Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием (2003) (1186261), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Теоретически отношение сигнал-шум при аналогово-цифровом преобразовании составляет 1,22 2' . Например, «-~ при использовании 6-разрядного АЦП шумовой фон будет на 37,7 дБ ниже относительного уровня полезного сигнала. Однако практика >токазьвает, что прн многоразрядном АЦП образуется не непрерывный шумовой фои, а дискретный из интсрмодуляционных составляющих, т. е.
такой же, что и при одноразрядном АЦП, но более низкого уровня. 175 Таблица 6.5. Распределение мощности-передатчика помех между воспроизведенным сигналом и паразитными сигналами в ЦЗУ Мощность максимальной паразитной сос гавляющей, дБ Относительная мощность воспроизве- денного сигнала, % Относительная мощность ла- разитных составляю- щих, % Полная мощность паразитныл составляющих, лБ Вил преобразования Одноразрядное аыплизуднос с мерами подавления царазитных составляющих -14 76,5 -6,3 Олноразрядное алцц|нзулное — 6,3 Двухразрялнос фазовос анююго- цифровое 95,! -13,1 1Весз иразрялное амллизулиос аналого-цифровое -32,6 99,94 0,06 476 Применение многоразрядных АЦП позволяет уменьшить уровень паразитных составляющих, но при этом уменьшается мгновенная полоса и увеличивается емкость ЗУ системы ЦЗС.
Однако при анализе требований к такой системе запоминания было установлено, что точное воспроизведение значения амплитуды ответного сигнала не является необходимым. В некоторых случаях формирование сигнала заданной амплитуды дает определенные преимущества, позволяя, с одной стороны, оптимизировать мощность передатчика помех, а с другой — регулировать амплитуду сигнала помехи. Отказ от амплитудного АЦП в пользу фазового означает уменьшение разрядности квантовая и, соответственно, экономию полосы частот, потребляемой мощности и массы устройства практически без снижения точности воспроизведения сигнала.
Так, путем оптимизации формы сигналов при фазовом квантовании возможно устранить шумовой фон и зависимость от длительности импульса, как это имеет место при обычном одноразрялном преобразовании. В результате относительный уровень паразитных составляющих может быть уменьшен до 20 дБ. В системе ЦЗС существует три основных причины фазовых и амплитудных погрешностей, характеризующих точность воспроизведения сигнала: дискретное представление аналоговых непрерывных сигналов, АЦП и нестабильность частоты гегеролина. Эта система идеально точна при обработке непрерывных сигналов.
Для импульсных сигналов погрешность запоминания частоты определяется фазовой ошибкой, накапливаемой в интервале длительности импульса, деленной на длительность импульса. Эта ошибка зависит от разрядности преобразования (табл. 6.6). Для обеспечения когерентности важное значение имеет стабильность задержки. Так, отклонение задержки от импульса к импульсу только на О,! нс может привести к изменению фазы на 360' при частоте 1О ГГц. Однако применение кварцевых генераторов синхронизации со стабильностью частоты 10' обеспечивает нестабильность фазы меньше 1' при задержке 10 мкс. Таблица б.б. Точность воспроизведения фазы и часюты одиночного радиоимпульса при изменении разрядности АЦП Грсднскзалрзтическзя часто>лая ошибка 1'и и и АЦП Греписква>трзтическза фазозаа ошибка.
> ал, и >н АЦ1! Рззрплносгь амплитудном фазовом , *амплитудном фззово, 72,17 25,96 1!),042 33,527 > ( 1,62 4,5!О 13,312 0,405 4 ' 22! 6,!44 1 127 2,966 1,459 1,07 О 101 О 025 0 525 Системы ЦЗС имеют начальную задержку 10...100 нс. Передатчик имитационных !юмах с цифровон системой запоминания гюзволяет формировать много ложных цепей на всей дальности как когерентным, так и нексперентным импульсным РЛС с простыми и сложными сигналами.
Аналоговое запоминание сигнала уступает цифровому, поскольку обеспечивает максимальную длительность запоминания порядка 5 мьс 150 циркуляпнй при длительности каждой циркуляции 0,1 мкс). При большей длительности анзлоговое запоминание идет с больи>ими оиибкзми, существенно сказывающимися на эффективности формируемои помехи. Важным параметром цифровых ЗУ сигналов является потребляемая ими моп>- ность. При тактовой частоте 500 МГц и одноразрядном АЦП как в синф>пном, так и в квадратурном каналах требуется емкость ЗУ 1 Кбит для обработки каждой 1 микросекундной части импульсного сигнала.
Поэтому при длительности спгньо>а 200 мкс емкогль памяти ЗУ составит 200 Кбит. Для логических схем с эмиттерными связями потребляемая мощность составл.> 0,2 мВт на бит. В этом случае ЗУ будет потреблять 50 Вт. При повышении тактовой частоты потреолеиие сильно возрастет. Так, б-разрядное цифровое запоминающее устройство сигналов при тактовой частоте 3 ГГц требует емкости ЗУ 3600 Кбит для запоминания импульса длительностью 200 мкс и будет потреблять около 900 Вт. Возможным решением может быть применение ЗУ на кремниевых логических элементах на КМОП-структуре, которые имеют почти на порядок меньшее оыстродсйствие 160...70нс).
Если применить логические элементы нз комплиментарных МОП-структурах с потреблением 0,02 мВт на бит, то по сравнению с памятью емкостью 200 Кбит ЗУ на логических элементах с эм>птсрпыми связями потребление составит 4 Вт. Поэтому из-за сравнительно малого быстродействия приходится вводьпь допоянигельныс уровни мультиплексирования и дсмулыиплексирования.
Друтое реи>ение по сни>ксник> потребляемой мошностн состоит в разработке маломошных и быстродействующих ЗУ нз баАз. При этом нс потребуется мультиплексирования н демупьгиплсксирования. В ряле программ по разработке перспективных ЗУ на арсснидс галлия предполагается получить для ЗУ емкостью 4Кбш при времени выборки 1 нс потребление 1 Вг, а при емкосз и 16 Кбит и выборке б ис — 2 Бт. В связи с тем, что повышение скорости обработки сигналов является основным направлением соверпюнствования систсм РЭП, главную роль в этом направлении будут играть элемеизы из арсспида галлия. Достоинствами цифровых систем запоминания сигналов на арсениде гзллия являются: высокое быстродействие, повышенная точность, расширение мгновенной полосы (по 750 МГц), меныпсс число компонентов и, как следствие, более высокая надежность.
Так как задержка при распространении сиг- нала в арсениде галлия сокращается в 4 раза, то пропускная способность таких систем значительно увеличивается. Следствием этого является уменьшение времени реагирования и повышение вероятности своевременной и эффективной реакции на угрозу. То'шость воспроизведения сигналов повышается в результате того, что могут быть увеличены частота выборок и разрядность квантования. К другим достоинствам этих устройств можно отнести повышенную радиационную устойчивость, более широкий диапазон рабочих температур. Если самая быстродействующая из цифровых схем запоминания сигналов на кремнии работает с шириной полосы около 250 МГц, то применение в них схем на арсениде галлия способствует резкому увеличению мгновенной полосы (до 750 М1 ц). Это позволяет обеспечить перекрытие весьма широкого требуемого диапазона часто~ передатчиком помех с меньшим числом ЦЗС, а также упростить устройства взаимно~о преобразования частоты.
В настоягцес время выпускаются модули ЦЗС с мгновенной полосой до 500 МГц, а в перспективе — до 1500 МГц лри длительности запоминания 14,5 мкс (она можц> быль увеличена понижением тактовой частоты). Технологический прогресс создания СВЧ-структур на арсениде галлия привел к созданию модулей на СВЧ ИС для цифровых систем запоминания радиосигналов с высокой плотностью упаковки. Такой модуль объемом !! см, использующий десять арссннд-> аппиевых кристаллов СВЧ-диапазона, реализует шесть усилителей-ограничителей, один квадратурный преобразователь с понижением частоты, два усилителя промежуточной частоты и один квадратурный преобразователь с повышением частоты.
С помощью квадратурного смесителя входной сигнал преобразуется в два квадратурных сигнала промежуточной частоты в диапазонс 1 МГц... ! ГГц, которые усиливаются в усилителях промежуточной частоты с усилением 20 дБ, оцифровываются с помощью АЦП, запоминаются в цифровой форме. Затем в ЦАП входной сигнал преобразовывается снова в аналоговую форму и с помогцью квадратурного преобразователя с повышением частоты восстанавливается по частоте в исходную. Выходной си~пал представляет собой запомненный сигнал с подавленной боковой полосой на 20 дБ и подавлением сигнала гетеродина на 27 дБ.
Отмечается, что сигналы промежуточной частоты квадратурных каналов согласованы по амплитуде и фазе на Ю,5 дБ и 5"' соответственно (331. Для формирования высокостабильного сигнгцча >стсроднца в системах ЦЗС, а также для генерирования сигналов узкополосных ответных помех используются синтезаторы.
Наибольший прогресс в этой области достигнут с помощью цифровых схем па ОаАк Выбор нссушсй частоты осуществляется посредством изменения отношения деления !ОЛ ! с помощью счетчика программ. Точная дискрсилзация шагов огрш>пчела числом и диапазоном менее быстродействующих счетчиков программ. Частота на выходе синтезатора задается по единичному инкрсменту шестнадцатиричного счетчика программ. На этой частоте производится фазовое сравнение. Цифровые схемы на ОаАз используются для предварительной настройки аналого- ваго напряжения генератора, управляемого напряжением, чтобы более точно установить частоту перед захватом сигнала. Прл этом повышается ~очность и значительно снижается время, необходимое для настройки генератора, что обеспечивает более быструю ответную реакцию системы РЭП.
С помощью метода квантования импульсов быстродействующий про> раммнрусмый делитель на СаАз управляет работой менее быстродействующих устройств на логических схемах со связанными эмизтерами. С выхода схемы квантования импульсов сигнал поступает на фазо-частотный детектор, на который также подается сигнал 178 опорной частоты. Разность напра>кений на выходе фазового детектора должна быть посп>анной.
Управляклцсе напряжение, усиленное усилителем постоянно~о тока, по цепи обратной связи передается к генератору, управляемому напряжением, которьш становится стабилизированным источником напра>кения. С помощью рассматриваемой техники можно выполнять деление в диапазонах отношения от 1О!1! до !560/1561 по любому промежуточному инкремснту, что обеспе*пзвает высокую точность в широком диапазоне частот. Ширина полосы можст достигать 2 ГГц, а величина шага синтезатора составляет менее 1 МГц, что позволяет создать систему >очной фазовой АПЧ для РЭП. Возможность достижсни» верхнего предела широкополосности, равного 2 ГГц, позволяет сократить схему на семь ступеней и выбрать оптимальное мультиплексирование, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
