CC BY
41
УДК 621.396
МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ОГРАНИЧИТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ ВНЕПОЛОСНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ СИСТЕМ СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
А.В. Муратов, И.В. Остроумов, М.А. Ромащенко, А.В. Ситников
В статье представлена разработанная методика формирования ограничительной линии внеполосных излучений фазо- и частотно- манипулированных сигналов, которая позволяет с помощью аппарата быстрого преобразования Фурье получить спектральные характеристики фазоманипулированных сигналов, имеющих сложную форму представления на оси времени и сложную форму СПМИ. Поблочное построение разработанной программы в виде набора последовательных процедур позволяет легко модифицировать ее для рассмотрения других видов сигналов или дополнительных воздействий на излучаемый сигнал
Ключевые слова: модуляция, имитационная модель, фазоманипулированный сигнал, системы связи
В государственных стандартах
ограничительная линия внеполосных излучений представлена (ОЛВИ) с помощью функций, проходящих через контрольные характерные точки, которые задают ширину спектральной плотности мощности излучения (СПМИ) сигнала [1]. Для определения ОЛВИ используются данные, полученные с использованием имитационного
моделирования, что является актуальным для новых видов сигналов со сложной структурой .
Алгоритм методики формирования ОЛВИ для фазоманипулированных сигналов состоит из трех основных этапов. На первом этапе определяются основные параметры элементов передающего тракта, также устанавливаются в качестве полосового фильтра, фильтр Баттерворта второго порядка (с шириной полосы пропускания по уровню «минус 3 дБ» с равной значению необходимой шириной полосы частот НШПЧ) рассматриваемого при значении наибольшего смещения по фазе 45°
[3].
На втором этапе при помощи процедуры автоматического определения ширины спектра в программной реализации разработки методики формирования ОЛВИ [4], определяются координаты характерных точек ОЛВИ. Уровни измерения устанавливаются с шагом 10дБ. При необходимости в программной реализации идет процесс увеличения ширины полосы обзора по частоте.
Муратов Александр Васильевич - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, 8(473) 243-77-06, e-mail: [email protected] Остроумов Иван Владимирович - ВГТУ, аспирант, 8(473) 243-77-06, e-mail: [email protected] Ромащенко Михаил Александрович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, 8(473) 243-77-06, e-mail: [email protected] Ситников Александр Викторович - ВГТУ, д- р физ.- мат. наук, профессор, тел. 8-919-241-12-01
На последнем этапе фиксируются точки ОЛВИ, соответствующие уровням с поправкой на 3 дБ. В полученных результатах корректируются лишние жесткие
автоматически определенные параметры ограничительной линии внеполосных излучений, представленные на рис. 1а, и исключаются избыточные точки, лежащие на одной прямой, как показано на рис. 1б.
б)
Рис. 1. Результаты автоматического определения характерных точек
На рис. алгоритм
2 в виде схемы представлен методики формирования
ограничительной
линии
внеполосных
излучений для фазо- и манипулированных сигналов.
частотно-
Начал о ^
Задание значений параметров задачи
Бл. 1
Бл-2|~ Генерация снгнала
Бл.З
Моделирование искажающих воздействий усилителя
Бл.4
БПФ
Бл.5 | Фильтрация
Бл.б
Отоораженн е и олученного спектра сигнала
Бл.Ё
Ает оматическо е определение ширины спектр а по заданным уровням
Формирование огр аничит ельнон: пнннн Бнеполосныл излучений по полученным данным
Бл.9
( ЫрНЕП )
Рис. 2. Схема методики формирования ОЛВИ для фазоманипулированных сигналов
В блоке 1 происходит подготовка исходных данных, которые определяют значения вспомогательных параметров. К этим параметрам относятся начальная фаза сигнала, вид сигнала, длительность элементарной посылки, ширина полосы пропускания по уровню минус 3 дБ, порядок фильтра, вид аппроксимации, количество точек для БПФ.
В блоке 2 происходит генерирование сигнала с текущими значениями параметров модуляции.
В блоке 3 идет процесс модуляции режима отсечки в соответствии с выбранными значениями параметров.
В блоке 4 осуществляется обращение к процедуре быстрого преобразования Фурье (БПФ).
В блоке 5 осуществляется представление частотной характеристики полосового фильтра с полученным после БПФ спектральным представлением сигнала.
В блоке 6 осуществляется представление полученного спектра сигнала.
В блоке 8 осуществляется процедура автоматического определения ширины спектра полученного сигнала с шагом 10 дБ.
В блоке 9 происходит формирование ограничительной линии внеполосных излучений на основе результирующих данных.
Для учета влияния случайных факторов [5] предусмотрена возможность усреднения заданного количества полученных
спектральных характеристик. В этом случае выполнение блоков 2-5 повторяется определенное количество раз с делением суммарного результата на число итераций.
Методика формирования ОЛВИ программно реализована в виде набора процедур, среди которых можно выделить следующие основные:
процедуру прямого и обратного БПФ; процедуры формирования сигналов на оси времени;
процедуру формирования частотной характеристики фильтров Баттерворта;
процедуру, реализующую модели амплитудно-фазовой конверсии;
процедуры, реализующие смещение сигнала по частоте и режим отсечки.
На рис. 3 приведен результат отображения программы методики формирования ОЛВИ полученного спектра сигнала ФМн-4. На рис. 4 также, приведен спектр такого же сигнала, как на рис. 3, с результатами автоматического определения СПМИ по семи заданным уровням измерения.
Рис. 3. Результат методики формирования ОЛВИ полученного спектра сигнала ФМн-4
Также в программной реализации методики определения СПМИ предусмотрена возможность результирующего вывода графиков квадратурной и синфазной составляющих на оси времени процедуры
формирования сигнала и введенных значений параметров [2]. На рис. 5 приведены полученные графики синфазной и квадратурной составляющей непрерывного сигнала с минимальной манипуляцией сдвигом по частоте.
Рис. 4. Результат методики формирования ОЛВИ полученного спектра сигнала ФМн-4 по семи заданным уровням измерения
Рис. 5. График синфазной и квадратурной составляющей непрерывного сигнала с минимальной манипуляцией сдвигом по частоте
Таким образом, разработанная методика формирования ОЛВИ фазо- и частотно-манипулированных сигналов позволяет с помощью аппарата БПФ получать спектральные характеристики
фазоманипулированных сигналов, которые имеют сложную форму представления по оси времени и сложную форму СПМИ, с учетом огромного количества форм огибающих элементарной посылки, искажающих воздействие элементов радиопередающего устройства и влияния информационной составляющей сигнала.
Литература
1. Владимиров В.И. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем / В.И. Владимиров, А.Л. Докторов ; под ред. Царькова Н.М. - М.: Радио и связь, 1985.
2. Ромащенко М.А. Основные аспекты современного состояния проблемы обеспечения ЭМС РЭС [Текст] / М.А. Ромащенко // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2010. - Т. 6, № 3. - С. 142-144.
3. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций / А.И. Солонина, Д.А. Улахович, С.М. Арбузов, Е.Б. Соловьева. - Изд. 2-е испр. и перераб. - СПб.: БХВ -Петербург, 2005. - 768 с.
4. Ромащенко М.А. Основные задачи анализа обеспечения ЭМС в конструкциях РЭС и принципы его выполнения [Текст] / М.А. Ромащенко // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7, № 4. - С. 106-109.
5. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т. 1/ Г. Ван Трис; Перевод с англ. под ред. Н.И. Тихонова. - М.: Сов. Радио, 1972.
Воронежский государственный технический университет
DEVELOPMENT METHOD OF FORMING LIMIT LINE BAND EMISSIONS COMMUNICATION SYSTEMS WITH PHASE-SHIFTED SIGNALS
A.V. Muratov, I.V. Ostroumov, M.A. Romaeshenko, A.V. Sitnikov
The paper presents the developed method of forming limit line-of-band emissions and phase-frequency signals manipulated by the apparatus allows the fast Fourier transform to obtain the spectral characteristics of phase-shift keyed signal having a complex form of representation on the time axis and a complex shape SPMI. Block by block construction program developed as a set of consistent procedures can easily modify it for the consideration of other types of signals or additional effects on the emitted signal
Key words: modulation, simulation model, phase-shift keyed signal communication system
