Область наук:

  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології

  • Рік видавництва: 1995


    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки


    Наукова стаття на тему 'Аналіз автокореляційного частотного дискримінатора при оцінюванні частоти складових фазоманіпулірованних сигналів'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз автокореляційного частотного дискримінатора при оцінюванні частоти складових фазоманіпулірованних сигналів»

    ?Секція радіотехнічних систем

    УДК 621.317.776 (075)

    А. П. Дятлов, А. В. Кочерга

    АНАЛІЗ Автокорреляционная ЧАСТОТНОГО дискримінатори ПРИ ОЦІНЮВАННІ частоти СКЛАДЕНИХ фазоманіпулірованних СИГНАЛОВ

    При проведенні радіоконтролю систем супутникового зв'язку (ССС) одним з найважливіших етапів є вирішення завдання формування цілевказівки по частоті для забезпечення захоплення і синхронізації при демодуляції сигналів ССС. Для усунення апріорної невизначеності про несучої частоті сигналів ССС в комплексах радіоконтролю використовуються частотні вимірювачі, реалізовані на основі послідовного, паралельного і для телекомунікацій принципів. Порівняльний аналіз різних типів частотних вимірювачів показує, що при багатокритеріального підходу через сукупність таких показників, як широка миттєва смуга огляду, швидкодія, похибка оцінювання і складність реалізації перевагу слід віддати Автокорреляционная частотним дискримінатори (АЧД).

    Метою даної роботи є аналіз флюктуаціоної похибки АЧД при оцінюванні несучої частоти складових фазоманіпулірованних сигналів (ФМС) ССС на тлі гаусом стаціонарної перешкоди.

    ПрР1 використанні просторової і частотної селекції на виході лінійного тракту комплексу радіоконтролю забезпечується двухкомпонент-ність радіообстановкі і при цьому на вході АЧД маємо

    у (і) = я (і, I, а) + п (і) при іо < и < іо = Тс ,

    де

    ГК: і {(?) = І тс сої (Мс і + ФС) при і < и < ІА + Тс ,

    ФМ - М: 17г (і) = ^ итс геИ [4 - (до - 1) Т3] со8 (сосї + ФС + в / с)

    до-і

    в (і, I, а)

    при? 0 + ТГК < І < іо + ТГК + Тм ,

    1п -

    ФМ - П: С7з Ц) = ^ итс Гел [<: - (і - 1) Те] СВБ (С0с 4 + ФС + 01)

    при 4 (і + ТГК + Тм а < г про + ТГК + Тм + Тп;

    Тс = ТГК + Тм + Тп;

    Uтс, юс, Фс - амплітуда, частота і початкова фаза сигналу; ТГК, Тм, Тц- інтервал існування компонент ГК; ФМ-М і ФМ-П, Те - тривалість елемента маніпуляції фази.

    Процес s (t, I, а) являє собою ФМС, в якому поряд з інформаційної компонентою ФМ-П можуть бути присутніми гармонійна компонента (ГК) і періодична ФМ-компонента ФМ-М, які використовуються в ССС для забезпечення синхронізації по несучої і тактовим частотам . У міру вдосконалення ССС ФМ модифікується і в даний час використовуються три його різновиди:

    1) сигнал складається з трьох компонент:

    s (t, l, а) = {ГК, ФМ-М, ФМ-П),

    2) сигнал складається з двох компонент:

    s (t, I, а) = {ФМ-М, ФМ-П},

    3) сигнал складається з інформаційної компоненти:

    s (t, 1, ГО = {ФМ-П}.

    Різноманіття форм складеного сигналу призводить до необхідності при оцінюванні несучої частоти сигналу проводити аналіз для всіх можливих його станів, тобто для ГК, ФМ-М, ФМ-П. Перешкода n (t) Являє собою шум з кореляційної функцією

    Rn (т) = CTn sine (71 Д / "т) COS (« Про т), де СТП - дисперсія на виході лінійного тракту приймача (ЛТП) радіоконтролю; / О =; Д / п - середня частота і смуга пропускання ЛТП.

    2 71

    В даному випадку завдання оцінювання несучої частоти ФМС розглядається в припущенні, що АЧД встановлений на виході ЛТП комплексу

    радіоконтролю і попередньо вирішені завдання селекції | д / п - у j | виявлення і класифікації всіх компонент ФМС і оцінки тривалості їх існування.

    В даний час в комплексах радіоконтролю з різних варіантів АЧД найбільш широко використовуються АЧД з квадратурної обробкою (АЧДко), що володіють високими технологічними та експлуатаційними характеристиками, а також забезпечують інваріантність результатів оцінювання частоти при зміні рівня сигналу.

    Алгоритм оцінювання частоти має вигляд [1]

    U = * arctg ^ ' <Х),

    2 7Г т Ry (т)

    де / с - оцінка частоти сигналу; Ry i (т), Ry (t) - квадратурні складові автокореляційної функції процесу y (t); т - величина тимчасового зсуву, що вноситься лінією затримки.

    При оцінюванні частоти гармонійного сигналу крутизна дискримінаційної характеристики без врахування впливу перешкоди n (t) визначається тимчасовим зрушенням, внесеним ЛЗ, з урахуванням нормування ефекту на виході АЧДко дорівнює s = 2пт. Періодичність дискримінаційної характеристики АЧДко призводить до багатозначності відліку оцінки частоти / с, для усунення

    якої необхідно або вибирати величину тимчасового зсуву т з умов А / п = / від = до, де до - ціле число, лібо.іспользовать многошкальное

    побудова АЧДко, в якому реалізується ноніусний відлік. При деякому удосконаленні АЧДко, пов'язаному з визначенням знаків ефектів в квадратурних каналах, представляється можливість подвоїти діапазон однозначної оцінки частоти Д / одн. = ^ |

    т

    Як показано в роботі [1], середньоквадратичне похибка оцінювання частоти в АЧДко має наступний вигляд:

    я /

    1

    s ДКО '

    де ДКО - відношення сигнал / перешкода по напрузі на виході АЧД.

    Залежно від вихідних умов при оцінюванні частоти ФМС можуть знайти застосування як одношкальний, так і многошкальний варіанти побудови АЧД.

    Розглянемо на першому етапі аналізу характеристики одношкального АЧДко-В даному випадку максимальна крутизна дискримінаційної характеристики? незалежно від виду компоненти я (?, I, а), що підлягає оцінюванню годину-

    2 п

    то ти. вибирається з умови = - - = 2пТл.

    Л / п

    Остаточний вибір крутизни 51 виробляється з урахуванням кореляційних властивостей компоненти в (I, I, а) і необхідної величини середньоквадратичної похибки оцінювання частоти о /.

    Аналіз проходження адитивної суміші у (?) Через АЧДко показує [2], що в загальному вигляді відношення ДКО може бути представлене в такий спосіб:

    ДКО

    | '/ (I + 2 дїх) [1 + ї'п (т)]

    при г є [1,2, 3],

    де

    ДВХ

    до Та Niu А / п дкої = ДГ, дко2 = дм, дка;

    , г "(т) = sine (л Д / пт);

    Гс 1 (Т) = 1

    ТТК 'ДСА (Т) 1 Те'

    дп, Т \ < ТГК, Т2 < Тм, т з < тп;

    1 т |

    Га (т)

    1

    ш

    тм

    1

    2п | т |

    ~~ т "

    при п е

    1, ent

    тм

    ДВХ - відношення сигнал / перешкода по напрузі на вході АЧДко; Рс - потужність сигналу на вході АЧДко з урахуванням нормування в ЛТП; до - постоянйая Больцмана; Т0 - температура навколишнього середовища за шкалою Кельвіна; Л / ш - коефіцієнт шуму ЛТП; ГС1: (т) - огинає коефіцієнта автокореляції • ->

    i-й компоненти s (t, I, (х), т. е. ГК, М і П відповідно; гп (х) - огинає коефіцієнта автокореляції перешкоди рр (t); д ,, дм, дп - відношення сигнал / по-

    хутра за напругою на виході АЧДко при прийомі ГК, М, П відповідно; А / п-ширина частотного діапазону АЧДко.

    З урахуванням вищевикладеного вибір крутизни дискримінаційної характеристики проводиться на основі рішення задачі пошуку екстремуму, яка формулюється так:

    ф '(т) ДКО (т)] про с1т

    При цьому слід, що в разі одношкального АЧДко при обробці компонент ГК і М маємо в = 2пТе, а при обробці компоненти П я - л Т.,.

    Найменша величина похибки оцінювання частоти забезпечується при прийомі компоненти ГК або М

    * "+ 2двх

    з Jг ^ M) - ~ _ _____ >

    2 л Тед2вхV А / п Т

    де Т - постійна інтегрування.

    При обробці компоненти П похибка о / п зростає, що обумовлюється значною декорреляции сигналу в АЧДко. При цьому маємо

    г 1,3 V1 + 2 д2вх

    / П - .......... •

    ЛТ->д2вх ^ &і Т

    Рівність точностних характеристик АЧДко при обробці компонент ГК

    і М обумовлено специфікою вихідних умов, а саме тим, що А / л = ^ ,

    1,)

    X = Те і при цьому | ГС2 (х) | = 1. При зміні вихідних умов, наприклад, якщо х = 0,5 Те, на виході АЧДко має місце повна декорреляции сигналу, тобто ГСГ (0,5 ТЕ) 0, а при цьому ду -> 0 і а / і - »зі.

    Таким чином, при обробці компоненти М необхідно враховувати, що при зміні т з'являються зони аномальних похибок.

    Аналіз флюктуаційних похибок оцінювання частоти одношкальним АЧДко показує, що при переході від обробки компоненти ГК до обробки компоненти П при однакових вихідних умовах програш становить близько 8 дБ.

    Отримані в даній роботі результати можуть бути використані при побудові комплексів радіоконтролю різного призначення.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Дятлов А. П. Виявителі і вимірювачі параметрів сигналів в раднокон-контролі: Навчальний посібник. Таганрог: ТРТІ, 1993.

    2. Дятлов А. П. Автокореляційні частотні дискримінатори: Навчальний посібник. Таганрог: ТРТІ, 1988.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити