Введение к работе
Актуальность темы. Цифровая радиоприемная аппаратура.позволяет достичь теоретически возможного предела помехоустойчивости для любых видов сигналов.Значительное влияние на помехоустойчивость оказывают такие узлы, как аналого-цнфровоіі преобразователь (ЛЦП), демодулятор, система синхронизации. Существующие в настоящее время АЦП далеко не полностью соответствуют требозаш;;::;, предъявляемым к ним в цифровых радиоприемных устройстеах, поэтому улучшение характеристик ЛЦП путем схемотехнических реиений актуально. Для реализации потенциальных возможностей цифровой обработки сигналов требуется создание новых алгоритмов цифровой демодуляции и синхронизации демодуляторов, которые позволяли см повысить помехоустойчивость цифровой радиоприемной аппаратуры наряду с расширением ее функциональных возможностей и повышением экономической эффективности. В связи с этим актуальна разработка новых типов цифровых демодуляторов, а также экономичных, близких к оптимальным методов синхронизации.
Цель работы- разработка методов повышения помехоустойчивости и расширения, функциональных возможностей цифровой радиоприемной аппаратуры. Для достижения поставленной цели долины быть решены следующие задачи.
1. Разработка и исследование аналого-цифровых преобразователей с подавлением иуыа квантования в заданной полосе частот.
' 2. Синтез цифрового следящего демодулятора 411 сигналов н анализ его помехоустойчивости.
-
Синтез цифровых демодуляторов сигналов квадратурной модуляции систем стереовещания гектометрового диапазона.
-
Разработка и исследование методов селективного вызова, совмещенного с тактовой синхронизацией при коротких сеансах связи.
5. Синтез системы тактовой синхронизации многоразрядных
цифровых демодуляторов при продоляителькых сеансах связи.
Методы исследования. В диссертации приведены результаты теоретических исследований, полученных с использованием методов статистической радиотехники, теории вероятности и случайных процессов, теории следящих систем, теории оптимального обнаружения и оценивания параметров, теории цифровой фильтрации и демодуляции, теории функций комплексного переменного, а также результаты экспериментальных исследований, полученные пу-
тем имитационного моделирования на ЭВМ с использованием методов вычислительно!: математики и программирования.
Научная новизна. Новыми являются следующие результаты диссертационной работы.
-
Разработан метод проектирования и синтезированы структуры аналого-цифровых преобразователей с подавлением шума квантования в требуемой полосе частот, обеспечивающих расширение этой полосы пр;і произвольной центральной частоте.
-
Синтезирован цифровой следящий демодулятор ЧМ сигналов, обладающий повышенной помехоустойчивостью и линейностью характеристик, проведен анализ его помехоустойчивости.
-
Разработаны структуры цифровых демодуляторов квадратурных сигналов систем стереовещания в гектометровоы диапазоне и проведен сравіїительньш анализ алгоритмов демодуляции применительно к типу элементной базы. -
-
Предложен экономичный метод увеличения числа абонентов, идентифицируемых при селективном вызове, совмещенном с синхронизацией, в системах с короткими сеансами связи.
-
Е соответствии с критерием максимального правдоподобия разработана цифровая многоразрядная система тактовой синхронизации, позволяющая снизить аппаратные затраты при синхронизации многоразрядных демодуляторов в условиях продолжительных сеансов связи.
Практическая ценность диссертационной" работы заключается в следующем.
-
Предлагаемые структуры аналого-цифровых преобразователей с подавлением шума квантования в заданной полосе частот позволяет существенно расширить динамический диапазон цифровых радиоприемных устройств и увеличивают свободу выбора их промежуточна частот и частот дискретизаций.
-
Синтезированный цифровой следящий демодулятор ЧМ сигналов позволяет обеспечить помехоустойчивость и качество приема, не достижимые при аналоговой обработке.
-
Разработанные структуры цифровых демодуляторов квадратурных сигналов систем стереовещания гектометрового диапазона расширяют функциональные возможности универсального вычислительного узла цифрового радиовещательного приемника. Результати сравнительного анализа дают возможность выбирать наиболее предпочтительный алгоритм демодуляции для заданной элементной базы.
-
Предложенный метод использования вызывных синхронизнру-
ющих комбинаций при отнопениях сигнал-шум 15-20 дБ дает возможность увеличить число абонентов многопользовательской системи связи в 3,6 раза при одновременном сокращении аппаратііьк затрат о 16 раз.
5. Синтезированная система тактовой синхронизации позволяет достичь помехоустойчивости демодуляции цифровых сигналов, близкой х потенциальной, при малых необходимых аппаратньк затратах для многоразрядной цифровой обработки.
Реализация и внедрение результатов исследования
-
Результаты диссертационной работы использованы в НШ ра-диовецательного приема и акустики им. А.С.Попова при создании цифрового приемника.
-
На приборостроительном заводе им. Козицкого при разработке цифровой сети низовой связи использованы алгоритмы синхронизации для коротких сеансов связи.
Результата внедрения подтверждаются соответствующими актами.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Второй международной науч.-техн. конференции "'Актуальний проблемы электронного приборостроения" АПБП-94(Новосибирск, 1594), VIII Есосоюзкой науч.-техн. конференции "Радиоэлектроника и связь на службе качества"(Москва-Свердловск,1888), VIII Всесоюзной школе-семинаре (Москва,1889), Всесоюзной науч.-техн. юсоле-семинвре "Цифровая обработка сигналоз в системах связи и управления" (Ростов-Великий,1991), региональной науч.-техн. конференции "Проблемы техники и технологий XXI века" (Красноярск, 1994), Юбилейной областной науч.-техн. конференции (Омск, 1892), науч.-техз!. конференции "Проблемы создания аппаратуры радиосвязи и радиоэлектроники устройств народнохозяйственного и бытового назначения"(Омск, 1990), XXVII науч.-техн. конференции проф.-преп. состава, научных работников,' аспирантов (Омск,1989), XXX науч.-техн. конференции проф.-преп. состава, научных работников, аспирантов (Омск,1994).
П у б л и к а ц и и. По теме диссертации опубликовано 17 работ, а том числе авторское свидетельство на изобретение.
Структура в объем диссертации.
Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы из 111 наименований и 5 приложений. Основной текст изложен на 111 страницах и иллюстрируется 35 рисунками.
Основные п о л о 2 е н и я, вынос и мис на
защиту
і. Методи построения и структуры аналого-цифровых преобразователей с подавлением шума квантования в заданной полосе частот, позволяющих расширить динамический диапазон радиоприемных устройств, результаты исследования этих структур.
-
Структура цифрового следящего демодулятора ЧМ сигналов, обладающего повышенной помехоустойчивостью и линейностью харак-Tt-pKC-uiK, результаты его исследования.
-
Структуры цифровых демодуляторов -квадратурных сигналов систем стереовещания гектсметрового диапазона и результаты их сравнительного анализа, позволяющие выбирать более предпочтительный алгоритм демодуляции в зависимости от элементной базы.
-
Метод увеличения числа абонентов многопользовательской системы связи при коротких сеансах с применением вызывных последовательностей для синхронизации, а также результаты исследования метода.
-
Результати синтеза основних узлов цифровой многоразрядной системы тактовой синхронизации, позволяющей снизить аппаратные затраты при синхронизации многоразрядных демодуляторов в условиях продолжительных сеансов связи.
