Амплитудно-фазовая компенсация воздействия мощной внеполосной помехи на радиоприемное устройство

Калинин, Владимир Андреевич

Амплитудно-фазовая компенсация воздействия мощной внеполосной помехи на радиоприемное устройство тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Калинин, Владимир Андреевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Нижний Новгород МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Амплитудно-фазовая компенсация воздействия мощной внеполосной помехи на радиоприемное устройство»

Автореферат диссертации на тему "Амплитудно-фазовая компенсация воздействия мощной внеполосной помехи на радиоприемное устройство"

005047755

На правах рукописи

Калинин Владимир Андреевич

АМПЛИТУДНО-ФАЗОВАЯ КОМПЕНСАЦИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЩНОЙ ВНЕПОЛОСНОЙ ПОМЕХИ НА РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

01.04.03-Радиофизика ^ „

2 О ДЕК 2012

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород - 2012

005047755

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук,

доцент Ивлев Дмитрий Николаевич.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор, Мальцев Александр Александрович;

доктор физико-математических наук, профессор, Есипенко Валентин Иванович.

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Воронежский государственный

университет».

Защита состоится 201^ г. в & & на

^ /

заседании диссертационного совета Д 212.166.07 при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского (603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп.^£, ауд. ).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Автореферат разослан <с2 2. » 2012. г.

Учёный секретарь /

диссертационного совета к. ф.-м. н„ доцент ¿^ Черепенников В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы

Среди проблем помехоустойчивости радиосистем особое место занимает проблема помехоустойчивости радиоприемных устройств (РПУ) по отношению к мощным помехам, превышающим динамический диапазон входных активных цепей РПУ. Воздействие мощных помех на активные цепи радиоприемного тракта приводит к нелинейным искажениям полезного сигнала. Наиболее остро эта проблема стоит в радиоэлектронных комплексах, системах спутниковой навигации и радиосвязи, системах связи малого радиуса действия. Нелинейные искажения могут возникать в приемнике при попадании на входные активные цепи (такие, как малошумящий усилитель) целенаправленно поставленных блокирующих помех, или при непреднамеренном воздействии на радиоприемное средство мощного сигнала другой радиоэлектронной системы. И в том и в другом случае, если входные фильтры не могут ослабить помеху в достаточной степени, активные входные цепи переходят в нелинейный режим работы, что приводит к сильным нелинейным искажениям и снижению коэффициента усиления полезного сигнала. Подобные искажения могут возникнуть и в передатчике, при попадании мощного сигнала от другого радиопередающего средства на активные цепи передатчика. Результаты различных теоретических и экспериментальных исследований показывают существенное негативное влияние различных систем передачи информации друг на друга, когда такие системы одновременно работают в ограниченной области пространства и используют один и тот же или смежные частотные диапазоны.

Существует достаточно много работ, посвященных описанию нелинейных эффектов, возникающих при прохождении смеси полезного сигнала, шума, мощной помехи (или сигнала большой мощности и шума) по приемному тракту радиотехнического устройства. Подробно рассмотрены явления перегрузки усилительных устройств, перекрестные искажения и явления интермодуляции, вопросы образования комбинационных частот и т.д. Следует отметить, что в этих исследованиях обычно предполагалось, что на первые каскады усиления и преобразовательные каскады поступают сравнительно слабые сигналы, и искажения происходят в блоках дальнейшей обработки сигнала. В последнее десятилетие появилось большое число работ, в которых количественно оценивается влияние нелинейных искажений на помехоустойчивость цифровых систем связи, на форму энергетического спектра случайных последовательностей. Эти работы позволяют оценить ухудшение качества связи, вызванное нелинейными искажениями, и могут быть полезны при проектировании радиоэлектронных средств.

Относительно недавно были предложены два новых способа выделения полезного сигнала на фоне мощной блокирующей помехи, проникающей на входные активные цепи РПУ [1,2]. Первый источник описывает модель

приёмного устройства, осуществляющего коррекцию нелинейных искажений фазомодулированных сигналов, а метод, предложенный во второй работе, подходит для приёма сигналов произвольного вида. В основе метода, лежит идея компенсации амплитудно-амплитудных и амплитудно-фазовых перекрёстных искажений слабого полезного сигнала, возникающих при работе входного усилителя РПУ в нелинейном режиме, вызванном воздействием на вход РПУ мощной блокирующей помехи. Структура предложенного в работе [2] приемника приведена на рис. 1.

Рис. 1. Упрощённая блок-схема помехоустойчивого приёмника.

Компенсация перекрёстных искажений в предложенном методе осуществляется исходя из получаемой информации о величине этих искажений в каждый момент времени. Величина амплитудных и фазовых искажений полезного сигнала вычисляется с помощью оценки мгновенной мощности помехи на входе усилителя РПУ. Зависимости величин амплитудных и фазовых искажений полезного сигнала от мгновенной мощности помехи на входе усилителя хранятся в специальных корректировочных таблицах, находящихся в памяти РПУ. В каждый момент времени приёмник измеряет мгновенную мощность помехи на входе усилителя и по таблицам определяет степень искажений полезного сигнала, в соответствии с которыми корректирует принимаемый сигнал. Описанный способ предлагается к использованию в цифровых системах связи.

Стоит особо отметить, что метод, предложенный в [2], при использовании сигналов с расширенным спектром может быть так же применен и в случае попадания мощной помехи в полосу полезного сигнала. В таком случае сама помеха устраняется при сжатии спектра передаваемого сообщения в приемнике, нелинейные искажения устраняются с помощью метода амплитудно-фазовой компенсации.

Описанный в [2] метод был использован в качестве основного в ходе выполнения работы. Этот метод нуждается в дополнительном исследовании, так как он не прошел экспериментальной проверки. Кроме того, возможно дальнейшее совершенствование метода, поскольку он учитывает не все особенности работы в нелинейном режиме перегруженного мощной помехой входного каскада РПУ. В то же время, интересным направлением помехоустойчивости информационно-измерительных систем (ИИС) является

разработка способов защиты от мощных помех других радиоприемных

устройств, например, радиометров и интерферометров.

Целью работы является повышение устойчивости РПУ к воздействию

мощной внеполосной помехи.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Проведение компьютерного моделирования и оценки эффективности применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи.

2. Создание лабораторного макета цифровой системы связи, приемник которой реализует исследуемый метод. Проведение с помощью созданного макета экспериментального исследования эффективности применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи. Разработка модернизированного метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

3. Проведение анализа нелинейных искажений, возникающих в приемниках слабых шумовых сигналов (корреляционном приемнике и модуляционном радиометре) при воздействии мощной внеполосной помехи на вход устройств. Разработка принципов построения приемников слабых шумовых сигналов (радиометров и интерферометра), включающих в себя систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

4. Разработка и создание цифрового корреляционного приемника, предназначенного для применения в составе комплекса измерения параметров антенн. С помощью созданного приемника проведение экспериментального исследования эффективности применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в корреляционном интерферометре.

Научная новизна работы:

1. Экспериментально подтверждена эффективность применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи.

2. Усовершенствован метод амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений, к существующей структуре добавлен канал оценки частоты помехи на входе усилителя.

3. Проведен анализ нелинейных искажений, возникающих в корреляционном приемнике и модуляционном радиометре при воздействии мощной внеполосной помехи на вход устройств. Разработан принцип построения корреляционного и модуляционного радиометров, а так же корреляционного интерферометра, имеющих в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений принимаемого сигнала. Получены экспериментальные данные, подтвердившие эффективность применения метода в корреляционном интерферометре.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретической значимость работы заключается в результатах анализа нелинейных искажений, возникающих в корреляционном приемнике и модуляционном радиометре при воздействии мощной внеполосной помехи на вход устройств. В обосновании возможности применения метода амплитудно-фазовой компенсации в случае приема узкополосных сигналов любого типа, в том числе шумовых, в корреляционном приемнике и модуляционном радиометре. В результатах анализа влияния шумов на точность измерения параметров и на точность работы метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

Практическая значимость работы состоит в разработке лабораторного макета цифровой системы связи, приемник которого реализует метод амплитудно-фазовой компенсации. В экспериментальной оценке эффективности применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи. В разработке принципов построения радиометров и интерферометра, имеющих в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений принимаемого сигнала. В экспериментальной оценке эффективности применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в корреляционном интерферометре.

Результаты работы могут быть применены при разработке радиоэлектронных средств различного назначения (радиолокационных, связных, навигационных, измерительных и др.), функционирующих в условиях возможного воздействия непреднамеренных и организованных мощных помех. Они были использованы при выполнении работ по Государственному контракту № П1239 от 27 августа 2009 г, «Разработка новых способов повышения помехоустойчивости информационно-измерительных систем против мощных помех» заключенному в рамках реализации мероприятия 1.3.1 Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.

Разработанный и созданный в ходе работы корреляционный приемник был использован:

• в ряде хоздоговорных ОКР, выполненных ННГУ в интересах Российского космического агентства, в частности, ОКР «Разработка и создание аппаратурно-программного комплекса для радиоголографических измерений характеристик и юстировки антенны П2500» и ОКР «Разработка и создание аппаратурно-программного комплекса и проведение измерений характеристик и параметров антенны П-2500 радиоголографическим и радиометрическим методами»;

• при выполнении Государственного контракта № П683 от 20 мая 2010г. «Развитие и применение радиоинтерферометрических методов для исследования космических объектов и характеристик наземных антенных комплексов», выполненного в рамках мероприятия 1.2.1 Федеральной

целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Разработанный корреляционный приемник доступен для мелкосерийного производства.

Внедрение научных результатов. Полученные в диссертации результаты использованы в научно-исследовательских работах в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского, проводимых в рамках мероприятий 1.3.1 и 1.2.1 Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. Разработанный корреляционный приемник был использован в серии радиоголографических измерений на крупнейшей отечественной полноповоротной антенне П2500 с зеркалом диаметром 70 метров, расположенной в центре космической связи Уссурийск.

Апробация результатов работы и публикации

Результаты диссертационной работы представлялись на VII научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments» (Москва, 2008), на 13-ой и 14-ой научных конференциях по радиофизике, (Н. Новгород, 2009 и 2010), на Всероссийской Астрономической Конференции «От эпохи Галилея до наших дней» (Нижний Архыз 2010), на международной научной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ -ИРЭМВ-2011» (Таганрог, 2011).

По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК.

Вклад автора

Провел экспериментальные исследования применения метода амплитудно-фазовой компенсации, участвовал в разработке и создании корреляционного приемника для антенных измерений и лабораторного макета цифровой системы связи, предложил модернизированный метод амплитудно-фазовой компенсации, разработал структуры радиометров и интерферометра, имеющих в своем составе системы амплитудно-фазовой компенсации нелинейных искажений, участвовал в радиоголографических измерениях на 70-ти метровой зеркальной антенне П2500.

Результаты, выносимые на защиту

1. Экспериментально установлено, что метод амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений позволяет с высокой эффективностью принимать сигнал на фоне мощной внеполосной помехи в приемнике цифровой системы связи и корреляционном интерферометре.

2. Предложен усовершенствованный метод амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений с оценкой частоты мощной

помехи и автоматическим обновлением параметров компенсации в приёмнике.

3. Сформулирован принцип построения корреляционного и модуляционного радиометров, а так же интерферометра, имеющих в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, включающего 126 наименования. Общий объём диссертации составляет 155 страниц, из них основной текст 143 страниц, библиографический список - 12 страниц. Работа содержит 79 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении излагаются состояние и актуальность темы исследования, краткий обзор известных результатов по теме диссертации, цели и структура работы.

В первой главе Приведено краткое описание эффектов нелинейного взаимодействия полезного сигнала и мощной внеполосной помехи, возникающих в малошумящем усилителе.

Описана модель нелинейных искажений, используемая в качестве базовой при разработке и исследовании метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений. Эффект амплитудно-амплитудной перекрестной модуляции описывается путем задания зависимости относительного амплитудного коэффициента усиления полезного сигнала Go от мгновенной мощности помехи на входе усилителя Р,:

G0(/>) = G(/>)/G( 0), (1)

где С(Р:) — вещественный коэффициент усиления полезного сигнала в усилителе при наличии мощной помехи, G(0) — коэффициент усиления полезного сигнала при отсутствии помехи.

Аналогично, эффект амплитудно-фазовой перекрестной модуляции описывается с помощью задания зависимости изменения относительного сдвига фазы сигнала Aç\,(f}) от мгновенной мощности помехи на входе усилителя Р,:

A<p0(Pi) = Aç(.Pi)-A<p(0), (2)

где Д<р(Р/) — сдвиг фазы полезного сигнала при прохождении через усилитель при наличии помехи на входе усилителя мощностью Р„ &<р(0) — сдвиг фазы полезного сигнала при прохождении через усилитель в отсутствие помехи.

Вводится относительный комплексный коэффициент усиления, описывающий одновременно амплитудно-амплитудную и амплитудно-фазовую перекрестные модуляции:

G0(^) = G„(^)exp[;A%(^)]. (3)

Приведены результаты проведенных в работе экспериментальных исследований современных малошумящих усилителей (МШУ), показавшие существенность как амплитудных, так и фазовых искажений полезного сигнала во всех исследуемых усилителях при воздействии мощной внеполосной амплитудно-модулированной помехи.

Измерения характеристик СП(Р,) и Д<р0 (Л) проводились согласно схеме, приведенной на рис. 2. Измеритель Б-параметров использовался для измерения модуля коэффициента усиления и фазового сдвига полезного сигнала при его прохождении через МШУ. Слабый полезный сигнал с частотой 434 МГц и мощностью -40 дБм с выхода измерителя Б-параметров подавался на одно из плеч сумматора, на другое плечо с выхода генератора помехи поступала помеха на частоте 431 МГц с варьируемой мощностью. Сумма сигналов проходила через МШУ, на выходе которого с помощью полосового ПАВ-фильтра выделялась полоса частот полезного сигнала. С выхода фильтра полезный сигнал с той частью интермодуляционных искажений, которые попали в полосу полезного сигнала, поступал в приёмный канал измерителя Б-параметров. При каждом измерении производились замеры значений коэффициента усиления и сдвига фазы полезного сигнала для нулевой и для заданной мощности помехи. Значения измеренных параметров С и А<р поступают в персональный компьютер, где происходит их запись, обработка и формирование зависимостей СДР,) и А<р0 (/>■) по формулам (1) и (2).

Рис. 2. Схема измерения характеристик С0(Р,) и А<р0 (Р,).

В качестве примера на рис. 3 приведены зависимости сдвига фазы А<р0, обусловленного межсигнальной амплитудно-фазовой конверсией и относительного коэффициента усиления С0 полезного сигнала в МШУ АБ8350АЯ15 от мгновенного значения мощности помехи на входе усилителя Р/.

-5

•10

е- •35

•20

'25

<3 -зе

-35

•45

N ч

> -2Я -27 -26 -25 -23 >22 -21 -20 -!9 -13 -17 -¡6 -15 -14 -13 -12 -И -1С -3

Р,, дБм

-5 -3 -2 -1 О I г 3

| \

1 |Ч

Рг ДБМ

Рис. 3. Зависимости относительного сдвига фазы, обусловленного межсигнальной амплитудно-фазовой конверсией, и относительного коэффициента усиления полезного сигнала в МШУ М)8350АШ5 от мощности помехи.

Полученные зависимости являются характерными для большинства современных МШУ. Максимальные величины данных искажений для исследованных усилителей колеблются по фазе в диапазоне от 20 до 160 градусов, а по коэффициенту усиления от 11 до 40 дБ. Такая глубокая модуляция фазы и амплитуды полезного сигнала при быстро меняющейся во времени амплитуде помехи может оказать катастрофическое влияние на качество передаваемой информации в современных системах связи и непременно нуждается в компенсации.

В результате проведенных исследований было установлено также, что значения относительных коэффициентов усиления и сдвига фазы не зависят от мощности полезного сигнала в случае, если его мощность не превышает динамический диапазон усилителя.

Приводятся результаты экспериментального исследования нелинейных перекрестных и интермодуляционных искажений. Полученные в результате экспериментов зависимости показывают, что самая мощная интермодуляционная составляющая 3-го порядка по амплитуде примерно в 40 раз слабее полезного сигнала. Это позволяет говорить о возможности пренебрежения всеми интермодуляционными составляющими, попадающими в полосу полезного сигнала.

Проведены экспериментальные исследования зависимости перекрёстных амплитудно-фазовых искажений полезного сигнала в МШУ,

перегруженном мощной помехой, от частоты помехи. Как следует из полученных данных, изменения коэффициента усиления и сдвига фазы полезного сигнала в условиях действия помехи при изменении частоты помехи в пределах нескольких процентов составляют около 5 дБ и 8° соответственно. В случае модуляции сигнала с малым количеством точек в сигнальном созвездии (например, ВРБК или С^РБК), игнорирование этой зависимости, может не сильно сказаться на качестве принимаемого сигнала, однако, в случае модуляции сигнала с большим количеством точек в сигнальном созвездии (например, С2АМ-16, (5АМ-64, Р8К-16 и т.д.), это может привести к значительному ухудшению качества работы помехоустойчивого приёмника.

Проведенные экспериментальные исследования подтверждают теоретические выводы, приведенные в работе [2] о том, что наиболее существенными из всех нелинейных искажений, возникающих при воздействии на вход МШУ мощной внеполосной помехи являются амплитудно-фазовые перекрестные искажения полезного сигнала. Таким образом, при компенсации нелинейных искажений необходимо, в первую очередь, компенсировать именно перекрестные искажения. Компенсацию перекрестных искажений можно проводить, путем деления каждого искаженного комплексного отсчета 5, поступающего с АЦП, на соответствующий комплексный коэффициент усиления МШУ О0(/>), введенный в (3) по формуле, предложенной в [2]:

¡' = Иб0(Р,), где .$' - значение скорректированного отсчета.

В случае относительно медленного изменения огибающей помехи, компенсация перекрестных искажений приводит к практически полному восстановлению искаженного сигнала. Значения максимальной частоты изменения огибающей мощности помехи, при которой метод будет работать, определяются инерционными свойствами усилителя и канала выделения огибающей помехи.

Во второй главе приводятся результаты проведенного имитационного компьютерного моделирования работы системы амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи. Произведено сравнение вероятности возникновения битовой ошибки в обычном приемнике, не подверженном воздействию мощной внеполосной помехи, с вероятностью возникновения ошибки в приемнике с применением системы амплитудно-фазовой компенсации, на вход которого поступает мощная внеполосная помеха. Для уменьшения негативного влияния шума на точность измерения параметров компенсации используется временное усреднение. Получены количественные оценки интервала усреднения, необходимого для измерения параметров компенсации с заданной точностью при фиксированном отношении сигнал/шум. Блок-схема имитационной модели программы измерения параметров компенсации приведена на рис. 4.

е-

к модель МШУ

(перекрёстные. [X искажения)

АБГШ

вычисление

ошибки измерения параметров компенсации

усреднение

а=7

а = агйап— /

вычисление идя,(Л)

Рис. 4. Блок-схема имитационной модели алгоритма измерения параметров компенсации.

При изменении соотношения сигнал/шум от 10 до 25 дБ, интервал усреднения при измерении параметров компенсации, необходимый для получения приемлемого качества работы помехоустойчивого приемника при воздействии на его вход мощной внеполосной помехи, может меняться от нескольких единиц до нескольких сотен отсчетов. Полученные количественные оценки условий и допустимой точности измерения параметров представляют большой практический интерес при реализации метода.

Создан лабораторный макет цифровой системы связи, в приемнике которого реализован метод амплитудно-фазовой компенсации нелинейных искажений. Полученный макет позволяет на программном уровне гибко менять основные параметры цифровой системы связи, такие как способ модуляции сигнала, состав пакета, передаваемого в системе связи, тип фильтра, несущую частоту сигнала, а так же другие параметры. Программное обеспечение приемника и передатчика макета отображают сигнальные созвездия, глазковые диаграммы, спектр и форму переданного и полученного сигналов. Кроме того, в приемнике макета реализована функция автоматического вычисления вероятности возникновения битовых ошибок в системе связи. Полученный макет позволяет проводить широкий класс лабораторных исследований в области цифровых систем связи, а так же может использоваться в образовательном процессе.

Проведенные на базе созданного макета экспериментальные исследования подтверждают эффективность применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи. Эффективность применения метода была оценена визуально, по изменению качества изображения (рис.5), передаваемого по системе связи, и количественно, путем оценки изменения вероятности возникновения битовых ошибок в системе.

Рис. 5. Принятое на фоне мощной помехи изображение при типе модуляции полезного сигнала (^РвК.

Метод компенсации перекрестных искажений, реализованный в созданном экспериментальном макете цифровой системы связи, позволил достичь снижения вероятности возникновения битовых ошибок, вызванных нелинейными искажениями усилителя, более чем в 105 раз для сигнала с модуляцией С)Р8К и в 104 раз для модуляции С>АМ-16.

Как уже было сказано выше, искажения полезного сигнала при воздействии мощной внеполосной помехи, в общем случае могут зависеть не только от мгновенной мощности помехи, но и от ее частоты. Предложена усовершенствованная структура построения приемопередатчика цифровой системы связи, компенсирующего перекрестные искажения на основании оценки мощности и частоты помехи. Помимо оценки частоты помехи, в схему добавлена система автоматического измерения параметров компенсации нелинейных искажений. Для реализации системы измерения параметров компенсации предложено совместить принимающую и передающую части системы связи в одном блоке, получив таким образом один приемопередатчик, который будет использоваться на обоих концах системы связи. Обобщенная структура предложенного приемопередатчика представлена на рис. 6. Более подробная структура приведена в диссертационной работе.

Рис. 6. Обобщенная структурная схема приёмопередатчика с измерением мощности и частоты помехи и системой измерения параметров компенсации.

Прием и передача осуществляются с помощью одной антенны, которая на время передачи приемопередатчиком сигнала подключается с помощью переключателя П к передающей части системы, а в момент приема - к приёмной части. В процессе измерения параметров компенсации антенна отключается и от приемной, и от передающей частей приемопередатчика. В режиме измерения параметров компенсации в качестве полезного сигнала используется сигнал гетеродина приёмной части приемопередатчика, а помеха генерируется передающей частью, и подается на вход приемной части одновременно с сигналом через замкнутый ключ ЭК.

Предложенная структура позволит повысить помехозащищенность системы связи. Добавление системы измерения параметров компенсации позволит проводить повторные измерения этих параметров.

В третьей главе описан разработанный и созданный цифровой корреляционный приемник, предназначенный, главным образом, для проведения антенных измерений. Прибор реализован на базе ПЛИС. Он позволяет гибко менять основные параметры измерений: время накопления, полосу и центральную частоту принимаемого сигнала и т. д. Управление приемником осуществляется через компьютер с помощью специально разработанного программного обеспечения.

Созданный приемник был использован в составе аппаратурно-программного комплекса для измерения характеристик 70-метровой полноповоротной зеркальной антенны П2500 в пункте космической связи «Уссурийск» и обеспечил реализацию высокоточных радиоголографических измерений в частотных диапазонов 4 ГГц и 11 ГГц, как по сигналам ИСЗ, так и естественных внеземных радиоисточников. Полученные экспериментальные данные - комплексные диаграммы направленности в

широком динамическом диапазоне и распределения поля в апертуре -используются в проводимых в настоящее время в рамках Федеральной космической программы России на 2006-2015 гг. работах по модернизации этой антенны и повышению ее потенциала.

Разработанный прибор может быть использован в других задачах, например, в задачах радиометрии, а так же в образовательном процессе.

Проведен анализ нелинейных искажений, возникающих в приемниках слабых шумовых сигналов при воздействии на вход устройств мощной внеполосной помехи. Предложены структурные схемы построения корреляционного и модуляционного радиометров, а так же корреляционного интерферометра (рис.7), имеющие в своем составе исследуемую систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

Рис. 7. Структура корреляционного интерферометра, устойчивого к воздействию мощной внеполосной помехи на оба его входа.

В приведенной структуре можно выделить блоки, присутствующие в схеме обычного интерферометра: МШУ, гетеродин, фазосдвигающая цепочка, смесители, фильтры нижних частот (ФНЧ), блоки аналого-цифрового преобразования (АЦП), корреляторы. Оценка мощности помех, присутствующих на входах МШУ интерферометра, а так же вычисление параметров компенсации осуществляется с помощью специальных каналов, подключенных к входам МШУ. Оценка мгновенной мощности помехи происходит с помощью логарифмического детектора мгновенной мощности, далее, с помощью специальной таблицы выбираются мгновенные параметры компенсации С0Х(Р!Х) и Соу(Ру), соответствующие данной мгновенной

мощности помехи. После усреднения получаются значения параметров компенсации Ох(Рх) и Сг(Ру). Для того, что бы информация о мощности помехи не опережала полезный сигнал, проходящий через блок задержки тпч, в соответствующий канал оценки мгновенной мощности помехи вводится такая же задержка тпч. Сигнал с выходов корреляторов, а так же вычисленные параметры компенсации поступают на вход специального блока, осуществляющего компенсацию. Стоит особо отметить, что блок, осуществляющий компенсацию искажений, расположен после всех остальных блоков цифровой обработки. Возможность проведения компенсации после других этапов цифровой обработки следует из проведенного в диссертации анализа искажений. Такое расположение блока позволяет существенно снизить вычислительную нагрузку на блок компенсации, и позволяет применять предложенный метод в уже созданных приборах.

С использованием разработанного цифрового корреляционного приемника была произведена экспериментальная оценка эффективности применения метода амплитудно-фазовой компенсации в корреляционном интерферометре при воздействии на один из его входов мощной внеполосной помехи. Результат применения системы амплитудно-фазовой компенсации проиллюстрирован на рис. 8 и 9.

э -3

—1 'ч—

--г - г - 1--1--1

--1- - 1- - 1--1--1

__|_ 1 _ |_ 1 _ 1__1__1 1 1 1

ЛI - + 1- \ I -А г- Iі \ 1 Iі / ^ А1" /1

Время, сек

Время, сек.

Рис. 8. Искаженное (сплошной Рис. 9. Искаженное (сплошной линией) и скорректированное линией) и скорректированное

линией)

значения

(штриховой линией) значения фазы

(штриховой

амплитуды комплексного отсчета комплексного отсчета

корреляционной функции. Частота корреляционной функции. Частота

огибающей помехи 1 Гц, огибающей помехи 1 Гц,

синусоидальный сигнал. синусоидальный сигнал.

Как видно из сравнения рис. 8 и 9, уровень нелинейных искажений, присутствующих на выходе интерферометра, при применении системы коррекции снижается с 8 до 1 дБ по амплитуде, и с 45 до 5 градусов по фазе.

Полученный результат подтверждает эффективность применения

исследуемого метода амплитудно-фазовой компенсации в корреляционном

интерферометре.

В заключении приводятся основные выводы и результаты

диссертационной работы.

В результате исследований были получены:

1. Имитационная компьютерная модель помехоустойчивого приемника с амплитудно-фазовой компенсацией перекрестных искажений, учитывающая влияние шума на точность измерения параметров и на точность работы системы компенсации искажений. Результаты проведенного компьютерного имитационного моделирования.

2. Лабораторный макет цифровой системы связи. Экспериментальные оценки эффективности применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи. Усовершенствованный метод амплитудно-фазовой компенсации нелинейных искажений, основанный на оценке не только мгновенной мощности, но и частоты мощной помехи.

3. Цифровой корреляционный приемник с перестраиваемыми параметрами работы, предназначенный для применения в составе комплекса измерения параметров антенн.

4. Принцип построения корреляционного и модуляционного радиометров, а так же корреляционного интерферометра, имеющих в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ивлев Д.Н., Орлов И.Я. Устройство обработки фазомодулированного сигнала в приемном канале. // Патент РФ на полезную модель № 53086 от 27.04.06.

2. Ивлев Д.Н. Приём и обработка сигналов от мобильных систем при воздействии мощных помех и множественных отражений. // Кандидатская диссертация. Нижний Новгород, 2006.

СПИСОК РАБОТ ПО ДИССЕРТАЦИИ Из списка изданий, рекомендованных ВАК:

1. Ивлев Д.Н., Калинин В.А. Приём сигнала на фоне мощной помехи, превышающей динамический диапазон приёмника. // Известия вузов. Радиофизика, т.53, №9-10, 2010 г.

2. Калинин. В. А., Беагон B.C., Калинин А. В. Корреляционный радиометр для антенных и интерферометрических измерений. // Вестник ННГУ. Радиофизика, т.5, №3, 2011 г.

3. Калинин В.А., Ивлев Д.Н., Беагон B.C., Калинин A.B. Метод компенсации искажений, возникающих в корреляционном радиометре при воздействии

на один из его входов мощной внеполосной помехи. // Вестник ННГУ №3,2012 г.

Международные и всероссийские конференции:

4. Ивлев Д.Н., Калинин В.А., Балаганин A.B., Экспериментальная цифровая система передачи информации с конфигурируемым физическим уровнем. // Сборник трудов VII научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments», Москва, Россия, 28-29 ноября 2008 г.

5. Калинин A.B., Беагон B.C., Калинин В.А. Разработка на базе промышленных модулей цифровой обработки данных корреляционного радиометра для голографических исследований характеристик радиотелескопов. // Тезисы докладов Всероссийской Астрономической Конференции «От эпохи Галилея до наших дней». Нижний Архыз, 12-19 сентября 2010 г.

6. Калинин A.B., Беагон B.C., Калинин В.А. Методика и аппаратура радиоголографических исследований характеристик больших зеркальных антенн. // Труды Международной научной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ - ИРЭМВ-2011» Таганрог, 27 июня - 2 июля 2011 г.

7. Калинин A.B., Игнатов С.П., Беагон B.C., Калинин В.А. Методика и результаты исследований характеристик антенны П2500 в Уссурийске радиоголографическим методом в С-диапазоне. // Тезисы докладов Всероссийской Астрономической Конференции «От эпохи Галилея до наших дней». Нижний Архыз, 12-19 сентября 2010 г.

Прочие издания:

8. Ивлев Д.Н., Калинин В.А. Компенсация перекрёстных искажений полезного сигнала в цифровом приёмнике, обусловленных воздействием мощной помехи. // Труды XIII научной конференции по радиофизике. ННГУ. Н. Новгород, 7 мая 2009 г.

9. Калинин В.А. Исследование влияния алгоритмов синхронизации на вероятность битовых ошибок в цифровом приемнике. // Труды XIV научной конференции по радиофизике. ННГУ. Н. Новгород, 7 мая 2010г.

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Список сокращений 4

Введение 5

Глава 1. Экспериментальный анализ перекрестных и интермодуляционных искажений, вызванных воздействием мощной внеполосной помехи. 19

1.1. Искажения сигнала в усилителе при воздействии на его вход мощной внеполосной помехи..............................................................................19

1.2. Анализ перекрёстных и интермодуляционных искажений, возникающих при работе усилителя в нелинейном режиме, вызванном воздействием мощной внеполосной помехи..............................................................................19

1.3. Исследование зависимости амплитудных и фазовых перекрёстных искажений полезного сигнала в усилителе от частоты мощной внеполосной помехи............24

1.4. Описание метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных

искажений...........................................................................................40

Выводы...............................................................................................43

Глава 2. Имитационное моделирование и экспериментальное исследование использования метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы СВЯЗИ. 45

2.1. Структура приемника, имеющего в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений......................................................44

2.2. Моделирование влияния шума на точность измерения параметров компенсации перекрёстных искажений........................................................................50

2.3. Имитационное моделирование работы алгоритма компенсации нелинейных искажений, учитывающие влияние погрешностей измерения параметров компенсации на точность алгоритма...............................................................................58

2.4. Экспериментальные исследования применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи......63

2.5. Структура приемопередатчика, имеющего в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений, основанную на

оценке мощности и частоты помехи...........................................................82

Выводы...............................................................................................86

Глава 3. Применение метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемниках шумовых сигналов. 88

3.1. Структуры радиометров и интерферометра, имеющих в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений............................88

3.2. Цифровой корреляционный приемник для антенных измерений.................105

3.3. Экспериментальные исследования применения метода амплитудно-фазовой

компенсации перекрестных искажений в корреляционном интерферометре.......131

Выводы.............................................................................................136

Заключение 138

Литература I44

Подписано в печать 19.11.2012. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 886.

Отпечатано с готового оригинал-макета в ЦЦП РИУ Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского 603950, Н. Новгород, пр. Гагарина, 23

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Калинин, Владимир Андреевич

Список сокращений.

Введение.

1. Экспериментальный анализ перекрестных и интермодуляционных искажений, вызванных воздействием мощной внеполосной помехи.

1.1. Искажения сигнала в усилителе при воздействии на его вход мощной внеполосной помехи.

1.2. Анализ перекрёстных и интермодуляционных искажений, возникающих при работе усилителя в нелинейном режиме, вызванном воздействием мощной внеполосной помехи.

1.3. Исследование зависимости амплитудных и фазовых перекрёстных искажений полезного сигнала в усилителе от частоты мощной внеполосной помехи.

1.4. Описание метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

Выводы.

2. Имитационное моделирование и экспериментальное исследование использования метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи.

2.1. Структура приемника, имеющего в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

2.2. Моделирование влияния шума на точность измерения параметров компенсации перекрестных искажений.

2.3. Имитационное моделирование работы алгоритма компенсации перекрестных искажений, учитывающие влияние погрешностей измерения параметров компенсации на точность алгоритма.

2.4. Экспериментальные исследования применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи.

2.5. Структура приемопередатчика, имеющего в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений, основанную на оценке мощности и частоты помехи.

Выводы.

3. Применение метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемниках шумовых сигналов

3.1. Структуры радиометров и интерферометра, имеющих в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

3.2. Цифровой корреляционный приемник для антенных измерений.

3.3. Экспериментальные исследования применения метода амплитудно-фазовой компенсации в корреляционном интерферометре.

Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Амплитудно-фазовая компенсация воздействия мощной внеполосной помехи на радиоприемное устройство"

Актуальность проблемы.

Обнаружение радиосигналов и измерение их параметров информационно-измерительными системами (ИИС) существенно усложнилось в последнее время. Интенсивное развитие средств радиосвязи, радиолокации, радионавигации и радиоуправления привело к тому, что в условиях ограниченного пространства на одном и том же или на соседних участках частотного диапазона одновременно работает несколько радиосистем различного назначения (системы спутниковой навигации, цифровое радио и телевидение, сенсорные сети, радиолокационные системы, компьютерные беспроводные сети, сотовая связь и т. д.).

Фундаментальные работы В.А. Котельникова [1], Д.В.Агеева [2], И.Н. Амиантова [3], Л.С. Гуткина [4], Ю.С. Лезина [5], В.И.Тихонова [6, 7], А.П. Трифонова [8,9] и многих других ученых подготовили обширную теоретическую базу для решения многих конкретных задач в области помехоустойчивости радиоприёмных устройств. Тем не менее, в современных условиях проблемы помехоустойчивости ставят некоторые новые задачи, определяемые спецификой совместной работы современных радиоэлектронных средств.

Среди проблем помехоустойчивости радиосистем особое место занимает проблема помехоустойчивости радиоприемных устройств (РПУ) по отношению к мощным помехам, превышающим динамический диапазон входных активных цепей РПУ. Действие мощных помех на активные цепи приводит к нелинейным искажениям полезного сигнала. Наиболее остро эта проблема стоит в радиоэлектронных комплексах [10, 11], системах спутниковой навигации и радиосвязи [12, 13], системах связи малого радиуса действия [14-16]. Нелинейные искажения могут возникать в приемнике при попадании на входные активные цепи (такие, как малошумящий усилитель) целенаправленно поставленных блокирующих помех, или при непреднамеренном воздействии на радиоприемное средство мощного сигнала другой радиоэлектронной системы. И в том и в другом случае, если входные фильтры не могут ослабить помеху в достаточной степени, активные входные цепи переходят в нелинейный режим работы, что приводит к сильным нелинейным искажениям полезного сигнала и снижению коэффициента усиления полезного сигнала. Как отмечается в работе [14], подобные искажения могут возникнуть и в передатчике, при попадании мощного сигнала от другого радиопередающего средства на активные цепи передатчика. Результаты различных теоретических и экспериментальных исследований, например [14-17], показывают существенное негативное влияние различных систем передачи информации друг на друга, когда такие системы одновременно работают в ограниченной области пространства и используют один и тот же или смежные частотные диапазоны.

Проблема защиты других ИИС, например, радиометров и интерферометров, от воздействия мощных помех так же является актуальной задачей современной радиотехники. В настоящий момент, имеется ряд публикаций, посвященных защите модуляционного радиометра [18, 19] от мощных помех. Проблема защиты от мощных помех интерферометров и систем, построенных на их основе (например, радиотелескопов), возникает, например, в радиоастрономии [20,21]. Некоторое время назад была начата программа наблюдения за влажностью поверхности земли и содержанием соли в верхнем слое мирового океана, получившая названия SMOS

Soil Moisture and Ocean Salinity satellite) [22]. Знание этих распределений с надлежащей пространственной и временной дискретизацией, как ожидается, может значительно улучшить прогнозирование погоды, климата и экстремальных ситуаций. В качестве одного из путей решения такой задачи, было предложено создание внеземного радиотелескопа. Эта программа получила название MIRAS

Microwave Imaging Radiometer with Aperture Synthesis) [23]. Другим способом решения поставленной задачи является наблюдение земной и морской поверхности с помощью корреляционного радиометра, размещенного на борту самолета. В рамках работ по этому направлению был создан радиометр, получивший название

CAROLS (Cooperative Airborne Radiometer for Ocean and Land Studies) [24,25]. Как 6 выяснилось ходе экспериментального исследования, работу созданного радиометра осложняет наличие большого количества помех, в том числе и мощных [25]. Вопросам защиты от помех, осложняющих работу корреляционного радиометра CAROLS, посвящена работа [26]. По-видимому, в связи с дальнейшем развитием радиоэлектронных средств, вопросы защиты радиометров и интерферометров от помех разного рода будут становиться все более актуальными.

Существует достаточно много работ, посвященных описанию нелинейных эффектов, возникающих при прохождении смеси полезного сигнала, шума, мощной помехи (или сигнала большой мощности и шума) по приемному тракту радиотехнического устройства. Подробно рассмотрены явления перегрузки усилительных устройств [27], перекрестные искажения и явления интермодуляции [28], вопросы образования комбинационных частот [29] и т.д. Основные результаты этих работ систематизированы в [30-32]. Следует отметить, что в этих исследованиях обычно предполагалось, что на первые каскады усиления и преобразовательные каскады поступают сравнительно слабые сигналы, и искажения происходят в блоках дальнейшей обработки сигнала. В последнее десятилетие появилось большое число работ, в которых количественно оценивается влияние нелинейных искажений на помехоустойчивость цифровых систем связи (см, например, [33-36]), на форму энергетического спектра случайных последовательностей [37]. Эти работы позволяют оценить ухудшение качества связи, вызванное нелинейными искажениями, и могут быть полезны при проектировании радиоэлектронных средств. Однако, как правило, при построении моделей для анализа нелинейных эффектов, рассматриваются не все нежелательные эффекты, не учитываются, скажем, динамические искажения полезного сигнала, что ограничивает область применения расчетов.

Арсенал средств борьбы с мощными помехами, переводящими радиоприемные устройства в нелинейный режим, можно разделить на два основных направления. Первый путь включает в себя различные способы по недопущению проникновения мощной помехи на активные цепи приемного устройства. Второй 7 путь заключается в обработке смеси искаженного сигнала, помехи и шума в самом приемнике с целью как можно более полного извлечения из неё передаваемой информации.

В первом случае набор технических средств достаточно широк, но, зачастую, требует значительного усложнения радиоприемных средств, и малоперспективен в виду постоянно возрастающей насыщенности радиоэфира. В этом случае используются различного рода преселекторы [38], компенсационные схемы [39] и схемы быстрой перестройки частоты [40, 41]. Использование специальных преселекторов неперспективно в первую очередь по экономическим соображениям: размер, вес, стоимость [42], использование же компенсационных схем ограничено их недостаточным быстродействием [34] или малым динамическим диапазоном [43].

Подавление непрерывной узкополосной помехи, переводящей цепи приемника в нелинейный режим, можно осуществлять с помощью режекторных фильтров (РФ) [44-46]. Обычно фильтр ставиться на входе РПУ, до малошумящего усилителя и смесителя. В случае нестационарной узкополосной помехи, можно применять блоки таких фильтров или перестраиваемые режекторные СВЧ фильтры [47].

Применение РФ особенно эффективно в случае, когда ширина спектра полезного сигнала значительно больше ширины спектра помехи, в частности, в системах связи с шумоподобными сигналами [48]. В системах без расширения спектра, при совпадении несущей сигнала с частотой помехи (или, если эти частоты очень близки), режекция может привести к подавлению полезного сигнала.

Высокодобротные узкополосные РФ создаются современной промышленностью с помощью диэлектрических резонаторов [47], с использованием поверхностных акустических волн [49] или на основе ядерного магнитного резонанса [50]. Следует относиться особенно осторожно к использованию РФ, выполненных на активных элементах, так как нелинейные эффекты, возникающие при воздействии мощных импульсных помех, могут привести к полному запиранию входного тракта.

Для борьбы с импульсными помехами большой амплитуды и малой длительности широко применяются такие схемы защиты, как ШОУ (Широкополосный усилитель - амплитудный Ограничитель - Узкополосный усилитель), ШПУ (Широкополосный усилитель - Прерыватель - Узкополосный усилитель) [45]. В частности, системы ШОУ используются для защиты от импульсных помех в современных приемниках стандарта CDMA [51].

Бланкирование помех [52] является еще одним эффективным и широко распространенным способом защиты от импульсных помех разной интенсивности (в т. ч. и превышающих динамический диапазон РПУ). В дополнительном канале выделения помехи формируются управляющие импульсы напряжения, и подаются на управляемый ими прерыватель, расположенный перед защищаемым каскадом. В системах с бланкированием часто проявляется эффект последействия и потери чувствительности. В этом случае, длительность управляющих сигналов получается больше длительности самой помехи, и приемник закрыт для приема полезного сигнала в момент времени, следующий непосредственно за помехой. Путем использования специальных технических решений [54-58], эффект последействия и потери чувствительности может быть значительно снижен.

Сравнительные оценки эффективности работ перечисленных выше систем защиты от импульсных помех приведены в [57, 58]. В этих работах показано, что общим недостатком систем подавления импульсных помех является ухудшение их эффективности при воздействии помех, по своей структуре приближающихся к «неимпульсным». Причем, чем выше устойчивость системы подавления помех к импульсным помехам, тем более ухудшается ее устойчивость к неимпульсным. Схемы ШПУ, а так же системы с бланкированием вообще теряют свою работоспособность при работе в условиях непрерывных помех.

Второй путь борьбы с мощными помехами включает в себя применение различных способов расширения динамического диапазона входного усилительного устройства и последующей компенсация помехи, находящейся в аддитивной смеси с сигналом [40]. Для расширения динамического диапазона усилительных каскадов 9 широко используются схемы автоматической регулировки усиления (АРУ), линеаризующие каскады, логарифмические усилители и т.д. В работе [59] подробно рассматриваются преимущества и недостатки этих способов.

Автоматическая регулировка мощности (АРМ) и схемы АРУ заметно уменьшают способность приемного устройства выделять слабый сигнал на фоне сильной помехи, увеличивая, при этом инерционность приемного устройства. Поскольку ослабляется вся входная смесь, уменьшается мощность и самого полезного сигнала, что приводит к снижению чувствительности приемника. Ещё одним недостатком применения усилителя с плавно регулируемым коэффициентом усиления, входящим в состав АРУ, на входе приёмника является высокое значение коэффициента шума по сравнению с малошумящими усилителями, что также приводит к снижению чувствительности приёмника. В [60] приводится оценка возможности реализации подобных устройств. Интерес к расширению динамического диапазона радиоприемных систем путем регулировки усиления не утрачен и в настоящее время. В качестве примера можно привести работу [61].

В работе [62] представлен новый способ расширения динамического диапазона АЦП, основанный на добавлении или вычитании из полезного сигнала постоянной составляющей при переходе режима работы АЦП в нелинейный режим. Предлогаемый метод, по-видимому, может быть реализован несколько проще, чем автоматическая регулировка усиления. Кроме того, он допускает использование МШУ в структуре приемника.

Нелинейные методы линеаризации приводят к явно выраженным усложнениям схемы [63, 64] , которые становятся еще более значительными, если синтез линеаризуемых элементов проводить на основе теории нелинейной фильтрации [65].

Необходимо отметить, что возможности рассмотренных способов в части дальнейшего расширения динамического диапазона ограничены, т.к. они становятся малоэффективными именно в режиме большого входного сигнала [60, 63, 64].

В работах [66, 67] представлено несколько новых способов борьбы с помехой большой мощности, проникающей на вход радиочастотных усилительных каскадов РПУ. Они осуществляют выделение огибающей сигнала с амплитудной модуляцией, либо мощности шумового сигнала на выходе приемного тракта информационно-измерительной системы, работающей в нелинейном режиме, обусловленном воздействием мощной узкополосной, импульсной или шумовой помехи, превышающей динамический диапазон частотно-избирательных каскадов. Данные способы основаны на использовании комбинационных частот, возникающих при взаимодействии сигнала с помехой на работающем в нелинейном режиме усилителе.

Основным недостатком методов, описанных в [66, 67], является их применимость только по отношению к амплитудно-модулированным сигналам, в то время как многие информационно-измерительные системы используют сигналы с фазовой или амплитудно-фазовой модуляцией.

Относительно недавно были предложены два новых способа выделения полезного сигнала на фоне мощной блокирующей помехи, проникающей на входные активные цепи РПУ [68, 69]. Источник [68] описывает модель приёмного устройства, осуществляющего коррекцию нелинейных искажений фазомодулированных сигналов, а метод, предложенный в [69] подходит для приёма сигналов произвольного вида. В основе метода, описанного в [69], лежит идея компенсации амплитудных и амплитудно-фазовых перекрёстных искажений слабого полезного сигнала, возникающих при работе входного усилителя РПУ в нелинейном режиме, вызванным воздействием на вход РПУ мощной блокирующей помехи.

РПУ. Зависимости величин амплитудных и фазовых искажений полезного сигнала от мгновенной мощности помехи на входе усилителя хранятся в специальных

11 корректировочных таблицах, находящихся в памяти РПУ. В каждый момент времени приёмник измеряет мгновенную мощность помехи на входе усилителя и по таблицам определяет степень искажений полезного сигнала, в соответствии с которыми корректирует принимаемый сигнал.

Стоит особо отметить, что метод, предложенный в [69], при использовании сигналов с расширенным спектром может быть так же применен и в случае попадания мощной помехи в полосу полезного сигнала. В таком случае сама помеха устраняется при сжатии спектра передаваемого сообщения в приемнике, нелинейные искажения устраняются с помощью метода амплитудно-фазовой компенсации.

Описанный в [69] метод был использован в качестве основного в ходе выполнения работы. Этот метод нуждается в дополнительном исследовании, так как он не прошел экспериментальной проверки. Кроме того, возможно дальнейшее совершенствование метода, поскольку он учитывает не все особенности работы в нелинейном режиме перегруженного мощной помехой входного каскада РПУ. Предложенный способ применим к цифровым системам связи. В то же время, интересным направлением помехоустойчивости ИИС является разработка способов защиты от мощных помех других радиоприемных устройств, например, радиометров и интерферометров.

Целью работы является повышение устойчивости РПУ к воздействию мощной внеполосной помехи.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

12 цифровой системы связи. Разработка модернизированного метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

Методы исследования Для решения поставленных задач используются методы спектрального анализа, цифровой обработки сигналов, теоретической радиотехники, математическое и имитационное компьютерное моделирование с использованием программ, разработанных автором.

Научная новизна работы:

3. Проведен анализ нелинейных искажений, возникающих в в корреляционном приемнике и модуляционном радиометре при воздействии мощной внеполосной помехи на вход устройств. Разработан принцип построения корреляционного и модуляционного радиометров, а так же корреляционного интерферометра, имеющих в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений принимаемого сигнала. Получены экспериментальные данные, подтвердившие эффективность применения метода в корреляционном интерферометре.

Теоретическая и практическая значимость работы Теоретической значимость работы заключается в результатах анализа нелинейных искажений, возникающих в корреляционном приемнике и модуляционном радиометре при воздействии мощной внеполосной помехи на вход устройств. В обосновании возможности применения метода амплитудно-фазовой компенсации в случае приема узкополосных сигналов любого типа, в том числе шумовых, в корреляционном приемнике и модуляционном радиометре. В результатах анализа влияния шумов на точность измерения параметров и на точность работы метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений.

Разработка новых способов повышения помехоустойчивости информационно-измерительных систем против мощных помех» заключенному в рамках рамках реализации мероприятия 1.3.1 Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.

Разработанный и созданный в ходе работы корреляционный приемник был использован:

Разработанный корреляционный приемник доступен для мелкосерийного производства.

Вклад автора

Провел экспериментальные исследования метода амплитудно-фазовой компенсации, участвовал в разработке и создании корреляционного приемника для антенных измерений, предложил модернизированный метод амплитудно-фазовой компенсации, разработал структуры радиометров и интерферометра, имеющих в своем составе системы амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений, участвовал в радиоголографических измерениях на 70-ти метровой зеркальной антенне П2500.

Апробация результатов работы и публикации

Результаты диссертационной работы представлялись на VII научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments» (Москва, 2008), на 13-ой и 14-ой научных конференциях по радиофизике, (Н. Новгород, 2009 и 2010), на Всероссийской Астрономической Конференции «От эпохи Галилея до наших дней» (Нижний Архыз 2010), на международной научной конференции «Излучение и рассеяние ЭМВ - ИРЭМВ-2011» (Таганрог, 2011).

По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК.

Результаты, выносимые на защиту

2. Предложен усовершенствованный метод амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений с оценкой частоты мощной помехи и автоматическим обновлением параметров компенсации в приёмнике.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

Заключение диссертации по теме "Радиофизика"

Выводы.

1. Проведен анализ нелинейных искажений, возникающих в приемниках слабых шумовых сигналов (корреляционном приемнике и модуляционном радиометре) при воздействии на вход устройств мощной внеполосной помехи, показавший возможность применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений при приеме любых (в том числе, шумовых) сигналов. Приведены структурные схемы построения приемников слабых шумовых сигналов, имеющие в своем составе системы амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений. Применение подобных схем, позволит повысить степень помехозащищенности радиоприемных устройств.

2. Создан цифровой корреляционный приемник, предназначенный для проведения антенных измерений. Созданный прибор позволяет гибко менять основные параметры работы приемника, такие как время накопления, полосу обрабатываемого сигнала, центральную частоту принимаемого сигнала, а так же многие другие. Управление приемником осуществляется через компьютер с помощью специально разработанного программного обеспечения. Прибор реализован на базе ПЛИС. Максимальная частота оцифровки входного сигнала составляет 300 МГц, время накопления изменяется от 2 мс до 30 сек с шагом 1 мс, диапазон перестройки полосы обрабатываемого сигнала меняется от 8 до 100 МГц, величина вводимой задержки меняется от 3,3 не до 4 мке с шагом 3,3 или 4 не. Количество отсчетов корреляционной функции, вычисляемых прибором по одному запросу, может варьироваться от 1 до 800. Отсчеты могут накапливаться один за другим, непрерывно, или через заданный временной интервал. Динамический диапазон прибора позволяет проводить измерения параметров антенн в диапазоне не менее 70 дБ. Прибор может быть использован при измерении характеристик антенн, а так же в других задачах, например, в задачах радиометрии а так же в образовательном процессе.

3. В ходе экспериментальной апробации цифрового корреляционного приемника на крупнейшей зеркальной полноповоротной антенне «П2500» получены результаты, подтвердившие высокие технические характеристики

136 созданного прибора. Измерения были выполнены по сигналам геостационарных ИСЗ частотных диапазонов 4 ГГц и 11 ГГц.

4. С помощью созданного корреляционного цифрового приемника получены ■экспериментальные оценки эффективности применения метода амплитудно-фазовой компенсации в корреляционном интерферометре. Уровень нелинейных искажений, присутствующих на выходе интерферометра, при применении системы коррекции снижается с 8 дБ до 1 дБ по амплитуде, и с 45 до 5 градусов по фазе. Полученный результат подтверждает эффективность применения исследуемого метода амплитудно-фазовой компенсации в корреляционном ии герферометре.

Заключение.

В ходе выполнения работы был исследован и усовершенствован метод амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений, возникающих при воздействии на вход радиоприемного устройства мощной неполосной помехи. Экспериментально доказана эффективность применение метода в цифровой системе связи, а так же в корреляционном интерферометре. Произведен анализ влияния мощной внеполосной помехи на работу приемников слабых шумовых сигналов, позволивший предложить конкретные структурные схемы таких приборов, имеющих в своем составе схемы, реализующие работу метода.

Особый практический интерес представляют лабораторный макет цифровой системы связи и корреляционный приемник, созданные в процессе выполнения диссертационной работы, с помощью которых были проведены экспериментальные исследования эффективности применения метода. Данные устройства позволяют проводить широкий класс экспериментальных работ по исследованию радиоприемных устройств. Кроме того, созданные устройства могут найти свое применение в образовательном процессе.

Созданный в процессе работы корреляционный приемник был использован в ряде хоздоговорных ОКР, проводимых университетом в рамках работ по Федеральной космической программе России на 2006-2015 для проведения измерений на крупнейшей отечественной полноповоротной антенне «П2500». Приемник доступен для мелкосерийного производства.

Полученные в диссертации результаты использованы в научно-исследовательских работах в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского, проводимых в рамках мероприятий 1.3.1 и 1.2.1 Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.

В ходе выполнения работы получены следующие основные результаты.

1. Проведены экспериментальные исследования современных МШУ, показавшие существенность как амплитудных, так и фазовых искажений полезного сигнала во всех исследуемых усилителях при воздействии мощной внеполосной амплитудно-модулированной помехи. Максимальные величины данных искажений для исследуемых усилителей колеблются по фазе в диапазоне от 20 до 160 градусов, а по коэффициенту усиления - от 11 до 40 дБ. Такая глубокая модуляция фазы и амплитуды полезного сигнала при быстро меняющейся во времени амплитуде помехи может оказать катастрофическое влияние на качество передаваемой информации в современных системах связи и непременно нуждается в компенсации. Установлено, что величина перекрестных искажений не зависит от мощности полезного сигнала, если он не превосходит динамический диапазон усилителя, и, при относительно медленном изменении огибающей помехи, не превышающим нескольких десятков кГц, не зависит от предыдущих мгновенных значений мощности помехи на входе усилителя.

2. Экспериментальные зависимости Р5(Р,) / Р/рз(Рд показывают, что самая мощная интермодуляционная составляющая 3-го порядка будет по амплитуде примерно в 40 раз слабее полезного сигнала. Это позволяет говорить о возможности пренебрежения всеми интермодуляционными составляющими, попадающими в полосу полезного сигнала. Данные значения подтверждают выводы, сделанные по результатам теоретического расчёта, приведённого в работе [69], о том, что искажения слабого полезного сигнала в его полосе частот, обусловленные взаимной модуляцией (интермодуляцией), в условиях действия единственной мощной узкополосной помехи достаточно малы по сравнению с полезным сигналом, а, значит, не вносят в него существенных искажений.

3. Проведены экспериментальные исследования зависимости перекрёстных амплитудно-фазовых искажений полезного сигнала в МШУ, перегруженном мощной внеполосной помехой от частоты помехи. Как видно из полученных данных, максимальные разницы значений относительного коэффициента усиления и относительного сдвига фазы при изменении частоты помехи составляют около 5 дБ и 8° соответственно. В случае модуляции сигнала с малым количеством точек в сигнальном созвездии (например, BPSK или QPSK), игнорирование этой зависимости, может не сильно сказаться на качестве принимаемого сигнала, однако, в случае модуляции сигнала с большим количеством точек в сигнальном созвездии (например, QAM-16, QAM-64, PSK-16 и т.д.), игнорирование данной зависимости может привести к значительному ухудшению качества работы системы компенсации искажений.

4. Создана компьютерная модель приемника цифровой системы связи, имеющего в своем составе систему амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений. В результате проведенного имитационного компьютерного моделирования получены количественные оценки интервала усреднения, необходимого для измерения параметров компенсации с заданной точностью при фиксированном отношении сигнал/шум. Получены количественные оценки вероятности возникновения ошибок в системе связи, учитывающие влияние шума, присутствующего измерении параметров. Эти зависимости представляют большой практический интерес. В зависимости от соотношения сигнал/шум, интервал усреднения, необходимый для получения приемлемого качества работы помехоустойчивого приемника при воздействии на его вход мощной внеполосной помехи, может меняться от нескольких единиц отсчетов до нескольких сотен отсчетов.

5. Создан лабораторный макет цифровой системы связи, в приемнике которого реализован предложенный метод амплитудно-фазовой коррекции перекрестных искажений. Полученный макет позволяет гибко менять основные параметры цифровой системы связи, такие как способ модуляции сигнала, состав пакета, передаваемого в системе связи, тип фильтра, несущую частоту сигнала, а так же другие параметры. Приемник и передатчик макета отображают сигнальные созвездия, глазковые диаграммы, спектр и форму переданного и полученного сигналов. Кроме того, в приемнике макета реализована функция автоматического вычисления вероятности возникновения битовой ошибки (BER)

140 в системе связи. Полученный макет позволяет проводить широкий класс лабораторные исследований в области цифровых систем связи, а так же может использоваться в образовательном процессе.

6. Проведенные на базе созданного макета исследования экспериментально доказывают эффективность применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений в приемнике цифровой системы связи. Эффективность применения системы была оценена визуально, по изменению качества картинки, передаваемой по системе связи, и количественно, путем оценки изменения вероятности возникновения битовой ошибки (ВЕЯ) в системе. С помощью описанного алгоритма удалось достичь снижения вероятности возникновения битовых ошибок, вызванных нелинейными искажениями, более чем в 105 раз для сигнала с модуляцией (^РБК и в 104 раз для модуляции РАМ-16. Дальнейшее развитие данной технологии позволит в дальнейшем существенно повысить надежность передачи данных в условиях воздействия мощных помех.

7. Предложена усовершенствованная структура построения приемопередатчика цифровой системы связи, компенсирующего нелинейные искажения на основании оценки мощности и частоты помехи. Эта структура позволит увеличить помехозащищенность системы связи в случае модуляции сигнала с большим количеством ючек в сигнальном созвездии (например, (^АМ-16, С)АМ-64, Р8К-16 и т.д.). Кроме того, добавлена автоматическая система измерения параметров компенсации в структуру приемопередатчика, что позволит повысить точность измерения параметров компенсации и проводить повторные измерения параметров компенсации в случае возникновения такой необходимости.

8. Проведен анализ нелинейных искажений, возникающих в приемниках слабых шумовых сигналов (корреляционном приемнике и модуляционном радиометре) при воздействии на вход устройств мощной внеполосной помехи, показавший возможность применения метода амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений при приеме любых (в том числе, шумовых) сигналов. Приведены структурные схемы построения приемников слабых шумовых сигналов, имеющие в своем составе системы амплитудно-фазовой компенсации перекрестных искажений. Применение подобных схем, позволит повысить степень помехозащищенности радиоприемных устройств.

9. Создан цифровой корреляционный приемник, предназначенный для проведения антенных измерений. Созданный прибор позволяет гибко менять основные параметры работы приемника, такие как время накопления, полосу обрабатываемого сигнала, центральную частоту принимаемого сигнала, а так же многие другие. Управление приемником осуществляется через компьютер с помощью специально разработанного программного обеспечения. Прибор реализован на базе ПЛИС. Максимальная частота оцифровки входного сигнала составляет 300 МГц, время накопления изменяется от 2 мс до 30 сек с шагом 1 мс, диапазон перестройки полосы обрабатываемого сигнала меняется от 8 до 100 МГц, величина вводимой задержки меняется от 3,3 не до 4 мке с шагом 3,3 или 4 не. Количество отсчетов корреляционной функции, вычисляемых прибором по одному запросу, может варьироваться от 1 до 800. Отсчеты могут накапливаться один за другим, непрерывно, или через заданный временной интервал. Динамический диапазон прибора позволяет проводить измерения параметров антенн в диапазоне не менее 70 дБ. Прибор может быть использован при измерении характеристик антенн, а так же в других задачах, например, в задачах радиометрии а так же в образовательном процессе.

10. В ходе экспериментальной апробации цифрового корреляционного приемника на крупной зеркальной антенне получены результаты, подтвердившие высокие технические характеристики созданного прибора. Измерения были выполнены по сигналам геостационарных ИСЗ частотных диапазонов 4 ГГц и 11 ГГц.

11. С помощью созданного корреляционного цифрового приемника получены экспериментальные оценки эффективности применения метода амплитудно-фазовой коррекции в корреляционном интерферометре. Уровень перекрестных искажений, присутствующих на выходе интерферометра, при применении системы коррекции снижается с 8 дБ до 1 дБ по амплитуде, и с 45 до

142

5 градусов по фазе. Полученный результат подтверждает эффективность применения исследуемого метода амплитудно-фазовой компенсации в корреляционном интерферометре.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Калинин, Владимир Андреевич, Нижний Новгород

1. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. // М: Радио и связь, 1998, 400 с.

2. Агеев Д.В. Теория линейной селекции и проблемы пропускной способности "эфира". // Кандидатская диссертация. 1938, ЛЭИС.

3. Амиантов И.Н. Избранные вопросы статистической теории связи. // М.: Сов. радио, 1971, 416 с.

4. Гуткин Л.С. Теория оптимальных методов радиоприёма при флуктуационных помехах. // М.: Сов. радио, 1972, 487 с.

5. Лезин Ю.С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. // М.: Сов. радио, 1969, 445 с.

6. Тихонов В.И. Помехоустойчивость оптимальных методов приёма амплитудно-модулированных колебаний. // Электросвязь. 1968, № 9.

7. Тихонов В.И. Помехоустойчивость оптимальных методов приёма фазомодулированных и частотно-модулированных радиосигналов. // Электросвязь. 1969, № 3.

8. Трифонов А.П., Куликов Е.И. Оценка параметров сигналов на фоне помех. // М.: Сов. радио, 1978, 296 с.

9. Трифонов А.П., Шинаков Ю.С. Совместное различение сигналов и оценка их параметров на фоне помех. // М.: Радио и связь, 1986, 266 с.

10. Фогель С. Радиопомехи: причины возникновения, характер воздействия и средства защиты. //Электроника. 1963, № 25.

11. Барченков С. А. Проблема электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры. // Морской сборник, № 12, 1968.

12. Ефимов В.П. Оценка влияния нелинейного преобразователя на помехоустойчивость приема широкополосных сигналов в спутниковых сетях. // Электромагнитные волны и электронные системы, том 3, № 1, 1998,

13. Куюн А.В. Исследование электромагнитной совместимости излучающих радиосистем малого радиуса действия. // Радиотехника, № 6, 2007.

14. Compatibility of Bluetooth with other existing and proposed Radio communication Systems in the 2.45 GHz frequency band. // ECR Report 109, Oct. 2001.

15. Куюн А.В. Исследование электромагнитной совместимости излучающих радиосистем малого радиуса действия интеллектуального здания. // Надежность и качество. №1, 2007.

16. S. Shellhammer, SCORT/ An Alternative to the Bluetooth SCO Link for Operation in an Interference Environment, 01/145rl IEEE 802.15-0l/145rl, March 2001. http://www.ieee802.org/15/pub/TG2-Coexistence-Mechanisms.html.

17. Шкелев Е.И. Методы и системы комплексной аналого-цифровой обработки сигналов в микроволновой радиометрии. // Докторская диссертация, Нижний Новгород, 2002.

18. Лебедев B.C., Орлов И.Я., Кошечкин В.А. Модуляционный радиометр. // Патент РФ номер 2022286 от 30.01.1991.

19. M. Martin-Neira. MIRAS A Two-Dimensional Aperture-Synthesis Radiometer for Soil-Moisture and Ocean-Salinity Observations. // ESA Bulletin Nr. 92., November 1997.

20. SMOS Project Team. The Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) Mission. // http://sta.jrc.ec.europa.eu/URSI-2005-Commission-F-Symposium/fullpapers/URSI-F-2005-Art6.1 .pdf

21. Zribi Mehrez and etc. Fist overview of the CAROLS measurements in September 2007. // http://earth.esa.int/smos07/pres/22pres.pdf

22. Mehrez Zribi and etc. CAROLS: A New Airborne L-Band Radiometer for Ocean Surface and Land Observations. // Sensors 2011, 11, 719-742 http://orbit.dtu. dk/fedora/objects/orbit:39346/datastreams/file6232672/content

23. Pascal Fanise and etc. Analysis of RFI Identification and Mitigation in CAROLS Radiometer Data Using a Flardware Spectrum Analyser. // Sensors 2011, 11, 3037-3050; http://www.mdpi.eom/1424-8220/ll/3/3037/pdf

24. FIepoi-юкий Л.Б. Прохождение сигнала и шума через приёмное устройство с нелинейной амплитудной характеристикой. // Известия ВУЗов СССР. Радиотехника, том VII, №6, 1964.

25. Конюхов В.В. Помехоустойчивость многоканальных систем ОФТ при перекрёстных помехах. // Вопросы радиоэлектроники. Сер. XII, вып. 18, 1965.

26. Лаврентьев В.П. К расчёту уровней комбинационных частот приёмника. // Вопросы радиоэлектроники. Сер. XII, вып. 25, 1968.

27. Голубев В.Н. Частотная избирательность радиоприёмников AM сигналов. // М.: Связь, 1970, 197 с.3 1. Грибов И.Б. Нелинейные явления в приемно-передающем тракте аппаратуры связи на транзисторах. // М.: Связь, 1971, 247 с.

28. Кузьмин В.Г. Исследование влияния нестационарных и нелинейных явлений в приемном тракте на эффективность работы адаптивных информационно-измерительных систем. // Кандидатская диссертация. Горький, 1984.

29. Мартиросов В.Е. Влияние нелинейных (компрессионных) искажений на помехоустойчивость приема сигналов QAM. // Радиотехника, №9, 2008.

30. Белов Л.А., Дронов Д.В. Нелинейные эффекты при амплитудно-фазовом преобразовании в усилителе мощности спутникового ретранслятора. // Радиотехника, №1 1, 2005, стр. 97-99.

31. Ефимов В.Г1. Оценка влияния нелинейного преобразователя на помехоустойчивость приема сложных сигналов в динамичных радиосетях с кодовым разделением. // Радиотехника и электроника, том 45, №1, 2000, стр. 82-85.

32. Van den Bos Chris, Kouwenhoven Michiel H. L., Serdijn Wouter A. Effect of smooth nonlinear distortion on OFDM symbol error rate. // IEEE Trans. Commun, vol. 49 №9, 2001, pp. 1510-1514.

33. Силин А.В. Повышение эффективной избирательности бортовых приёмников AM сигналов. // Канд. диссертация, г. Горький, 1971.

34. Синглер Д.В. Система для подавления радиопомех. // Патент № 3256487 (США), 1962.

35. Han Y., Teh Kah С. Error probabilities and performance comparisons of various FFH/MFSK receivers with multitone jamming. // IEEE Trans. Commun., vol.53, №5, 2005, pp. 769-772.

36. Электромагнитная совместимость радиоэлектронной аппаратуры. // Радиоэлектроника за рубежом, № 19, 1968.

37. Защита от радиопомех. Под ред. Максимова М.В. // М.: Сов. радио, 1976,496 с.

38. Suppression of a Phase-sensitive Spectral Component from a Signal. Reilly R.A.I. // Патент №3633117 (США), опубл. 04.01.72.

39. Горбачев А.А., Шушин В.М. А.С. № 443488 (СССР). Устройство для компенсации узкополосных помех. // Опубл. В Б.И., 1975, №34.

40. Балов А.В., Новак Л.Л. А.С. № 324715 (СССР). Устройство подавления узкополосных помех с произвольным спектром. // Опубл. В Б.И., 1972, №2.

41. Ильченко М.Е., Взятышев В.Ф., Гассанов Л.Г. и др. Диэлектрические резонаторы. Под ред. М.Е. Ильченко. // М.: Радио и связь, 1989.

42. Малыгин В.И. Один из способов защиты широкополосных систем связи от мощных узкополосных помех. // Телекоммуникации, №11, 2001.

43. Покровский Ф.Н. Материалы и компоненты радиоэлектронных средств. // Учебное пособие для вузов. М.: Горячая лигия-Телеком, 2005. -350 с.

44. Баруздин С.А. Нелинейная фильтрация узкополосных помех на основе ядерного магнитного резонанса. // Радиотехника, №5, 2001, стр.12.

45. Невдяев Л. CDMA: борьба с помехами. // Сети, №10, 2000.

46. Orlov I. Blocking Radio Receiver by a stream of mutual Impulse Interference. // Tenth international Wroclaw symposium on electromagnetic compatibility. 26-29 June 1990. Wroclaw, 1990.

47. Кузьмин В.Г., Орлов И.Я. О возможности уменьшения последействия в импульсном УПЧ. // Сб. Электромагнитная совместимость. Горький, Горьк. гос. ун-т, 1976.

48. Кузьмин В.Г., Орлов И.Я. А.С. № 907784 (СССР). Импульсный усилитель. // Опубл. в Б.И. 23.02.1982, №7. МКИ Н 03К5/02.

49. Кузьмин В.Г., Орлов И.Я., Шкелев Е.И. А.С. № 995344 (СССР). Устройство для защиты от импульсных помех. // Опубл. в Б.И., 07.02.1983, №5. МКИ Н04В1/10.

50. Гольдберг А.П. Характеристики систем подавления импульсных помех. // Электросвязь, №2, 1966.

51. Венскаускас К.К., Малахов JI.M., Импульсные помехи и их воздействие на системы радиосвязи. // Зарубежная радиоэлектроника, №1, 1978, стр.95.

52. Лу кошкин А.П. Радиолокационные усилители с большим диапазоном входных сигналов. // М.: Сов. радио, 1964, 255 с.

53. Самарин В.П., Клюев С.М. Возможности реализации автоматических систем адаптивной регулировки. // Вестник Верхневолжского отделения Академии технологических наук РФ. Серия Высокие технологии в военном деле, № 1, 1997, стр.115-118.

54. Кузнецов П.В. Реализация адаптивного управления динамическим диапазоном предварительного усилителя в измерительной системе. // Проектирование и технология электронных средств. №3, 2007 г.

55. Кузнецов П.В. Адаптивное увеличение динамического диапазона цифрового приемника. // Вестник ИНГУ. №1, 2012 г.

56. Богданович Б.М., Позняк С.С. О нелинейных методах линеаризации усилителей в широком диапазоне частот. // Изв. ВУЗов СССР «Радиоэлектроника», 1969, т.XII, №11.

57. Rosen F. Linear amplifier with a non-linear feedback network. // Патент США, Кл. 330-110, N3166720, 10.01.1965.

58. Ван-Трис Г. Синтез оптимальных нелинейных систем управления. //М.: Мир, 1964, 166 с.

59. Абызов A.A., Орлов И .Я. Использование комбинационных составляющих для выделения сигнала на фоне мощных помех. // Радиотехника № 9, 2001, стр.5-10.

60. Абызов A.A. Выделение полезного сигнала на фоне помех, превышающих динамический диапазон информационно-измерительных систем. // Кандидатская диссертация. Нижний Новгород, 2003.

61. Д-Н. Ивлев, И.Я. Орлов. Устройство обработки фазомодулированного сигнала в приемном канале. // Патент РФ на полезную модель № 53086 от 27.04.06.

62. Ивлев Д.Н. Приём и обработка сигналов от мобильных систем при воздействии мощных помех и множественных отражений. // Кандидатская диссертация. Нижний Новгород, 2006.

63. Голубев В.Ii. Эффективная избирательность радиоприёмных устройств. // М.: Связь, 1978, 240 с.

64. Бокк О. Ф., Родионов Э. Н., Чернолихова В. П. Обобщенный анализ влияния обратной связи на нелинейные искажения в усилителях. // Теория и техника радиосвязи, № 2, 1997.

65. Pedro Jose Carlos, De Carvalho Nuno Borges. Evaluating co-channel distortion ratio in microwave power amplifiers. // IEEE Trans. Microwave Theory and Techn., vol. 49, № 10,2001.

66. Pages-Zamora Alba, Lagunas Miguel A. Fourier models for non-linear signal processing. // Signal Process., vol.76, №1, 1999.

67. Я.А. Илюшин, O.A. Терехова. Асимптотические методы анализа нелинейных цепей. // Радиотехника, №9, 1999.

68. Волкова И. В., Ивлев Д. Н., Орлов И. Я. Влияние мощнойвнеполосной помехи на выходное отношение сигнал/шум радиоприемного150устройства в режиме блокирования. // Известия ВУЗов Радиофизика, том 48, № 12, 2005.

69. Головин О.В., Репинский В.Н., Хардон Агиляр И. Расчет помехоустойчивости узкополосной нелинейной системы передачи дискретной информации. // Радиотехника, №2, 1998.

70. Rizzoli Vittorio, Cecchetti Claudio, Mastri Franco. A rigorous frequency-domain approach to large-signal noise in nonlinear microwave circuits. // IEEE Microwave and Guided Wave Lett., vol.8, № 6, 1998.

71. Громаков Ю.А., Голяницкий И.А., Попов В.И., Швецов В.П., Шевцов В.А. Анализ влияния смеси сигнала и помех на эффективность. // Инф.-измерит, и управл. системы, том 1, № 5-6, 2003.

72. Макаров С.Б., Попов Е.А. Влияние нелинейного преобразования ограничительного типа на форму энергетического спектра случайных последовательностей многопозиционных сигналов с АФМ. // Радиотехника, №4, 2003.

73. В.Д.Разевиг, Ю.В.Потапов, А.А.Курушин. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office. // Под ред. В.Д.Разевига. М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - 496 с.

74. Алгазинов Э.К., Бобрешов, A.M. Воробьев, A.M., Нестеренко Ю.Н. Отношение сигнал/шум радиоприемника в условиях блокирования. // Вестник ВГУ, Серия физика и математика, №1, 2003, стр. 5-18.

75. Карлов A.M., Волхонская Е.В., Билая Н.Б. Причины уменьшения отношения сигнал/шум на выходе приемника при воздействии блокирующей помехи. // Сб. науч. тр. № 46, 2001.

76. Волков Л.П., Иемировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровойрадиосвязи: базовые методы и характеристики. // М.: Эко-Трендз, 2005, 392 с.151

77. Техническое описание усилителя АВА-52563. // http://avagotech.com/docs/ AV02-1785EN

78. Техническое описание усилителя AD8350. // http://www.analog.com/static/ imported-files/datasheets/AD8350.pdf

79. Техническое описание усилителя МАХ-2611. // http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX2611 .pdf

80. Техническое описание усилителя МАХ-2630. //http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX2630-MAX2633.pdf

81. Б. М. Богданович. Нелинейные искажения в приемно-усилительных устройствах. // М.: Связь, 1980. -280 с.

82. Д.Н.Ивлев, В.А.Калинин. Приём сигнала на фоне мощной помехи, превышающей динамический диапазон приёмника. // Известия вузов. Радиофизика, т.53, №9-10, 2010, с.658.

83. Тревис Дж. LabVIEW для всех. // Пер. с англ. Клушин H.A. М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2005. -544 с.

84. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. // М.: Радио и связь, 1986. -512 с.

85. Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. // Пер.с англ. -М.: Изд. дом "Вильяме", 2003, 1104 с.

86. И.Г.Бакланов Тестирование и диагностика систем связи. // М.: Эко-Трендз, 2001.

87. Ивлев Д.Н., Калинин В.А. Компенсация перекрёстных искажений полезного сигнала в цифровом приёмнике, обусловленных воздействием мощной помехи. // Сборник трудов XIII научной конференции по радиофизике, Н. Новгород, 7 мая 2009.

88. Калинин В.А. Исследование влияния алгоритмов синхронизации на вероятность битовых ошибок в цифровом приемнике. // Труды Научной конференции по радиофизике, ННГУ, 2010.

89. Калинин. В. А., Беагон B.C., Калинин А. В. Корреляционный радиометр для антенных и интерферометрических измерений.// Вестник ННГУ. Радиофизика, т.5 №3, 2011.

90. Калинин В.А., Ивлев Д.Н., Беагон B.C., Калинин A.B. Метод компенсации искажений, возникающих в корреляционном радиометре при воздействии на один из его входов мощной внеполосной помехи. // Вестник ННГУ № 3, 2012.

91. Есепкина Н. А. и др. Радиотелескопы и радиометры . // М., 1973,416 с.

92. Николаев А.Г., Перцев C.B. Радиотеплолокация. // М.: Сов. радио, 1964, 336 с.

93. Христиансен У.,Хёгбом И. Радиотелескопы. // М.: Мир, 1988,304 с.

94. Томпсон А.Р., Моран Дж.М., Свенсон Дж.У. Интерферометрия и синтез в радиоастрономии. // М.: Физматлит, 2003, 624 с.

95. Кузьмин А.Д., Саломонович А.Е. Радиоастрономические методы измерения параметров антенн. // М.: Советское радио, 1964 г., 184 с.

96. Weinreb S. "Digital radiometer". // Proc. IEEE,Vol. 49, No. 6, 1099,1961

97. Губин A.B., Лесовой С.В. Цифровой приемник ССРТ корреляционного типа. // Тезисы докладов на Всероссийской астрономической конференции «От эпохи Галилея до наших дней», Нижний Архыз, 2010.

98. Napier, P. J., A. R. Thompson and R. D. Ekers, The Very Large Array -Design and Performance of a Modern Synthesis Radio Telescope. // Proc. IEEE, Vol. 71, No. 11, 1295-1320, 1983.

99. Piepmeier, J. R. and A. J. Gasiewski, Digital Correlation Polarimetry: Analysis and Demonstration. // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol. 39, No. 11,2392-2410,2001.

100. Fischman, M. A. and England A. W., Sensitivity of a 1.4 GHz Direct-sampling Digital Radiometer. // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, Vol. 37, 2172-2180, September 1999.

101. Ричард Лайонс. Цифровая обработка сигналов. // 2-е издание. Бином-Пресс, 2009 г., 256 стр.

102. Полосовые радиосигналы. Комплексная огибающая и универсальный квадратурный модулятор. // http://www.dsplib.ru/content/quadmod/quadmod.html

103. Ф.Дж. Хэррис. Использование окон при гармоническом анализе методом дискретного преобразования Фурье. // ТИИЭР, т.66 №1, 1978.

104. CIC фильтры Хогенауэра и их характеристики. // http://www.dsplib.ru/content/cic/cic.html

105. Использование CIC фильтров в задачах децимации и интерполяции сигналов // http://www.dsplib.rU/content/cicid/cicid.html#rl

106. Richard Lyons Understanding cascaded integrator-comb filters. // март 2005, http://www.eetimes.com/design/embedded/4006446/Understanding-cascaded-integrator-comb-filters

107. Xilinx. CIC Compiler vl.l. // Product specification. March 24 2008.

108. Hogenauer, Eugene. An Economical Class of Digital Filters For Decimation and Interpolation. // IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. ASSP-29, pp. 155-162, April 1981.

109. Aaron Parsons and others. A Scalable Correlator Architecture Based on Modular FPGA Hardware and Data Packetization. // Publ.Astron.Soc.Pac. 120:1207-1221, 2008

110. Jingye Yan, Ji Wu, Flao Liu6, Xiaolong Dong and Jingshan Jiang, Design and Implementation of digital Correlator for CAS Synthetic Aperture Radiometer. // Progress In Electromagnetics Research Symposium 2005, Flangzhou, China, August 22-26.

111. Тарасов И. Возможности FPGA фирмы Xilinx в задачах цифровой обработки сигналов. // Компоненты и технологии, №5, 2007.

112. Smith P. Measurement of the complete far-filed pattern of large antennas by radio sources. // IEEE Transactions on Antennas and Propogation, v.AP-14, n.l, 1966.