Методы приема поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Жаворонков, Сергей Сергеевич

• Жаворонков, Сергей Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Жаворонков, Сергей Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. СВОЙСТВА СИГНАЛОВ С ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ

1.1. Поляризационная структура радиоволн

1.2. Виды сигналов с поляризационной манипуляцией

1.3. Спектральные характеристики сигналов с поляризационной манипуляцией

1.4. Методы формирования поляризационно-манипулированных

сигналов

1.5. Выводы

2. ОПТИМАЛЬНЫЙ ПРИЕМ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ ПОЛЯРИЗАЦИОННО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

2.1. Постановка задачи 3

2.2. Оптимальный прием поляризационно-манипулированных сигналов

с дискретным изменением параметров поляризации

2.3. Оптимальный прием поляризационно-манипулированных сигналов

с непрерывным изменением параметров поляризации

2.4. Оптимальный прием многопозиционных поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением

параметров поляризации

2.5. Помехоустойчивость оптимального приема детерминированных поляризационно-манипулированных сигналов

2.6. Выводы

3. МЕТОДЫ ПРИЕМА ПОЛЯРИЗАЦИОННО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ С НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ

ПАРАМЕТРОВ ПОЛЯРИЗАЦИИ ПРИ НАЛИЧИИ ПОМЕХ

3.1. Постановка задачи

3.2. Характеристика помех в канале связи и методов борьбы с ними

3.3. Методы приема поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации при флюктуирующими параметрах

3.4. Методы приема поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации при наличии нефлюктуационных помех

3.5. Выводы

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПРИЕМНИКОВ

ПОЛЯРИЗАЦИОННО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ С НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ПАРАМЕТРОВ ПОЛЯРИЗАЦИИ

4.1. Постановка задачи

4.2. Модели поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации

4.3. Методика моделирования приема поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ. Устройство для формирования сигналов

с поляризационной манипуляцией

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПМ - поляризационная манипуляция со скачкообразным изменением

параметров поляризации ПМ0 - поляризационная манипуляция со скачкообразным изменением угла ориентации

ПМФ - поляризационная манипуляция со скачкообразным изменением угла эллиптичности

ПМо5ф - поляризационная манипуляция со скачкообразным одновременным

изменением углов ориентации и эллиптичности ПМН - поляризационная манипуляция с непрерывным изменением параметров поляризации

ПМНе - поляризационная манипуляция с непрерывным изменением угла ориентации

ПМНф - поляризационная манипуляция с непрерывным изменением угла эллиптичности

ПМНе ф - поляризационная манипуляция с непрерывным одновременным

изменением углов ориентации и эллиптичности ПМН0.Ф - поляризационная манипуляция с непрерывно-последовательным

изменением углов ориентации и эллиптичности ФМ - фазовая манипуляция ЧМ - частотная манипуляция

ЧМНФ - частотная манипуляция с непрерывной фазой ЭМВ - электромагнитная волна

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы приема поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации»

введение

В настоящее время существует большое многообразие различных систем связи, продолжает наращиваться их количественный состав и энергетический потенциал, расширяются диапазоны рабочих частот. Большинство радиотехнических систем работает в сложной электромагнитной обстановке ввиду наличия большого количества внутрисистемных помех, определяемых характеристиками каналов и условиями распространения радиоволн, а также взаимных межсистемных помех, создаваемых сторонними радиосредствами [7, 14, 25, 56, 72]. Все это порождает возникновение различного рода помех и является актуальной проблемой помехозащищенности радиоэлектронных средств.

Решение задачи помехозащищенности путем увеличения энергии передаваемых сигналов не является рациональной, особенно с учетом загрузки радиодиапазонов [14]. Поэтому наиболее целесообразными являются следующие методы: использование специальных видов сигналов, применение эффективных методов обработки сигналов, повышении направленности излучающих и приемных систем и др.

Основными параметрами, определяющими выбор того или иного сигнала, считается их спектральная и энергетическая эффективность. Поэтому одним из главных вопросов, возникающих при разработке систем связи, обеспечивающих высокую помехоустойчивость, является выбор сигналов для передачи данных, превосходящих уже известные по энергетической и спектральной эффективности, а также алгоритмов приема и обработки этих сигналов.

В последние годы все большее внимание уделяется поляризационно-манипулированным сигналам и методам их поляризационно-временной обработки, которые без потери пропускной способности позволяют получить значительный выигрыш в помехозащищенности систем связи. Наиболее

важные результаты в данном направлении отражены в работах К.Г. Гусева, В.В. Поповского, А.П. Родимова, S. Benedetto, T.S. Chu, A. Pizurica, V. Senk и ряда других отечественных и зарубежных ученых.

Применение сигналов с поляризационной манипуляцией и методов их оптимальной обработки хотя и позволяет достичь более высокой эффективности, в настоящее время ограничивается прежде всего отсутствием достаточного числа соответствующих публикаций по оценкам поляризационных параметров сигналов и эффективности их поляризационно-временной обработки. При этом поляризационные методы допускают удачное сочетание со всеми другими методами обработки. Введение их в средства связи позволяет повысить пропускную способность систем связи за счет повторного использования частот, осуществлять поляризационное согласование в линиях связи и др. [9, 10, 57].

Одним из перспективных направлений в повышении эффективности систем связи является использование сигналов с поляризационной манипуляцией [9, 10, 17-22, 85-98]. У традиционных поляризационно-манипулированных сигналов (ПМ) в течение каждого тактового интервала значение соответствующего параметра поляризации постоянно и меняется скачком в конце интервала при смене информационного символа [9, 10]. Представляется целесообразным вместо скачкообразного изменения состояния поляризации использовать непрерывное, что позволяет повысить спектральную и энергетическую эффективность сигналов [85].

При этом следует отметить, что для практического применения поляризационно-манипулированных сигналов в данный момент не достаточно изучены вопросы их формирования и оптимальной обработки. Традиционно на практике наибольшие трудности возникают при обработке сигналов на приемной стороне. Поэтому вопросы методов приема поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации (ПМН) являются актуальными.

Целью диссертационной работы является исследование ранее неизвестной разновидности сигналов с поляризационной манипуляцией -поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации, разработка методов их приема и оценка эффективности этих методов в различной помеховой обстановке.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

1. Анализ спектральной и энергетической эффективности различных видов поляризационно-манипулированных сигналов.

2. Синтез алгоритмов оптимального приема ПМН сигналов.

3. Синтез алгоритмов поляризационно-временной обработки ПМН сигналов с флюктуирующими параметрами.

4. Разработка методов поляризационно-временной обработки ПМН сигналов на фоне нефлюктуационных помех.

5. Анализ эффективности полученных алгоритмов приема.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- ПМН сигналы превосходят по спектральной и энергетической эффективности ПМ сигналы, потенциальная помехоустойчивость которых соответствует помехоустойчивости сигналов ФМ-2;

- многопозиционные ПМН сигналы превосходят по энергетической эффективности двухпозиционные; энергетический выигрыш при

" использовании четырехпози ционной ПМН по сравнению с двухпозиционной превышает 2 дБ;

, - помехоустойчивость ПМН сигналов с непрерывным изменением одного

параметра поляризации соответствует помехоустойчивости частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой (ЧМНФ); применение ПМН \ сигналов с непрерывно-последовательным изменением двух параметров

поляризации - углов ориентации 9 и эллиптичности (р (ПМНе.ф), позволяет существенно повысить помехоустойчивость приема по сравнению со случаем использования ПМН сигналов с непрерывным изменением одного параметра

поляризации; в этом случае энергетический выигрыш по сравнению с ПМ сигналами при использовании четырехпозиционной ПМН0.Ф превышает 4,8 дБ, а для четырехпозиционных ПМН сигналов с непрерывным изменением одного параметра поляризации данный энергетический выигрыш составляет только 3,04 дБ;

- использование поляризационно-временной обработки позволяет реализовать прием ПМН сигналов с флюктуирующими параметрами и на фоне нефлюктуационных помех; эффективность алгоритма компенсации при приеме ПМН сигнала на фоне гармонической помехи возрастает с увеличением разницы в поляризационных параметрах сигнала и помехи 80; величина энергетического выигрыша по сравнению с приемом без поляризационно-временной обработки при ре=10" и 80=7г/4 составляет 2,23 дБ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые проведен анализ спектральных характеристик ПМН сигналов; показано, что ширина энергетического спектра ПМН сигналов с последовательным изменением углов ориентации и эллиптичности соответствует ширине спектра ПМН сигналов с изменением одного из параметров поляризации и значительно уже ширины спектра ПМ сигналов;

- впервые получены алгоритмы оптимального приема ПМН сигналов для различного времени анализа и законов изменения параметров поляризации (линейного, гармонического);

- проведен анализ помехоустойчивости полученных алгоритмов оптимального приема ПМН сигналов, по результатам анализа определены индексы поляризационной манипуляции при которых достигается потенциальная помехоустойчивость; получены значения энергетического выигрыша ПМН сигналов по сравнению с ПМ сигналами;

- впервые получены алгоритмы поляризационно-временной обработки ПМН сигналов с флюктуирующими параметрами и на фоне нефлюктуационных помех, проведен анализ их эффективности.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработаны методы приема ПМН сигналов для различного времени анализа, позволяющие реализовать прием ПМН сигналов с учетом информационной связи между символами;

- определены параметры ПМН сигналов, применение которых в радиосистемах позволяет достигнуть максимальной энергетической эффективности;

- разработаны методы поляризационно-временной обработки ПМН сигналов с флюктуирующими параметрами и на фоне нефлюктуационных помех;

- предложена схема формирования ПМН сигнала (патент №2351072);

- разработана методика компьютерного моделирования полученных алгоритмов приема ПМН сигналов.

Полученные при выполнении диссертационной работы результаты нашли отражение в отчетах по трем НИР МГТУ ГА и использованы в НИР ФГУП «ЦНИИ Комета» и ФГУП ГосНИИ «Аэронавигация», внедрены в учебный процесс МГТУ ГА, что подтверждается соответствующими актами внедрения.

Основные положения диссертации докладывались на следующих научных конференциях:

1. 5-ая международная конференция «Авиация и космонавтика - 2006» (Москва, МАИ, 2006 г.).

2. МНТК «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» (Москва, МГТУ ГА, 2006 г.).

3. Международная молодежная научная конференция «XXXIII Гагаринские чтения» (Москва, МАТИ, 2007 г.).

4. VI МНТК «Чкаловские чтения» (Егорьевск, ЕАТК ГА, 2007 г.).

5. МНТК «Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании» (Рязань, РГРТУ, 2007 г.).

6. Всероссийская научно-технической конференция молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, Политехнический институт СФУ, 2007 г.)

7. 6-ая международная конференция «Авиация и космонавтика - 2007» (Москва, МАИ, 2007 г.).

8. 1ЫТЕ11МАТ1С-2007. МНТК «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» 23-27 октября 2007г. (Москва, МИРЭА, 2007 г.).

9. Информационные технологии в авиационной и космической технике -2008 (Москва, МАИ, 2008 г.).

10. МНТК, посвященная 85-летию гражданской авиации России. «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества.» (Москва, МГТУ ГА, 2008 г.).

11. МНТК «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» (Москва, МГТУ ГА, 2011 г.).

По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, включая тезисы докладов, шесть статей - в изданиях, включенных в перечень ВАК. Получен один патент.

1. свойства сигналов с поляризационной манипуляцией

1.1. Поляризационная структура электромагнитных волн

Изучению различных аспектов теории поляризации электромагнитных волн (ЭМВ) посвящено достаточно большое количество публикаций, среди которых следует отметить работы [1, 4, 5, 9, 10, 27, 29, 32, 48, 57]. Большой вклад в развитие теории поляризационно-манипулированных сигналов и методов их обработки внесли труды авторов К.Г. Гусева, В.В. Поповского, А.П. Родимова, S. Benedetto, T.S. Chu, A. Pizurica, V. Senk.

Поляризация является характеристикой ЭМВ, определяющей особенности пространственного расположения и изменения во времени вектора напряженности электрического Е (или магнитного Н) поля [57]. Векторная пространственно-временная структура ЭМВ описывается уравнениями Максвелла [4, 10]:

эе ан

rotH = е„—; rotE = -Li!(-, (1.1)

а а а а

где 8а, |1а - абсолютная диэлектрическая и магнитная проницаемости.

Понятие поляризации ЭМВ непосредственно связано с векторным характером уравнений Максвелла. Для данного момента времени в каждой точке пространства векторы е и н фиксированы. С течением времени величины и направления этих векторов могут тем или иным образом изменяться, вследствие чего концы векторов поля будут описывать годографы [32].

Для плоской однородной электромагнитной волны, распространяющейся в непроводящей однородной изотропной среде вдоль оси ОЪ декартовой системы

координат XYZ, система уравнений (1.1) приводится к четырем скалярным уравнениям относительно неизвестных проекций векторов Е и н на оси ОХ и ОУ:

дЯу

ану _ дЕх — _р - 8ЕХ_

дъ а а ' дъ

анх дЕу дЕу

дъ а а ' дъ

& (1.2)

а

Возможными решениями систем уравнений (1.2) являются две плоские однородные гармонические электромагнитные волны:

— Етхе ,

5

Я _ГТ рК^х). Пх _ПшхС

Еу = ^туе

Н„ = Не

Ксо1+^у) (1-3)

'у " ту ~ '

^.КоЛ+^у)

у ту

где Етх, Ету, Нтх, Нту - амплитуды соответствующих проекций векторов е и н;

- начальные фазы соответствующих проекций векторов поля.

Если учесть, что векторы е и н взаимозависимы, то для описания ЭМВ достаточно знать значения только одной составляющей поля, например, вектора е, т.к. вектор н однозначно определяется по известным значениям вектора е. Тогда систему уравнений (1.3) можно записать в следующем виде:

Е„ =Е„еке

Ё = Е е-1'®1

-С'у — ^шуС >

(1.4)

где - разность фаз горизонтальной и вертикальной составляющих

вектора Е.

Отношение амплитуд и разность фаз горизонтальной и вертикальной составляющих поля определяют закон изменения вектора Е, т.е. вид поляризации волны. Указанные параметры принято называть фазорными параметрами поляризации. При линейном ортогональном базисе разложения параметры поляризации волны могут быть представлены комплексным коэффициентом поляризации [1,4]

р р р

X - тУ - тУ

р __У _ ШУ_ _ тУ р-'^у-С.Х-' /1 ¿-ч

Ё Е е](со1+^х) Е 1 }

тх

или

р =

(1.6)

Данный комплексный коэффициент поляризации включает отношение амплитуд ортогональных компонент поля

р =

ту

(1.7)

и разность фаз

В процессе распространения электромагнитной волны вектор Е может сохранять свое пространственное положение либо совершать вращательное движение, описывая в пространстве поляризационную спираль. Проекция поляризационной спирали за один период колебания волны на плоскость, перпендикулярной направлению распространения волны, имеет вид эллипса (рис. 1.1). Параметрами поляризационного эллипса (годографа) являются угол пространственной ориентации Э и угол эллиптичности ср, которые определяют точку на сфере Пуанкаре (рис. 1.2). Часто вместо угла эллиптичности используется коэффициент эллиптичности К = tgф.

Рис. 1.1. Годограф вектора Е

Рис. 1.2. Сфера Пуанкаре

Связь геометрических параметров поляризации с фазорными определяется следующими соотношениями [10]:

Р =

к2

1+к^е

ДЕ, = аг^

2К

(1.8)

(1-к2)зт2е

Мгновенные значения горизонтальной и вертикальной составляющих вектора Е определяются следующими выражениями [9, 10]:

ех0) = созфсозОсоз^-зтфБтОзтсо!;; ех(1:) = со8ф8т9со8со1 + 8тфсо8 98тсо1.

(1.9)

В последних выражениях направление вращения вектора Е учитывается знаком угла эллиптичности [9, 10]. Выражения (1.9) можно представить и в комплексном виде:

ех(1) = (созфсозб + ]8тф8т0)е-)й1 = Етхе

ех(1;) = (созфзшб - ]8тфсо80)е-,ш = Етуе

_ Т- .¡МЧу)

(1.10)

где

Етх - -^/1 + соз2фсо829; Ету = д/1 ~ со82фсоз20; = агс • tgQ); = -arctg(tgф • ^6).

(1.11)

Как следует из этих выражений, при поляризационной манипуляции происходит изменение амплитуд и фаз ортогональных составляющих.

Если вторую мнимую единицу I совместить с осью ОУ, то можно перейти к другой, более удобной форме представления волны на двойной комплексной плоскости: временной (1, ]) и пространственной (1,1) [10]. Такое представление позволяет упростить многие математические выкладки при анализе поляризации, а также позволяет более наглядно и компактно записать эллиптически-поляризованную волну.

В показательной форме волна на двойной комплексной плоскости записывается в следующем виде

ё(0 = е-!М1)еаде]ю1. (1.12)

Действительные выражения компонент волны, совпадающих с осями ОХ и ОУ находятся из условия:

ех(1) = КеДеДё(1)}; еуф = 1т, 11еДё(1)}. (1.13)

Алгебраическая форма записи волны имеет следующий вид [10]

Ë = A + jB + iC + ijD, (1.14)

где А = 11е[Ётх], В = 1ш[Ётх], С = Яе[Ёту], 0 = 1т[Ёту].

Для описания поляризации волны используют также комплексный вектор

[10]

^ А

е =

Е

гпх

V ту у

(1.15)

Комплексный вектор (1.15) и комплексное число на двойной комплексной плоскости (1.14) описывают одну и ту же эллиптически-поляризованную волну, если равны матрицы, составленные из координатных проекций комплексного вектора и элементов комплексного числа, т.е.

Е =

^A + jB^ VC + jDy

(1.16)

или

Е =

'cos ф cos 0 + j sin ф sin 9^ чсоБфзтВ - jsk^sinG

(1.17)

Для двух комплексных векторов имеет место скалярное произведение Ё,-Ё2* =соз(ф,-(p2)cos(0,-62) + jsin^, + <p2)sin(9,-02). (1-18)

Из (1.18) следует, что векторы Ej и Е2 ортогональны (две волны имеют ортогональные поляризации), если ф2=-ф[ и 62=6,+ ж!2, так как у поляризационно-ортогональных векторов скалярное произведение равно нулю. Можно также показать, что в этом случае векторное произведение указанных векторов будет равно единице.

Таким образом, две волны Ё, = е~1|фе10 и Ё2 = eljV(e+,t/2) ортогональны по поляризации, а описывающие их поляризацию векторы образуют базис [10]. Из вышесказанного следует, что разложение волны в ортогональном линейном базисе не является единственным. В общем случае осям ОХ и 0Y можно сопоставить ортогональные орты произвольной эллиптической поляризации.

На двойной комплексной плоскости эллиптически-ортогональные базисные орты обозначим как Э^ф^Оф) и Э2(-ф0,0О+ л/2). Это означает, что

главные оси базисных ортов развернуты на девяносто градусов и орты имеют противоположные направления вращения. Проекция сигнала на орт Э,(фо,0о) представляет собой скалярное произведение сигнала (1.12) на комплексно-сопряженный по i орт [10]:

и^ЁхЭ^ФоА)- (1.19)

Проекция сигнала на другой орт находится аналогично. Тогда выражения (1.13) представляют собой компоненты волны в произвольном эллиптическом ортогональном базисе. Их комплексные амплитуды будут иметь следующий вид [10]:

Ётх =со8(ф-ф0)со8(6-е0) + jsin((p + <p0)sin(e-e0); (1.20)

Ёту = С08(ф + q>0)sin(e - е0) - jsin(<p - ф0)со8(6 - е0). (1.21)

Выражения (1.20), (1.21) имеют важное практическое значение. Если прием поляризационно-манипулированного сигнала осуществляется двумя антеннами настроенными на ортогональные эллиптические поляризации, то данными выражениями определяются комплексные амплитуды сигналов на выходах этих антенн.

1.2. Виды сигналов с поляризационной манипуляцией

Поляризационно-манипулированные сигналы представляют собой двухмерные сигналы в которых передача дискретных сообщений осуществляется

манипуляцией параметров поляризации волны - углов ориентации (0) и эллиптичности (ф) [9, 10].

Отличительной чертой сигналов с поляризационной манипуляцией является то, что интенсивность радиосигнала (сумма квадратов огибающих поляризационно-ортогональных компонент) остается постоянной, тогда как амплитуды и фазы поляризационно-ортогональных составляющих являются функциями модулирующего сообщения.

Поляризационная манипуляция может осуществляться дискретно или непрерывно. У ПМ сигналов в течение каждого тактового интервала значение соответствующего параметра поляризации постоянно и меняется скачком в конце тактового интервала при смене символа. Количество принимаемых фиксированных значений параметра поляризации определяется количеством возможных значений информационных символов в последовательности.

Для ПМ сигналов возможны следующие виды манипуляции [10]:

- изменение угла ориентации при постоянном значении угла эллиптичности (ПМе);

- изменение угла эллиптичности при постоянном значении угла ориентации (ПМф);

- одновременное изменение углов ориентации и эллиптичности (ПМ0.Ф).

Изменение поляризации может быть бинарным, когда поляризация волны

меняется от исходного состояния поляризации в ортогональное, либо М-ичным, когда поляризация волны может принимать одно из М значений.

В случае двухпозиционных ПМ сигналов закон изменения углов ориентации и эллиптичности на к-ом тактовом интервале имеют следующий вид:

(1.22)

Г фп +7гЬт,Ск =1, Ф&Ск)= 0 '' кл (1.23)

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Жаворонков, Сергей Сергеевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе получены следующие основные результаты:

1. Определена ширина спектров ПМ и ПМН сигналов для различных значений индексов поляризационной манипуляции. Показано, что ширина спектра ПМН сигналов значительно уже, чем у ПМ сигналов.

2. Исследованы алгоритмы оптимального приема детерминированных ПМ сигналов. Установлено, что максимальная помехоустойчивость ПМ сигналов не превышает помехоустойчивости сигналов ФМ-2. Получены алгоритмы оптимального приема ПМН сигналов при различном времени анализа. Показано, что можно повысить помехоустойчивость за счет увеличения времени анализа.

3. Показана возможность увеличения помехоустойчивости оптимального приема ПМН сигналов за счет последовательного изменения двух параметров поляризации вместо одного. При этом ширина энергетического спектра не изменяется.

4. Проведена оценка помехоустойчивости всех полученных алгоритмов оптимального приема ПМН сигналов для линейного и синусоидального законов изменения параметров поляризации. Получены значения индексов поляризационной манипуляции, обеспечивающих высокую энергетическую и спектральную эффективность.

5. С использованием теории нелинейной фильтрации синтезирован алгоритм поляризационно-временной обработки ПМН сигнала с флюктуирующими параметрами.

6. Разработаны методы поляризационно-временной обработки ПМН сигналов на фоне нефлюктуационных помех и проведена оценка их помехоустойчивости.

7. Проведено компьютерное моделирование полученных алгоритмов приема ПМН сигналов. Подтверждена их эффективность при различных значениях отношения сигнал/шум и параметрах поляризации.

Полученные результаты позволяют сформулировать следующие выводы:

1. Поляризационно-манипулированные сигналы имеют два информационных параметра (углы ориентации и эллиптичности), что может быть использовано для улучшения помехоустойчивости.

2. Ширина спектра ПМН сигналов значительно уже, чем у ПМ сигналов.

3. С увеличением коэффициента поляризационной манипуляции спектр поляризационно-манипулированных сигналов расширяется.

4. ПМН сигналы обладают межсимвольной связью, что может быть использовано для повышения помехоустойчивости приема.

5. С увеличением времени анализа ПМН сигналов вероятность ошибки уменьшается, стремясь к своему потенциально возможному значению, но при этом сложность схемы оптимэльноро приемника экспоненциально возрастает.

6. Потенциально возможная помехоустойчивость двухпозиционных ПМН0, ПМНф сигналов для большинства индексов поляризационной манипуляции достигается при анализе сигнала на трех тактовых интервалах.

7. Многопозиционные ПМН сигналы обладают существенно лучшей помехоустойчивостью по сравнению с двухпозиционными.

8. Помехоустойчивость ПМН сигналов с синусоидальным законом изменения параметра поляризации незначительно уступает помехоустойчивости ПМН сигналов с линейным законом изменения параметра поляризации, но при этом уменьшается ширина спектра ПМН сигнала.

9. При последовательном изменении углов ориентации и эллиптичности число возможных траекторий увеличивается, следовательно увеличивается число траекторий до первого слияния, что приводит к повышению помехоустойчивости, поэтому ПМНеф сигналы обладают лучшей энергетической эффективностью чем ПМНе, ПМНФ и ЧМНФ сигналы, при этом сохраняется ширина энергетического спектра. В случае четырехпозиционных ПМН0Ф сигналов с линейным изменением параметров поляризации при Та=6Т достигается энергетический выигрыш 4.87 дБ (при 11=0,8) по сравнению с ПМ сигналами, а для ПМНе, ПМНф сигналов данный энергетический выигрыш составляет только 3.04 дБ (при Та=4Т, 11=0.88).

10. С использованием методов нелинейной фильтрации получены алгоритмы поляризационно-временной обработки ПМН сигнала с флюктуирующими параметрами. Энергетические потери по сравнению со случаем идеального приема при ре=Ю"3 составляют 0,4 дБ при Д0=0 и 1,5 дБ при А0=л:/6.

11. Эффективность использования алгоритма компенсации возрастает с увеличением разницы в поляризационных параметрах сигнала и помехи. Величина энергетического выигрыша по сравнению с приемом без обработки при ре=10"3 и величине 80=71/4 составляет 2.23 дБ.

12. Алгоритм компенсации эффективно работает при достаточно близких поляризационных параметрах ПМН9 сигнала и гармонической помехи.

13. Алгоритм компенсации при ре=Ю"3 превосходит по энергетической эффективности адаптивный алгоритм на 1,51 дБ, но при этом адаптивный алгоритм позволяет осуществить прием ПМН сигнала на фоне различного вида нефлюктуационных помех.

14. При адаптивной обработке подавление гармонической помехи происходит более эффективно, чем ретранслированной. При ре=Ю"3 и 50=7г/3 гармоническая помеха подавляется сильнее ретранслированной на 1,8 дБ. Заметное подавление гармонической помехи достигается даже при незначительных отличиях по углу ориентации между сигналом и помехой.

К перспективным направлениям дальнейших исследований следует отнести: оптимизацию формирования траекторий изменения параметров поляризации ПМН сигналов на сфере Пуанкаре; реализацию повторного использования частот на основе динамического поляризационного разделения каналов [86].

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Жаворонков, Сергей Сергеевич, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антенны эллиптической поляризации: Пер. с англ. / Под ред. А.И. Шпунтова. - М.: Изд-во иностр. Литературы, 1961. - 357 с.

2. Баннова Е.В., А.Д. Французов Метод ортогонализации радиосигналов пространственно неортогональных поляризаций // Радиотехника, 1991. -№3, с. 48-50.

3. Березин Ю.В., Балинов В.В., Бунин A.JI. Поляризационная фильтрация электромагнитных волн в ионосферном канале связи // Радиотехника, 2003. -№12, с. 46-50.

4. Богородский В.В., Канарейкин Д.Б., Козлов А.И. Поляризация рассеянного и собственного радиоизлучения земных покровов. - JL: Гидро-метеоиздат, 1981. - 280 с.

5. Богородский В.В., Канарейкин Д.Б., Козлов А.И. Микроволновая радиометрия земных покровов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

6. Борисов Ю.П., Цветнов В.В. Математическое моделирование радиотехнических систем и устройств. - М.: Радио и связь, 1984. - 176 с.

7. Быков В.В. Универсальная классификация радиоэлектронных помех // Труды 7-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». - Воронеж, 2001. - с. 407-411.

8. Воличенко А.Г., Вольский C.B., Лопатко O.E., Победоносцев В.А., Шувалов A.B. Повышение помехоустойчивости космической телеметрической радиолинии // Электросвязь, 2003. - №1, с. 26-30.

9. Гусев К.Г. Поляризационная модуляция. - Харьков: ХВКИУ, 1968. - 328 с.

10. Гусев К.Г., Филатов А.Д., Сополев А.П. Поляризационная модуляция. - М.: Сов. радио, 1974.-288 с.

11. Гуткин Л.С. Теория оптимальных методов радиоприема при флюктуационных помехах. - М.: Сов. радио, 1972. - 447 с.

12. Джейке У.К. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ. - М.: Связь, 1979. - 520 с.

13. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5. Основы применения. -М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 768 с.

14. Егоров Е.И., Калашников Н.И., Михайлов A.C. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. - М.: Радио и связь, 1986. - 304 с.

15. Емельянов П.Б., Парамонов A.A. Дискретные сигналы с непрерывной фазой // Зарубежная радиоэлектроника, 1990. - №12, с. 17-34.

16. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования. - М.: Наука, 1976.-320 с.

17. Жаворонков С.С., Яманов Д.Н. Алгоритм адаптивного приема двумерных сигналов на фоне комплекса частично поляризованных помех. // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества. Тезисы докладов МНТК, посвященной 35-летию со дня основания университета. - М.: МГТУ ГА, 2006. - с. 145.

18. Жаворонков С.С. Прием поляризационно-манипулированных сигналов на фоне частично поляризованной помехи. // 6-ая международная конференция «Авиация и космонавтика - 2007». Тезисы докладов. - М.: Изд-во МАИ, 2007. - с. 42.

19. Жаворонков С.С. Перспективы использования сигналов с поляризационной манипуляцией в телекоммуникационных системах. // Международная молодежная научная конференция «XXXIII Гагаринские чтения». Тезисы докладов. - М.: МАТИ, 2007.

20. Жаворонков С.С., Яманов Д.Н. Многопозиционные сигналы с поляризационной манипуляцией. // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиотехника и радиофизика. - М.: МГТУ ГА, 2007. - № 99. - с. 52-56.

21. Жаворонков С.С., Яманов Д.Н. Поляризационная манипуляция с непрерывным изменением параметров поляризации по гармоническому

закону. // Научный Вестник МГТУ ГА. - М.: МГТУ ГА, 2010. - № 158. - с. 133-136.

22. Жаворонков С.С. Прием поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации на фоне совокупности помех // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества. Тезисы докладов МНТК, посвященной 40-летию со дня основания университета. - М.: МГТУ ГА, 2011.

23. Заплетин Ю.В., Ливенцев В.В. Сравнительная оценка помехозащищенности сигналов с многопараметрической поляризационно-фазовой манипуляцией // Радиоэлектроника, 2007. - №4, с. 51-58.

24. Защита от радиопомех / под ред. Максимова М.В. - М.: Сов. радио, 1976. -496 с.

25. Зинчук В.М., Лимарев А.Е., Гончарова Е.И. Адаптивная фильтрация шумоподобных сигналов на фоне комплекса помех // Труды Труды симпозиума по прикладной и промышленной математике. - М.: 2000. - т.7, с. 108-110.

26. Калинин А.И. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. - М.: Связь, 1979. - 296 с.

27. Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Распространение радиоволн и работа радиолиний. - М.: Связь, 1971. - 440 с.

28. Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов. - М.: Сов. радио, 1966. - 440 с

29. Канарейкин Д.Б., Потехин В.А., Шишкин И.Ф. Морская поляриметрия. -Л.: Судостроение, 1968. - 328 с.

30. Камнев Е.Ф. Методы обработки сигналов при наличии помех в линиях связи. - М.: Радио и связь, 1985. - 224 с

31. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. - М.: Радио и связь, 1982

32. Козлов А.И., Логвин А.И., Сарычев В.А. Поляризация радиоволн. Поляризационная структура радиолокационных сигналов. - М.: Радиотехника, 2005. - 704 с.

33. Колданов А.П. Построение устойчивых алгоритмов распознавания помех // Радиотехника, 2001. - №9, с. 17-20.

34. Коржик В.И., Финк Л.М., Щелкунов К.Н. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник / Под ред. Л.М. Финка. - М.: Радио и связь, 1981. - 232 с.

35. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М.: Наука, 1980. - 974 с.

36. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. - М.: Госэнергоиздат, 1956. - 152 с.

37. Крохин В.В. и др. Методы модуляции и приема цифровых частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой // Зарубежная радиоэлектроника, 1982. -№4, с. 58-72.

38. Куликов Е.И., Трифонов А.П. Оценка параметров сигналов на фоне помех. -М.: Сов. радио, 1978.

39. Куликов Г.В. Алгоритм цифровой адаптивной фильтрации модулированных сигналов с непрерывной фазой при наличии нефлюктуационных помех // Труды 5-й Международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее применение - 2003». - М.:2003. — с. 6365.

40. Курицын С.А. Методы адаптивной обработки сигналов передачи данных. -М.: Радио и связь, 1988. - 144 с.

41. Курицын С.А., Тулинов В.Н. Адаптивная компенсация низкочастотной помехи // Труды 50-й научно-технической конференции. - С-Пб.: Гос. университет телекоммуникаций, 1997. - с. 7-8.

42. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. - М.: Радио и связь, 1989. - 271 с.

43. Логвин А.И., Межонов A.B. Фильтрация угла поляризации электромагнитной волны. - В кн. Теория и практика применения и совершенствования радиоэлектронных систем ГА: Межвузовский тематический сборник научных трудов. - М.:РИО МИИГА, 1985, с. 65-68.

44. Логвин А.И., Межонов A.B. Оптимальный прием линейно поляризованного сигнала при воздействии частично поляризованной помехи. - В кн. Методы обработки сигналов в радиотехнических системах: Сборник научных трудов. - М.:РИО МИРЭА, 1986, с. 70-84.

45. Набатов О.С., Вдовиченко Н.С. Связь в автоматизированных системах управления воздушным движением. - М.: Транспорт, 1984. - 287 с.

46. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Воениздат, 1981.

47. Парамонов A.A. Алгоритм адаптивного выравнивания для сигналов с постоянной огибающей // Изв. высш. учеб. Заведений. Сер. Радиоэлектроника, 1985. - т. 32, №3, с. 61-63.

48. Поздняк С.И., Мелетицкий В.А. Введение в статистическую теорию поляризации радиоволн. - М.: Сов. радио, 1974. - 480 с.

49. Поповский В.В. Синтез алгоритмов поляризационно-временной обработки сигналов и помех // Радиоэлектроника, 1982. - т.25, №5, с. 24-28.

50. Поповский В.В. Особенности использования поляризации и поляризационно-временных методов обработки сигналов в системах связи // Средства связи, 1982. -№1.

51. Поповский В.В., Никитченко В.В. Пространственно-поляризационный согласованный прием радиосигналов // Радиоэлектроника, 1982. -№1, с. 19-24.

52. Поповский В.В., Попов A.C., Коновалов Л.М. Анализ и синтез адаптивного алгоритма пространственно-временной обработки сигналов // Радиотехника, 1982. -т.37, №7, с. 12-17.

53. Прозоров Д.Е., Петров Е.П. Подавление гармонических помех в системах связи с широкополосными сигналами // Труды 7-й Международной

научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». -Воронеж, 2001. - с. 726-731.

54. Прозоров Д.Е., Петров Е.П. Адаптивное подавление гармонических помех в системах связи с шумоподобными сигналами // Труды 3-й Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем». - Ульяновск, 2001. - с. 108-110.

55. Прокис Дж. Цифровая связь - М.: Радио и связь, 2000 - 800 с.

56. Ремизов JI.T. Естественные радиопомехи. - М.: Наука, 1985. - 200 с.

57. Родимов А.П., Поповский В.В. Статистическая теория поляризационно-временной обработки сигналов и помех. - М.: Радио и связь, 1984. - 272 с.

58. Родимов А.П., Поповский В.В., Дмитриев В.И., Никитченко В.В. Поляризационные методы обработки радиосигналов // Зарубежная радиоэлектроника, 1981. -№4, с. 38-48.

59. Родимов А.П., Поповский В.В., Дмитриев В.И. О статистическом синтезе управления поляризацией в динамических радиолиниях // Радиотехника, 1980. -т.35, №4, с. 74-76.

60. Родимов А.П., Поповский В.В., Дмитриев В.И. Особенности использования поляризационных параметров электромагнитных волн в линиях связи миллиметрового диапазона // Зарубежная радиоэлектроника, 1980. -№7, с. 25-38.

61. Савватеев Ю.И., Назаров О.В., Бывшев М.Е. Структурный синтез оптимальных алгоритмов многоканального приема сигналов на фоне непрерывной помехи и шума в о дно лучевом канале распространения // Радиотехника, 2007. -№4, с. 95-136.

62. Сарычев В.А. Сложные сигналы произвольной поляризационной и временной структуры и их применение в электросвязи // Электросвязь, 2003.-№7, с. 43-46.

63. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. - С-Пб.: Питер, 2003. - 604 с.

64. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. - М.: Высш. шк., 1985. -271 с.

65. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь.: Пер. с англ./ Под ред. Макаров В.В. - М.: Связь, 1979. - 592 с.

66. Стратонович P.J1. Принципы адаптивного приема. - М.: Сов. радио, 1973. -144 с.

67. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М.: Сов. радио, 1966. - 678 с.

68. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. - М.: Радио и связь, 1983. -320 с.

69. Тихонов В.И., Миронов М.А.. Марковские процессы. - М.: Сов. радио, 1977.-488 с.

70. Тихонов В.И., Кульман Н.К. Нелинейная фильтрация и квазиоптимальный прием сигналов. -М.: Сов. радио, 1975. - 704 с.

71. Тихонов В.И., Харисов В.И., Смирнов В.А. Оптимальная фильтрация дискретно-непрерывных процессов // Радиотехника и электроника, 1978. -т.23, №7, с. 1441-1452.

72. Уайт Д. Электромагнитная совместимость РЭС и непреднамеренные помехи. - М.: Сов. радио, 1977. - 499 с.

73. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. - 440 с.

74. Фалько А.И., Седин В.И., Костюкович А.Е., Архипов С.Н. Цифровая обработка сигналов в каналах с узкополосными помехами // Радиотехника, 1998. - №5, с. 18-21.

75. Фалько А.И., Седин В.И., Архипов С.Н., Костюкович А.Е. Реализация адаптивного блока защиты от узкополосных помех // Труды Международной научно-технической конференции «Информатика и проблемы телекоммуникаций». - Новосибирск: 1997. - с. 160.

76. Фалькович С.Е. Оценка параметров сигнала. - М.: Сов. радио, 1970. - 332 с.

77. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра: Пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева. - М.: Радио и связь, 2000.

- 440 с.

78. Финк. JI.M. Теория передачи дискретных сообщений. - М.: Сов. радио, 1970.-728 с.

79. Фомин В.Н. Реккурентное оценивание и адаптивная фильтрация. М.: Наука, 1984. - 286 с.

80. Харкевич A.A. Спектры и анализ. - М. Физматгиз, 1962. - 234 с.

81. Цветнов В.В., Демин В.П., Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба: радиоразведка и радиопротиводействие: Учебное пособие. - М.: МАИ, 1998.

82. Черенкова E.JL, Чернышев О.В. Распространение радиоволн. - М.: Радио и связь, 1984.-272 с.

83. Шахгильдян В.В., Лохвицкий М.С. Методы адаптивного приема сигналов. -М.: Связь, 1974.-159 с.

84. Шахтарин Б.И. Нелинейная оптимальная фильтрация в примерах и задачах.

- М.: Гелиос АРВ, 2008. - 344 с.

85. Яманов Д.Н., Поляков П.В. Спектры детерминированных поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением угла эллиптичности. - В кн.: Методы и средства дистанционного радиозондирования.: Межвузовский сборник научных трудов. - М.: МГТУ ГА, 1997, 132с.

86. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Динамическое поляризационное разделение каналов. // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиотехника и радиофизика. - М.: МГТУ ГА, 2006. - № 98. - с. 13-17.

87. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Анализ спектральных характеристик сигналов с непрерывной поляризационно-частотной манипуляцией. //

Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиотехника и радиофизика. - М.: МГТУ ГА, 2006. - № 98. - с. 51-54.

88. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Способы адаптивного приема поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации. // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества. Тезисы докладов МНТК, посвященной 35-летию со дня основания университета. - М.: МГТУ ГА, 2006.-с. 145.

89. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Алгоритм адаптивного приема двумерных сигналов на фоне комплекса частично поляризованных помех. // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества. Тезисы докладов МНТК, посвященной 35-летию со дня основания университета. - М.: МГТУ ГА, 2006. - с. 145.

90. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Поляризационная манипуляция с непрерывным изменением параметров поляризации электромагнитной волны. // 5-ая международная конференция «Авиация и космонавтика -2006». Тезисы докладов. - М.: Изд-во МАИ, 2006. - с. 137.

91. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Многопозиционные сигналы с поляризационной манипуляцией. // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиотехника и радиофизика. - М.: МГТУ ГА, 2007. - № 99. - с. 52-56.

92. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Помехоустойчивость поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации по гармоническому закону. // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиотехника и радиофизика. - М.: МГТУ ГА, 2007. - № 99. - с. 4751.

93. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Поляризационно-манипулированные сигналы с циклически изменяющимися индексами манипуляции. // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Радиотехника и радиофизика. - М.: МГТУ ГА, 2007. - № 99. - с. 57-60.

94. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Анализ помехоустойчивости четырехпозиционных поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации. // ШТЕЬ1МАТ1С -

2007. Материалы МНТК «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» 23-27 октября 2007г. Часть 2. - М.: МИРЭА, 2007. - с. 242-244.

95. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Прием поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации при изменении поляризационной структуры сигнала в канале связи. // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества. Тезисы докладов МНТК, посвященной 85-летию гражданской авиации России. - М.: МГТУ ГА, 2008. - с. 136-137.

96. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Компенсация помех при приеме поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации. // Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества. Тезисы докладов МНТК, посвященной 85-летию гражданской авиации России. - М.: МГТУ ГА,

2008.-е. 138.

97. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Прием поляризационно-манипулиро-ванных сигналов с флюктуирующими параметрами поляризации ЭМВ. // Информационные технологии в авиационной и космической технике -2008. Тезисы докладов. - М.: Изд-во МАИ, 2008. - с. 63.

98. Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Энергетическая эффективность поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации. // Наукоемкие технологии. 2010. № 8. т.11. - с. 16-19.

99. Ярлыков М.С. Применение марковской теории нелинейной фильтрации в радиотехнике. - М.: Сов. радио, 1980. - 360 с.

100. Dissanayake A.W. Analytical models for cross-polarization on earth-space radio paths for frequency range 9-30 GHZ. - Annual telecommunication. 1980, vol. 35, №11-12, p. 398-404.

101. Oguchi T. Rein depolarization studies at centimeter and millimeter wale lengths: theory and measurement. - J. Radio Res. Lab., 1975, v. 22, №109, p. 165-211.

102. Tsolaskin A., Stutzmon W.L. Calculation of ice depolarization on satellite radio paths. - Radio Sci, 1983, v. 18, №6, p. 1287-1293.

103.Bostein C.W., Pratt Т., Tsolakis A. Ise depolarization at 11,7 and 19-GHs on slant paths in Virginia, USA. - Annual telecommunication. 1981, vol. 36, №1-2, p. 148-153.

104. Chu T.S. Analysis and prediction of cross-polarization on earth-space links. -Annual telecommunication. 1981, vol. 36, №1-2, p. 140-147.

105. Chu T.S. Microwave Depolarization of an Earth-Space Path. - Bell. Syst. Technical J., July-Aug., 1980, p. 987-1007.

106. Lee Lin-Shan Statistical reference envelopes for rein cros polarization at higher frequencies for use in satellite system design. - IEEE Trans. Broadcast, 1979, v. 25, №1, p. 19-24.

107. Osborne W.R., Luntz M.B. Coherent and Noncoherent Detection of CPFSK. -IEEE Transactions on commun., 1974, vol. COM-22, №8, p. 1023-1036.

108. Патент №2351072. Жаворонков C.C., Яманов Д.Н. Устройство для формирования поляризационно-манипулярованых сигналов с непрерывным изменением угла ориентации

Приложение. Устройство для формирования сигналов с поляризационной манипуляцией

Рассмотрим устройство для формирования ПМНе сигналов, которое обеспечивает непрерывное изменения угла ориентации электромагнитной волны в соответствии с информационной последовательностью символов, что достигается формированием двух кругополяризованных составляющих правого и левого направления вращения, обеспечивающих поляризационную манипуляцию с непрерывным изменением угла ориентации при индексе поляризационной манипуляции равном 0.5.

Устройство для формирования ПМНе сигналов (рис. П.1) содержит генератор напряжения, изменяющегося по линейному закону (1), инверторы (2, 5, 9), генератор тактовых импульсов (3), тактовый синхронизатор (4), ключи (6, 7, 18...25), сумматоры (8, 26, 29), счетчики (11, 12), схему сравнения (13), коммутатор (14), фазовращатели на 90 градусов (15, 16, 17), линии задержки (27, 30), управляемые фазовращатели (28, 31), фазовращатель на 180 градусов (32).

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формируют линейно изменяющееся напряжение (рис. П.2 а) длительность которого определяется периодом следования тактовых импульсов генератора 3 (рис. П.2 в). С выхода генератора 1 сигнал поступает на входы ключей 6, 7, на вторые входы которых поступают прямой и инверсные сигналы с выхода синхронизатора 4 (рис. П.2 г, д), соответствующие входной последовательности данных С;. На выходе сумматора 8 формируется линейно изменяющееся напряжение, соответствующее входной последовательности С;, с разрывом на границе тактовых интервалов (рис. П.2 е) для устранения которых служат устройства 11, 12, 13, 14.

Сигнал на входе фазовращателя 15, а также на выходе фазовращателей 15, 16, 17 соединен со входом ключей первого канала (18...21) и второго (22...25).

На вторые входы ключей поступает сигнал коммутатора 14, который открывает один из ключей в каждом канале, пропуская на выход сумматоров первого 26 и второго каналов 29 сигнал высокой частоты со сдвигом 0, 90, 180 или 270 градусов в зависимости от разницы переданных символов, причем изменение фазы сигнала во втором канале (рис. П.2. и) инверсно по отношению к изменению фазы сигнала в первом канале (рис. П.2. з). Сигналы с выходов сумматоров 26 и 29 поступают на входы линий задержек на один тактовый интервал 27 и 30 соответственно (рис. П.2 к, л), таким образом учитывается набег угла ориентации к началу каждого тактового интервала. Сигнал с выходов линий задержек 27, 30 поступают на входы управляемых фазовращателей 28, 31. На второй вход фазовращателя 28 поступает управляемое напряжения с выхода сумматора 8 (рис. П.2 е), который определяет закон изменения фазы сигнала в фазовращателе. На второй вход управляемого фазовращателя 31 поступает напряжение с выхода инвертора 9 (рис. П.2 ж). В результате на выходах фазовращателей 28, 31 формируются сигналы, законы изменения фазы которых представлены на рис. П.2 м, н соответственно. Выход фазовращателя 31 соединен с фазовращателем на 180 градусов 32. Выходы 28, 32 (рис. П.2 о, п) являются выходами устройства, при этом закон изменения угла ориентации определяется законом изменения фазы сигнала с выхода фазовращателя 19 (рис. П.2 м).

частоты

Рис. П. 1. Устройство формирования ПМН0 сигнала

Рис. П.2. Диаграммы работы устройства формирования ПМНе сигнала

Рис. П.2 (продолжение). Диаграммы работы устройства формирования ПМН9 сигнала