Радиопередающее устройство с адаптивной компенсацией амплитудных и фазовых искажений

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат изобретения заключается в возможности адаптивной компенсации амплитудных и фазовых нелинейных искажений KB радиопередатчика. Радиопередающее устройство состоит из цифрового повышающего преобразователя частоты, селективного усилителя, усилителя мощности, фильтра гармоник, датчика контроля мощности, антенно-согласующего устройства, двухканального усилителя сигналов ошибки, понижающего преобразователя частоты, оперативного запоминающего устройства, блока опорных частот, контроллера местного и дистанционного управления, селективного усилителя, фильтра гармоник, антенно-согласующего устройства и усилителя сигналов ошибки, цифрового блока. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиосвязи.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является передающая система KB диапазона [1], позволяющая компенсировать амплитудные нелинейные искажения. Данная система обеспечивает передачу информации в узкополосных и широкополосных режимах с амплитудной, в том числе однополосной, частотной или фазовой модуляцией. Для контроля линейности кратковременно излучается тестовый сигнал в виде последовательности радиоимпульсов со скругленными фронтами, на протяжении которого второй сигнальный процессор производит набор в оперативное запоминающее устройство отсчетов синфазных квадратур сигналов с выходов первого сигнального процессора и понижающего преобразователя частоты.

Из каждого из полученных массивов отсчетов для дальнейшего анализа отбирается по одинаковому количеству отсчетов одного знака, соответствующих амплитудам несущего колебания на переднем фронте тестового импульса, включая максимальную для данного массива амплитуду. Временные интервалы между отбираемыми отсчетами в обоих массивах одинаковы. Отсчеты амплитуд несущего колебания в тестовом сигнале используются для вычисления скорректированных значений отсчетов рабочего сигнала.

Однако эта система не компенсирует фазовые искажения и требует постоянной калибровки с использованием определенного тестового сигнала перед каждым сеансом связи, а так же при изменении выходной мощности радиопередатчика.

Задачей изобретения является адаптивная компенсация амплитудных и фазовых нелинейных искажений KB радиопередатчика.

Поставленная задача достигается тем, что в известном радиопередающем устройстве, состоящем из цифрового повышающего преобразователя частоты, селективного усилителя, усилителя мощности, фильтра гармоник, датчика контроля мощности, последовательно соединенных между собой и подключенных между выходом повышающего преобразователя частоты и входом антенно-согласующего устройства, выход которого является выходом ВЧ, двухканального усилителя сигналов ошибки, включенного между сигнальными выходами датчика контроля мощности и входом регулирования усиления усилителя мощности, понижающего преобразователя частоты, подключенного аналоговым входом к выходу усилителя мощности, оперативного запоминающего устройства, блока опорных частот, подключенного соответствующими выходами к входам повышающего и понижающего преобразователей частоты, и контроллера местного и дистанционного управления, подключенного портами последовательного и параллельного интерфейсов к клеммам ДУ, селективного усилителя, фильтра гармоник, антенно-согласующего устройства и усилителя сигналов ошибки, введен цифровой блок, состоящий из цифрового сигнального процессора и программируемой логической интегральной схемы, на аналоговые входы которого поступают информационные сигналы, и подключенного первым цифровым портом к цифровому повышающему преобразователю частоты, вторым цифровым портом к понижающему преобразователю частоты, входом внешней синхронизации к соответствующему выходу блока опорных частот, а портом управления к контроллеру местного и дистанционного управления, при этом, оперативное запоминающее устройство выполнено в виде устройства с быстродействующей энергонезависимой памятью, подключенного цифровым портом к соответствующему цифровому порту цифрового блока, причем порт управления усилителя мощности подключен к порту управления контроллера местного и дистанционного управления.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фигуре.

Передающее устройство содержит цифровой блок 1, состоящий из цифрового сигнального процессора и программируемой логической интегральной схемы, на аналоговые входы которого поступают информационные сигналы ИНФ, цифровой повышающий преобразователь частоты 2, подключенный цифровым портом к цифровому блоку 1, селективный усилитель 3, усилитель мощности 4, фильтр гармоник 5, датчик контроля мощности 6, последовательно соединенные между собой и подключенные между выходом повышающего преобразователя частоты 2 и входом антенно-согласующего устройства 7, выход которого является выходом ВЧ, двухканальный усилитель сигналов ошибки 8, включенный между сигнальными выходами датчика контроля мощности 6 и входом регулирования усиления усилителя мощности 4, понижающий преобразователь частоты 9, подключенный аналоговым входом к выходу усилителя мощности 4 и цифровым портом к цифровому блоку 1, устройство с быстродействующей энергонезависимой памятью 10, подключенное цифровым портом к цифровому блоку 1, блок опорных частот 11, подключенный соответствующими выходами к входам повышающего 2 и понижающего 9 преобразователей частоты и к входу цифрового блока 1, и контроллер местного и дистанционного управления 12, подключенный портами последовательного и параллельного интерфейсов к клеммам ДУ, портам и входам управления цифрового блока 1, селективного усилителя 3, усилителя мощности 4, фильтра гармоник 5, антенно-согласующего устройства 7 и усилителя сигналов ошибки 8.

Цифровой блок 1, состоящий из цифрового сигнального процессора и программируемой логической интегральной схемы, может быть выполнен, например, с применением СнК (системы на кристалле) Zynq-7000 (ф. Xilinx).

Для обеспечения высоких показателей выходной мощности и промышленного КПД усилитель мощности работает в режиме класса "АВ" с заданным пониженным напряжением питания, а так же цифровой блок 1 поддерживает уровень напряжения возбуждения, обеспечивающего работу усилителя мощности 4 в режиме, близком к насыщению, при этом резко возрастает уровень нелинейных искажений в выходном сигнале. Нелинейные искажения представляют собой проявление амплитудных и фазовых нелинейных свойств усилителя мощности.

Для компенсации амплитудных и фазовых искажений усилителя мощности применен алгоритм системы компенсации с прямым обучением, а так же алгоритм адаптации, основанный на методе линейной сходимости. Алгоритм прямого обучения требует первоначальную калибровку системы компенсации нелинейных искажений, а в дальнейшем автоматически подстраивается с помощью алгоритма адаптации.

Первоначальная калибровка осуществляется методом анализа нелинейной передаточной характеристики радиопередатчика. Для этого цифровой блок 1 формирует цифровой комплексный двух-тоновый сигнал, поступающий на вход повышающего преобразователя 2, далее пройдя через ВЧ-тракт аналоговый сигнал попадает на вход понижающего преобразователя частоты 9, на цифровом выходе которого формируется цифровой сигнал в комплексном виде, далее цифровой сигнал поступает на цифровой блок 1, где происходит определение временной задержки между исходящим и входящим сигналами в реальном времени с помощью алгоритма взаимной корреляции сигналов. Совмещенные во времени комплексные сигналы преобразуются в значения модуля и фазы, далее с помощью алгоритма кусочно-линейной аппроксимации с минимизацией среднеквадратичной ошибки вычисляются опорные точки, представляющие функцию зависимости уровня искажения модуля сигнала от уровня амплитуды входного сигнала и уровня искажения фазы от уровня амплитуды сигнала. Полученные опорные точки преобразуются в комплексные коэффициенты умножения, на основе которых формируются корректирующие таблицы умножения, адресуемые по модулю входного сигнала и представленные в цифровом блоке 1 в виде блочной распределенной памяти ПЛИС, а так же дублируются в устройстве с быстродействующей энергонезависимой памятью 10. За счет этого в случае выключения устройства, корректирующие таблицы умножения сохраняются в памяти и не требуют дальнейшей калибровки.

После калибровки устройство работает в штатном режиме: на информационный вход цифрового блока 1 поступает сигнал, далее вычисляется модуль сигнала, в соответствии со значением модуля сигнала из блочной памяти выбирается ячейка с комплексным коэффициентом умножения и происходит комплексное перемножение сигнала на этот коэффициент, за счет этого одновременно корректируются амплитуда и фаза сигнала в зависимости от модуля входного сигнала. Далее происходит измерение разности сигналов, поступающих с информационного входа и с цифрового входа понижающего преобразователя частоты 9 для определения сигнала ошибки. Алгоритм адаптации обеспечивает постоянное обновление комплексных коэффициентов умножения с учетом величины сигнала ошибки и работает по следующим формулам:

Verr=Vin-Vout

Ve=a(Vin-Vout)

В формулах использованы обозначения:

Verr - комплексный сигнал ошибки;

Vin - исходный сигнал на входе цифрового блока 1 в комплексной форме;

Vout - обратный сигнал с выхода понижающего преобразователя 9 в комплексной форме;

а - коэффициент адаптации, лежащий в пределах от 0,1 до 0,5;

- комплексный коэффициент сигнала ошибки;

- текущий комплексный коэффициент умножения;

- адаптированный комплексный коэффициент умножения;

Изменяя величину коэффициента адаптации в пределах от 0,1 до 0,5, возможно регулировать скорость и точность сходимости комплексного коэффициента умножения (по умолчанию значение равно 0,25).

Использование примененных структурных изменений описанного устройства, а так же внедрение алгоритмов компенсации амплитуды и фазы сигнала и применение алгоритмов адаптации позволяет использовать радиопередатчик в режиме повышенной выходной мощности со сниженным напряжением питания выходных усилителей мощности и с поддержанием высокой линейности. Уровень интермодуляционных искажений, при оценке методом двухчастотного сигнала снизится с минус 24-27 дБ до минус 45-50 дБ.

Источники информации

1. ПАТЕНТ на полезную модель №140340 «Радиопередающая система KB диапазона». ОАО «ОНИИП».

Радиопередающее устройство с адаптивной компенсацией амплитудных и фазовых искажений, содержащее цифровой повышающий преобразователь частоты, селективный усилитель, усилитель мощности, фильтр гармоник, датчик контроля мощности, последовательно соединенные между собой и подключенные между выходом повышающего преобразователя частоты и входом антенно-согласующего устройства, выход которого является выходом ВЧ, двухканальный усилитель сигналов ошибки, включенный между сигнальными выходами датчика контроля мощности и входом регулирования усиления усилителя мощности, понижающий преобразователь частоты, подключенный аналоговым входом к выходу усилителя мощности, оперативное запоминающее устройство, блок опорных частот, подключенный соответствующими выходами к входам повышающего и понижающего преобразователей частоты, и контроллер местного и дистанционного управления, подключенный портами последовательного и параллельного интерфейсов к клеммам ДУ, селективного усилителя, фильтра гармоник, антенно-согласующего устройства и усилителя сигналов ошибки, отличающееся тем, что в нем введен цифровой блок, состоящий из цифрового сигнального процессора и программируемой логической интегральной схемы, на аналоговые входы которого поступают информационные сигналы, и подключенного первым цифровым портом к цифровому повышающему

преобразователю частоты, вторым цифровым портом к понижающему преобразователю частоты, входом внешней синхронизации к соответствующему выходу блока опорных частот, а портом управления к контроллеру местного и дистанционного управления, при этом, оперативное запоминающее устройство выполнено в виде устройства с быстродействующей энергонезависимой памятью, подключенного цифровым портом к соответствующему цифровому порту цифрового блока, причем порт управления усилителя мощности подключен к порту управления контроллера местного и дистанционного управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в профессиональных радиоприемных устройствах. Многоканальное устройство для селекции, усиления и преобразования сигналов содержит М поддиапазонных каналов, при этом у каждого канала вход соединен с входом устройства, а выход одновременно является выходом как канала, так и устройства.

Изобретение относится к области мобильной связи и предназначено для улучшения рабочих характеристик приема индикатора качества канала (CQI), даже когда возникает задержка в тракте распространения, возникает ошибка синхронизации передачи или формируются остаточные взаимные помехи между величинами циклического сдвига разных последовательностей ZC.

Изобретение относится к области устройств для размещения идентификационных карт в мобильных терминалах пользователей, а именно к держателю карты. Техническим результатом является упрощение замены карты в терминале с несменяемым аккумулятором за счет конструкции соединителя, содержащего листовую пружину в гнезде карты.

Изобретение относится к радиолокации и гидролокации. Технический результат – обеспечение подавления боковых лепестков для кода P3 нечетной длины.

Изобретение относится к средствам, используемым в качестве электронных этикеток, а также к системам электронных этикеток. Технический результат заключается в повышении надежности защиты данных электронных этикеток.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может использоваться в передающей аппаратуре радиолинии телеграфной и телефонной связи различного назначения. Задача изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения дистанционного управления от внешних устройств и местного управления параметрами сигналов, формируемых блоками, входящими в возбудитель для радиопередатчиков, при обеспечении радиосвязи, обеспечение номинального уровня сигнала на выходе при снижении уровня искажений и помех.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры от сверхкоротких импульсов. Устройство защиты состоит из трех в поперечном сечении одинаковых и прямоугольных проводников на диэлектрическом слое, причем первый и второй проводники расположены на одной его стороне, а третий - между ними по центру, отличающееся тем, что два дополнительных проводника расположены зеркально-симметрично относительно первого и второго проводников на обратной стороне диэлектрического слоя, третий проводник расположен в диэлектрическом слое на равном расстоянии от внешних проводников, толщина и относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя равны 1,105 мм и 5, ширина всех проводников одинакова и равна 0,3 мм, толщина проводников равна 105 мкм, расстояние между проводниками равно 0,4 мм, на обоих концах устройства подключены резисторы сопротивлением 92 Ом между вторым и третьим проводниками, а также между двумя дополнительными и третьим проводниками, значение минимального модуля разности погонных задержек мод линии, умноженное на длину линии, не меньше суммы длительностей фронта, плоской вершины и спада импульса, подающегося между первым и третьим проводниками.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования импульсов управления СВЧ-приборами с сеточным управлением (Клистроны, ЛБВ и т.п.) в передающих и других электрофизических устройствах.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в системах связи с расширенным спектром сигналов. Достигаемый технический результат - повышение скорости передаваемой информации при псевдослучайной время-импульсной модуляции.Способ увеличения скорости передачи информации при время-импульсной модуляции осуществляется путем одновременной работы одного широкополосного радиопередающего устройства двумя и более каналами с псевдослучайной время-импульсной модуляцией, при этом на приеме на одном временном интервале в одном канале прием ведется на одной частоте, а на втором канале – на другой.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в беспроводной системе связи. Технический результат состоит в повышении точности оптимизации.

Изобретение относится к области многоканальных радиочастотных модулей, предназначенных для станций радиорелейной связи миллиметрового диапазона длин волн с высокой скоростью передачи данных и электронным сканированием луча. Разработанный многоканальный радиочастотный модуль с частотным разнесением приема и передачи содержит по меньшей мере два излучающих элемента; по меньшей мере два фильтра принимаемого сигнала, каждый из которых настроен на пропускание принимаемого сигнала в определенной полосе частот; по меньшей мере два фильтра передаваемого сигнала, каждый из которых настроен на пропускание передаваемого сигнала в определенной полосе частот; по меньшей мере два радиочастотных приемника, каждый из которых соединен с фильтром принимаемого сигнала, и по меньшей мере два радиочастотных передатчика, каждый из которых соединен с фильтром передаваемого сигнала, при этом каждый из излучающих элементов имеет два входных порта, один из которых соединен с фильтром принимаемого сигнала, а другой - с фильтром передаваемого сигнала, причем полосы пропускания этих фильтров не пересекаются. Использование изобретения позволяет миниатюризировать станцию радиорелейной связи с одновременным обеспечением эффективного электронного сканирования луча при малых потерях сигнала на переключение луча и высокой изоляцией между приемниками и передатчиками. 25 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи с программной перестройкой рабочих частот (ППРЧ). Технический результат - разработка широкополосного помехоустойчивого приемопередающего устройства для функционирования в различных условиях сигнальной и помеховой обстановки. Широкополосное приемопередающее устройство с программной перестройкой рабочей частоты состоит на передающей части из кодера (1), фазовых манипуляторов (2) и (3), первого (4) и второго (5) высокочастотного ключа, элемента НЕ (6), сумматора (7), смесителя (8), синтезатора (9), управляемого ключа (10), генератора псевдослучайной последовательности (11), генератора управления ключом (12), на приемной части из смесителя (13), усилителя промежуточной частоты (14), демодулятора (15), фазовых детекторов (16) и (17), ключа (18), элемента НЕ (19), ключа (20), элемента ИЛИ (21), декодера (22), дешифратора команды изменения скорости (23), анализатора качества канала (24), дешифратора квитанции (25), блока формирования сообщения (26), блока памяти (27), линии задержки (28), блока синхронизации (29), генератора псевдослучайной последовательности (30), генератора управления ключом (31), управляемого ключа (32), частотного синтезатора (33), а также на передающей части включены счетчик (34), дешифратор (35), аттенюатор (36), усилитель мощности (37), управляемый ключ (38), линия задержки (39), смеситель (40), синтезатор (41), в приемную часть включены смеситель (46), усилитель промежуточной частоты (47), демодулятор (48), сумматор (42), линия задержки (43), управляемый ключ (44), синтезатор частоты (45), смеситель (46). 2 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат стоит в повышении помехоустойчивости передаваемой информации. Для этого в изобретении обеспечивается подавление интерференции, действию которой подвергается устройство радиосвязи WCD. Интерференция вызывается сигналами, передаваемыми интерферирующим узлом. Устройство связи определяет информацию, связанную с интерферирующим узлом, выбирает, основываясь, по меньшей мере частично, на определенной информации, связанной с интерферирующим узлом, конфигурации приемника WCD из набора доступных конфигураций приемника WCD. Набор доступных конфигураций приемника WCD содержит первую конфигурацию приемника WCD, которая подавляет только интерференцию, вызванную физическими сигналами, передаваемыми интерферирующим узлом, и вторую конфигурацию приемника WCD, которая подавляет только интерференцию, вызванную физическими каналами, передаваемыми интерферирующим узлом. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил., 7 табл.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам обнаружения узкополосных сигналов, выступающих в виде имитационных помех, в условиях априорной неопределенности о времени их излучения, и может быть использовано в радиоканалах передачи сигналов с двухпозиционной частотной манипуляцией (ЧМ-2). Технический результат - обнаружение имитационных помех в условиях априорной неопределенности о времени их излучения в радиоканалах передачи сигналов с ЧМ-2. Способ обнаружения имитационных помех в радиоканалах, использующих сигналы с частотной манипуляцией, заключается в том, что принимают аналоговый сигнал, оцифровывают его и рассчитывают параметр сигнала, который сравнивают с предварительно вычисленным порогом и по результатам сравнения принимают решение о наличии имитационных помех. А в качестве параметра сигнала вычисляют дисперсию его амплитуды. Решение о наличие имитационной помехи принимают в том случае, если значение параметра сигнала превысит значение предварительно вычисленного порога более чем в 1,5 раза, в качестве которого используют значение дисперсии амплитуды сигнала, вычисленной в отсутствии имитационной помехи. 1 ил.
Наверх