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Projektleiter

Prof. Dr. Harald Elders-Boll

Prof. Dr. Harald Elders-Boll

Informations-, Medien- und Elektrotechnik
Institut für Nachrichtentechnik (INT)

  • Campus Deutz
    Betzdorfer Straße 2
    50679 Köln
  • Raum ZN 8-4
  • Telefon+49 221-8275-2448

Entwicklung eines SDR-basierten, industriellen Funkmodems

Spektrum der gemessenen Störsignale (Bild: P. Staat, TH Köln)

In diesem Projekt wurde ein Prototyp für ein SDR-basiertes, industrielles Funkmodem mit hohen Reichweiten entworfen.

Hierzu wurde zunächst eine geeignete SDR-basierte Architektur für das zu erstellende Modem entworfen, die den in diesem Projekt erforderlichen speziellen Anforderungen hinsichtlich Flexibilität, Abwärtskompatibilität und Einhaltung der HF Parameter gemäß der Norm EN 300 113 genügt. Diese beruht auf der Verwendung eines kommerziellen Chipsatzes bestehend aus einem HF-Senderchip, einem HF-Empfangschip und einem Basisband-Modem-Chip in Kombination mit einer speziell entwickelten verbesserten Schwingungserzeugung, einem Ausgangsverstärker mit höherer Leistung und einem geeigneten Mikroprozessor.

Auf einen Blick

Kategorie Beschreibung
Forschungsprojekt Entwicklung eines SDR-basierten, industriellen Funkmodems 
Leitung Prof. Dr. Harald Elders-Boll  
Fakultät Fakultät für Informations- Medien und Elektrotechnik  
Institut Institut für Nachrichtentechnik  
Beteiligte Prof. Harald Elders-Boll, BSc. Paul Staat 
Projektpartner Reimesch Kommunikationssysteme GmbH, Bergisch Gladbach 
Laufzeit 2017 - 2018 

Dazu wurden zunächst diverse Testplatinen mit verschiedenen Schaltungen und Komponenten zur Verbesserung der Oszillatorschaltung des Entwicklungsboards für den verwendeten Chipsatz entwickelt und getestet und schließlich die beste Kombination zur weiteren Verwendung selektiert.

Ein Hauptproblem bei der Verbesserung der Oszillatorschaltung war die Entstehung von periodischen Störsignalen (spurious tones, Spurs) bei der verwendeten zweistufigen, kaskadierten PLL Schaltung. Mit Hilfe von theoretischen Vorüberlegungen konnten Bedingungen für das Auftreten solcher Spurs abgeleitet werden, welche durch die Messung der entsprechenden Spektren an den realen Schaltungen verifiziert werden konnten. Mit Hilfe von numerischer Berechnungsverfahren konnten so Parameterkombinationen für die zweistufige, kaskadierte PLL Schaltung gefunden werden, bei den diese Störsignale vermieden werden und somit die erforderliche spektrale Reinheit garantiert werden kann.
 

Nach der Auswahl eines hinreichend leistungsfähigen Leistungsverstärkers und eines geeigneten Mikroprozessors, wurden parallel die Platine für den Prototypen des gesamten Modems, welche alle ausgewählten Komponenten beinhaltet, und die Software für den Mikoprozessor, mit deren Hilfe die  für den Basisband-Modem-Chip notwendigen Functionimages geladen und dieser und alle weiteren Komponenten konfiguriert und gesteuert werden können, entwickelt und getestet.
 

Insgesamt wurde somit ein funktionsfähiger Prototyp für SDR-basiertes industrielles Funkmodem entwickelt, welches die getsellten Anforderungen hinsichtlich Flexibilität, Abwärtskompatibilität und Einhaltung der HF Parameter gemäß der Norm  EN 300 113 erfüllt.

Spektrum der per Simulation vorhergesagten Störsignale Spektrum der per Simulation vorhergesagten Störsignale (Bild: P. Staat, TH Köln)
Spektrum der gemessenen Störsignale Spektrum der gemessenen Störsignale (Bild: P. Staat, TH Köln)
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