Формирование радиосигналов с использованием преобразования частоты с одной боковой полосой
Описание метода преобразования частоты с одной боковой полосой с эффективным подавлением внеполосного излучения с предварительной цифровой обработкой квадратурных модулирующих колебаний. Рассмотрение преобразования спектра модулирующего сигнала.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.03.2018 |
| Размер файла | 129,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Формирование радиосигналов с использованием преобразования частоты с одной боковой полосой
Федчун Андрей Александрович,
аспирант кафедры Радиоэлектронных Средств Защиты и Сервиса
Таганрогского Технологического Института Южного Федерального Университета,
ведущий специалист ООО «Центр», г. Москва
В настоящее время в цифровых радиосистемах передачи информации на сверхвысоких частотах достаточно широко применяется формирование рабочих сигналов однократным аналоговым преобразованием частоты с одной боковой полосой с помощью квадратурного модулятора [1, 2]. При этом квадратурные составляющие относительно низкочастотного сигнала цифровой части системы передачи информации преобразуются в аналоговый вид и поступают на соответствующие входы преобразователя частоты в составе квадратурного модулятора и гетеродина. Такой подход по сравнению с многократным повышающим аналоговым преобразованием частоты с фильтрацией или умножением частоты обычно имеет существенные преимущества по экономическим и массогабаритным показателям, и по качеству передаваемого сигнала [1]. Данный метод преобразования частоты подходит для формирования практически любых радиосигналов из сигналов цифровой промежуточной частоты, многоканальных радиосигналов, радиосигналов с OFDM, а также для непосредственной модуляции несущей такими видами цифровой модуляции, как однополосная, частотная и фазовая манипуляции, КАМ [1, 2].
Однако несовершенство аналогового квадратурного модулятора приводит при однополосном преобразовании частоты к высокому уровню внеполосного сигнала обусловленного остатком второй боковой полосы, обычно на уровне -30…-40 дБ относительно полезного сигнала. Это приводит к взаимному влиянию каналов передачи информации и ухудшению качества принимаемых радиосигналов. При этом выполнение приемлемой дополнительно фильтрации остатка второй боковой полосы на выходе квадратурного модулятора не всегда возможно, в частности из-за малой расстройки по частоте относительно передаваемого полезного сигнала [1].
Рассмотрим улучшенный метод преобразования частоты с одной боковой полосой с эффективным подавлением внеполосного излучения, с использованием предварительной цифровой обработки квадратурных модулирующих колебаний. Данный метод основывается на преобразовании спектра квадратурных модулирующих сигналов используемом в фазофильтровом методе формирования радиосигналов с однополосной модуляцией [3].
Структурная схема устройства реализующего рассматриваемый метод применительно к модуляции OFDM показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема формирователя OFDM-радиосигнала с однополосным преобразованием частоты.
На рисунке 1 введены следующие обозначения: М - OFDM-модулятор с квадратурными выходами I и Q; ЦГ - цифровой низкочастотный генератор; Г - аналоговый высокочастотный гетеродин, ФВ - высокочастотный фазовращатель (фазорасщепитель) с квадратурными выходами I и Q; П1…П6 - перемножители; С1...С3 - суммирующие устройства.
Рассмотрим преобразование спектра модулирующего сигнала и получение однополосного сигнала данной схемой с помощью спектральных диаграмм показанных на рисунке 2. Для простоты спектры цифровых сигналов показаны аналоговыми эквивалентами.
Рисунок 2. Преобразование спектра при преобразовании частоты с одной боковой полосой.
частота сигнал модулирующий внеполосный
Условный спектр квадратурных компонент низкочастотного модулированного OFDM сигнала на выходе цифрового модулятора показан на рисунках 2,а и 2,б. Цифровой низкочастотный генератор формирует гармонический сигнал c частотой w и фазами 0, 90 и 180 градусов. Частота w выбрана равной средней частоте в спектре низкочастотного модулированного сигнала.
Спектры сигналов образующихся в результате перемножения в перемножителях П1…П4 показаны соответственно на рисунках 2,в…2,е. Верхние боковые полосы пар перемножений в перемножителях П1, П2 и П3, П4 находятся в противофазе и взаимно уничтожаются в сумматорах С1 и С2 (рисунки 2,ж и 2,з).
Сигналы с выходов сумматоров С1 и С2 преобразуются в аналоговые низкочастотные квадратурные компоненты I и Q с помощью соответственно АЦП1, ФНЧ1 и АЦП2, ФНЧ2 и подаются на входы квадратурного модулятора. Таким образом, получаются колебания такого же вида что и в фазофильтровом методе [3].
Аналоговый высокочастотный гетеродин формирует гармонический сигнал с частотой F. Спектры сигналов образующихся в результате перемножения в перемножителях П5 и П6 показаны соответственно на рисунках 2,и и 2,к. Инвертированные спектры находятся в противофазе и взаимно уничтожаются в сумматоре С3 (рисунок 2,л), в результате чего получается OFDM-радиосигнал с центральной частотой F и несущей F-w.
Фазовая и амплитудная асимметрия сигналов в аналоговой части реальной схемы данного метода приводит к неполной компенсации в сумматоре С3 инвертированного OFDM-радиосигнала, обычно до уровня -30…-40 дБ относительно полезного сигнала. Однако метод обладает интересной особенностью, заключающейся в том, что спектр такого инвертированного сигнала лежит в той же частотной полосе, что и спектр передаваемого полезного OFDM-радиосигнала. Поэтому неполная компенсация инвертированного сигнала не приводит к внеполосному излучению, а лишь вносит незначительные искажения в сформированный полезный сигнал.
Таким образом, рассмотренный метод по сравнению с классическим преобразованием частоты с одной боковой полосой [1] требует дополнительно всего 6 арифметических операций для формирования OFDM-радиосигналов и полностью устраняет внеполосное излучение второй боковой полосы. Это позволяет без изменения аппаратной части устройств применяемых для реализации классического преобразования частоты с одной боковой полосой существенно повысить качество излучаемого радиосигнала. Аналогично, путем замены модулятора в схеме показанной на рисунке 1 можно получить групповые сигналы цифровых РРЛ, базовых станций сетей сотовой связи GSM и др.
Литература
1. Кушинг Р. Прямой цифровой синтез (DDS) и преобразование квадратурных сигналов в диапазон 800 - 2500 МГц с одной боковой полосой. // Мир электронных компонентов. 2006. Вып.1.
2. Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. - М.: Техносфера, 2005 - 592 с.
3. Верзунов M.В. Однополосная модуляция в радиосвязи. - М.: Воениздат, 1972. - 296 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие нелинейной цепи, её сопротивление, сила сигнала и тока. Особенности прохождения сигналов через параметрические системы. Амплитудные и балансные модуляции радиосигналов, преобразование частоты. Детектирование амплитудно-модулированных колебаний.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 13.02.2015Выбор и обоснование структурной схемы преобразователя частоты (конвертера). Разработка устройства преобразования частоты блока цифровой обработки сигнала. Структура и назначение составных частей станции активных помех. Макетирование и испытание макета.
дипломная работа [6,7 M], добавлен 27.06.2012Векторное представление сигнала. Структурная схема универсального квадратурного модулятора. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой. Наложение и спектры дискретных сигналов. Фильтр защиты от наложения спектров. Расчет частоты дискретизации.
курсовая работа [808,3 K], добавлен 19.04.2015Характеристика и особенности техники радиопередающих устройств. Методы формирования сигналов в передатчиках с одной боковой полосой. Расчет коллекторной цепи и выходной цепи связи. Оценка влияния согласующей цепи на величину R. Расчет цепей питания.
курсовая работа [147,9 K], добавлен 21.07.2010Особенности функционирования РТС в высоких широтах. Экспериментальное исследование процессов нелинейного преобразования (при наклонном распространении), умножения и смещения (при вертикальном зондировании) частоты мощных радиосигналов в ионосфере.
курсовая работа [5,0 M], добавлен 26.01.2010Дискретные способы модуляции, основанные на дискретизации непрерывных процессов как по амплитуде, так и по времени. Преимущество цифровых методов записи, воспроизведения и передачи аналоговой информации. Амплитудная модуляция с одной боковой полосой.
реферат [1,7 M], добавлен 06.03.2016Способы и принципы преобразования частоты. Функциональная схема мультипликативного смешивания. Сложение сигналов промежуточной частоты и гетеродина при аддитивном смешивании. Преобразователь частоты в передатчике, их функции и необходимость использования.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 13.10.2012Принцип работы супергетеродина, основанного на принципе преобразования принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты с усилением. Выбор и обоснование конструктивного исполнения, подбор элементной базы и расчет надежности блока.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 13.02.2016Исследование влияния на ошибки квантования, спектры квантованного сигнала и ошибки выбора величины динамического диапазона. Исследование влияния соотношения частоты сигнала и частоты дискретизации АЦП. Режим усечения и округления результатов квантования.
лабораторная работа [195,9 K], добавлен 17.10.2011Разработка структурной и функциональной схем устройства преобразования аналоговых сигналов на микропроцессоре PIC. Входное буферное устройство, аналого-цифровой преобразователь. Устройство цифровой обработки сигнала, широтно-импульсный модулятор.
контрольная работа [612,9 K], добавлен 11.04.2014Анализ структурной схемы системы передачи информации. Помехоустойчивое кодирование сигнала импульсно-кодовой модуляции. Характеристики сигнала цифровой модуляции. Восстановление формы непрерывного сигнала посредством цифро-аналогового преобразования.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 14.11.2017Рассмотрение реализации дискретного преобразования Фурье, использования "оконных функций" Хэннинга и Хэмминга для уменьшения эффекта "утечки спектра". Оценка синтеза трех фильтров автоматизированным способом (используя приложение fdatool системы Mathlab).
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.01.2018Математические модели сообщений, сигналов и помех. Основные методы формирования и преобразования сигналов в радиотехнических системах. Частотные и временные характеристики типовых линейных звеньев. Основные законы преобразования спектра сигнала.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 09.01.2013Структурная схема и принцип работы средства измерений прямого и уравновешивающего преобразования. Назначение и сферы применения время-импульсного цифрового вольтметра. Нахождение результата и погрешности косвенного измерения частоты по данным измерения.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 17.01.2010Построение графиков амплитудного и фазового спектров периодического сигнала. Расчет рекурсивного цифрового фильтра, цифрового спектра сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье. Оценка спектральной плотности мощности входного и выходного сигнала.
контрольная работа [434,7 K], добавлен 10.05.2013Расчет спектральной плотности экспоненциального импульса цифрового устройства с помощью формулы прямого преобразования Фурье. Построение АЧХ и ФЧХ спектральной плотности. Построение амплитудного спектра периодического дискретизированного сигнала.
контрольная работа [197,1 K], добавлен 23.04.2014Рассмотрение свойств, устройства и конструкции манометра, проектируемого измерительного преобразователя, предназначенного для измерения давления на выходе внешнего датчика, его преобразования в цифровой сигнал и вывода полученного сигнала на ЖКИ.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.12.2010Поддерживание заданного режима работы управляемого объекта без участия оператора. Необходимость применения автоподстройки частоты в супергетеродинных приемниках. Структурная схема и принцип действия систем автоматического преобразования частоты (АПЧ).
реферат [261,5 K], добавлен 01.02.2009Методика анализа преобразования сигналов линейными цепями, их физические процессы в различных режимах. Особенности применения дискретного преобразования Фурье и алгоритма быстрого преобразования Фурье в инженерных расчетах. Выходная реакция линейной цепи.
курсовая работа [171,1 K], добавлен 19.12.2009Применение аналого-цифровых преобразователей (АЦП) для преобразования непрерывных сигналов в дискретные. Осуществление преобразования цифрового сигнала в аналоговый с помощью цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Анализ принципов работы АЦП и ЦАП.
лабораторная работа [264,7 K], добавлен 27.01.2013
