SCI Библиотека

Актуальность. В последние годы широкое распространение в системах связи и навигации находят сигналы с прямым расширением спектра. В частности, эти сигналы превалируют в современных системах спутниковой навигации и используются в системах связи с кодовым разделением каналов. Поэтому задачи построения демодуляторов сигналов с прямым расширением спектра приобретают ключевое значение. Особую значимость при построении демодуляторов приобретает проблема их демодуляторов по скорости следования чипов.

Цель исследования состоит в том, чтобы предложить структуру демодулятора, ориентированную на решение указанной проблемы. Исследование основано на методах компьютерного моделирования.

Решение. В работе переложен подход к построению демодуляторов сигналов с прямым расширением спектра, основанный на современных методах цифровой обработки сигналов. Показано, что главным преимуществом предлагаемого подхода является возможность перестройки демодулятора по чиповой скорости. На основании полученных результатов предложена схема демодулятора сигналов с прямым расширением спектра, использующего методы передискретизации. Передискретизация сигнала, в свою очередь, реализуется на основе полиномиальной интерполяции с использованием полиномов Лагранжа. Предложена структура передискретизатора, подобная структуре интерполирующего фильтра с конечной импульсной характеристикой. Представленные результаты моделирования показывают эффективность предложенного подхода.

Новизна. Представляется, что распространенные в настоящее время подходы к реализации демодуляторов сигналов с прямым расширением спектра в части синхронизации по задержке не отвечают в достаточной степени современным требованиям. Построение схемы синхронизации по задержке на основе передискретизации практически не обсуждается в известных работах. В тоже время современные методы и устройства цифровой обработки сигналов позволяют обеспечить эффективную аппаратную реализацию рассматриваемой схемы. В этой связи предложенный в работе подход к построению демодуляторов представляется весьма актуальным.

Значимость. Результаты работы могут использоваться при построении демодуляторов сигналов с прямым расширением спектра для широкого круга систем связи и навигации. Структура с асинхронной дискретизацией, предложенная в работе, весьма перспективна особенно для демодуляторов, перестраиваемых по чиповой скорости.

Работа относится к области радиосвязи и посвящена анализу функционирования квадратурного стробоскопического преобразователя частоты, который в настоящее время широко применяется в системах программно-определяемого радио, реализованных по принципу приемника прямого преобразования. Такая структура приемника сочетает в себе ряд важных для практической реализации достоинств, таких как высокая адаптивность, простота изменения конфигурации демодулятора, простота аппаратной части приемника и низкая стоимость компонентов. Несмотря на сравнительно широкое распространение квадратурных стробоскопических преобразователей, вопросы их теоретико-сигнального анализа и оптимизации параметров по критериям, характерным для типовых задач радиосвязи, недостаточно освещены в открытых источниках. Известные сложности имеются также и в выборе терминологии, в связи с чем в работе приводится несколько наиболее распространенных в литературе наименований устройств рассматриваемого типа. В основной части работы предлагается достаточно простая математическая модель квадратурного стробоскопического преобразователя частоты, основанная на ряде упрощающих допущений. В то же время, указанные допущения не уменьшают общности полученных результатов. На основе предложенной модели выполняется оценка коэффициента передачи преобразователя частоты. Помимо исследования идеализированной математической модели, в которой переключения считаются мгновенными, производится исследование влияния конечного времени коммутации на коэффициент передачи преобразователя частоты. Для выполнения анализа используется математический аппарат теории сигналов. Предложенная в работе модель стробоскопического преобразователя частоты допускает дальнейшее усложнение и использование для исследования влияния дополнительных факторов на характеристики радиотехнических систем, имеющих рассматриваемую архитектуру. В частности, возможно исследование влияния кратковременной нестабильности (джиттера) периода переключений ключа, а также влияния неидентичности параметров квадратурных каналов. Полученные аналитические выражения и приведенные графики исследованных зависимостей могут быть полезны при проектировании систем радиосвязи различного назначения, в которых используется квадратурный стробоскопический преобразователь частоты.