEFINIDO PORSOFTWARE EMPLEANDO LA PLATAFORMA USRP MEDIANTE GNURADIO, Autores: Max Peralta, Alexander Socola.
[2]. DISEO E IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA DE CONMUTACINDE RED PARA UN SISTEMA GSM, Tene Castillo, Juan Pablo.