Белов Л.А. Устройства формирования СВЧ-сигналов и их компоненты (2010) (1095867), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Здесь Оà — опорный генератор колебаний несущей частоты „"-"';$;ф(вр — — квадратурный разветвитель, создающий из гарь>онического >'="Мдебания несущей частоты две компоненты, сдвинутые по фазе '":;(,»МФду собой на 90"'; См — аналоговые перемножнтели (смесители). ;.;.;,:!?)лМ вЂ” сумматор ралиочастотных наг>ряжений. На модуляпнонные ::~>::~%2>ды молулятора (на смесители (См)! поступают сннфазпый 70) и ,'::-;,")й)адратурны>З Д(Г) потоки символов.
Эти потоки. в свою очередь, '„',"->";;'з(в>рмнруются и> двоичного потока информационных би> с тактовым МТервалол> т. >'".' 29 Стн Рнс. )зк ансон нвнарнтурного новттнторо с( с) Рнс. !ЗН Осннлаосрвичм: а — лвон ~ното ссюбмснно си); о -'- нолувнрунннся састсв люкса )ст), о -- чолуннрую~осн состсвтсюн~ей фт); ' — вмсононастотносо4чтыснснвтн и(т): Тактовый интервал манипуляции в канавах квадратурного модулятора сигнала 4ФМ в 2 раза больше, чем в исходной последовательности передаваемого сообшения„что позволяет увеличить скорость передачи при тех же ограничениях на быстродействие электронных узлов — - формирователя модулиругоших сигналов, перемножителей и сумматора сигналов, На рис.
).5 в качестве примера для сигнала 4ФМ показаны осциллограммы исходного двоичного сообшения е(г), модулиругощих сиг- зо 24 2б Г, ГГ~ тур- . !4 !б Ы 20 22 фф~... ЕгРС. Бб. Сиектральиан плотность ношностн 4ФМ 7~~„~$'Гн н скоростью иередачн в небит!с !=:.':;"-: ~~1111) 11)14111МНЙ$(1„М1Ф~)) 1М) М'(МЦ11НППФ '(М~1 1 сигнала с иестшеи частотой ~Ц)~Ц 11~1ЦЦ~Ц)! ФМ чФ1М1~~ !!!!~,':,':: Рнс. Кт. Осннллограииа 4ФЫ-сигнала на аыаоле реюиаисного усилители 31 ;:~(ьтгов 821 и Яс), нг хо юо оггедиочас от но! о сн< ~ а!а ь!0 1! щ с 41",.: :я то.
о же си1 нала представлен его спсхч р мощнооги 5 д ~) ,~,.'-',';:,:-."Недостатком сгцнала с модуляцией 4гйМ по произвольному пссв- '...~~"47сдучайноыу закону является наличие среди переходов фазы оз пре~~фцдущей посылки к последующей не только значений 490", но и знао ~г~ч(~ньйй .ь180'. Изменение фазы сигнала на 180 вызывает на выходе 'ь4'%''эонансного усилителя мощности переходный процесс, при котором ф~ддитуда кратковременно снижается до нуля, что иллюстрирует 'и"'с. 1.7.
При этом резко падает энергетическая эффективность : Д) усилителя мощности, а также снижается помехоустойчивость артемы передачи информации ."$ Возможность слачков фазы на 180о исключается при использова ~~))и кводрат~рной лгодуелвигг со сг)ви;аи (Оййег Оиа!егпагу Рйазе :„'", ЙКеу!п8 -- ОЯРБК) по схеме, показанной на рнс 1.8 По этан схеме 1 '" '::двоичного потока передаваемых бит з(г) нечетные биты х(г) обрамолулирующие символы Щ), а смещенные по времени на интервал : ",':тбетные биты у(т) образуют модулирующие символы Яг - г). Благо"' я такому смещению исключается возможность одиовременнон "иипуляции по двум каналам, так что в излучаемом сигнале отсуг"вуют скачки фазы на 180'.
На рис.!.9 показан вид диаграммы Зпвых переходов (Сопя!е!!ацоп О1айгапз) для вариантов молуляции ' БК и ООРБК. Рнс. Ьв. Сасне ивадрагрриого модтсягора снгнада ОЯРаК йг77 0Л07 д~о 0,707 Рис. К9. диаграммы фасонна нереаедов ддн модтдннии Оряк (а> и ООРак ® Использование М-уровневой фазовой манипуляции МРЯК позво.
ляет передавать за каждый символьный интервал й = 1ойзМбитов, т.е, в А раз повышает скорость передачи информации при той же полосе радиочастот, выделенной для радиоканала, Например. применение модуляции 8ФМ увеличивает скорость передачи в 3 раза по сравнению с 2ФМ или позволяет в' зто же число раз сузить йеобходимую полосу частот при той же скорости передачи. Диаграмма фазовых переходов сигнала 8ФМ при длинной псевдослучайной модулируюшей последоватедьности показана на рис. 1.1О.
Из этого рисунка видно, что среди различных сочетанюг переходов между фазовыми состояниями переходы на 45 . сопровождаются наименьшим кратковременным изменением амплитуды сигнала, а скачки фазы на 180 приводят к кратковременному снижению амплитуды до нуля: 32 Рие. ЬЗО. диогроиио фазовых верехохов при ВФЗЗ-енгихзе ф'- Известны патентованные технические решения длл многоуровнегных' фазовых модуляторов, в которых вместо перемножителей квад,-",рау)урных составляющих используются фазовращатети, обеспечнва~зщне процесс переходов между фазовыми состояниями без ,'~$Вметного падения амплитуды. Однако в таких схемах недопустимо )нйг3растают технические погрешности при увеличении скорости ~!~~аредачи символов. ~',;::,::.Модулятор сигналов 8ФМ может быть выполнен на основе квад'>~фМурных каналов с трехразрядными цифроаналоговыми преобразое5В$телями 1ЦАП) по схеме, показанной на рис.
1.11. По этой схеме 8)йз)ндые 8 бит входного двоичного потока передаваемых бит я1г) с такз::~~вым интервалом т в кодере (К) преобразуются в трехразрядные ~~Хны символов квадратурных каналов, следующие с талтовым интер-;~~алом Зт, которые поступают на канальные ЦАП, Их выхолные сиг'з~здлы 111) н ф~) имеют относительные уровни +1, -~0,707, 0 и согласо,;":')ганы между собой так, что амплитуда суммарного вектора постоянна зг + Д =- сопз1, а его фазовые состояния принимают значения О, ::+45, е90", Ы35' и 180". Фильтры нижних частот (Ф) осуществляют '::Меовую обработку сигналов ЦАП для снижения уровня внеполос'.~Нйх манипуляционных составляющих сигнала 8ФМ.
Модулятор сиг,,".«)ВЛа 8ФМ может быть выполнен также по схеме с коммутацией '-1вйхпдных сигналов двух модуляторов 4ФМ. в одном из которых фаза 33 Рис. ЬИ. Степа мсмулатора сигнала ВФМ Рис. К12. Стема моаулатора сигнала ВФМ с иотмсутаиией етаодоа ламии переаачи колебания несущей частоты сдвинута на 45о относительно фазы в другом модуляторе.
При значениях несущей частоты в диапазоне сантиметровых воли находит применение (рис. 1.12) быстродействующий модулятор сигналов ЗФМ на основе коммутации отводов линии передачи несущего колебания с согласованной на конце нагрузкой'(СН). В' соответствии со схемой,на рис. 1,12 на отводах линии передачи — линии задержки (ЛЗ) формируются четыре колебания, с одинаковыми амплитудами, фаза которых принимает значения О, 45ос 90 и 135 . Эти колебания поступают на первые входы перемножителей (П), ко вторым входам которых подключены согласованные между .собой двухполярные управляющие сигналы т(г), (т(г), Ц(г) и (т(г), образующие последова«ельность Я-позиционных символов передаваемого сообщения. Для дальнейшего повышения спектральной эффективности линии связи используют 151 одновременную амплитудную и фазовую манипуляцию -- квадратиурную пииеитуДвую манипуляцию — КАМ Яцас(га2нте Ашр!йш1е Моди!абоп — ()АМ).
В настоящее время 34 4 л""':«вздуют КАМ с,;лы пило, Озпцл в с,;;ля с л г е!ДУоз-.512. Модуляторы сигнллс л КАМ ла ллаазозся лсюлорйыил ф~~':*'"йльиые позиции при КАМ удобнее хараьгеризовлть не зиачензз ::Ж . '-'":'я««плитуды и фазы, а парами значений проекции вектора на орто '-.л " ьиые оси 1 и Д !рис. 1. ! 3). Помехоустойчивость системы пере ';«зиформации с сигналами КАМ может быть выше, чем с ;;,)41хаазн«лаыи многоуровневой ФМн, так как нормированное расстояние .~~"""~ф,позициялзи в сигнальном созвездии больше "~~т:„;:!)фкторные модуляторы строят, как правило, по квалратурной :,;~)~ф~~ез Например, может быль использована структурная схема на ',а ' '."431 с канальными ЦАП, если в цифровом блоке К формируются ;.~:";:с" "-' позиций с заданными значениями проекций вектора на ортого- 'ные оси 7 и «з 1с определенными значениями фаз и амплитуд) ' " ння погрешностей технической реализации векторного моду- связанных с неи,зеальностью перемножителей, можно '"'"ся в схеме с одинаковыми модуляторами 4ФМ и аттенюато- ",~:Структурная схема такого модулятора показана на рис.!.!4 """в кодере К входная последовательность ЛЯ разделяется на сим- 4 " !«ь)е блоки по 2 = 16 бит.
В каждом из них два старших разряда "ж '' рв бита х и у поступают на верхний по схеме модулятор 4ФМ Ф. ;~зла'.;:;,: ',, Рмс. 1.13. Дмагаамна фазовых сосшанмя ааа сознана 16КАят 35 Рас. 1.14. Схрзасэряая схема асксоряосо ноевая~яра сасмааа 16КАЗ1 (Мод4ФМ), а два младших г и и — — на нижний, выходной сигнал которого ослабляется в 2 раза по напряжению в фазостабильном аттенюаторе (Атт-6 дБ). В случае КАМ-сигналов с большим количеством состояний такая схема дополняется модуляторами, а ослабление в фазостабильных аттенюаторах делается управляемым от К с помошью кода.
Серьезной проблемой при использовании сигналов с фазовой и амплитудной манипуляцией является нелостаточное снижение уровня внеполосных манипуляционных излучений по мере удаления от выделенной полосы радиочастот, что нарушает требования электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных среде~в в эфире. Так, например, при 2ФМ уровень СПМ максимумов ближай. ших к центральному лепестков манипуляционного спектра снижается лишь на )3,2 дБ прн удалении от середины полосы часто~ на ее тройную полуширину. Дчя сис.нала 4ФМ лишь третий боковой лепесток манипуляционного спектра оказывается ниже — ! 7 дБ по сравнению с уровнем основного лепестка СПМ.
Асимптотически (при больших отстройках от середины полосы) оказывается, что в результате регулярных скачков фазы в сигнале 2ФМ максимумы лепестков энергетического спектра убывают очень медленно (- б дБ на интервал ! 1'В ). В то же время международные стандарты требований ЭМС для радиосвязи составляют примерно ='40 дБ при отстройке на (,5 ширины выделенной полосы частот. Для увеличения скоростз1 спадания внеполосного манипуляционного спектра при фазовой манипуЛяпии используют сглаживание фронтов изменения фазы.
Олиакп заметное снижение уровня внеполосного манипуляционного спектра (ВМС) гри этом достигается только для дальних лепестков (при больших отстройках от границ выделенной полосы частот), а такое техническое решение усложняе1 модулятор и снижает помехоустойчивость канала связи. 36 'ь«- фця выло. г свил норма'иьол Э.'«~С прость олы сгснла1.'ы~ых енсы и °,,~~~з)всвлзг1 Рекоменл«ю~ пйимшш ~ ь и Ралиопе)ж:ак 1и«х1 «с ~ Роисглс ;:-тз,"'тотньгй полосно-пропускающий фильтр 1ППФ) высоко;о порядка « -„'!~~д~е маски ~19) на выходе послелнс1о каскала радиоперелающего '-: ~~з, Однако такое техническое решение заметно снижает общий :: "-оптический КПД мои1иого выходною каскада, а также приволиз лв~бразованию фазовой модуляции в амгшитудную вблизи фронта :..'ьвв)г)аннуляции из-за перехолных процессов в фи:ьз ре. что, в свои~ оче "'~лгййовг ухудшает помехоустойчивость канала связи „:;"::-"'При формировании сигналов с .М-уровневой ФМн и КАМ пер : '..В)с~дивны цифровые ввголорвыв иодузлглоры В таких схемах модули ': з~ф~иьтне и несущие колебания представлены в виде сигналов цифра ;-'~ф$' многоразрядных шин.
перемножители реализуются как ! ЙМз)ичиые цифровые узлы, колер заменяется цифровым лопщеским , ффщ~ьзвьтом, а анаюговые сигналы формируются ЦЛП квалрагуриых .;С~~апгв и сумматорами. Для формирования сигналов с такими видами ,«ф$~у)акации удобны цифровые вычнггиьлсзьлью солтвзогпоры - — ЦВС -'-,,ьффйз)б1 Ейй)га1 Бупгйея)тег . 003) Основное ограничение области их :~~~~~ййрнимости определяется предельным значением несущей частоты ';«~фр~вя лолжна быть не менее чем в 2 раза ниже частоты тактирования ;: ~мйФисяитезгьных узлов, а также повышенным уровнем сосредоточен',~~ф$~.рпектральиых компонент вблизи несущей частоты ,:'1~!::.:;;=$Я; Формирование сигналов с модуляцией частоты :;:;„'-,.~:;,,Ивдудяггия частоты используется Лля передачи цифровой инфор- ~!~~$11и с пониженным уровнем внеполосных излучений, повышения ;-;::~~~~ФФОзагцииенности линий связи, зашиты радиоканала сьрытнои ь.,","'ййФИ от обнаружения 151, ор1 анизации помехоустойчивых широкоиых радиоканалов с большой информационной избыточностью файф;,::::.Ф) и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
