Программируемый синтезатор непрерывного ЛЧМ-сигнала с заданным уровнем шумов для диагностики КВ радиолиний

• Автор: Чернов, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.12.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Применение линейно - частотномодулированных радиосигналов при диагностике ионосферных КВ - радиолиний
1.1 О необходимости диагностики ионосферных радиолиний
1.2 Принцип диагностики ионосферы непрерывным ЛЧМ радиосигналом
1.3 Требования к формируемым непрерывным ЛЧМ радиосигналам и их
спектральной чистоте
1.4 Методы формирования сигналов с линейной частотной модуляцией
1.5 Дискретное приближение линейного закона модуляции при
использовании метода прямого цифрового синтеза
1.6 Проблемы формирования непрерывного ЛЧМ сигнала методом прямого
цифрового синтеза
1.7 Выводы
2. Моделирование характеристик синтезатора непрерывного ЛЧМ сигнала, построенного по методу прямого цифрового синтеза
2.1 Построение математической модели синтезатора ЛЧМ сигнала
2.2 Фазовые ошибки дискретного приближения линейного закона
модуляции
2.3 Метод цифровой подстройки скорости изменения частоты
2.4 Шумы квантования фазы и амплитуды синтезатора
2.5 Выводы
3. Моделирование шумовых характеристик ЛЧМ сигналов на выходе системы сжатия в частотной области
3.1 Построение математической модели разностного сигнала
3.2 Анализ шумовых составляющих, обусловленных дискретным
приближением к линейному закону
3.3 Характеристики шумовых составляющих, возникающие при цифровой
подстройке скорости изменения частоты
3.4 Шумы квантования фазы и амплитуды
3.5 Выбор параметров непрерывного ЛЧМ сигнала для задач диагностики
ионосферных радиолиний
3.6 Выводы

4. Разработка программируемого синтезатора ЛЧМ радиосигналов
для комплекса диагностики ионосферных КВ радиолиний
4.1 Описание автоматизированного комплекса диагностики ионосферных радиолиний
4.2 Особенности технической реализации синтезатора ЛЧМ сигнала для радиопередающего и радиоприемного комплексов
4.3 Автоматическое управление комплексом диагностики на базе разработанного синтезатора ЛЧМ сигнала
4.4 Экспериментальное исследование шумовых характеристик синтезатора
непрерывного ЛЧМ радиосигнала
4.5 Результаты применения разработанного синтезатора в натурных экспериментах Австралия - Россия по диагностике трансэкваториальных радиолиний
4.6 Выводы
Заключение
Приложение
Литература

Введение
Актуальность работы. Коротковолновая (КВ) связь в России играет важную роль, обеспечивая магистральную и местную связь, сеть радиовещания, службу стандартных частот, служебные линии для наземных станций спутниковой связи, авиационную связь «земля - воздух», морскую «берег -корабль», службы агентств новостей, сеть гидрометеослужбы, представительств за рубежом и др. Однако из-за изменчивости условий распространения радиоволн на ионосферных радиолиниях (суточных, сезонных, геомагнитных, гелиофизических) КВ связь обладает одним существенным недостатком - она неустойчива.
В последнее время в развитых странах мира и в России проводится коренная реконструкция КВ связи, в основе которой лежит повышение ее надежности до уровня спутниковой связи. С этой целью линии связи оснащаются системами диагностики, позволяющими в реальном времени оценивать состояние каналов связи и выбирать из них оптимальные. Поскольку системы диагностики не должны создавать помех действующим системам связи, то существует проблема внедрения в практику ионосферных исследований оптимальных методов приема и обработки сигналов, позволяющих получить высокое качество прогностической информации при минимальной мощности диагностирующего сигнала. В этой связи особый интерес представляет так называемый непрерывный сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), обладающий базой 108-Ю10 и позволяющий добиться самой низкой мощности излучения для диагностирующей системы.
Формирование непрерывного ЛЧМ сигнала с такими базами и его обработка представляет техническую проблему, для решения которой в последнее время в связи с бурным развитием микроэлектроники используется метод прямого цифрового синтеза (ПЦС), позволяющий быстро и гибко перестраивать частотно-временные параметры сигнала. Поскольку принимаемый диагностирующий сигнал содержит различные моды распространения (отличающиеся путями распространения сигнала от передатчика к приемнику) со значительно различающимся уровнем, то для непрерывных ЛЧМ сигналов принципиальным является вопрос об уровне шумовых составляющих, возникающих в самом сигнале и на выходе системы сжатия из-за применения того или иного метода его формирования.
Характеристики шумовых составляющих при формировании методом ПЦС гармонических и некоторых других простых сигналов исследовались в работах Кочемасова В.Н., Кулешова В.Н., Фадеева А.Н., Н. Nicholas, Н Samueli,

коэффициент нелинейности 1-2 % [56, 58, 59] или используют линейный участок МХ, а на выходе устройства устанавливают умножитель частоты высокой кратности [60]. Низкая линейность (хуже 1%) устройств первого класса не позволяет использовать их в ЛЧМ - ионозондах, однако, управляемые по частоте генераторы широко используются в системах, относящихся ко второму классу, благодаря возможности получения большой девиации и скорости ЛЧМ сигнала [61,62].
При воздействии на устройство формирования ЛЧМ сигнала дестабилизирующих факторов (климатические изменения, вибрации, шумы), при нелинейной (МХ) и одновременно высоких требованиях к точности целесообразно использовать систему автоматической подстройки параметров ЛЧМ сигналов. В качестве генератора ЛЧМ сигнала может быть использован управляемый автогенератор или комбинация эталонного генератора с управляемым фазовым модулятором. Система автоподстройки ЛЧМ сигнала предназначена для автоматической коррекции отклонений фазы, частоты или скорости ЧМ независимо от вызвавшей их причины. В ее состав независимо от ее построения входит измеритель сигнала ошибки (ИСО) (см. Рис. 1.7).

Здесь в качестве генератора ЛЧМ сигнала (ГЛЧМ) может быть использован управляемый автогенератор или комбинация эталонного генератора с управляемым фазовым модулятором. ИСО вырабатывает напряжение е0(1), пропорциональное отклонениям параметров формируемого ЛЧМ сигнала от заданных значений. Высокие требования к точности работы ИСО заставляют использовать в составе таких устройств элементы, являющиеся эталонными с точки зрения воздействия внешних факторов. Цепь обратной связи (ЦОС) преобразует напряжение е0(0 в сигнал коррекции с необходимым его сглаживанием.
Различают три типа ИСО. В первом из них ЛЧМ сигнал с помощью эталонной линии задержки и смесителя преобразуется в сигнал разностной частоты. При этом отклонения от линейного закона ЧМ приводят к вариациям фазы сигнала разностной частоты на выходе смесителя, поступающего затем на