CC BY
59
УДК621.396
РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ ФАЗО- И ЧАСТОТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
И.В. Остроумов
В статьепредставлены модели формирования сигналов с бинарной и четырехпозиционной фазовой манипуляцией, а также модели с четырехпозиционной фазовой манипуляцией со смещением с разными формами огибающих элементарной посылки. Данные модели позволяют получитьпредставлениео фазоманипулированных сигналах с различными формами огибающей элементарной посылки импульсных и непрерывных во времени и на оси частот с учетом искажающих факторов в усилительном тракте приемника
Ключевые слова: имитационная модель, фазоманипулированный сигнал, дискретная информация
Приизучении влияния характеристик фазоманипулированных сигналов на электромагнитную совместимость (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС)была разработана общая модельформирования сигналов в радиопередатчике, которая позволяет получить дискретные представления офазоманипулированных сигналах различных форм огибающей элементарной посылки, непрерывных во времени и по оси частот. В модели, использующей быстрое
преобразование Фурье (БПФ),можно обеспечить выборку значений непрерывного сигнала по оси времени с согласованными значениями в начальных и конечных точках времени[1].Это позволит устранить искажения для спектральных характеристик непрерывных сигналов.Моделирование изменения фазы для выходного сигнала в каскаде передатчика может помочь учесть эффект амплитудно-фазовой конверсии.
Для формирования сигнала в передатчике используется модель, представленная на рис. 1.
В данной модели представлено последовательное прохождение сигнала через усилитель мощности и полосовой фильтр на выходе радиоэлектронных устройств.
Модельпредназначена для реализации процесса формирования сигналов с бинарной и четырехпозиционной фазовой манипуляцией, а также для моделей с четырехпозиционной фазовой манипуляцией со смещением с разными формами огибающих элементарной посылки.
Схема модулятора бинарных
фазоманипулированных сигналов для каждого символа представляет
сформированныйимпульс прямоугольной
формы с напряжением +U или -U («1» или «0»).
Рис.1. Схема модели формирования фазоманипулированного сигнала
Для получения модулированных сигналов с четырехпозиционной фазовой манипуляции, сигнал задается в виде независимых синфазных составляющих путемумножения синфазной составляющей на cos(ю0t), где ш0- это несущая частота нашего сигнала. Помимо этого, для сигналов,модулированных при
помощичетырехпозиционной фазовой
манипуляции, вводится задержка для одного из каналов на половину длительности посылки. Это приводитк устранению скачка фазы на 180о, но делает фазовые переходы в два раза чаще [2].
Модель модулятора сигналов с бинарной и четырехпозиционной фазовой манипуляцией, а также четырехпозиционной фазовой манипуляцией со смещением представлена на рис. 2.
В данной модели синфазная и квадратурная части представлены в виде мнимой части комплексного представления фазоманипулированного сигнала.
Остроумов Иван Владимирович - ВГТУ, аспирант, тел. (473) 243-77-06, e-mail: [email protected]
Рис. 2.Схема модели модулятора сигналов ФМн-4, СФМн-
4
На рис. 2 используются следующие обозначения:
Р- распределитель символов по каналам; ФМн-2 - модулятор сигналов бинарных фазоманипулированных сигналов;
Т/2 - половина задержки по отношению к длительности элементарной посылки при генерации сигналов СФМн-4; --умножите ль; ' + - сумматор.
а) ФМн-2;
б) ФМн-4;
в) СФМн-4
Рис. 3. Графики комплексного представления фазоманипулированных сигналов по оси времени
На рис.3 представлены графики для комплексного представления по оси времени сигналов с бинарной и четырехпозиционной фазовой манипуляцией, а также четырехпозиционной фазовой манипуляцией со смещением на видеочастоте [3].
Так как самым значимым фактором, влияющим на спектр сигнала,является вид огибающей элементарной посылки Б(1;) [3],то в данной модели предусмотрен механизм регулирования для формирования огибающих разных видов. Например, для бинарных сигналов с «колоколообразной» огибающей форма огибающей задается синусоидой или при помощи полиномов Лежандра.
Синусоидальная огибающая элементарной посылки задана при помощи выражения [2]
F(Т) = U•s¿n(^).
(1)
На рис. 4 представлен график сигнала, у которого форма огибающей задана соотношением (1).
Рис. 4. Вид бинарного фазоманипулированного сигнала с заданной синусоидальной огибающей элементарной посылки
При помощи функций Лежандра огибающая задается выражением
F(Т) = и • ягп(а0 • Р0(2И - 1) + а1 Р1(21Т-1)+...+а^Рь(21Т-1)),
(2)
где а! - коэффициенты, определяющие форму огибающей (1=0..Ь);
Р1(х) - функция Лежандра 1-й степени;
Т - длительность элементарной посылки.
В таблице приведен пример значений коэффициентов а1 для огибающей элементарной посылки бинарного
фазоманипулированного сигнала, заданной в виде соотношения (2) [4].
Пример значений коэффициентов адая соотношения (2), имеющих колоколообразную огибающую
На рис. 5 представлен вид по оси времени бинарного фазоманипулированного сигнала с колоколообразной огибающей, заданного при помощи соотношения (2) при соответствующих коэффициентах, взятых из таблицы.
Рис.5. Вид сигнала ФМн-2, заданного при помощи полиномов Лежандра
В качестве искажающих «помех» на сигнал в соответствии с имитационной моделью, представленной на рис. 1, рассматриваются искажения сигнала в
усилительном тракте приемника и искажения в процессе фильтрации при помощи полосового фильтра.
Учет характеристик воздействия усилителя мощности на спектральные показатели сигнала может осуществляться при помощи изменения фазы выходного сигнала в усилительном каскаде в зависимости от амплитуды передатчика, что позволяет учесть эффект амплитудно-фазовой конверсии.
Литература
1. 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.
2. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций [Текст]/А.И.Солонина, Д.А. Улахович, С.М. Арбузов, Е.Б. Соловьева.- Изд. 2-е испр. и перераб. -СПб.: БХВ-Петер бург, 2005. - 768 с.
3. 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.
4. Ван Трис, Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции [Текст]. Т.1/ Г. Ван Трис; пер.с англ. под ред. Н.И. Тихонова. - М.: Сов. Радио, 1972.
i ai
0 0,785398 1
1 0,748528 x
3 -0,070611 (5x3-3x)/2
5 -0,001126 (63x5-70x3+15x)/8
Воронежскийгосударственныйтехническийуниверситет
DEVELOPMENT IMITATION MODELS OF SYSTEMS OF TRANSFERING OF DISCRETE INFORMATION WITH USE SIMPLE AND COMPLEX PHASE AND MANIPULATED SIGNALS
I.V. Ostroumov
Models of formation of signals with binary and four-position phase manipulation, and also for four-position phase manipulation with shift with different forms bending around an elementary parcel are presented in the paper. These models allow to receive representation about the phase-shift keyed signals with various forms of the bending-around elementary parcel pulse and continuous in time and for axes of frequencies taking into account the distorting factors in an intensifying path of the receiver
Keywords: imitating model, the phase-shift keyed signal, discrete information
