3.5.2 Особенности построения систем формирования фазоманипулированных сигналов

Формирование широкополосных сигналов, в том числе и ФКМ сигналов, может быть обеспечено двумя основными способами: пассивным и активным. В соответствии с этим рассматривают и структуры возбудителей.

Передающее устройство в РЛС с зондирующим ФКМ сигналом всегда выполняется по схеме « задающий генератор-усилитель мощности».

Активный способ формирования ФКМ сигнала. Реализация активных способов формирования сложных сигналов возможна на базе применения усилителей, автогенераторов, а также элементов тракта передачи высокочастотных колебаний.

Рассмотрим наиболее распространенный способ формирования ФКМ сигнала в схеме с усилителями. Одна из возможных реализаций этого способа показана на рис.3.27,а.

В качестве задающего генератора обычно используется кварцевый автогенератор, в качестве фазовращателя чаще всего применяют резонансный усилитель, обеспечивающий противофазность входного и выходного сигналов. В качестве фазовращателя могут также использоваться элементы волноводной техники, отрезки кабеля, автотрансформаторы и т.д.

Коммутируемые усилители обычно выполняются в виде пары стробируемых усилителей с общей нагрузкой. Стробирование усилителей осуществляется поочередно кодовыми импульсами, формируемыми генератором кода. Генератор кода запускается сигналом с выхода синхронизатора. Последний обеспечивает формирование синхронизирующего импульса, строго привязанного к начальной фазе сигнала задающего генератора. На рис.3.27,б показан процесс формирования ФКМ сигнала.

Достоинством рассмотренного способа формирования ФКМ сигнала является возможность получения высокостабильной последовательности импульсов с заданным законом манипуляции фазы, а также возможность оперативного изменения закона фазовой манипуляции путем перестройки генератора кода.

К недостаткам данного способа следует отнести то, что фазовая манипуляция осуществляется на пониженной частоте, что требует применения смесителей, в которых неизбежно возникают амплитудные и фазовые искажения.

Пассивный способ формирования ФКМ сигнала. Основой возбудителя при таком способе формирования является линейный фильтр, импульсная характеристика которого является искомым сигналом. Напомним, что под импульсной характеристикой понимают реакцию устройства на воздействие в виде -функции. Воздействие d-функции в энергетическом смысле означает, что колебательной системе устройства за короткое время сообщается большое значение энергии.

Рассмотрим формирование семиэлементного фазоманипулированного сигнала (рис.3.27,в).

Задача сводится к определению структуры такого устройства, реакцией которого на -функцию был бы искомый ФМ сигнал. Строгое решение поставленной задачи может быть получено на основе теории линейной фильтрации. Опуская математические выкладки, акцентируем внимание на физическом смысле операций, приводящих к искомому результату.

а)

б)

в) г)

Рис.3.27. Активный (а), (б) и пассивный способ (в) формирования ФКМ сигнала.

Для получения результирующего колебания, располагая -функцией, необходимо, во-первых, иметь устройство, генерирующее гармоническое колебание на частоте f_о в течение временного интервала, равного длительности парциального импульса _о. Таким устройством является полосовой фильтр с высокодобротным контуром, настроенным на частоту f_о1, имеющий полосу пропускания П = 1/_о, который охвачен цепью обратной связи с линией задержки на _о.

Во-вторых, этот парциальный импульс необходимо размножить и расставить на оси времени так, чтобы импульсы, примыкая друг к другу, образовали сигнал нужной длительности _и с заданным законом изменения фазы, т.е. _и= n·_о. Последнее возможно путем подачи парциального импульса на линию задержки с отводами, выполненными через _о. Количество отводов должно быть равно количеству дискрет в ФКМ сигнале. Далее каждому из парциальных импульсов надо «навязать» ту начальную фазу, которая задается исходной кодовой последовательностью (рис.3.27,г). Эта операция выполнима путем постановки набора из n фазовращателей, подключенных к отводам ЛЗ. Каждый из фазовращателей обеспечивает необходимый фазовый сдвиг «своего» импульса. Для рассматриваемого примера эти фазовращатели должны вообще отсутствовать на тех выходах, где код фазы равен 0, и заменены на усилители-фазоинверторы с коэффициентами усиления, равными единице, на тех выходах, где требуется начальная фаза .

И, наконец, необходим сумматор, который, объединяя парциальные импульсы с заданными начальными фазами, сформировал бы искомый фазоманипулированный сигнал.

Таким образом, получена структурная схема формирователя радиосигнала, модулированного семиэлементным кодом Баркера (рис.3.27,в). После предварительного усиления полученный радиоимпульс может использоваться как выходной сигнал возбудителя передатчика.

В заключении отметим, что использование сложных ФКМ сигналов позволяет получить идеальную форму корреляционной функции с минимальной площадью эллипса неопределенности. Во многих случаях схемы формирования ФКМ сигналов оказываются более простыми, чем при использовании ЛЧМ сигналов. При формировании ФКМ сигналов используются и цифровые методы, подобные как и при формировании ЛЧМ сигналов.