Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор принципов работы, методов определения координат, используемых сигналов и проблематики в существующих ПРЛС 9
1.1 Принцип работы пассивной РЛС 9
1.2 Обзор телекоммуникационных систем, сигналы которых могут быть использованы в ПРЛС 13
1.3 Современное состояние 19
1.4 Дальность действия пассивной радиолокационной системы, работающей по сигналам сторонних источников подсвета 20
1.5 Выводы 24
2. Обработка сигналов в ПРЛС 26
2.1 Обобщенная структура 26
2.2 Корреляционная обработка сигналов в ПРЛС 27
2.3 Предлагаемый алгоритм корреляционной обработки сигналов 32
2.4 Вычислительная сложность рассмотренных алгоритмов корреляционной обработки 36
2.5 Влияние прямого сигнала передатчика подсвета на работу предлагаемого алгоритма 40
2.6 Выводы 45
3. Оценка параметров передатчика, реконструкция сигналов 47
3.1 Существующие методы оценки рассинхронизации частот гетеродинов передающего и приемного пунктов 49
3.2 Предлагаемый метод оценки рассинхронизации частот гетеродинов передающего и приемного пунктов 54
3.3 Моделирование предлагаемого метода 60
3.4 Экспериментальное исследование предложенного метода в лабораторных условиях 64
3.4.1 Описание экспериментальной установки 65
3.4.2 Параметры используемых сигналов 66
3.4.3 Методика проведения эксперимента 68
3.4.4 Обработка экспериментальных данных и сравнение с результатами моделирования 69
3.5 Экспериментальное исследование предложенного метода на реальных трассах РРВ 77
3.5.1 Описание экспериментальной установки 77
3.5.2 Классификация трасс 79
3.5.3 Методика проведения эксперимента 81
3.5.4 Обработка экспериментальных данных 82
3.6 Выводы 85
4. Компенсация мощного прямого сигнала передатчика подсвета в канале, предназначенном для приема сигнала отраженного от РЛЦ в ПРЛС 87
4.1 Существующие подходы аналоговой компенсации прямого сигнала передатчика подсвета в приемном канале 88
4.2 Предлагаемый метод аналоговой компенсации прямого сигнала передатчика подсвета, в канале предназначенном для приема сигнала отраженного от радиолокационной цели 89
4.3 Факторы влияющие на уровень аналоговой компенсации прямого сигнала передатчика подсвета в приемном канале 92
4.4 Экспериментальная исследование предлагаемого метода в лабораторных условиях
4.4.1 Описание экспериментальной установки 97
4.4.2 Параметры используемых сигналов 99
4.4.3 Методика проведения эксперимента 100
4.4.4 Обработка экспериментальных данных 101
4.5 Выводы 104
Заключение 106
Список использованной литературы 108
- Дальность действия пассивной радиолокационной системы, работающей по сигналам сторонних источников подсвета
- Вычислительная сложность рассмотренных алгоритмов корреляционной обработки
- Экспериментальное исследование предложенного метода в лабораторных условиях
- Предлагаемый метод аналоговой компенсации прямого сигнала передатчика подсвета, в канале предназначенном для приема сигнала отраженного от радиолокационной цели
Введение к работе
Актуальность. Алгоритмы и методы, предлагаемые в данной
диссертационной работе, предназначены для использования в пассивных
радиолокационных системах (ПРЛС), работающих по сигналам сторонних
источников подсвета. Толчком к развитию таких систем стало широкое
распространение беспроводных телекоммуникационных систем, сигналы
которых могут с успехом использоваться в целях пассивной локации. Важной
чертой пассивных радиолокационных систем является скрытность их работы,
поскольку они не излучают зондирующие сигналы, а используют сигналы
сторонних источников. Примеры таких систем имеются за рубежом, например
Silent Sentry (США), Celldar (Великобритания), Сassidian (Германия), ERA
(Чехия), однако отечественных аналогов в результате обзора литературы не обнаружено.
Работа пассивных радиолокационных систем сопряжена с рядом проблем,
ограничивающих дальность действия, а также затрудняющих обнаружение
радиолокационных целей и снижающих точность оценки их параметров. Одной
из таких проблем является малая мощность излучения источников подсвета, что
снижает дальность действия ПРЛС. Для повышения дальности действия ПРЛС
производится накопление сигнала, отраженного от радиолокационной цели,
однако увеличение времени накопления сигнала, отраженного от
радиолокационной цели, ведет к значительному увеличению вычислительной сложности. Другая проблема связна с тем, что прямой сигнал источника подсвета по боковому лепестку диаграммы направленности антенны ПРЛС поступает в канал ПРЛС, предназначенный для приема сигналов, отраженных от радиолокационной цели. Мощность прямого сигнала источника подсвета во много раз превосходит мощность сигнала, отраженного от радиолокационной цели, вследствие чего прямой сигнал передатчика подсвета затрудняет или делает невозможным обнаружение и дальнейшую обработку сигнала, отраженного от радиолокационной цели. Данные проблемы не решены в полном объеме до сих пор, поэтому тема диссертации актуальна и требует решения.
Цель работы – разработка и исследование методов и алгоритмов, позволяющих снизить вычислительные затраты при обработке сигналов, повысить точность оценки параметров передатчика подсвета и уменьшить мощность прямого сигнала передатчика подсвета в канале, предназначенном для приема сигнала, отраженного от радиолокационной цели в пассивной радиолокационной системе, работающей по сигналам сторонних источников подсвета.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
– На основании существующих алгоритмов оценки доплеровского сдвига частоты и задержки сигналов, отраженных от радиолокационной цели, в пассивных радиолокационных системах, разработать алгоритм, позволяющий снизить вычислительные затраты по сравнению с существующими алгоритмами
при сохранении требуемой точности оценки параметров сигнала, отраженного от радиолокационной цели.
– Разработать метод оценки рассогласования частот опорного генератора передатчика подсвета и опорного генератора пассивной радиолокационной системы, позволяющий повысить точность оценки по отношению к известным существующим методам.
– Разработать метод компенсации прямого сигнала передатчика подсвета
в канале, предназначенном для приема сигнала, отраженного от
радиолокационной цели.
– Произвести математическое моделирование и экспериментальную проверку разработанных методов и алгоритмов.
Методы исследования. Поставленные задачи были решены с
использованием методов математического анализа, статистической
радиотехники, математического моделирования. Состоятельность полученных результатов проверялась по экспериментальным данным.
Научная новизна работы:
-
Предложен алгоритм оценки задержки и доплеровского сдвига частоты сигнала, отраженного от радиолокационной цели, позволяющий снизить вычислительную сложность до 2 раз по отношению к известным алгоритмам при сохранении требуемой точности оценки задержки и доплеровского сдвига частоты сигнала, отраженного от радиолокационной цели.
-
Предложен новый метод, позволяющий повысить точность оценки частотной рассинхронизации опорных генераторов источника подсвета и приемника пассивной радиолокационной системы, работающей по сигналам сторонних источников подсвета по сравнению с известными методами до 1,5 раз.
-
Для многопозиционной ПРЛС, работающей по сигналам сторонних источников подсвета, предложен метод аналоговой компенсации прямого сигнала передатчика подсвета в канале, предназначенном для приёма сигнала, отраженного от радиолокационной цели, позволяющий с помощью предложенного блока аналоговой компенсации уменьшить мощность прямого сигнала передатчика подсвета на 30 дБ.
Практическая значимость полученных результатов. Результаты работы внедрены на предприятии ЗАО «НПФ «Микран»» (г. Томск) при выполнении работ по х/д 74/10 для обоснования методов синхронизации в разрабатываемой системе связи WiMIC-2300/2500.
Апробация результатов диссертации. Результаты работы были апробированы на международных и всероссийских конференциях:
– Научная сессия ТУСУР, г. Томск, 2013г., 2014г., 2015г.;
– Электронные средства связи и системы управления, г. Томск, 2013г., 2014г.
– International Conference and Seminar on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices Proceedings, Altai, 2011, 2014, 2015,
– Международная IEEE – сибирская конференция по управлению и связи (SIBCON – 2015), г. Омск, 2015.
Личный вклад автора. Основные результаты диссертации получены
непосредственно автором. Экспериментальные исследования проведены
коллективом кафедры ТОР ТУСУР при прямом участии автора в подготовке и проведении измерений, систематизации и обработке данных. Программы моделирования, расчетов и обработки результатов разработаны лично автором.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Вычислительная сложность двухэтапного корреляционного алгоритма оценки задержки и доплеровского сдвига частоты может быть снижена до двух раз по сравнению с известными алгоритмами за счет использования значений коэффициентов корреляции, полученных на первом этапе обработки, при сохранении требуемой точности оценки задержки и доплеровского сдвига частоты сигнала, отраженного от радиолокационной цели.
-
СКО ошибки оценки частотного сдвига между опорными генераторами пассивной радиолокационной системы и источника сигнала подсвета может быть снижено до 1,5 раз по сравнению с известными методами при формировании опорного сигнала корреляторов путем реконструкции информационных сигналов источника сигнала подсвета.
-
Подавление прямого сигнала передатчика подсвета до 30 дБ в канале, предназначенном для приема сигнала, отраженного от радиолокационной цели, может быть достигнуто за счет использования сигнала передатчика подсвета, поступившего в опорный канал, и предложенного метода аналоговой компенсации.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 28 работ, из них 1 монография, 8 статей в рецензируемых журналах, 4 работы входят в БД «SCOPUS», 1 работа в БД «Web of science», 4 патента на изобретение, 4 патента на полезную модель.
Дальность действия пассивной радиолокационной системы, работающей по сигналам сторонних источников подсвета
Радиолокационные системы берут свое начало в 30-х годах 20 века [1], и активно развиваются и в настоящее время. Различают активную и пассивную радиолокацию. Активные радиолокационные системы (АРЛС) излучают собственный зондирующий сигнал зондирующий сигнал, и принимают его отраженным от радиолокационной цели (РЛЦ). Пассивные радиолокационные системы (ПРЛС) не излучают собственного зондирующего сигнала. Традиционно их работа основана на приеме собственного излучения радиолокационной цели. Однако, развитие и повсеместное внедрение телекоммуникационных систем открывает новые возможности для радиолокации. Сигналы современных телекоммуникационных систем с успехом могут быть использованы в пассивной радиолокации. В настоящее время пассивные радиолокационные системы могут обнаруживать и локализовывать радиолокационные цели, не излучающие радиоволны. Для обнаружения и пространственной локализации радиолокационных целей пассивные системы используют телекоммуникационные сигналы, излученные системами связи, телевидения и др., отраженные от радиолокационных целей, и принимаемые пассивной радиолокационной системой. Именно исследованию таких систем посвящена данная диссертационная работа.
Геометрия ПРЛС использующей сигналы телекоммуникационных источников, отраженных от радиолокационной цели Источником сигнала подсвета (рисунок 1.1.1), может быть базовая станция системы мобильной связи, передатчик цифрового телевизионного вещания, передатчик цифрового радио и др. Работа ПРЛС производится следующим образом: источник сигнала подсвета излучает радиосигнал, который отражается от радиолокационной цели и поступает в приемный канал ПРЛС. Кроме этого, ПРЛС принимает прямой сигнал от передатчика, который необходим для синхронизации и дальнейшей обработки сигналов [2]. Пространственная локализация РЛЦ производится в результате приема и обработки сигналов, отраженных от РЛЦ, а также прямых сигналов от передатчика. ПРЛС может иметь однопозиционную и многопозиционную структуру [3]. 1) Однопозиционная ПРЛС, работающая по одному источнику сигнала подсвета (рисунок 1.1.1). При такой структуре ПРЛС, принимаются прямой сигнал и сигнал, отраженный от радиолокационной цели излученный одним источником сигнала подсвета. Пространственная локализация РЛЦ может быть произведена при помощи дальномерно-пеленгационного метода [4]. 2) Однопозиционная ПРЛС, работающая по нескольким источникам сигнала подсвета (рисунок 1.1.2.)
Геометрия однопозиционной ПРЛС, работающей по нескольким источникам сигнала подсвета В данном случае пространственная локализация радиолокационной цели может быть произведена с использованием сигналов нескольких источников, отраженных от радиолокационной цели. Такая ситуация возможна в городе, когда несколько базовых станций сотовых операторов расположены на небольшом расстоянии друг от друга, ввиду большого количества абонентов. Для оценки координат радиолокационной цели могут быть использованы следующие методы: дальномерно-пеленгационный, разностно-дальномерный метод [5].
Геометрия многопозиционной ПРЛС, работающей по одному источнику сигнала подсвета В данном случае сигнал от источника принимается в нескольких разнесенных приемных пунктах. Для пространственной локализации РЛЦ может быть использован дальномерно-пеленгационный метод, разностно-дальномерный метод.
Геометрия многопозиционной РЛС, работающей по нескольким источникам сигнала подсвета Такая конфигурация многопозиционной пассивной РЛС позволяет с большей точностью оценить координаты РЛЦ, поскольку в данном случае могут быть совместно использованы все вышеперечисленные методы определения координат. Каждый из представленных вариантов построения ПРЛС имеет свои преимущества и недостатки [6].
К основным достоинствам многопозиционных ПРЛС можно отнести [7]: более высокая надежность и достоверность интерпретации радиолокационных данных за счет обработки информации полученной на различных углах, поляризациях, частотах; . более эффективное обнаружение и сопровождение объектов, движущихся в широком диапазоне скоростей в различных направлениях, за счет наблюдения под различными углами, с различных расстояний; возможность использования ряда режимов радиолокационной съемки недоступных либо неэффективных в моностатических конфигурациях; более высокая реконфигурируемость, т.е. возможностью изменения параметров наблюдения (взаимного пространственного положения и направления векторов скорости, частотного диапазона, поляризации, законов модуляции сигналов) и алгоритмов обработки с целью наиболее эффективного решения поставленных задач; повышенная надежность: система способна эффективно решать задачи, даже при выходе из строя ряда ее элементов; К недостаткам МПРЛС можно отнести [7]: . необходимость взаимной временной и фазовой синхронизации, определения взаимных векторов положения,
Необходимость использования высокопроизводительных вычислительных устройств и повышенная стоимость системы, низкая мобильность развертывания системы. Достоинства однопозиционных ПРЛС: высокая мобильность развертывания системы, стоимость системы, отсутствие системы синхронизации. Недостатки однопозиционных ПРЛС ограниченная зона действия, отсутствие резерва, в том случае если оборудование выйдет из строя
Вычислительная сложность рассмотренных алгоритмов корреляционной обработки
В современных пассивных радиолокационных системах, работающих по сигналам сторонних источников подсвета, применяется концепция полностью цифрового радара (Software Defined Radar) [9]. Примером таких систем являются CORA [52], PaRaDe [53] и др. В таких радарах производится цифровое формирование диаграммы направленности, цифровая компенсация прямого сигнала передатчика и мешающих отражений, реконструкция сигнала передатчика с целью устранения шумов и искажений в принятом сигнале [54]. Оценка основных параметров сигнала, отраженного от радиолокационной цели включает в себя оценку времени запаздывания, а также оценку доплеровского сдвига частоты. В том случае, когда в качестве опорного сигнала используется прямой сигнал источника подсвета после реконструкции, в оценку частотного сдвига будет входить доплеровский сдвиг частоты за счет движения цели, а также сдвиг частоты за счет рассинхронизации гетеродинов источника сигнала подсвета и приемного пункта, выражение 3.1. AF = A/Доп + A/Гет (3.1) где: А/Доп - Доплеровский сдвиг частоты, А/Гет сдвиг частоты за счет рассинхронизации гетеродинов источника сигнала подсвета и приемного пункта. Точность оценки Доплеровского сдвига частоты Д/Доп сигнала, отраженного от радиолокационной цели будет зависеть от точности оценки А/Гет, таким образом, необходимо с высокой точностью производить оценку параметра А/Гет по прямому сигналу, принимаемому от источника сигнала подсвета. При использовании в качестве источников сигнала подсвета базовых станций систем мобильной связи, передатчиков сигналов цифрового телевидения и других телекоммуникационных источников, оценка А/Гет может быть получена по пилот сигналам передаваемым ими. Для оценки частотной рассинхронизации в системах связи используются пилотные сигналы, имеющие сигнальную конструкцию, состоящую из двух и более повторяющихся частей [55]. Существуют различные методы позволющие оценить уход частоты, описанные авторами Schmidl и Cox [56], Minn [57] и др. На точность оценки частотного сдвига несомненно оказывает влияние шум, а также многолучевой характер распространения радиволн [58]. При наличии аддитивного шума точность оцеки частотной рассинхронизации между передатчиком и приемником будет зависеть от отношения мощности принимаемого сигнала к мощности шума, а также от длительности опорного сигнала. При фиксированной полосе сигнала длительность символа в OFDM системах связи опредеяется размером преобразования Фурье. Как правило размер преобразования Фурье в системах использующих OFDM модуляцию определяется стандартом, и составлет: 128, 256, 512, 1024 и 2048 отсчетов [14, 15]. На рисунке 3.1. приведена зависимость СКО ошибки оценки частотного сдвига, от отношения сигнал/шум, полученной на основании метода предложенного Schmidl и Cox [56].
Как видно из рисунка 3.1, СКО ошибки оценки снижается при увеличении числа отсчетов и отношения сигнал/шум, N – количество отсчетов. Ошибка оценки частотного сдвига при N = 128 точек многократно превосходит ошибку оценки при использовании N = 2048 точек. Точности оценки, обеспечиваемой рассмотренными методами достаточно для работы беспроводных систем связи, использующих OFDM сигналы, однако в пассивных РЛС актуальной задачей является высокоточная оценка параметров сигнала. Повышение точности оценки частотного сдвига возможно в случае увеличения длительности символа и, следовательно, размера преобразования Фурье, либо увеличением числа пилотных символов, однако эти параметры ограничиваются стандартом [14, 15] Оценка частотного сдвига между опорными генераторами приемного пункта пассивной радиолокационной системы и источником сигнала подсвета является задачей, которую необходимо решать практически во всех системах связи. В данной работе предлагается метод оценки частотного сдвига между опорным генератором приемного пункта пассивной радиолокационной системы и источником сигнала подсвета, использующим OFDM сигналы. В связи с этим, рассматриваются методы оценки частотного сдвига, применяемые в современных системах связи использующих технологию OFDM.
Для систем связи существуют различные методы оценки частотного сдвига [56, 57, 59, 60 ], некоторые из которых рассмотрены ниже. 1) Метод Minn для оценки рассогласования частот гетеродинов Оценка рассогласования частот гетеродинов с использованием данного метода производится по тренировочной последовательности. Оценка частотного сдвига производится в два этапа. На первом этапе производится грубая оценка частотного сдвига, на основании расчета разности фаз между повторяющимися структурами сигнала. [57, 61]
При наличии многолучевого канала распространения радиоволн, линейный фазовый набег, вызванный рассинхронизацией опорных генераторов приемного и передающего пунктов искажается, вследствие чего нарушаются фазовые соотношения для повторяющихся частей сигнала [61, 57]. Второй этап предлагаемого метода заключается в уточнении оценки полученной на первом этапе. На втором этапе данного метода производится оценка импульсной характеристики канала распространения радиоволн. Оценка импульсной характеристики позволяет определить максимальное значение задержки отраженных сигналов. В том случае, если длительность повторяющейся последовательности превышает максимальное значение задержки в канале, то участок последовательности, не подвергнувшийся воздействию отраженных сигналов, может быть использован для получения точной оценки ухода частоты [61]. Для расчета точной оценки используется принцип максимального правдоподобия.
Экспериментальное исследование предложенного метода в лабораторных условиях
Методика проведения эксперимента на реальных трассах распространения радиоволн во многом схожа с методикой проведения эксперимента в лабораторных условиях, описанной в пункте 3.4.3.
Подготовка оборудования Перед началом измерений проводятся следующие подготовительные процедуры. Согласно схемам соединений (рисунки 3.5.1, 3.5.2) производится установка и сборка оборудования приемного и передающего пунктов. В генератор сигналов загружаются подготовленные сигналы, производится настройка несущей частоты в передатчике и приемнике, а также частоты дискретизации. Мощность передатчика устанавливается на уровне 30 дБм и в дальнейшем не изменяется. Проведение эксперимента Запуск генератора сигналов а также регистрация сигналов векторным анализатором спектра производится по секундной метке. С выхода векторного генератора сигнал по коаксиальному кабелю поступает в передающую антенну и излучается.
Используя перестраиваемый аттенюатор, встроенный в векторный анализатор спектра R&S FSL 18, добиваемся отношения сигнал/шум на входе приемника в 30 дБ. При расстройке опорных генераторов в 500 Гц производится регистрация и сохранение в память ЭВМ не менее 100 кадров по 20 OFDM символов в каждом. Далее, используя перестраиваемый аттенюатор, уменьшаем отношение сигнал/шум с шагом в 1 дБ до отношения сигнал/шум 0 дБ. На каждом шаге производится регистрация и сохранение в память ЭВМ не менее 100 кадров.
По каждому импульсу запуска блока синхронизации МНП-М3 в передающем и приемном пунктах производится запись опорных сигналов генератора R&S SMBV100A в передающем пункте и анализатора спектра R&S FSL 18 в приемном пункте. Запись производится на интервале времени 0,5с. Записи этих сигналов в дальнейшем используются для оценки исходной рассинхронизации гетеродинов передающего и приемного пунктов. Частота гетеродинов передающего и приемного пунктов составляет 10 МГц. Несущая частота сигнала 2.4 ГГц.
Обработка экспериментальных данных производилась с использованием пакета Matlab. Методы обработки сигналов соответствуют методам, приведенным в пункте 3.4.4. В экспериментальном исследовании предлагаемого метода оценки частотной рассинхронизации гетеродинов приемного и передающего пункта на открытых трассах, опорные генераторы не могут быть синхронизированы по кабелю. В связи с этим возникает необходимость проведения достоверной исходной оценки частотной рассинхронизации опорных гетеродинов передающего и приемного пунктов. Результирующее значение рассинхронизации опорных гетеродинов приемного и передающего пунктов определяется формулой: лрез = л/введен+л/исход , где: А/введен- сдвиг частоты, преднамеренно вводимый в передатчике, значение которого должно быть оценено в приемном пункте, Д/исход- исходный сдвиг частоты между опорными генераторами передающего и приемного пунктов за счет отсутствия частотной синхронизации опорных генераторов по кабелю. Оценка исходного сдвига А/исход производится с использованием записей опорных сигналов генераторов передающего и приемного пунктов, сохраненных в память ЭВМ и определяется выражением:
Оценки частоты fопор_пер и fопор_пр в свою очередь определяются исходя из положения максимума спектральных отсчетов записанного опорного сигнала. Последовательность операций, необходимых для расчета СКО ошибки частотного сдвига для обработки экспериментальных данных полученных на реальных трассах распространения радиоволн соответствует последовательности операций, описанной в разделе 3.4.4 и приведена на рисунке Для подтверждения результатов моделирования, оценка частотного сдвига производилась для тех же параметров, что и при проведении моделирования (отношение сигнал/шум, количество OFDM символов участвующих в оценке и др.). В таблице 3.5.2 приведены параметры сигналов, используемые для получения оценок частотного сдвига.
Автором предложен метод оценки рассинхронизации гетеродинов приемного и передающего пунктов, позволяющий снизить СКО ошибки оценки частотного сдвига, по сравнению с известными существующими методами. Данный метод может быть применен в том случае, когда источник сигнала подсвета излучает сигнал с OFDM модуляцией. Снижение СКО ошибки оценки частотного сдвига между гетеродинами приемного и передающего пунктов достигается за счет использования для оценки не только пилот сигналов определенной структуры, но и информационных символов.
На точность оценки частотного сдвига по предложенному методу будет оказывать влияние отношение сигнал/шум. Уменьшение отношения сигнал/шум увеличивает СКО ошибки оценки частотного сдвига, а также может привести к ошибочной демодуляции бит при выполнении операции реконструкции сигнала, что в свою очередь также ведет к увеличению СКО
Предлагаемый метод аналоговой компенсации прямого сигнала передатчика подсвета, в канале предназначенном для приема сигнала отраженного от радиолокационной цели
Зависимость уровня компенсации от ошибки настройки перестраиваемого аттенюатора Поворот фазы сигнала происходит не равномерно на разных частотах, что ухудшает компенсацию при использовании широкополосных сигналов [86].
Экспериментальное исследование влияния ошибки настройки перестраиваемого аттенюатора на уровень компенсации прямого сигнала передатчика подсвета в приемном канале. Структурная схема соединения оборудования приведена на рисунке 4.3.3.
Структурная схема соединения оборудования с использованием перестраиваемого аттенюатора Двух канальный генератор сигналов формирует 2 противоположных (в противофазе) OFDM сигнала полосой 10 МГц, на несущей частоте 900 МГц. Сигналы поступают на вход обычного и перестраиваемого аттенюатора, после чего складываются в сумматоре. Оставшийся после компенсации сигнал поступает на вход анализатора спектра. Исследовалась зависимость уровня компенсации сигнала собственного передатчика в приемном тракте, которая приведена на рисунке 4.3.4. 50 30 0 2 4 6 8 10
Ошибка настройки перестраиваемого аттенюатора, дБ Рисунок 4.3.4. Зависимость уровня компенсации от ошибки настройки перестраиваемого аттенюатора 3) Экспериментальное исследование влияния ошибки настройки перестраиваемой линии задержки на уровень компенсации прямого сигнала передатчика подсвета в приемном канале. Структурная схема соединения оборудования приведена на рисунке 4.3.5. канальный генератор сигналов v / J \ г Перестраиваемая линия задержки ґ (+) N 1 Анализатор спектра Рисунок 4.3.5. Структурная схема соединения оборудования с использованием перестраиваемой линии задержки Двухканальный генератор сигналов формирует 2 противоположных OFDM сигнала полосой 10 МГц, на несущей частоте 900 МГц, один из которых поступает напрямую в сумматор, а второй через перестраиваемую линию задержки. Исследовалась зависимость уровня компенсации сигнала собственного передатчика в приемном тракте от ошибки настройки перестраиваемой линии задержки, которая приведена на рисунке 4.3.6.
Временной сдвиг, нс Рисунок 4.3.6. Зависимость уровня компенсации от ошибки настройки перестраиваемой линии задержки Как видно из рисунка 4.3.6, на уровень компенсации сигнала собственного передатчика в приемном тракте, при задержке компенсирующего сигнала относительно сигнала-помехи, оказывает влияние как ширина полосы сигнала, так и значение несущей частоты. После переноса сигнала на несущую частоту (к примеру, 900 МГц) уровень компенсации начинает изменяться периодически, причем период изменения уровня компенсации равен периоду несущей. Это накладывает жесткие ограничения на работу системы временной синхронизации, поскольку ошибка в 1 нс, при переносе сигнала на 900 МГц может привести к уменьшению уровня компенсации на 30 и более дБ.
Экспериментальная исследование предлагаемого метода в лабораторных условиях Цель эксперимента: Экспериментальное подтверждение работоспособности предложенного метода подавления прямого сигнала передатчика в канале, предназначенном для приема сигнала отраженного от радиолокационной цели. 4.4.1 Описание экспериментальной установки Проведена экспериментальная проверка предложенного метода. Для проведения эксперимента была собрана экспериментальная установка, имитирующая условия работы пассивного радара. Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 4.4.1.
Структурная схема экспериментальной установки используемой для проведения экспериментальных исследований Для проведения экспериментальных исследований использовался следующий комплект приемо-передающего оборудования: Двухканальный генератор сигналов: Agilent M8190A [87], Векторный анализатор спектра: R&S FSL 18 [88], Широконаправленные антенны: WM20-03 [89], Рупорные антенны, Аттенюатор, Симметрирующий трансформатор [90], Перестраиваемый аттенюатор General microwave 1954-95, [91] Сумматор Narda 4426lb-2 [92]. Фотографии приемного и передающего оборудования экспериментальной установки приведены на рисунке 4.4.2. Рисунок 4.4.2 Фотографии передающего и приемного пунктов
В качестве источника сигналов использовался двухканальный генератор сигналов Agilent M8190A. Первый из каналов генератора используется для имитации прямого сигнала передатчика, второй из каналов используется для имитации сигнала, отраженного от радиолокационной цели. В передающем пункте использовались направленные рупорные антенны, а в приемном широконаправленные антенны. Передающие и приемные антенны располагаются на расстоянии 5 метров. Поглощающий материал использовался для дополнительной изоляции опорного и приемного каналов. Система компенсации включает в себя симметрирующий трансформатор, перестраиваемую линию задержки, сумматор. Фотография системы компенсации приведена на рисунке 4.4.3.