Моделирование и обработка отклика сложного зондирующего сигнала от аппроксимационной степенным рядом нелинейности
Применение аддитивной смеси сверхширокополосных и сверхвысокочастотных сигналов в нелинейной радиолокации - причина возникновения эффекта взаимной модуляции. Результаты моделирования для нелинейностей, аппроксимированных полиномом второй степени.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.05.2019 |
| Размер файла | 104,0 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
Размещено на http://www.allbest.ru
Известно, что применение аддитивной смеси сверхширокополосных (СШП) и сверхвысокочастотных (СВЧ) сигналов в нелинейной радиолокации обуславливают возникновение эффекта взаимной их модуляции [1].
Целью работы является сравнительный анализ сложных зондирующих сигналов, представленных в виде аддитивной смеси СШП сигнала и негармонического СВЧ сигнала путем моделирования отклика от элементов с нелинейной вольтамперной характеристикой (НЭ) для повышения чувствительности нелинейного радиолокатора (НРЛ). Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: синтез имитационной модели взаимодействия зондирующего сигнала с НЭ; спектральный анализ переизлученных сигналов от НЭ; обоснование и выбор зондирующего сигнала, при котором переизлученный сигнал имеет наибольшее значение мощности.
Для анализа переизлученных сигналов от НЭ при зондировании сложным сигналом используется программная модель (ПМ), реализованная в среде Matlab. Структурная схема ПМ представлена на рисунке 1. ПМ имеет следующие функции: генерирование зондирующего сигнала с заданными параметрами; имитация наличия шума в радиоканале; моделирование аппроксимационной степенным рядом нелинейности; моделирование переизлученного сигнала; спектральное представление зондирующего и переизлученного сигналов.
Рис. 1 - Структурная схема ПМ
Генераторы сигналов СШП, СВЧ гармонической и негармонической формы, шума, а также БПФ обработка описаны в Matlab модели. Взаимодействие с НЭ описано с помощью Simulink модели.
Считаем, что антенны, используемые на прием и передачу СШП сигналов, одинаковы, нижняя частота полосы пропускания которых составляет 450 МГц.
При моделировании рассмотрены следующие виды аддитивной смеси зондирующих сигналов: а) СШП сигнал и мощный гармонический СВЧ; б) СШП сигнал и СВЧ сигнал, частотно модулированный тональным сигналом; в) СШП сигнал и СВЧ сигнал, частотно модулированный пилообразным; г) СШП сигнал и СВЧ сигнал, частотно модулированный последовательностью кода Баркера длиною 13 символов.
СВЧ сигнал негармонической формы образуется с помощью частотной модуляции гармонического СВЧ сигнала, так как данный подход легко реализуем на практике. СШП сигнал имеет вид последовательности импульсов, форму которых описывает вторая производная функции Гаусса. Спектр СШП сигнала находится в диапазоне 0.5 - 1.5 ГГЦ, а уровень средней мощности составляет -60дБм. Частота модулируемого СВЧ сигнала равна 0.9ГГц. Следовательно, спектр сложного объединения зондирующего сигнала состоит из СШП части расположенной в диапазоне 0.5 - 1.5 ГГц и уровнем мощности -60дБм и узкополосной СВЧ части на частоте 0.9ГГц с уровнем мощности -5дБм.
Моделирование проводилось отдельно для двух основных типов объектов с нелинейными ВАХ: полупроводниковые компоненты и металлические соединения. При моделировании НЭ имитировался степенным рядом второго порядка для полупроводниковых компонентов и степенным рядом третьего порядка для объектов представляющих металлические контактные соединения.
Анализ результатов моделирования показал, что кроме наличия в переизлученном сигнале второй и третей гармоник СВЧ сигнала, наблюдается повышение уровня средней мощности, вызванное нелинейным преобразованием СШП сигнала в следующих диапазонах:
- 1.5 - 1.7 ГГЦ, 1.9 - 2.5 ГГЦ для нелинейности аппроксимированной степенным рядом второго порядка;
- 1.5 - 1.7 ГГЦ, 1.9 - 2.5 ГГЦ и общий уровень шумов для нелинейностей аппроксимированной степенным рядом третьего порядка.
Также следует отметить, что использование частотной модуляции СВЧ сигнала приводит к увеличению мощности переизлученного сигнала для второй и третей гармоник примерно на 21дБм, для СШП части - на 1 - 4дБм.
Результаты моделирования для нелинейности, аппроксимированной степенным рядом второго порядка, сведены в таблицу 1, а для нелинейности аппроксимированной степенным рядом третьего порядка - в таблицу 2.
Таблица 1 - Результаты моделирования для нелинейностей, аппроксимированных полиномом второй степени
|
Вид зондирующего сигнала |
Мощность второй гармоники (P2, дБм) переизлученного сигнала |
Средняя мощность на частотах 1.5 - 1.7ГГц, (P1.5-1.7,дБм) переизлученного сигнала |
Средняя мощность на частотах 1.9 - 2.5ГГц, (P1.9-2.5,дБм) переизлученного сигнала |
|
|
СШП + гармонический СВЧ |
-33 |
-44 |
-47 |
|
|
СШП + частотно модулированный тональным сигналом СВЧ |
-12 |
-45 |
-43 |
|
|
СШП + частотно модулированный пилообразным сигналом СВЧ |
-12 |
-50 |
-42 |
|
|
СШП + частотно модулированный кодом Баркера СВЧ |
-12 |
-44 |
-43 |
Сравнительный анализ показал:
а) При использовании аддитивной смеси СШП и СВЧ сигналов в качестве зондирующего для НРЛ имеет место классический нелинейных эффект возникновения второй и четных гармоник СВЧ сигнала для полупроводниковых НЭ, которые аппроксимируются степенным рядом второго порядка. Для НЭ представляющих тип металлических контактных соединений переизлученных от них сигнал содержит третью и нечетные гармоники. Кроме того наблюдается эффект взаимной модуляции СШП и СВЧ сигналов.
радиолокация модуляция аппроксимированный
Таблица 2 - Результаты моделирования для нелинейностей, аппроксимированных полиномом третей степени
|
Вид зондирующего сигнала |
Мощность второй гармоники (P2, дБм) переизлученного сигнала |
Средняя мощность на частотах 1.5 - 1.7ГГц, (P1-1.7,дБм) переизлученного сигнала |
Средняя мощности на частотах 1.9 - 2.5ГГц, (P1.9-2.5,дБм) переизлученного сигнала |
Мощность третей гармоники переизлученного сигнала |
Уровень шума Pш, дБм |
|
|
СШП + гармонический СВЧ |
-33 |
-44 |
-45 |
-38 |
-50 |
|
|
СШП + частотно модулированный тональным сигналом СВЧ |
-12 |
-43 |
-44 |
-18 |
-44 |
|
|
СШП + частотно модулированный пилообразным сигналом СВЧ |
-12 |
-42 |
-41 |
-18 |
-42 |
|
|
СШП + частотно модулированный кодом Баркера СВЧ |
-12 |
-42 |
-42 |
-20 |
-42 |
б) Уровень мощности переизлученного сигнала от НЭ, аппроксимированного степенным рядом второго порядка, имеет наибольшее значение при частотной модуляции СВЧ сигнала кодом Баркера. Для НЭ, аппроксимированного степенным рядом третьего порядка наибольший уровень мощности достигает при модулировании СВЧ сигнала пилообразным сигналом. При этом отмечено, что частотная модуляции СВЧ сигнала приводит к повышению уровня шума на 10дБм. Для обоих типов НЭ наименьший уровень мощности переизлученного сигнала наблюдается при использовании гармонического СВЧ сигнала.
в) Полученные результаты моделирования установили, что в качестве зондирующего сигнала для НРЛ предпочтительней использовать аддитивную смесь СШП сигнала и частотно модулированного СВЧ сигнала, чем сумму СШП и гармонического СВЧ сигналов.
Литература
1. Якубов, В.П. Дистанционная сверхширокополосная томография нелинейных радиоэлектронных элементов / В.П. Якубов, С.Э. Шипилов, Р.Н. Сатаров, А.В. Юрченко // Журнал технической физики - 2015 - том 85, вып. 2. - С.122 - 125.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ современного состояния пропускной способности систем широкополосного беспроводного доступа. Математическая модель и методы модуляции сверхширокополосных сигналов, их помехоустойчивость и процедура радиоприема. Области применения данных сигналов.
контрольная работа [568,2 K], добавлен 09.05.2014Расчет спектрально-корреляционных характеристик сигнала и шума на входе усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Анализ прохождения аддитивной смеси сигнала и шума через УПЧ, частотный детектор и усилитель низкой частоты. Закон распределения частоты.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.03.2015Расчет временных и спектральных моделей сигналов с нелинейной модуляцией, применяемых в радиолокации и радионавигации. Анализ корреляционных и спектральных характеристик детерминированных сигналов (автокорреляционных функций, энергетических спектров).
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.02.2013Синусоидальное немодулированное колебание и белый шум в типовых каскадах радиоканала, состоящего из резонансного усилителя промежуточной частоты, частотного детектора и усилителя низкой частоты. Особенности преобразований аддитивной смеси сигнала и шума.
курсовая работа [851,1 K], добавлен 15.03.2015Понятие 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 13.02.2015Характеристики суммарного процесса на входе и на выходе амплитудного детектора. Амплитудно-частотная характеристика усилителя промежуточной частоты. Спектральная плотность сигнала. Корреляционная функция сигнала. Время корреляции огибающей шума.
курсовая работа [314,9 K], добавлен 09.12.2015Аппроксимация ВАХ нелинейного элемента полиномом второй степени. Общий анализ резонансного усилителя мощности. Оценка коэффициента нелинейных искажений тока, амплитуды колебаний. Изучение прохождения смеси сигнал + шум через активную линейную цепь.
курсовая работа [778,9 K], добавлен 15.05.2015Структурная схема системы связи. Сущность немодулированных сигналов. Принципы формирования цифрового сигнала. Общие сведения о модуляции и характеристики модулированных сигналов. Расчет вероятности ошибки приемника в канале с аддитивным "белым шумом".
курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.02.2013Аппроксимирование полиномом седьмой степени экспериментальной зависимости коэффициента усиления усилительного каскада на полевом транзисторе типа 2П902А. Определение параметров нелинейности третьего порядка и выбор оптимального режима работы каскада.
контрольная работа [298,0 K], добавлен 08.10.2012Аппроксимация полиномом седьмой степени экспериментальной зависимости коэффициента усиления заданного усилительного каскада на полевом транзисторе типа 2П905А(119J). Определение параметров нелинейности третьего порядка и выбор режима работы каскада.
курсовая работа [467,6 K], добавлен 01.04.2013Проектирование структурной схемы электромеханического релейного следящего привода. Составление дифференциальных уравнений замкнутой нелинейной системы автоматического управления, построение ее фазового портрета. Гармоническая линеаризация нелинейности.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 26.02.2014Моделирование процесса дискретизации аналогового сигнала, а также модулированного по амплитуде, и восстановления аналогового сигнала из дискретного. Определение системной функции, комплексного коэффициента передачи, параметров цифрового фильтра.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.01.2014Понятие дискретизации сигнала: преобразование непрерывной функции в дискретную. Квантование (обработка сигналов) и его основные виды. Оцифровка сигнала и уровень его квантования. Пространства сигналов и их примеры. Непрерывная и дискретная информация.
реферат [239,5 K], добавлен 24.11.2010Анализ 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 14.11.2017Использование СШП сигнала и его модель. Влияние антенн на сигнал. Расчет угловой разрешающей способности сигналов для линейной и кольцевой антенн. Разработка мероприятий, снижающих воздействие выявленных вредных факторов. Влияние среды на эхо-сигнал.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 21.09.2011Специфика сигналов с частотной модуляцией. Спектры сигналов различных индексов модуляции. Факторы передачи сигналов с паразитной амплитудной модуляцией. Особенности приемников частотно-модулированного сигнала. Классификация ограничителей, их действие.
презентация [306,0 K], добавлен 12.12.2011Модель электрофизических параметров атмосферы. Расчет фазовых искажений сигнала при прохождении через тропосферную радиолинию. Применение линейной частотной модуляции при зондировании. Моделирование параметров радиосигнала после прохождения атмосферы.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.01.2012Общие сведения о модуляции. Расчёт автокорреляционной функции кодового сигнала и его энергетического спектра. Принципы преобразования сигналов в цифровую форму. Согласование источника информации с каналом связи. Расчёт спектральных характеристик сигналов.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 07.02.2013Расчет коэффициентов фильтра с помощью Matlab. Фазово-частотная характеристика фильтра. Синтезирование входного сигнала в виде аддитивной смеси гармонического сигнала с шумом. Нерукурсивный цифровой фильтр, отличительная особенность и выходной сигнал.
контрольная работа [4,6 M], добавлен 08.11.2012Анализ основных положений теории сигналов, оптимального приема и модуляции сигналов. Обзор способов повышения верности передаваемой информации. Расчёт интервала дискретизации сигнала и разрядности кода. Согласование источника информации с каналом связи.
курсовая работа [217,1 K], добавлен 07.02.2013
