2.9. СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ

Задачи синтеза сигналов и помех — это по существу задачи синтеза генераторов сигналов и помех. Задачи синтеза активных помех (в условиях радиопротиводействия) решают так же, как и задачи синтеза сигналов.

При создании переносчиков наметились две противоположные тенденции: создание высокостабильных узкополосных колебаний, ширину спектра которых Стремятся сделать как можно меньше (приблизить к нулю), и создание широкополосных (шумоподобных) сигналов, ширину спектра которых стремятся увеличить как можно больше. Это объясняется тем, что использование и тех и других переносчиков позволяет получить определенные преимущества. Рассмотрим современные принципы генерации и особенности применения узкополэсных и широкополосных переносчиков.

Для генерации высокостабильных узкополосных колебаний все большее распространение получают аналоговые и цифровые синтезаторы частот. Они позволяют получить десятки тысяч высокостабильных колебаний в заданном диапазоне частот. Задачи синтеза таких сигналов сводятся по существу к задачам оптимального построения синтезаторов частот, обладающих требуемыми технико-экономическими характеристиками: рабочим диапазоном частот, стабильностью колебаний, гибкостью и оперативностью управления частотой сигналов, технологичностью, габаритами, массой, потребляемой мощностью, приведенными готовыми расходами, оптовой ценой, эксплуатационными расходами и т. п.

Синтезаторы частот широко применяют в технике связи, информационно-измерительной технике и других областях. Способы построения синтезаторов «детально рассматривают в курсе «Радиопередающие устройства». Для иллюстрации особенностей синтеза сигналов мы остановимся лишь на одном цифровом методе формирования высокостабильной сетки частот. Он был предложен в 1966-1967 гг. зарубежными специалистами 3. Блаховицем, А. Эверсом и советскими учеными О. Губернаторовым и В. Пивоваром. Сущность цифрового принципа формирования и стабилизации дискретного множества частот заключается в использовании свойств системы фазовой автоподстройки частоты с делителем частоты в цепи обратной связи и с предварительным преобразованием гармонических колебаний управляемого и опорного генераторов с помощью формирующих устройств в последовательность видеоимпульсов. Это позволяет строить синтезаторы на элементах вычислительной техники и называть цифровыми.

На рис. 2.9 приведена структурная схема цифрового синтезатора частот. Работу схемы поясняют временные диаграммы напряжений на выходе каждого устройства. В схеме имеются два генератора синусоидальных колебаний: управляемый генератор, период колебаний которого и опорный генератор, стабилизированный кварцем, период колебаний которого

В формирующих устройствах гармонические колебания преобразуются в последовательности видеоимпульсов с периодами соответственно Делитель частоты с переменным коэффициентом деления преобразует

последовательяость видеоимпульсов с периодом в последовательность с периодом В фазоимпульсном детекторе фазы импульсов полученных последовательностей сравниваются и на выходе фильтра нижних частот появляется пилообразное напряжение как результат рассогласования фаз. Это напряжение через управляющий элемент так воздействует на управляемый генератор, чтобы в установившемся режиме соблюдалось равенство

Основные достоинства цифрового метода синтеза сигналов следующие: генерация сколь угодно густой сетки высокостабильных колебаний возможность использования унифицированных элементов вычислительной техники, выполненных на полупроводниковых интегральных и гибридных микросхемах, и применения прогрессивной технологии сборки и настройки, малые габариты, масса и затраты энергии и т. п.

Рис. 2.9 Структурная схема цифрового синтезатора частот

Для генерации широкополосных (шумоподобных) сигналов-переносчиков, свойства которых близки к свойствам нормального случайного процесса, используют шумовые и псевдошумовые генераторы (генераторы детерминированных сигналов, построенных по определенным законам). Работа таких генераторов основана на следующих принципах: сложение сигналов на выходе параллельно соединенных мультивибраторов, амплитуды импульсов которых выбирают так, чтобы получить требуемые корреляционные и спектральные характеристики суммарного шумолодобного сигнала; синтез на основе ортогонального разложения Котельникова; модуляция высокостабильного колебания шумоподобным видеосигналом; периодическое повторение отрезка высокочастотного радиосигнала, обладающего требуемыми корреляционными и спектральными характеристиками, и др.

На рис. 2.10 представлена упрощенная структурная схема генератора широкополосных сигналов, которая создает сигнал на основе ортогонального разложения Котельникова. При подаче с генератора на вход узкополосных фильтров импульса с малой длительностью каждый из фильтров «вырезает» из непрерывного спектра этого импульса узкую область частот в соответствии с полосой прозрачности. Ослабление аттенюаторе в раз и задержка его на время позволяют получить на выходе сумматора шумоподобный сигнал

Каждая составляющая суммы представляет собой узкополосный процесс в комплексной форме (2.65), роль огибающей играет произведение при показательной функции. Фильтры имеют полосу и центральную частоту .

Рассмотренная схема позволяет синтезировать непрерывные сигналы с ограниченным спектром любого типа, в том числе и шумоподобные. Управляемыми переменными служат величины Для получения ансамбля таких

Сигналов достаточно изменять и При больших базах генерируемых сигналов схема становится громоздкой. Ее можно упростить, применяя общие линию задержки и амплитудный корректор. Достоинством этого способа формирования сигналов является возможность построения согласованных фильтров для оптимального приема таких сигналов. Согласованные фильтры составляются из тех же элементов, но с обратным порядком включения.

Рис. 2.10. Структурная схема генератора широкополосных сигналов

Применение шумолодобных сигналов позволяет: принимать сигналы и в тех случаях, когда отношение сигнал/шум гораздо меньше единицы; бороться с вредном влиянием многолучевого распространения радиоволн; ослабить влияние на передачу информации узкополосных помех; обеспечить высокий коэффициент использования пропускной способности каналов; использовать модуляцию сигналов по форме и т. п.

При решении задач синтеза сигналов с общих позиций целесообразно учитывать не только структуру и параметры сигналов, но и технико-экономические характеристики генераторов сигналов, свойства модулирующих сигналов, вид модуляции и характер последующих преобразований модулированных колебаний. Эти задачи находятся в стадии научных исследований.

Контрольные вопросы

(см. скан)