Оценка качества когерентной обработки сигналов в многоканальных РТС с ортогональными по частоте каналами и ЧМ

3.1 Исследование зависимости мощности тепловых шумов на выходе ортогональных по частоте каналов РТС от средней частоты сигнала в групповом спектре

Таблица 4 – Данные для построения графика зависимости

№ канала
, кГц	13,85	17,85	21,85	25,85	29,85	33,85
, дБ (без предыск.)	-75,048	-72,844	-71,088	-69,628	-68,378	-67,286
, дБ (с предыск.)	-67,527	-66,249	-65,62	-65,401	-65,431	-65,682

№ канала
, кГц	37,85	41,85	45,85	49,85	53,85	57,85
, дБ (без предыск.)	-66,316	-65,443	-64,65	-63,924	-63,253	-62,631
, дБ (с предыск.)	-66,116	-66,669	-67,356	-68,127	-68,918	-69,733

3.2 Исследование частотной зависимости коэффициента передачи предыскажающего контура, применяемого в многоканальных РТС с частотной модуляцией для повышения качества когерентной обработки сигналов

Таблица 5 – Результаты исследования коэффициента предыскажений от частоты

NK
кГц	30,5	32,2	34,5	37,2	40,1	43,4
Fизм i, кГц	14,35	18,35	22,35	26,35	30,35	34,35
	0,242	0,309	0,376	0,444	0,511	0,578
Kпред i	-3,793	-3,322	-2,722	-2,068	-1,416	-0,729

NK
кГц	47,2	51,4	56,3	61,8	67,6	73,8
Fизм i, кГц	38,35	42,35	46,35	50,35	54,35	58,35
	0,656	0,713	0,78	0,848	0,915	0,982
Kпред i		0,74	1,531	2,341	3,12	3,882

3. Выводы

В работе была исследована обработка ортогональных по частоте сигналов (OFDM) многоканальной РТС с частотной манипуляцией, вычислены величины мощностей флюктуационных (тепловых) шумов на входах каналов для каждого из 12 каналов. Тепловые шумы возникают вследствие искажений ЧМ радиосигнала собственными тепловыми шумами приемного ВЧ тракта. При использовании такого метода каждому узкополосному каналу выделяется своя полоса в общем частотном спектре, то есть сигнал рассматривается не как один быстро модулируемый широкополосный сигнал, а как множестве медленно модулируемых узкополосных сигналов. Достоинства метода OFDM – хорошая работа в условиях многолучевости физических сред, энергетическая эффективность. OFDM-сигналы характеризуются относительно высоким отношением пиковой и средней мощностей, что вызывает дополнительные расходы на питание электричеством передатчиков.

Рисунок 3 – Распределение спектральной плотности напряжения и мощности тепловых шумов на выходе РПУ

Треугольником шума называется явление, при котором напряжение теплового шума на выходе демодулятора ЧМ линейно возрастает с частотой. Треугольник шума показывает, что при ЧМ имеет место неравномерное распределение шума, то есть в наихудших условиях с точки зрения зашумленности оказывается верхний по частоте канал. Это подтверждается рисунком 1 и таблицей 1, из которой видно, что мощность тепловых шумов наиболее велика в последнем двенадцатом канале. Этому каналу соответствует меньшая помехоустойчивость.

Для выравнивания качества каналов и повышения помехоустойчивости в РТС с ЧРК-ЧМ необходимо предусматривать специальные меры. Можно было бы увеличить мощность передатчика и добиться необходимой помехоустойчивости в верхнем частотном канале, но при этом в среднем и нижних каналах запас по мощности будет нерационально высоким. Этот режим невыгоден с экономической точки зрения. Поэтому как правило вводят предыскажающий фильтр (контур).

Ввод предыскажающего контура во второй части лабораторной работы, расчет мощности тепловых шумов и построение графика на рисунке 1 иллюстрируют, что внесение предыскажений создает более однородное распределение шумов в канале, повышая их в первом канале и понижая в последнем. Введение предыскажений эквивалентно изменению девиации на канал. Девиация частоты на канал – это такое изменение частоты несущего колебания, которое имеет место при передаче измерительного сигнала с номинальным уровнем по одному из i каналов при условии, что остальные каналы не задействованы для передачи сигналов. Согласно книге У. Томаси «Электронные системы связи» использованием предыскажений достигается улучшение шумовых характеристик на величину, приблизительно равную 12 дБ. В нашем случае удалось достигнуть улучшения шумовых характеристик на 7,5 дБ (в первом канале) и на 7,1 дБ (в двенадцатом канале).

Построение графика зависимости коэффициента предыскажений от нормированной частоты показало, что коэффициент предыскажений возрастает экспоненциально.

Суть метода предыскажений состоит в том, что на входе модуляционного тракта включается предыскажающий контур с АЧХ, обеспечивающий подъем высоких частот спектра группового сигнала и ослабление его низкочастотных компонент. На выходе частотного детектора включается выравнивающий контур с АЧХ, характер которой противоположен характеру АЧХ с ПК.