Разработка методов оценки параметров широкополосных сигналов. Технология широкополосного сигнала (ШПС)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Разработка методов оценки параметров   широкополосных > < сигналов > в реальном времени При космической стыковке, монтаже орбитальных станций, маневрировании, управление движением, получение радиолокационных портретов и ряде других задач решаемых радиотехническими средствами требуется производить измерения с разрешением по дальности менее 1 м, а по скорости порядка 0.1 м/с. Для этого необходимо использовать < сигналы  с базой порядка 106 , что технически невыполнимо. В этой связи представляют интерес стробоскопические методы трансформации временного масштаба сигналов. Растяжение во времени импульсов наносекундной длительности позволит эффективно использовать методы цифровой обработки. Наряду с этим появляется возможность существенно сократить время оценки доплеровского сдвига частоты; это достигается использованием дробного дифференцирования доплеровского сигнала, которое сводится к линейным операциям во временной области. Одной из целей данной работы также является разработка методов контроля точности позиционирования и стабилизации гироплатформ. В результате выполнения проекта ожидается получение оценок потенциальной помехоустойчивости стробоскопических методов в задаче селекции движущихся целей как по отношению к коррелированным помехам, так и флуктуационным шумам. Планируется разработка быстрых алгоритмов оценки центра тяжести спектра, основанных на применении дробного дифференцирования, использование которого помимо сокращения вычислительных затрат приведет к повышению точности измерения центральной частоты при "размытом" спектре, характерном для быстроманеврирующих целей и космических аппаратов. Потребность в финансировании - 210 000 руб.

 · 

Технология < широкополосного > < сигнала > (ШПС)

Для того, чтобы послать радиосигнал большой мощности в СВЧ-диапазоне, нужен дорогостоящий передатчик с усилителем и дорогостоящая антенна большого диаметра. Для того, чтобы принять без помех сигнал малой мощности, также нужна дорогая большая антенна и дорогой приемник с усилителем.

Так обстоит дело при использовании обычного "узкополосного" радиосигнала, когда передача происходит на одной определенной частоте, а точнее, в узкой полосе радио-спектра, окружающей эту частоту (частотном канале). Картину усложняют еще и различные взаимные помехи между узкополосными сигналами большой мощности, передаваемыми близко друг от друга или на близких частотах. В частности, узкополосный сигнал может быть просто заглушен (случайно или намеренно) передатчиком достаточной мощности, настроившимся на ту же частоту.

Именно эта незащищенность от помех обычного радиосигнала вызвала к жизни разработку, сначала для военных применений, совершенно иного принципа радиопередачи, называемого технологией < широкополосного > < сигнала >, или шумоподобного < сигнала > (обоим вариантам термина соответствует аббревиатура ШПС). После многих лет успешного оборонного использования эта технология нашла и гражданское применение, и именно в этом качестве она будет здесь обсуждаться.

Обнаружилось, что кроме своих характеристических свойств (собственная помехозащищенность и низкий уровень создаваемых помех), данная технология оказалась относительно дешевой при массовом производстве. Экономичность происходит за счет того, что вся сложность широкополосной технологии запрограммирована в нескольких микроэлектронных компонентах ("чипах"), а стоимость микроэлектроники при массовом производстве очень мала. Что же касается остальных компонентов широкополосных устройств - СВЧ-электроники, антенн - то они дешевле и проще, чем в обычном "узкополосном" случае, за счет чрезвычайно малой мощности используемых радиосигналов.

Идея ШПС состоит в том, что для передачи информации используется значительно более широкая полоса частот, чем это требуется при обычной (в узком частотном канале) передаче. Разработано два принципиально различающихся между собой метода использования такой широкой полосы частот - метод прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS) и метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS). Оба эти метода предусматриваются и стандартом 802.11 (Radio-Ethernet).

  широкополосного > < сигнала >

Перейдем теперь к рассмотрению сигналов, для которых не выполняется условие относительной узкополосности. Такие < сигналы > обычно называют < широкополосными >, хотя абсолютные значения ширины полосы занимаемых частот могут быть и небольшими. Типичным примером такого сигнала является импульс прямоугольной формы вида (1-9).

Применительно к < широкополосному > < сигналу > понятие огибающей как функции, которая может быть выделена реальным амплитудным детектором, не имеет смысла, поскольку функция A(t) в этом случае не является медленно меняющейся в сравнении с высокочастотным заполнением В то же время сделанный выше вывод о том, что функция является огибающей семейства функций относится в равной степени к относительно узкополосным и < широкополосным > < сигналам >. Это дает основание и в случае < широкополосных > < сигналов > сохранить по отношению к функции A(t) термин «огибающая», причем, как будет показано ниже, знание формы этой «огибающей» может иметь большое практическое значение.

В качестве примера рассмотрим огибающую < широкополосного > < сигнала  вида:

   (1-38)                                               

Для этого прежде всего вычислим функцию . Для области | t |>T/2 имеем:

 

Для области | t |<T/2 при

Таким образом,

         (1-39)

На рис. 1-9а,б приведены графики функций (1-38) и (1-39), а также огибающей

Похожие материалы

Информация о работе