CC BY
63
2006
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Радиофизика и радиотехника
№ 98(2)
УДК 621.391.266
АНАЛИЗ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИГНАЛОВ С НЕПРЕРЫВНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ЧАСТОТНОЙ
МАНИПУЛЯЦИЕЙ
Д.Н. ЯМАНОВ, С.С. ЖАВОРОНКОВ Статья представлена доктором технических наук, профессором Логвиным А.И.
Проведен анализ ширины энергетических спектров сигналов, образованных при сопряжении поляризационной манипуляции с непрерывным изменением параметров поляризации и частотной манипуляцией с непрерывной фазой.
Поляризационно-манипулированные сигналы с непрерывным изменением параметров поляризации (ПМН) и частотно-манипулированные сигналы с непрерывной фазой (ЧМНФ) обладают многими схожими спектральными и энергетическими характеристиками. Сопряжение указанных видов манипуляций может применяться для уплотнения каналов связи и повышения помехозащищенности радиолиний.
Особенностью ПМН и ЧМНФ сигналов является непрерывное изменение информационных параметров (углов ориентации и эллиптичности ПМН сигнала и фазы ЧМНФ сигнала), что обеспечивает им хорошие спектральные характеристики [1]. Целью статьи является оценка ширины спектров ПМН-ЧМНФ сигналов для различных индексов поляризационной и частотной манипуляций.
Запись ПМН-ЧМНФ сигнала на двойной комплексной плоскости в общем случае имеет следующий вид [2]:
^ (1, Си, С,, Сш ) = ехр[-// в(1, Си )] ехр[і ,(1, с,)] ехр[у (Ш + у(1, Сш ))], (1)
где 9(1,Се), ф(1;,Сф), у(1;,С¥) - углы ориентации, эллиптичности ПМН сигнала и фаза ЧМНФ
сигнала соответственно;
Си = [С в 1,с в2, ...,С вм], С, = [С, 1 ,С ,2, ...,Сфм], Сш = [С у 1,Су 2, ..„С^] - вектора
информационных символов, определяемые законы изменения углов ориентации,
эллиптичности ПМН сигнала и фазы ЧМНФ сигнала соответственно.
Информационные символы в выражении (1) могут принимать значения ±1, ±3, ±5, ... .
Выражения для горизонтальной и вертикальной составляющих ПМН-ЧМНФ сигнала определяются из (1) следующим образом [2]:
(1,Си, С,,Сш) = яег Яе;[^(1,Си, С,,Сш)]; ^(1,Си, С,,Сш) = Ьп, Яе;[^(1,Си,С,,Сш)]. (2)
В выражении (2) Яе;, 1ш; означают вещественную и мнимые части в пространственной комплексной плоскости (1, І), а означает вещественную часть во временной комплексной плоскости (1, _]) [2].
Как следует из (1), информация в ПМН-ЧМНФ сигнале может передаваться как манипуляцией параметров поляризации, так и частотной манипуляцией, поэтому потенциальные возможности ПМН-ЧМНФ сигнала шире, чем ПМН и ЧМНФ сигналов в отдельности. В зависимости от того, какие параметры поляризации изменяются, в ПМН-ЧМНФ сигнале могут быть реализованы следующие виды манипуляции:
- манипуляция угла ориентации и фазы сигнала (ПМНе-ЧМНФ);
- манипуляция угла эллиптичности и фазы сигнала (ПМНф-ЧМНФ);
- манипуляция всеми параметрами сигнала (ПМНе,ф-ЧМНФ).
В указанных видах манипуляции законы изменения информационных параметров могут быть различными (линейный, синусоидальный и др.). Для линейного закона изменения параметров поляризации и фазы ПМН-ЧМНФ сигнала выражение (1) записывается в следующем виде:
где Ье, Ьф - индексы поляризационной манипуляции углов ориентации и эллиптичности;
- индекс частотной манипуляции; к - номер тактового интервала;
Т - длительность тактового интервала.
В общем случае индексы манипуляции различных информационных параметров сигнала не равны между собой, но ограничимся пока рассмотрением спектральных свойств ПМН-ЧМНФ сигналов при равных индексах манипуляции (Ьф=ке=ку=к).
В результате моделирования в системе МаШсаё определена ширина спектров ПМН-ЧМНФ сигналов, содержащая 99% энергии. На рис. 1-3 приведены зависимости ширины энергетических спектров двухпозиционных ПМН-ЧМНФ сигналов от индексов манипуляции. Для сравнения на тех же рисунках приведены аналогичные зависимости для ПМН и ЧМНФ сигналов. На рис. 4 представлены аналогичные зависимости для двухпозиционных (М=2), четырехпозиционных (М=4) и восьмипозиционных (М=8) ПМН0 ф-ЧМНФ сигналов.
пИ к-1
х ехр/г(Сп -Ъ-1 - СЧкрки (к -1) + р\ £ )] х
Т 2=1
(3)
рИ к-1
Х еХр//(Сп^ t - С¥кРИш(к - 1) + РИш £ Су )],
Т 2=1
t = [(к - 1)Т ... кТ ],
4
3
ПМНе-ЧМНФ
пмнй
о
0.2
0.4
0.8
ь
Рис. 1. Зависимости ширины спектров ПМН0-ЧМНФ, ПМН0, ЧМНФ сигналов от индекса манипуляции
Рис. 2. Зависимости ширины спектров ПМНф-ЧМНФ, ПМНФ, ЧМНФ сигналов от индексов манипуляций
о------------1----------1----------1-----------
0.2 0.4 0.6 0.8 1
Ь
Рис. 3. Зависимость ширины спектров ПМН0,ф-ЧМНФ, ПМН0,Ф, ЧМНФ сигналов от индексов манипуляций
Рис. 4. Зависимость ширины спектров многопозиционных ПМНе,ф-ЧМНФ сигналов от индексов манипуляций
Из приведенных зависимостей можно сделать следующие выводы:
- ПМНе, ПМНФ и ЧМНФ сигналы занимают примерно равную полосу частот;
- с увеличением индексов манипуляций ПМН-ЧМНФ сигнала происходит расширение спектра;
- наибольшая ширина спектра ПМН-ЧМНФ сигнала достигается при одновременном изменении двух параметров поляризации;
- при переходе от двухпозиционных ПМНе,ф-ЧМНФ сигналов к многопозиционным происходит расширение спектра, но для четырехпозиционных сигналов при индексах манипуляций меньше 0,5 это расширение не существенно.
ЛИТЕРАТУРА
1. Емельянов П.Б., Парамонов А.А. Дискретные сигналы с непрерывной фазой // Зарубежная радиоэлектроника, 1990. - №12, с. 17-34.
2. Гусев К.Г., Филатов А.Д., Сополев А.П. Поляризационная модуляция. - М.: Сов. радио, 1974.
THE ANALYSIS OF SPECTRAL CHARACTERISTICS OF SIGNALS WITH CONTINUOUS POLARIZATION-FREQUENCY SHIFT KEYING
Jamanov D.N., Zhavoronkov S.S.
The analysis of width of power spectra of the signals formed at interface bu polarization shift keying with continuos change of parameters of polarization and frequency shift keying with a continuous phase, for various kinds of manipulation is lead.
Сведения об авторах
Яманов Дмитрий Николаевич, 1952 г.р., окончил МИИГА (1978), кандидат технических наук, доцент МГТУ ГА, автор 85 научных работ, область научных интересов - радиосвязь.
Жаворонков Сергей Сергеевич, 1982 г.р., окончил МГТУ ГА (2004), аспирант МГТУ ГА, область научных интересов - радиосвязь.
