Диссертация (1090940), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Результаты испытаний подтверждают ценность полученных результатов.Апробация работыОсновные теоретические и практические результаты доложены и обсуждены на научных семинарах кафедр “Аналоговых и Цифровых Радиотехнических Систем” МАИ, “Радиолокации и навигации” МГТУ МИРЭА и следующих научно-технических конференциях и семинарах:1.1-й Международной Конференции по Цепям и Системам дляСвязи (Санкт-Петербург, 2002г.; ICCSC’02).2.1-й Международной Конференции по Сверхширокополосным иКороткоимпульсным Системам (Украина, Харьков, 2002г.; UWBUSIS’02).3.9-й Международной НТК «Радиолокация, навигация, связь» (Во-ронеж, 2003г.; РЛНС’03).4.Международный Симпозиум по Сигналам, Цепям и Системам(Румыния, Яссы, 2003г.; SCS’03).75.1-я и 2-я Всероссийские конференции Сверхширокополосная Ра-диолокация Связь Акустика (Муром, 2003 и 2006 гг.; СРСА’03(’06)).6.57-я, 58-я, 60-я Научно-Технические Конференции МИРЭА(Москва, 2008, 2009, 2011 гг.)7.НТК «Радиолокационные системы малой и сверхмалой дально-сти» МГТУ им.

Баумана (Москва, 2011г.).ПубликацииПо материалам диссертации опубликована 21 печатная работа, в томчисле 8 работ в изданиях, включённых в перечень ВАК, также опубликовано5 изобретений, в том числе 1 патент США и 2 патента Южная Корея. Результаты, полученные в работе, включены в два отчёта по НИР.Реализация полученных результатов.

Результаты диссертационнойработы используются при разработке СШП систем передачи информации,выполняемых Исследовательским центром “Самсунг Электроникс” г. Москвав части использования СШП сигнала, обладающего наилучшей энергетической эффективностью. Элементы прототипа разработанной СШП системырадиосвязи применяются в системах специального назначения, производимых ОАО “НОВО” г. Москва. Результаты, касающиеся методики оценкиэнергетической эффективности СШП сигналов, включены в учебные курсыВоенной академии войсковой ПВО ВС РФ им. А.М. Василевского, г. Смоленск.Имеются соответствующие акты использования результатов работы.Структура и объем работы.

Диссертационная работа изложена на119 страницах, содержит 51 иллюстрацию, состоит из введения, четырёх разделов, заключения и списка литературы из 125 наименований.81. МЕТОД ОЦЕНКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙЭФФЕКТИВНОСТИ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНОГОСИГНАЛАСверхширокополосная (СШП) радиотехника уходит корнями в 1895-йгод, когда А.В. Попов продемонстрировал свой приемник электрических импульсных сигналов. Впоследствии импульсным сигналам было посвященомножество исследований (например [5, 6]), но такие сигналы имели ширинуспектра в среднем до нескольких мегагерц.

Они нашли своё применение врадиолокации. Известен также один из первых патентов, датированный 1940м годом [7], описывающий систему радиосвязи, предназначенную для передачи аналоговой аудиоинформации посредством импульсных сигналов с разделением каналов во времени. Однако метод частотной селекции каналов, окотором сказано выше, развивался более быстрыми темпами, как наиболеепросто реализуемый.В настоящее время, чаще всего сверхширокополосные сигналы используют в диапазоне частот до 10ГГц, при этом СШП излучение представляетсобой последовательность коротких радиоимпульсов длительностью 1,0-5,0нс.Существует несколько определений, использующих для оценки сверхширокополосности сигналов и систем относительную полосу частот.

Однакоиспользование относительной полосы не учитывает процесс модуляции, когда спектр сигнала переносится в область высоких частот, поэтому сигнал содной и той же абсолютной полосой частот может быть сверхширокополосным на одной несущей частоте и узкополосным на другой.Сегодня только одно определение [8] в той или иной мере устраняет недостатки предыдущих. Часть обширных исследований и измерений различных сигналов, предшествующих принятию определения, описана в [9-13].Согласно этому определению, которое используется Международным Сою9зом Электросвязи, и которое принято на законодательном уровне в Российской Федерации [14, 15], Европейском союзе [16], США [17, 18] и странахВосточной Азии [19, 20], сверхширокополосным передатчиком считается“источник преднамеренного излучения, которое в любой момент времениимеет относительную полосу частот равную или большую чем 0.2 или абсолютную полосу равную или большую чем 500 МГц, вне зависимости от относительной полосы”.

Полоса СШП излучения определяется как полоса частот по уровню минус 10 дБ, относительно уровня максимального излучениясоздаваемого передающей системой включающей антенну.Далее, в работе, под словом полоса частот будет пониматься абсолютнаяполоса сигнала, однако это не означает, что приведённые вычисления и полученные результаты не действительны, если под словосочетанием полосачастот понимать словосочетание относительная полоса частот.Следующие параметры характеризуют любое СШП излучение с нормативно-законодательной точки зрения (Рисунок 1):fM частота максимального излучения;f  f H  f L полоса частот СШП излучения по уровню минус 10 дБ, отно-сительно fM;fH верхняя граница полосы частот излучения;fL нижняя граница полосы частот излучения;fC f H  f L центральная частота спектра.2Нормируется два вида мощности излучения в точке fM:– мощность Pav ( f M ) [дБ/МГц], измеряемая с использованием среднеквадратического детектора в полосе разрешения спектроанализатора RBW = 1МГц;– мощность Ppk ( f M ) [дБ/50МГц], измеряемая с использованием пиковогодетектора в полосе разрешения спектроанализатора RBW = 50 МГц.

К результату измерения должна быть прибавлена величина 20  log 50 RBW10 , еслиизмерение производится в полосе отличной от 50 МГц, но не менее 1 МГц ине более 50 МГц.Рисунок В.1 иллюстрирует также частотную “маску” СШП излучения(пунктирная линия), которая показывает зависимость предельно допустимоймощности сигнала от частоты. Уровень P1 показывает максимальную мощность сигнала в разрешенной полосе частот, уровень P2 ограничивает мощность внеполосного излучения.5Ppk(fM)0P1fMP,–10 дБ5дБм10P2fLfСfHf = 500 МГц15208.58.7599.259.5f, ГГцРисунок В.1 – Спектр СШП излученияФормула Шеннона показывает, что количество информации, передаваемой по каналу связи в единицу времени, прямо пропорционально полосе егочастот. Поэтому узкая полоса частот ограничивает пропускную способностьрадиосистем.

Расширение полосы частот радиосистемы до нескольких сотенмегагерц, позволяет, по сравнению с традиционными узкополосными системами, на несколько порядков увеличить количество передаваемой информации.В 80-х годах XX века угасший было интерес, к передаче информацииСШП сигналами, возник заново. Развитие мировой электронной индустрии иглобальная информатизация общества требует передачи все больших потоков11информации.

Стремительный рост информационных потоков в самых различных сферах человеческой деятельности стал сегодня основным факторомразвития общества. С одной стороны постоянно возрастает количество такихпотоков: все больше абонентов на всех континентах мира включается в процесс обмена информацией. Развитие всемирной информационной сети – Интернета – многократно ускорило этот процесс. Развитие компьютерных технологий привело к гигантскому увеличению потоков обмена цифровымиданными в режиме реального времени, как в пределах отдельных зданий инебольших территорий, так и на большие расстояния. С другой стороны постоянно возрастают требования к качеству передаваемой информации: от передачи речи – к передаче изображения, от неподвижного изображения – кдвижущемуся, от черно-белого изображения – к цветному, от плоского – кобъемному.Существующие системы радиосвязи уже не могут справиться с всё более возрастающими потребностями общества в информации.

Поэтому область СШП радиосвязи стала интенсивно развиваться как в теоретическом,так и в практическом плане, что также было вызвано прогрессом в областимикроэлектроники, позволяющим реализовать системы связи на основе СШПтехнологии, а также теми потенциальными возможностями, которые имеютподобные системы.Помимо высокой скорости передачи информации, которую потенциально могут обеспечивать СШП сигналы их использование даёт системе радиосвязи новые дополнительные качества [21-25], по сравнению с системами,использующими узкополосные сигналы, среди которых:- низкая средняя излучаемая мощность, а, следовательно, высокая энергетическая скрытность и экологическая безопасность;- повышенная помехозащищенность от активных и пассивных помех, втом числе вызванных многолучевым распространением за счет временнойселекции принимаемых сигналов;12- возможность одновременной работы СШП и узкополосных радиосистем в одном диапазоне частот без создания помех последним, за счет чегоповышается общий коэффициент использования спектра;- как правило, более простые радиочастотные цепи, а, следовательно,конструкции передатчиков и приёмников.Ранее, в работах М.

И. Финкельштейна [26, 27], Л. Ю. Астанина [28], В.Н. Скосырева [29] и других авторов, было подробно освещено большое числотеоретических и прикладных вопросов сверхширокополосной радиотехникикасающихся в основном радиолокации. Исследования, посвященные СШПсистемам радиосвязи, ограничены, среди основных можно отметить работыДж. Ф. Росса и Х.

Ф. Хармута [30] проводившиеся 20-30 лет назад, а такжеработы А.П. Трифонова. В настоящее время, глобальная информатизацияпривела к возникновению здесь множества новых научных и практическихзадач, решение и внедрение которых, позволит удовлетворить потребностьсовременного общества в информации.На фоне бурного развития коммуникационных технологий в течение последнего десятилетия, радиочастотный спектр используется все более интенсивно. На сегодняшний момент спектр полностью разделён между узкополосными радиосистемами, число которых непрерывно увеличивается.

В подобных условиях СШП системы могут использовать спектр исключительнона вторичной основе, т.е. работать в тех же диапазонах частот, в которых работают узкополосные радиосистемы, не создавая помех работе последних.Это возможно при минимальном уровне излучения СШП системы. Согласносуществующим нормам российского законодательства [13, 14], в зависимости от диапазона частот, мощность излучения СШП систем ограничиваетсяуровнями излучения от – 76 дБм до – 45 дБм в полосе 1МГц.В подобных условиях СШП системы должны использовать диапазон радиочастот, выделенный для их работы, максимально эффективно, то естьобеспечивать передачу сигнала с минимальными энергетическими потерямив пределах и вне полосы частот, выделенной для работы радиосистемы.13Согласно проведённым расчётам, пропускная способность непрерывного канала с аддитивным белым гауссовым шумом и заданным отношениемсигнал/шум 12 дБ составляет 61,3 Кбит/с для узкополосного канала шириной50 кГц и 613 Мбит/с для сверхширокополосного канала шириной 500 МГц.Пропускная способность системы при использовании несущего сигнала сгладким (гауссовским) спектром при его ограничении по уровню минус 10дБ,согласно определению [13], на границе полосы частот относительно максимума излучения составляет 49,2 Кбит/с и 492 Мбит/с для каналов шириной50 кГц и 500 МГц соответственно.

Характеристики

Список файлов диссертации