- •С.А. Кореневский методы и устройства формирования и обработки телекоммуникационных сигналов
- •Часть 1
- •Теория эумк для студентов специальностей
- •1. Основные параметры и характеристики cигналов и устройств телекоммуникационных систем
- •2. Искажения сигналов
- •Линейные искажения
- •2.2. Нелинейные искажения
- •2.2.1. Использование комплексной амплитудной характеристики для расчета нелинейных искажений
- •2.2.2. Интермодуляция
- •2.2.3. Перекрестные искажения
- •2.2.4. Блокирование
- •3.Тепловые шумы
- •3.1. Шумы резисторов
- •3.2. Шумы транзисторов
- •3.3. Шумы многокаскадного усилителя
- •3.4. Шумы пассивного четырехполюсника
- •3.5. Шумы оу
- •4. Устройства телекоммуникаций на операционных усилителях
- •4.1. Параметры идеального операционного усилителя
- •. Инвертирующий усилитель
- •4.3. Неинвертирующий усилитель
- •4.4. Циркулятор
- •4.5. Преобразователь отрицательного сопротивления (inic)
- •4.6. Гиратор
- •4.7. Фильтры
- •4.7.1. Основные параметры фильтров
- •4.7.2. Диаграмма Боде
- •4.8. Схемы построения фильтров
- •Фильтр Баттерворта
- •4.9. Расчет фнч второго порядка
- •4.10. Фильтры нижних частот n-го порядка
- •4.11. Фазовый фильтр
- •4.12. Полосовой фильтр второго порядка
- •5. Генераторы
- •5.1. Генераторы синусоидальных колебаний на lc-контуре
- •5.2. Долговременная и кратковременная стабильность частоты генераторов
- •5.3. Кварцевые генераторы
- •5.4. Атомный стандарт частоты
- •6. Принципы построения синтезаторов частоты
- •6.1. Классификация систем синтеза частот
- •6.2. Прямой когерентный синтез
- •6.3. Цифровой синтезатор частоты
- •7. Аналоговые перемножители
- •7.1. Аналоговые перемножители на дифференциальных каскадах
- •7.2. Применение аналоговых перемножителей в системах телекоммуникаций
- •7.2.1. Преобразователи частоты
- •7.2.2. Модулятор
- •Фазовый детектор
- •7.2.4. Частотный детектор.
- •7.3. Использование аналоговых перемножителей в демодуляторах цифровых систем передачи
- •7.3.1. Схема возведения в квадрат
- •8. Выходные каскады
- •8.1 Режим в
- •8.1.1 Выходной каскад на комплементарной паре
- •8.1.2. Способы задания напряжения смещения
- •8.1.3. Схемы ограничения тока
- •8.1.4. Комплементарный повторитель по схеме Дарлингтона
- •8.2. Режим d
- •8.3. Выбор частоты дискретизации при широтно-импульсной модуляции
- •8.4. Энергетическая эффективность усилителей в режиме d
- •При более точном анализе кпд находят по очевидной формуле
- •9. Устройства свч
- •9.1. Особенности характеристик устройств свч
- •9.1.1. Особенности характеристик линий передач
- •9.1.2. Устройства согласования сопротивлений
- •9.2. Смесители диапазона свч
- •9.2.1. Небалансные смесители
- •9.2.2. Балансные смесители
- •9.3. Усилители свч
- •9.3.1. Примеры схемотехнической реализации усилителя свч
- •9.4. Приемопередающие устройства свч систем телекоммуникаций
- •9.5. Приемопередающие модули миллиметрового диапазона длин волн
- •Литература
- •Передающие устройства систем телекоммуникаций
- •1. Перспективные подходы к решению задач проектирования выходных каскадов свч систем связи
- •1.1. Высокоэффективные усилители мощности
- •1.2. Активные интегрированные антенны для усилителей класса f
- •1.3. Усилители мощности с интегрированными dc-dc конвертерами
- •1.5. Виды модуляции
- •1.6. Оптимизированные свч транзисторы
- •1.7. Биполярные транзисторы с пониженным накоплением заряда в режиме насыщения
- •1.8. Высокочастотные устройства на основе фосфида индия
- •1.9. Микроэлектромеханические устройства для свч приложений
- •Методы и устройства формирования и обработки телекоммуникационных сигналов
2.2.3. Перекрестные искажения
Перекрестные искажения – это изменение структуры спектра полезного сигнала при воздействии на него модулированного мешающего сигнала, частота которого не совпадает с частотами основного и побочных каналов приема. Процесс возникновения таких искажений определяется нелинейным изменением амплитудной функции передачи сигнала в активных элементах ВЧ тракта, вследствие чего анализ этого процесса аналогичен анализу процесса блокирования. Понятие «перекрестные искажения» относится к AM полезному сигналу, когда в его структуре возникают составляющие модуляции AM мешающего сигнала. В этом случае нелинейный элемент ВЧ тракта, так же как и при блокировании в УВЧ, может быть представлен моделью в виде степенного многочлена с той разницей, что входной сигнал имитируется суммой двух AM сигналов:
,
где , – глубина амплитудной модуляции сигнала и помехи на входе нелинейного усилителя.
В целях упрощения анализа можно, так же как и при блокировании, ограничиться многочленом 3-й степени. После подстановки в него и соответствующих преобразований можно определить коэффициент перекрестных искажений, представляющий собой отношение уровня спектральных составляющих в структуре полезного сигнала, возникших в результате перекрестных искажений, к уровню полезного сигнала на выходе приемника при заданных параметрах мешающего и полезного сигналов:
. (2.6)
2.2.4. Блокирование
Блокирование полезного сигнала проявляется в уменьшении его коэффициента усиления во входном тракте приемника или в изменении отношения сигнал-шум при действии мешающего сигнала, частота которого находится вне основного канала приема и не совпадает с частотой ККП. Блокирование возникает в активных элементах ВЧ тракта (УВЧ и преобразователей) из-за нелинейного закона изменения коэффициента передачи полезного сигнала одновременно с мешающим. Нелинейность коэффициента передачи можно аппроксимировать различными зависимостями, в том числе сложными, например рядами Вольтера, но основные закономерности можно уяснить, если воспользоваться простой моделью в виде степенного многочлена [формула (2.1)] и рассматривать влияние нелинейности только на изменение амплитуды полезного сигнала, не учитывая при этом изменений его фазы. С этой целью мгновенное значение напряжения в этом многочлене представим в виде суммы немодулированных колебаний полезного сигнала и помехи:
.
При анализе блокирования в УВЧ в качестве первого приближения можно ограничиться кубичным многочленом (2.1). Подставив сумму напряжений колебаний в этот многочлен, выделим составляющую тока первой гармоники полезного сигнала:
.
На рис. 2.11. приведена зависимость коэффициента передачи усилителя от амплитуды входного сигнала (кривая приведена сплошной линией). Видно, что с увеличением амплитуды входного сигнала усилитель переходит в нелинейный режим работы и коэффициент передачи усилителя уменьшается. Штриховой линией приведена зависимость коэффициента передачи для постоянной амплитуды слабого входного сигнала, от мощности сигнала помехи поступающей на усилитель совместно со слабым принимаемым сигналом. Из рисунка видно, что воздействие мощного сигнала помехи приводит к тому, что коэффициент усиления для слабого сигнала уменьшается быстрее, чем коэффициент усиления для сильной помехи (имеет место подавление слабого сигнала сильным).
Эффект блокирования полезного сигнала характеризуется коэффициентом блокирования , который представляет собой отношение изменения амплитуды выходного тока этого сигнала при блокировании к амплитуде того же тока в отсутствие блокирования:
. (2.7)
В отсутствие блокирования , при полном блокировании полезного сигнала . Отрицательный знак указывает на уменьшение уровня полезного сигнала при действии мешающего сигнала. По абсолютному значению возрастает пропорционально квадрату амплитуды мешающего сигнала и отношению коэффициентов полинома, выражающему степень нелинейности передачи сигнала активного элемента УВЧ. Чем больше это отношение, тем больше нелинейность.
Чтобы характеризовать свойство приемника принимать полезный сигнал в присутствии сильного мешающего сигнала до порога блокирования, пользуются понятием «динамический диапазон по блокированию» (в децибелах):
, (2.8)
где – максимально допустимое напряжение мешающего сигнала соответствующее порогу блокирования; – минимальное напряжение полезного сигнала, соответствующее чувствительности приемника.
Рис. 2.11. Зависимость коэффициентов усиления для слабого сигнала (штриховая линия) и сигнала помехи (сплошная линия)
от амплитуды входного сигнала помехи