Цифровое формирование радиосигналов с малыми интермодуляционными искажениями в радиопередающих устройствах бортовой спутниковой аппаратуры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат наук Кондрашов, Александр Сергеевич

• Кондрашов, Александр Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Кондрашов, Александр Сергеевич

1.1 Искажения сигналов при усилении............................................................13

1.1.1 Основные характеристики усилителей мощности...........................13

1.1.2 Искажения сигналов при усилении их мощности...............................18

1.1.3 Методы оценки уровня интермодуляциониых искаэюений................22

1.2 Минимизация искажений с помощью линеаризации...............................26

1.3 Выводы..........................................................................................................39

Глава 2. МЕТОД ЦИФРОВОГО ПРЕДЫСКАЖЕНИЯ..............................41

2.1 Основные соотношения...............................................................................41

2.2 Цифровые устройства предыскажения......................................................46

2.3 Организация таблиц предыскажающих функций.....................................52

2.4 Выводы..........................................................................................................56

Глава 3. ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЦИФРОВЫХ ПРЕДЫСКАЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ............................................................57

3.1 Гармонический метод..................................................................................57

3.1.1 Математическая модель и порядок моделирования..........................57

3.2.2 Результаты моделирования..................................................................63

3.2 Корреляционный метод...............................................................................72

3.3 Выводы..........................................................................................................79

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ...........................82

4.1 Описание макета. Порядок исследования..................................................82

4.2 Результаты экспериментальных исследований.........................................85

4.3 Выводы..........................................................................................................89

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................................91

Список литературы.............................................................................................96

Список обозначений......................................................................................105

Список сокращений.......................................................................................108

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................109

A. Акт №1 об использовании результатов.....................................................109

Б. Акт №2 об использовании результатов.....................................................110

B. Акт №3 об использовании результатов.....................................................111

Г. Патент №1.....................................................................................................112

Д. Патент №2.....................................................................................................113

Е. Патент №3.....................................................................................................114

Ж. Листинг программы вычисления коэффициента корреляции...............115

ВВЕДЕНИЕ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Цифровое формирование радиосигналов с малыми интермодуляционными искажениями в радиопередающих устройствах бортовой спутниковой аппаратуры»

Актуальность проблемы

Одним из ключевых элементов спутниковой системы передачи информации, определяющих энергетику канала связи, является бортовое радиопередающее устройство, к которому в связи со спецификой эксплуатации в условиях космического пространства предъявляются дополнительные требования повышенной энергетической эффективности и допустимого уровня искажений передаваемой информации.

В связи с увеличением скорости и возрастанием объемов передачи информации по спутниковым каналам связи при обострении дефицита частотного ресурса и ужесточении нормативов электромагнитной совместимости расширяется область применения радиочастотных сигналов с высокой спектральной эффективностью. Однако значительные вариации амплитуд, свойственные таким сигналам, диктуют повышенные требования к линейности радиопередающего устройства.

Усилитель мощности радиопередающего устройства при синусоидальном входном сигнале обеспечивает получение максимальных значений выходной мощности и энергетического коэффициента полезного действия (КПД) в нелинейном режиме, близком к насыщению. При модулированном или многочастотном сигнале на входе усилительного тракта работа в нелинейном режиме приводит к появлению недопустимых интермодуляционных искажений усиливаемых сигналов из-за проявлений амплитудной компрессии и амплитудно-фазовой конверсии в активном элементе усилителя мощности, что не позволяет использовать полностью паспортные характеристики усилительного прибора. Кроме того, в энергетически эффективных режимах радиопередающего устройства в пределах полосы частот канала связи возникают интермодуляционные компоненты недопустимого уровня, которые не поддаются частотной фильтрации.

Линейные усилители, имеющие низкий уровень интермодуляционных искажений, характеризуются также низким КПД, а это оборачивается высоким уровнем потребляемой и рассеиваемой мощности, что нежелательно. Таким образом, обеспечение качества передачи сигналов с высокой спектральной эффективностью, определяющее высокие требования к линейности применяемых усилителей, вступает в противоречие с необходимостью повышения выходной и снижения потребляемой и рассеиваемой усилителем мощностей.

Наиболее перспективным решением для выхода из этого противоречия является использование систем линеаризации, позволяющих снизить интермодуляционные искажения передаваемых радиосигналов, что позволяет увеличить выходную мощность усилителя при заданном допустимом уровне интермодуляционных искажений и повышает энергетическую эффективность радиопередающего устройства в целом.

В зарубежной литературе широко обсуждаются вопросы линеаризации транзисторных усилителей мощности. Известны работы К. Ямаучи (К. Yamauchi) и К. Мори (К. Mori) по технике создания миниатюрных полупроводниковых линеаризаторов, работы С. Кусуноки (S. Kusunoki), К. Ямомото (К. Yamamoto) и других по предыскажающим линеаризаторам для базовых станций сотовой связи, публикации Ж. Жао (J. Zhao), Ж. Жоу (J. Zhou), Ж. Жай (J. Zhai) описывающие системы линеаризации с цифровой обработкой сигналов. В отечественной литературе совсем немного работ по данному вопросу. Можно выделить работы под руководством O.A. Челнокова по созданию аналоговых линеаризаторов, недавние работы В.А. Солнцева и А.И. Шульги, которые предложили и разрабатывают новый способ аналоговой линеаризации, ряд исследований под руководством В.И. Нефедова по линеаризации мощных транзисторных усилителей систем подвижной связи, работы Е.Б. Соловьевой. Однако использование

аналоговых устройств линеаризации в космической технике по ряду причин затруднительно.

Применительно к спутниковым бортовым радиопередающим устройствам, использующим несущую частоту в диапазоне сантиметровых волн и работающим в условиях широкого интервала дестабилизирующих воздействий [1], применение обратной связи или связи вперед оказывается затруднительным из-за опасности приближения к порогу самовозбуждения устройства или расфазировки цепи линеаризации. Поэтому в спутниковой аппаратуре целесообразно применять предыскажение сигнала на входе усилителя мощности радиопередающего устройства.

Аналоговые предыскажающие каскады использовать затруднительно из-за сложного вида сигналов СВЧ диапазона и явлений амплитудно-фазовых преобразований. Такие процессы трудны в анализе, а каскады сложны в реализации при широкой полосе спектра сигнала с учетом дестабилизирующих факторов, характерных для спутниковой аппаратуры.

На современном этапе развития цифровой техники и широкополосных управляющих компонентов весьма актуальным является анализ и разработка цифровых методов линеаризации усилителей мощности сложных СВЧ сигналов, способных повысить энергетические характеристики спутниковых радиопередающих устройств в широком интервале дестабилизирующих воздействий.

Комплекс требований, предъявляемый к бортовым радиопередающим устройствам, требует проведения дополнительных научных исследований, отыскания новых структурных решений и компромиссного преодоления сложных противоречий. Среди таких требований: повышение несущей частоты выходного сигнала до 20-40 ГГц; необходимость выполнения жестких нормативов на внеполосные модуляционные излучения для обеспечения электромагнитной совместимости; высокая спектральная эффективность; высокая энергетическая эффективность при допустимом

уровне межсимвольных и интермодуляционных искажений; возможность автоматизированного функционирования в чрезвычайно широком интервале параметров окружающей среды; обеспечение высокой надежности аппаратуры.

Дополнительное существенное влияние на необходимость проведения исследований оказывает политика зарубежных стран и корпораций производителей электронных устройств, ограничивающих доступ российским разработчикам к технологическим и программным решениям, частично решающим указанные выше проблемы.

Таким образом, вопросы разработки и исследования новых цифровых технических решений для построения бортовых радиопередающих устройств, обладающих одновременно высокой спектральной и энергетической эффективностью при допустимом уровне интермодуляционных и межсимвольных искажений, выполняющих нормативы электромагнитной совместимости и функционирующих в необслуживаемом режиме в широком интервале параметров окружающей среды космического пространства, являются актуальными в космической технике. А опыта создания таких устройств и их анализа в наземной аппаратуре недостаточно для их эффективного применения на борту космического аппарата с учетом специфики условий эксплуатации.

Цели и задачи работы

Цель диссертационной работы - исследование новых цифровых методов и устройств линеаризации для создания бортовых радиопередающих устройств, обладающих одновременно высокой спектральной и энергетической эффективностью при допустимом уровне интермодуляционных и межсимвольных искажений, выполняющих нормативы электромагнитной совместимости и функционирующих в необслуживаемом режиме в широком интервале параметров окружающей среды космического пространства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) провести аналитический обзор литературы по вопросам снижения интермодуляционных искажений сигналов в радиопередающих устройствах СВЧ диапазона;

2) разработать структурные решения применительно к бортовым радиопередающим устройствам СВЧ диапазона с новыми сигнальными конструкциями, при высокой спектральной и энергетической эффективностью для космических условий эксплуатации;

3) провести аналитические и модельные исследования новых цифровых решений для определения предельных возможностей одновременной линеаризации и достижения высокой выходной мощности с целью выработки рекомендаций применительно к спутниковым радиопередающим устройствам;

4) выполнить экспериментальные радиочастотные исследования линеаризованных радиопередающих устройств для проверки выработанных рекомендаций и использования новых технических решений при построении отечественной спутниковой радиопередающей аппаратуры.

Основная задача исследования — разработка новых цифровых решений по снижению интермодуляционных искажений в бортовых радиопередающих устройствах с повышенной энергетической эффективностью, определение их потенциальных возможностей по линеаризации и выработка рекомендаций по их применению.

Методы исследования

В работе использовались методы: медленно меняющихся амплитуд; теории линейных и нелинейных электрических цепей; численного моделирования; преобразования Фурье; корреляционной оценки; спектрального анализа; экспериментальных исследований; аппроксимации нелинейных характеристик; анализа линейных и нелинейных искажений сложных сигналов; математического моделирования процессов в нелинейных цепях сверхвысоких частот; цифрового представления, квадратурной модуляции и преобразования модулированных сигналов.

Новые научные результаты, полученные в диссертации

• исследованы предельные возможности полностью цифровой системы линеаризации предыскажением; показано, что предложенный метод обеспечивает выполнение предыскажающей линеаризации, а за счет полностью цифровой реализации обеспечивает минимальные отклонения от потенциально достижимых значений параметров линейности радиопередающего устройства;

• проведено сопоставление достижимых параметров предложенного автором цифрового метода реализации предыскажающего линеаризатора с известными ранее аналоговыми и аналого-цифровыми решениями;

• обоснованы рекомендации по выбору параметров линеаризирующих устройств с учетом явлений амплитудно-фазовой конверсии в усилителях СВЧ;

• предложена автором, запатентована и исследована методика цифровой адаптивной коррекции параметров линеаризатора при автономной работе радиопередающего устройства в широком интервале внешних дестабилизирующих воздействий;

• предложена и проанализирована методика оценки интермодуляционных искажений путем вычисления коэффициента корреляции сигналов на входе и на выходе нелинейного усилителя мощности, применимая к различным типам твердотельных, электровакуумных и комплексированных радиопередающих устройств СВЧ диапазона.

Практическая значимость

• проведены экспериментальные исследования по повышению линейности бортового радиопередающего устройства спутниковой системы передачи информации, подтвердившие высокую эффективность разработанных автором мер;

• проведена схемотехническая и программная подготовка к применению в отечественной космической аппаратуре предложенных автором решений, сокращающих массогабаритные показатели и повышающие энергетическую и спектральную эффективность бортовых радиопередающих устройств.

Имеются два акта об использовании результатов диссертационной работы в практической деятельности ОАО «Российские космические системы» (г. Москва).

Результаты работы использованы в учебном процессе Национального исследовательского университета «МЭИ» в виде новых разделов нескольких учебных курсов, при выполнении бакалаврских выпускных работ, дипломных проектов и магистерских диссертаций.

Положения, выносимые на защиту

• возможность применения предложенного метода полностью цифровой линеаризации для увеличения эффективности радиопередающих устройств спутниковой аппаратуры;

• доказательство технико-экономических преимуществ радиопередающего устройства, построенного на основе метода полностью цифровой линеаризации по сравнению с известными аналоговыми;

• методика оценки интермодуляционных искажений в нелинейном усилителе мощности путем вычисления коэффициента корреляции сигналов на входе и на выходе нелинейного усилителя мощности;

• способ количественной оценки уровня интермодуляционных искажений выходного сигнала бортового спутникового ретранслятора без переключения на режим тестирования.

Публикации и апробация результатов работы

Результаты работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на Всероссийских научно-технических семинарах «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания»: СИНХРОИНФО-2010 (г. Нижний Новгород, 2010 г.),

СИНХРОИНФО-2011 (г. Одесса, 2011 г.), СИНХРОИНФО-2013 (г. Ярославль, 2013 г.), на III всероссийской научно-технической конференции Роскосмоса «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий» (г. Москва, 2010 г.), на 17-ой, 18-ой и 19-ой международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиотехника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2011, 2012, 2013 г.г.), на XVIII международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» (г. Воронеж, 2012 г.), на международной Средиземноморской конференции по встраиваемым вычислительным системам MECO 2012 (г. Бар, респ. Черногория), на научно-технической конференции посвященной 55-летию ОАО «НПП «Алмаз» (г. Саратов, 2012 г.).

Результаты диссертации в полной мере опубликованы в 21 работе, в их числе 3 статьи в изданиях из списка рекомендуемых ВАК, одна публикация, сделанная в зарубежных изданиях, 1 отчёт о научно-исследовательской работе, 1 учебное пособие, 3 патента на изобретение и полезные модели и 4 публикации без соавторов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, семи приложений на 8 страницах, списка литературы, включающего 88 наименований, изложена на 116 страницах текста, содержит 45 рисунков и 2 таблицы.

Глава 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

Задача первой главы - аналитический и критический обзор литературы, связанной с вопросами интермодуляционных искажений в радиопередающих устройствах СВЧ диапазона, обзор и сопоставление методов их снижения.

1.1 Искажения сигналов при усилении

1.1.1 Основные характеристики усилителей мощности

Будем далее называть усилителями мощности такие электронные узлы, на выходе которых в полосе частот мгновенного входного сигнала г/вх(7) радиочастотного или СВЧ диапазона происходят нелинейные инерционные преобразования сигнала «В\(0 и группирование носителей заряда, так что значительная часть мощности источника питания постоянного тока преобразуется в мощность Ршх выходного сигнала мвых(0, которая превышает соответствующую мощность Рпч входного сигнала г/вх(7) [2, 3]. Усилители мощности различаются по типу активных элементов; по нижнему и верхнему значениям рабочих частот; по абсолютной выходной мощности; по энергетической эффективности (коэффициенту полезного действия); по характеристикам стабильности параметров в интервале параметров окружающей среды и питающих напряжений; по технико-экономическим и массогабаритным параметрам.

Основными энергетическими характеристиками усилителя мощности являются зависимость средней мощности на выходе усилителя от средней мощности на его входе РВЫх(РВх) и зависимость мощности, потребляемой от источника питания, от средней мощности на его выходе -РоС^пых)-

Наряду с указанными мощностными характеристиками в абсолютном выражении используют относительные - зависимость коэффициента передачи по мощности кР = Рвых/Рш и энергетического коэффициента полезного действия г\ = Рвых/Ро от выходной мощности РВЬК. Поскольку при переходе в режим, близкий к насыщению, коэффициент передачи кР

уменьшается по сравнению со своим значением кро в малосигнальном режиме, то зависимость кР(Ръх) называют характеристикой амплитудной компрессии или характеристикой АМ/АМ преобразования [4].

Усилители мощности СВЧ характеризуются дополнительно зависимостью Дф/.(Р[)Х) фазового сдвига входного одночастотного сигнала от уровня входной мощности Рах. Её называют также характеристикой амплитудно-фазовой конверсии или характеристикой АМ/ФМ преобразования.

Характеристики амплитудной компрессии и фазовой конверсии иногда определяются через безразмерный коэффициент компрессии Яд = 1 - (Ло/Л) ' №/с1Ло) , где Ло = (^вх ' кР)/Р0 и коэффициент преобразования амплитудной модуляции в фазовую

^чр — СПо/4,34) • (с1ф/с1г|о) 5 выражаемый в град/дБ [5]. Фактически коэффициенты КА и АГФ, характеризуют крутизну характеристик АМ/АМ и АМ/ФМ преобразований соответственно.

В качестве активных элементов твердотельных усилителей мощности (ТУМ) СВЧ диапазона в спутниковой аппаратуре используются биполярные или полевые транзисторы, а среди электровакуумных активных элементов -лампы бегущей волны.

Усилители на ЛБВ способны отдавать мощность до нескольких киловатт на частотах порядка единиц гигагерц и нескольких сотен ватт на частотах до 20 ГГц. Они имеют высокий коэффициент усиления единичного прибора (до 70 дБ) и КПД до 70%, заметно более устойчивы по сравнению с твердотельными приборами к действию проникающей радиации, характерной для космической среды [6].

В усилителях на ЛБВ наблюдается наличие максимума выходной мощности вблизи насыщения при увеличении входной мощности и уменьшение выходной мощности при дальнейшем увеличении входной [7, 8]. Кроме того они характеризуются значительным уровнем

амплитудно-фазовой конверсии, причем величина амплитудно-зависимого фазового сдвига может достигать 40 угловых градусов вблизи режима максимальной выходной мощности [9, 10].

На рис. 1.1 для примера представлены характеристики амплитудной компрессии и амплитудно-фазовой конверсии ЛБВ модели TL20040E фирмы Thaies Electron Devices на частоте/= 20 ГГц [11].

РБЫХ;ДБМВТ

Рис. 1.1. АМ/АМ (а) и АМ/ФМ (б) характеристики усилителя на ЛБВ

модели TL20040E фирмы Thaies Electron Devices [11] при монохроматическом входном сигнале с частотой 20 ГГц

Электровакуумные и транзисторные усилители СВЧ сигналов с выходной мощностью от 10 до 90 Вт могут быть функционально взаимно заменимыми для интервала частот до 18 ГГц. При уровнях мощности выше 120 Вт в указанном диапазоне частот вариант с использованием ЛБВ имеет заметные преимущества, так как в транзисторных усилителях при такой мощности надо использовать сложение мощностей многих активных

элементов, что усложняет схему, понижает КПД и ухудшает характеристики надежности и массогабаритные показатели радиопередающего устройства.

Преимуществами твердотельных усилителей мощности являются меньшие размеры и масса усилительного прибора, низкие питающие напряжения, возможность реализации большой относительной ширины полосы частот (от постоянного тока до частоты 10-18 ГГц). В качестве недостатков можно отметить ограничение верхней рабочей частоты инерционными явлениями в единичном приборе и ограничение выходной радиочастотной мощности единичного прибора значениями около 100 Вт, что требует развития систем сложения мощностей [12-18]. Кроме того, ограничение коэффициента усиления по мощности единичного каскада значениями 10-15 дБ и значительные отражения сигнала от входной цепи СВЧ приводят к необходимости многокаскадного построения усилителя мощности с межкаскадными ферритовыми вентилями. Также ТУМ характеризуются недостаточно высокой стойкостью к таким дестабилизирующим факторам окружающей среды, как ионизирующее излучение космического пространства [19].

ТУМ вблизи насыщения используются не только в спутниковой аппаратуре с выходной радиочастотной мощностью до 100 Вт в диапазоне частот до 8 ГГц, но также в базовых станциях и в устройствах абонентских передатчиков мобильной связи, где мощность составляет единицы милливатт, или во входных каскадах многокаскадных комплексированных усилителей. Использование нормированных характеристик позволяет обобщить подход к нелинейным явлениям для усилителей на ЛБВ и в ТУМ, выявить общие закономерности и сформулировать общие рекомендации.

Проявления компрессии усиления и амплитудно-фазовых преобразований в транзисторных и в электровакуумных усилительных приборах на ЛБВ схожи, однако в транзисторах выходная мощность при увеличении входной асимптотически приближается к максимуму, в то время

как у ЛБВ имеется максимум выходной мощности с последующим снижением выходной мощности при увеличении входной.

Для ТУМ, величина амплитудно-зависимого фазового сдвига в режиме близком к насыщению, зависит от величины емкости /?-«-перехода. В целом фазовый сдвиг в усилителе на полевых транзисторах противоположен по знаку сдвигу в ЛБВ, но много меньше по значению, хотя при многокаскадном исполнении усилителя для обеспечения коэффициента усиления до 55 дБ, значения амплитудно-зависимого фазового сдвига по модулю может достигать десятка градусов.

Пример характеристик амплитудной компрессии и фазовой конверсии твёрдотельного усилителя мощности представлен на рис. 1.2 [20].

РБШ: дБмВт

Рис. 1.2. Характеристики AM/AM (а) и АМ/ФМ (б) преобразований в ТУМ на полевом GaN транзисторе NPT25100 фирмы Nitronex [19] при монохроматическом входном сигнале с частотой 2500 МГц

Так как для амплитудных характеристик транзисторных усилителей характерно наличие зоны насыщения, в которой мощность выходного сигнала, изменяясь монотонно, достигает предельного значения, в паспортных данных транзисторов указывают значение мощности /Wub, при которой коэффициент передачи кр снижается на 1 дБ по сравнению со своим малосигнальным значением кРо. Иногда производители, исходя из рекламных соображений, указывают значение мощности -РВыхЗдБ> при которой коэффициент передачи кР снижается на 3 дБ. Условно режим с Рт < РВХ1дб считают линейным.

Так как усилители на ЛБВ имеют максимум выходной мощности, ее значение при усилении монохроматического сигнала является паспортным Ртлх нас? так же как и соответствующее ему значение входной мощности Рвх „ас, а в характеристиках усилителей мощности используют параметры относительной выходной мощности (в англоязычной литературе - Input Power Backoff - IBO) PaJPBK нас и относительной выходной мощности (в англоязычной литературе - Output Power Backoff - ОВО) РВЫК/РШ,К ,шс. Для транзисторных усилителей за Рих „ас, Рпых ,шс обычно принимают значения мощностей РихЦБ, РШм\дБ соответственно.

1.1.2 Искажения сигналов при усилении их мощности

Как правило, усиливаемые бортовой аппаратурой сигналы в спутниковой связи относятся к диапазону СВЧ с несущей частотой Уо от 1 до 45 ГГц. Занимаемая сигналом мгновенная полоса радиочастот Пс определяется видом модуляции и скоростью передачи информации, которая обычно составляет от 1 до 500 МГц. Для таких сигналов, как правило, выполняется условие относительной узкополосности

Пс«/о, (1.1)

поэтому их можно считать квазисинусоидальными и применять для их анализа метод медленно меняющихся амплитуд.

В качестве вида модуляции сигналов систем высокоскоростной передачи информации часто используется многопозиционная манипуляция фазы. В ряде систем спутниковой связи применяют кодоамплитудную манипуляцию (КАМ) с одновременной многопозиционной манипуляцией фазы и амплитуды или передачу сигналом со многими ортогональным несущими (в англоязычной литературе - Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM) [21, 22].

Цифровые виды модуляции предполагают скачкообразное изменение модулируемого параметра радиосигнала при изменении передаваемого символа [23, 24]. Однако скачки фазы, амплитуды или частоты квазисинусоидалыюго сигнала приводят к недопустимому увеличению уровня излучений за пределами выделенной полосы частот, то есть к нарушению требований электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (ЭМС). Для выполнения нормативов ЭМС [25-27], например, применяют сглаживание фронтов передаваемых информационных символов или полосовую частотную фильтрацию сигнала в выходных каскадах радиопередающего устройства. Однако это приводит к увеличению уровня межсимвольных искажений (МСИ). Для снижения уровня МСИ используют фильтры Найквиста с характеристиками типа «приподнятый косинус», согласованные со скоростью передачи информации [28-30].

Использование фильтров, ограничивающих полосу передаваемых сигналов приводит к изменениям амплитуды UBX(t) и мощности Pax(t) входного сигнала усилителя во времени, что повышает требования к линейности его характеристик амплитудной компрессии и амплитудно-фазовой конверсии.

Искажения сигналов при их формировании и обработке в радиопередающем устройстве принято разделять на частотные и нелннейные [31].

Частотные искажения возникают в частотно-зависимых цепях, когда на их входе действуют сигналы с занимаемой полосой частот, превышающей полосу пропускания цепи. Если входной сигнал многочастотный, то действие частотных искажений приводит к изменению соотношения между амплитудами и фазами компонентов в выходном сигнале. Если на входе частотно-зависимой линейной системы действуют два или более модулированных сигналов с различными несущими частотами, то в общих частотных полосах составляющие их спектров суммируются и при этом не появляются новые частотные компоненты. Межсимвольные искажения - это результат, в основном, частотных искажений, возникающих в частотно зависимых цепях радиопередающего устройства при низком уровне мощности проходящего сигнала.

Нелинейные искажения разделяют в свою очередь на интермодуляционные и перекрест}{ые. Одночастотный входной сигнал на входе нелинейной цепи приводит к появлению па выходе составляющих с кратными частотами (высших гармоник), а в цепях с нелинейной реактивностью - дополнительных субгармоник входного сигнала. Входной сигнал в виде суммы гармонических колебаний двух частот /] и /2 с одинаковой мощностью приводит к появлению на выходе новых частотных составляющих с комбинационными частотами

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кондрашов, Александр Сергеевич, 2013 год

Список литературы

1. Модель космоса: Научно-информационное издание: В 2 т. / Под ред. М.И. Панасюка, JI.C. Новикова. - Т.1: Физические условия в космическом пространстве. - М.: КДУ, 2007 - 872 с.

2. Евтянов С.И., Радиопередающие устройства. - М.: Связьиздат, 1950 - 543 с.

3. Устройства генерирования и формирования радиосигналов /

коллектив авторов под ред. Г.М. Уткина, В.Н. Кулешова и М.В. Благовещенского. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1994.-416 с.

4. Pedro J.C., Carvalho N.B. Intermodulation Distortion in Microwave and Wireless Circuits. Artech House, New York, 2003 - 432 p.

5. Кац A.M., Кудряшов В.П., Трубецков Д.И., Сигнал в лампах с бегущей волной. Издательство Саратовского университета, 1984, ч. I, 144 с.

6. Радиационные условия в космическом пространстве: Учебное пособие. Под. ред. М.И. Панасюка. - М.: Библион - Русская книга, 2006. -132 с.

7. Whitaker J.C. Power Vacuum Tubes Handbook, 3rd ed., Boca Raton, FL, CRC Press, 2012.-707 p.

8. Gilmour A.S. Klystrons, Traveling Wave Tubes, Magnetrons, Crossed Field Amplifiers, and Gyrotrons. Norwood, MA, Artech House, 2011. - 859 p.

9. Гилмор A.C. - мл. Лампы с бегущей волной. Пер. с англ. / Под ред. Н.А. Бушуева. - Москва: Техносфера, 2013 - 616 с.

10. Belov L.A., Smolskiy S.M. and Kotchemasov V.N. - Handbook of RF, Microwave, and Millimeter-Wave Components. Boston - London, Artech House, 2012-504 p.

11. www.thalesgroup.com - сайт французской фирмы, специализирующейся на производстве электровакуумных усилительных устройств СВЧ высокой мощности.

12. Лебедев И.В., Техника и приборы СВЧ. В 2-х томах/ под ред. Н.Д. Девяткова. -М.: Высшая школа, 1973. -376 е.;

13. Дробов С.А., Бычков С.И., Радиопередающие устройства. -М.: Сов. Радио, 1969. -720 с.

14. Челноков O.A., Транзисторные генераторы синусоидальных колебаний. -М.: Сов. Радио, 1975. -272 с.

15. Colantonio Р., Gianini F., Limiti Е. High Efficiency RF and Microwave Solid State Power Amplifiers. - Wiltshire, Great Britain, Wiley, 2009.

- 498 p.

16. Генераторы и усилители СВЧ / под ред. И.В. Лебедева. -М.: Радиотехника, 2005. -352 с.

17. Электронные устройства СВЧ / под ред. И.В. Лебедева. Кн. 1, -М.: Радиотехника, 2008. - 352 с.

18. Grebennikov А. - RF and Microwave Power Amplifier Design. - New York, McGraw-Hill, 2005. - 420 p.

19. Таперо К.И., Улимов B.H., Членов A.M., Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 - 304 с.

20. www.nitronex.com - сайт фирмы, производящей мощные СВЧ транзисторы на основе нитрида галлия.

21. Прокис Джон, Цифровая связь. Пер. с англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь. 2000 - 800 с.

22. Спутниковая связь и вещание: справочник. - 3-е изд., перераб. и доп. / В.А. Бартенев, Г.В. Болотов, В.Л. Быков и др.; под ред. Л.Я. Кантора.

- М.: Радио и связь, 1997. - 528 с.

23. Скляр Б., Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2003.-1104 с.

24. Радиомониторииг: задачи, методы, средства / Под ред. A.M. Рембовского. - М: Горячая линия - Телеком, 2006. - 624 с.

25. Регламент радиосвязи. Т. 1. - Женева, 2012. - ISBN 978-92-61-14024-3.-425 с.

26. Consultative Committee for Space Data Systems, Bandwidth-efficient modulations summary of definition, implementation, and performance. Green Book CCSDS 413.0-G-l, Matera, Italy, April 2003 - 80 p.

27. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем / Под ред. М.А. Быховского. - М.: Эко-Трендз, 2006.-376 с.

28. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. - Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики. Москва, Эко-Трендз, 2005. - 392 с.

29. Журавлев В.И., Руднев А.Н. - Цифровая фазовая модуляция. -Москва, Радиотехника, 2012. - 208 с.

30. Мартиросов В.Е. Теория и техника приёма дискретных сигналов. -М., Радиотехника, 2005. - 136 с.

31. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высшая школа, - издание 2-е, перераб. и доп., 1988. - 448 с.

32. Рудой В.М. Системы передачи информации. - МГОУ, 2004 г., ISBN 5-88070-100-Х, 171 с.

33. Pedro J.C., Carvalho N.B. On the Use of Multitone Techniques for Assessing RF Components Intermodulation Distortion // IEEE Trans. Microwave Theory and Tech. - 1999. - V. 47, № 12, p. 2393 - 2402.

34. www.agilent.com - сайт компании Agilent Technologies, производящей измерительное оборудование

35. Шахгильдян В.В., Карякин В. Л., Толмачёв В. Б. Оценка нелинейных искажений тракта усиления мощности цифрового телевизионного передатчика в инструментальной среде визуального

моделирования. Сб. докладов Всеросс. семинара систем синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания, 27-29 июня 2010г., Нижний Новгород, Инсвязьиздат, 2009. - С. 36-39.

36. European Standard ETSI EN 300 744 Vl.6.1 (2009-01), Digital Video Broadcasting (DVB); framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television. - 66 p. (Европейский стандарт).

37. Kenington P. B. Methods Linearize RF Transmitters and Power Amplifiers. - Microwave & RF, vol. 38, Jan. 1999. - pp. 79 - 89.

38. Kang S.-G., Lee I.-K and Yoo K.-S. Analysis and Design of Feedforward Power Amplifiers. - IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., vol. 3, 1997.-pp. 1519- 1522.

39. Zhou J., Zhang L., Hong W., Zhao J., Zhu X., Design of a Wideband Adaptive Linear Amplifier with a DSB Pilot and Complex Coherent Detection Method, Microwave Journal, Vol. 49, No. 4, April 2006, pp. 104-114;

40. Невдяев JI.M., Мобильная связь 3-го поколения. Серия изданий «Связь и бизнес», Москва, 2000 - 208 с.

41. Ain M.F., Mandeep J.S., Hassan S.I.S., Narendra К., A High Linearity and Efficiency UHF RF Power Amplifier with Cartesian Feedback for Digital Modulation. Microwave Journal, Vol. 51, No. 3, March 2008, pp. 120-126.

42. Дутышев В.И., 100-Ватный усилитель мощности с уменьшенным уровнем интермодуляционных искажений и защитой выходных транзисторов от пробоя при работе в двухсигнальном режиме, Электронная техника, серия 1, СВЧ-техника, выпуск 4 (492), 2007. - С. 7-12.

43. Солнцев В.А., Шульга А.И., Квазистационарный анализ подавления нелинейных искажений В СВЧ усилителях с помощью коррекции по огибающей сигнала», тезисы докладов международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2010)», 22-23 сентября 2010г. - 324 с.

44. Солнцев В.А., Шульга А.И., Анализ подавления нелинейных искажений в усилителях сигналом огибающей. // РАДИОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА, 2012, том 57, № 2, С. 219-229.

45. Способ линеаризации характеристик СВЧ усилителя (варианты). Патент РФ № 2487464 МПК H03F 3/00. / Солнцев В.А., Шульга А.И.; приоритет изобретения 03.06.2011 г.

46. wwiv.mitsubishielectric.com - сайт производителя транзисторов и комплексированных твердотельных устройств.

47. Yamauchi К., Mori К., Nakayama М., Itoh Y., Mitsui Y., Ishida О., "A Novel Series Diode Linearizer for Mobile Radio Power Amplifiers", 1996 IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., vol. 2, pp. 831-834.

48. Yamauchi K., Mori K., Nakayama M., Mitsui Y., Takagi Т., A Microwave Miniaturezed Linearizer Using a Parallel Diode with a Bias Feed Resistance, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-45, Dec. 1997 - pp. 2431-2435.

49. Воронецкий E. В., Ксенофонтов С. M., Рожков В. М., Челноков О. А., Шестаков А. К. Повышение эффективности усилителей многочастотных сигналов. // Радиотехника, 1996, № 4, с. 73 - 79.

50. Young Ют, Ki-Kyung Jeon, EII-Kou Kim and Byung-Chul Kim,

An Analog Linearizer Based on Amplitude Modulation with Even Harmonic Signals, Microwave Journal, Vol. 52, No. 2, February 2009, pp. 80-88.

51. Frederic Roger, An Analog Approach to Power Amplifier Predistortion. Microwave Journal, Vol. 54, No. 4, April 2011, pp. 60-76.

52. www.Iintech.com - сайт фирмы, специализирующейся на создании нелинейных СВЧ компонентов и систем.

53. www.scintera.com - сайт фирмы, специализирующийся на производстве линеаризаторов с адаптацией для базовых станций сотовой связи.

54. Stapleton S.P., Amplifier Linearization Using Adaptive Digital Predistortion, Applied Microwave & Wireless, February 2001, pp. 72-77.

55. Kusunoki S., Yamamoto K., Hatsugai Т., Nagaoka H., Tagami K., Tominaga N., Osawa K., Tanabe K., Sakurai S. and Iida T. Power Amplifier Module with Digital Adaptive Predistortion for Cellular Phone. - IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-50, Dec. 2002. - pp. 2979-2986.

56. Zhou J., Ming S., Zhao J., Ming C., Zhang L., An Adaptive Baseband Digital Predistortion System for an RF Power Amplifier. Microwave Journal, Vol. 50, No. 5, May 2007, pp. 216-225.

57. Zhao J., Zhou J., Zhai J., Liang X., Hong W., An Automatic Error Compensation Method for the Feedback Loop in Adaptive DPD Systems. Microwave Journal, Vol. 51, No. 8, August 2008, pp. 64-83.

58. Jinbiao Xu, Full Transmitter Linearization Using a Wideband DPD Measurment Platform, Microwave Journal, Vol. 56, No. 1, January 2013, pp. 96104.

59. Соловьёва Е.Б., Каскадный предкомпенсатор для линеаризации характеристики усилителя мощности, Цифровая обработка сигналов, №1, 2013.-С. 9-13.

60. Hoon Hwangbo, Sung-Chan Jung, Youngoo Yang, Chcon-Seok Park, Byung-Sung Kim and Wansoo Nah, Power Amplifier Linearization Using an Indirect-Learning-Based Inverse TDNN Model, Microwave Journal, Vol. 49, No. 11, November 2006, pp. 76-86.

61. Shiwei Zhao, Zongxi Tang and Ping Su, Improved Linearity Doherty Amplifier Using Tunable Offset Line. Microwave Journal, Vol. 55, No. 5, May 2012, pp. 124-138.

62. Формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором.

Патент РФ № 2438241, МПК Н04В 7/005. / Карутин А.Н., Кондпашов A.C., Рожков В.М., Шестаков А.К.; приоритет изобретения 21.06.2010 г.

63. Карутин А.Н, Кондратов А.С., Формирование сигналов с восьмипозиционной манипуляцией фазы на основе цифро-аналогового преобразования. - Труды Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий»/ Под ред. Ю.М. Урличича, А.А. Романова. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - С. 68-74.

64. wwvv.anaIog.com - сайт компании Analog Devices, производителя микроэлектронных компонентов широкого назначения;

65. www.texasinstr.com - сайт компании Texas Instruments, производителя микроэлектронных компонентов широкого назначения;

66. www.xilinx.com - сайт фирмы производителя ПЛИС;

67. Формирователь радиосигналов с предыскажением. Патент РФ № 128048, МПК Н04В 7/005. / Л.А. Белов, А.С. Кондратов, В.М. Рожков, приоритет от 17.10.2012.

68. Радиопередающее устройство с адаптивной коррекцией линейности. Патент РФ № 128426, МПК Н04В 7/005. / Белов Л.А., Кондратов А.С., Ромащенко К.В. Немаев М.А., приоритет от 27.12.2012 г.

69. Saleh, Adel A. M., "Frequency-Independent Nonlinear Models of TWT Amplifiers". IEEE Transactions on Communications. Vol. COM-29, No 11, November 1981, pp. 1715-1720.

70. Гоноровский И.С., Радиотехнические цепи и сигналы. - Москва: Высш. шк., 1986. - С. 222-229.

71. Штойер Р., Многокритериальная оптимизация. Теория вычисления и приложения. - Москва: Радио и связь, 1992. - 504 с.

72. Моисеев Н.И., Иванилов И.П., Стоярова Е.М., Методы оптимизации. Москва: Наука, 1978. -351 с.

73. Дьяконов В.П. MATLAB 7. */R2006/R2007: Самоучитель. - М.: ДМК Пресс, 2008. - 768 с.

74. Дьяконов В.П., MATLAB R2007/2008/2009 для радиоинженеров.

- Москва: ДМК Пресс, 2010. 976 с.

75. Златин И.Л., SystemView 6.0 (SystemVue™) - системное проектирование радиоэлектронных устройств. - М.: Горячая линия -Телеком, 2006. - 424 с.

76. Кондратов A.C., Рожков В.М., Шалаев П.Д., Щербаков Ю.Н. Цифровой метод уменьшения интермодуляционных искажений усилителя мощности на ЛБВ «ШОВ», Электронные приборы и устройства СВЧ: Материалы науч.-техн. конф., посвящ. 55-летию ОАО «HlИ1 «Алмаз» -Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2012. - С. 99-101.

77. Белов Л.А., Кондратов A.C., Формирование и усиление мощности сигналов со многими несущими частотами. // Тексты докладов всероссийского научно-технического семинара «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания «СИНХРОИНФО -2010», г. Нижний Новгород, 28-30 июня 2010 г. / Под ред. В.В. Шахгильдяна.

- М.: Инсвязьиздат. - С. 124-126.

78. Кондратов_A.C., Ромащенко К.В., Коррекция

интермодуляционных искажений сигналов в усилителях мощности бортовых спутниковых систем связи. Тезисы докладов IV Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий», Москва, 15-17 июня 2011. -315 с.

79. Белов Л.А., Кондратов A.C., Рожков В.М, Ромащенко К.В.,

Усилители мощности широкополосных СВЧ - сигналов с высокой линейностью и энергетической эффективностью. СИНХРОИНФО - 2011 // Материалы международного научно-технического семинара «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфокоммуникациях», 27-30 июня 2011 г., Одесса. / Под ред. чл.-корр. РАН В.В. Шахгильдяна. - М.: ООО «Брис - М», с. 57 - 60.

80. Белов JI.A., Рожков В.М., Карутин А.Н., Кондратов A.C., Челноков O.A. Искажения фазоманипулированных сигналов СВЧ в усилителях мощности. - Вестник МЭИ, 2010, № 3 С. 122-126.

81. Белов Л.А., Кондратов A.C., Рожков В.М., Ромащенко К.В.

Повышение линейности и энергетической эффективности усилителей мощности широкополосных СВЧ - сигналов // Электросвязь, М.: 2012, №5, с. 23-25.

82. Кондратов A.C. Формирование радиосигналов с цифровым предыскажением, Сборник трудов XVIII Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь», 17-19 апреля Воронеж, 2012. - С. 707-715.

83. Kondrashov A., Digital Predistortion in On-Board Satellite System Power Amplifiers. Proceedings of MECO 2012, Bar, Montenegro, 2012. pp. 200203.

84. Денисенко A.H., Сигналы. Теоретическая радиотехника. -Москва: Горячая линия - Телеком, 2005. - 704 с.

85. Айфичер Э., Джервис Б., Цифровая обработка сигналов. Практический подход. Пер. с англ. - Москва: изд. дом. «Вильяме». 2008. -992 с.

86. Бородин C.B. Искажения и помехи в многоканальных системах радиосвязи с 4M. - М.: Связь, 1976. - 256 с.

87. www.almaz-rpe.ru - сайт ОАО «Hl И1 «Алмаз» (г. Саратов), фирмы производителя ЛБВ космического применения.

88. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Радиотехника, 2010. - 800 с.

Список обозначений

ао - параметр цифрового лииеаризатора установленный при

первичной настройке

а3 - коэффициент аппроксимирующего полинома третьего

порядка

а„ - коэффициент аппроксимирующего полинома

длин - коэффициент аппроксимирующей функции

«опт - оптимальный параметр цифрового линеаризатора при

адаптации

аум - коэффициент аппроксимирующей функции

Ь - коэффициент аппроксимирующей функции

Ьо - параметр цифрового линеаризатора установленный при

первичной настройке

В\г{х\) - взаимно-корреляционная функция

Ъп - коэффициент аппроксимирующего полинома

¿лин - коэффициент аппроксимирующей функции

¿опт - оптимальный параметр цифрового линеаризатора при

адаптации

Ьум - коэффициент аппроксимирующей функции

сЛИ11 - коэффициент аппроксимирующей функции

СуМ - коэффициент аппроксимирующей функции

с1 - разрядность вычислителя

с/ум - коэффициент аппроксимирующей функции

- массив спектральных отсчетов разностного сигнала /о - циклическая несущая частота

- массив спектральных отсчетов входного сигнала усилителя

- массив спектральных отсчетов выходного сигнала усилителя

- разностная частота двухчастотного тестового сигнала

/вых - цифровые отсчеты модулирующего сигнала синфазной

составляющей выходного сигнала

Лых(0 - модулирующий сигнал синфазной составляющей выходного сигнала

/лин - цифровые отсчеты модулирующего сигнала синфазной

составляющей выходного предыскаженного сигнала

Лии(0 - модулирующий сигнал синфазной составляющей предыскаженного выходного сигнала

ка - коэффициент передачи по амплитуде

кР - коэффициент передачи по мощности

^лин(Ц)х) - коэффициент передачи линеаризатора

кро - коэффициент передачи по мощности в малосигнальном режиме

Ь - порог допустимых значений критерия качества при адаптации

М - значение критерия качества

М - текущее значение критерия качества в процессе адаптации

N - порядок аппроксимирующего полинома

УУВЬ1б - количество выборок

рШ - вероятностное распределение амплитуд входного сигнала

Ро - мощность, потребляемая усилителем от источника питания

Рвх - мощность на входе усилителя мощности

Рвх нас - мощность одночастотного сигнала на входе усилителя в режиме насыщения

Р»х пик - пиковое значение входной мощности

Рвхо - мощность каждой гармоники двухчастотного тестового

сигнала

Рвых - мощность на выходе усилителя мощности

Дых нас - мощность одночастотного сигнала на выходе усилителя в режиме насыщения

()шх - цифровые отсчеты модулирующего сигнала квадратурной

составляющей выходного сигнала

бвых(0 - модулирующий сигнал квадратурной составляющей выходного сигнала

<2лт - цифровые отсчеты модулирующего сигнала квадратурной

составляющей выходного предыскаженного сигнала

блин(0 - модулирующий сигнал квадратурной составляющей предыскаженного выходного сигнала

Я - коэффициент корреляции

й^ - среднее значение выборок входного сигнала усилителя

ивх(0 - мгновенное значение сигнала на входе усилителя мощности

£/вх(0 - медленноменяющаяся амплитуда сигнала на входе усилителя мощности

- среднее значение выборок выходного сигнала усилителя

£Лых(0 - медленноменяющаяся амплитуда сигнала на выходе усилителя мощности

мВых(0 - мгновенное значение сигнала на выходе усилителя мощности

^лин(0 - мгновенное значение сигнала на выходе предыскажающего линеаризатора

^лин(0 - медленноменяющаяся амплитуда сигнала на выходе предыскажающего линеаризатора

а - коэффициент расширения полосы частот при описании

фильтра Найквиста

Аф0( ивх) - зависимость фазового сдвига входного одночастотного сигнала в усилителе от уровня входной амплитуды

Дфлин(^Лх) - функция предыскажения фазового сдвига в линеаризаторе

АфК^вх) - зависимость фазового сдвига одночастотного сигнала в усилителе от уровня входной мощности

т| - энергетический коэффициент полезного действия

Пс - полоса радиочастот, занимаемых сигналом

т - полупериод огибающей двухчастотного тестового сигнала

Т] - временной сдвиг при вычислении ВКФ

<Рвх(0 - Ф^а входного сигнала усилителя мощности

соо - угловая несущая частота

Список сокращений

АМ - амплитудная модуляция

АДП - адаптационный процессор

АРУ - система автоматической регулировки усиления

АЦП - аналогово-цифровой преобразователь

ВКФ - Взаимная корреляционная функция

ИМИ - интермодуляционные искажения

ИМИЗ - интермодуляционные искажения 3-его порядка

ИМИ5 - интермодуляционные искажения 5-го порядка

КАМ - кодоамплитудная модуляция

КВМ - квадратурный модулятор

КПД - энергетический коэффициент полезного действия

ЛБВ - лампа бегущей волны

МСИ - межсимвольные искажения

ПЛИС - программируемая логическая интегральная схема

РПДУ - радиопередающее устройство

свч - сверхвысокие частоты

спм - спектральная плотность мощности

ТУМ - твердотельный усилитель мощности

УМ - усилитель мощности

ФМ - фазовая модуляция

ФМ4 - четырехпозиционная манипуляция фазы

ФНЧ - фильтр нижних частот

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь

цл - цифровой линеаризатор

ЦОС - цифровая обработка сигналов

цеп - цифровой сигнальный процессор

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

эме - электромагнитная совместимость

ПРИЛОЖЕНИЯ

А. Акт №1 об использовании результатов

АКТ

ОАО

об использовании результатов диссертационной работы Кондрашова A.C.

«Цифровое формирование радиосигналов с малыми интермодуляциоиными искажениями в радиопередающих устройствах бортовой спутниковой аппаратуры» в деятельности ОАО «Российские космические системы»

Настоящим актом подтверждается, что результаты, полученные аспирантом кафедры Формирования колебаний и сигналов Института радиотехники и электроники им. В.А. Котелышкова Национального исследовательского университета «МЭИ» A.C. Кондрашовым при подготовке его диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в практической деятельности ОАО «Российские космические системы».

Теоретические и экспериментальные результаты исследований A.C. Кондрашова цифровых методов снижения ннтермодуляционных искажений сигналов в усилителях мощности на транзисторах и ЛБВ отражены в ряде публикаций в ведущих отечественных специализированных изданиях. Полученные результаты были применены при разработке радиопередающего устройства Ка -диапазона с усилителем мощности на ЛБВ в бортовой абонентской аппаратуре ретрансляции «Трос» для космического аппарата дистанционного зондирования Земли космической системы, использующей геостационарный ретранслятор «Луч-4». На новые технические решения для полностью цифровой системы линеаризации характеристик усилителя мощности, предложенные A.C. Кондрашовым в соавторстве с сотрудниками ОАО «Российские космические системы», получен патент РФ №2438241 на изобретение с приоритетом от 21.07.2010 г. Применение этого решения позволило повысить пропускную способность канала связи ретранслятора и улучшить его характеристики, определяющие электромагнитную совместимость системы.

Главный конструктор направления Карутин

Начальник отдела 1245 ^ __—£ i___--^ В.М. Рожков

Б. Акт №2 об использовании результатов

«УТВЕРЖДАЮ» Зам. гедс^шщщго директора,

ОАО «Р^еЬшскис косХшукскис системы»

А.Н. Кузенков __2013 г.

АКТ " об использовании рсзультатЬаЙ^1^ диссертационной работы Кондрашова A.C.

«Цифровое формирование радиосигналов с малыми интермодуляционными искажениями в радиопередающих устройствах бортовой спутниковой аппаратуры» в деятельности ОАО «Российские космические системы»

Настоящим актом подтверждается, что результаты, полученные аспирантом кафедры Формирования колебаний и сигналов Института радиотехники и электроники им. В.А. Котслышкова Национального исследовательского университета «МЭИ» A.C. Кондрашовым при подготовке его диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в практической деятельности ОАО «Российские космические системы».

Теоретические и экспериментальные результаты исследований A.C. Кондрашова цифровых методов снижения интермодуляционных искажений сигналов в усилителях мощности на транзисторах и ЛБВ отражены в ряде публикаций в "ведущих отечественных специализированных изданиях. Полученные результаты были применены при разработке аппаратуры бортового информационно-навигационного комплекса перспективного КА «ГЛОНАСС-К2» системы «ГЛОНАСС».

На повое техническое решение для полностью цифровой системы предыскажения, предложенное A.C. Кондрашовым в соавторстве с сотрудниками ОАО «Российские космические системы», подана заявка в Роспатент и получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель №2012144235/07(071034) от 04.02.2013 г. с приоритетом от 17.10.2012 г. Применение этого решения, позволяет улучшить характеристики аппаратуры, определяющие электромагнитную совместимость системы «ГЛОНАСС» при использовании сигналов с модуляцией ВОС.

Главный конструктор направления ГПвГКарутин

Начальник отдела 1245 __,---_Г В.М. Рожков

В. Акт №3 об использовании результатов

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Кондрашова A.C.

«Цифровые устройства формирования радиосигналов с малыми интермодуляционными искажениями в радиопередающих устройствах бортовой спутниковой аппаратуры» в учебном процессе НИУ «МЭИ»

Настоящим подтверждается, что результаты, полученные аспирантом КОНДРАШОВЫМ A.C. при подготовке его диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, используются кафедрой Формирования колебаний и сигналов в учебном процессе Института радиотехники и электроники (ИРЭ) Национального исследовательского университета «МЭИ»: в виде раздела по встроенным процессорам управления и новой лабораторной работы по дисциплине «Автоматизированные системы управления радиоэлектронными средствами» для нескольких учебных групп ИРЭ; в виде раздела по внеполосным мешающим излучениям по дисциплинам «Устройства генерирования и формирования радиосигналов» и «Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств», а также при подготовке бакалаврских выпускных работ, дипломных проектов и магистерских диссертаций в соответствии с утвержденными Учебными планами по направлению Радиотехника.

Директор Института радиотехники и электроники НИУ «МЭИ» докт. техн. наук профессор

Зав. кафедрой Формирования колебаний и сигналов канд. техн. паук доцент

Мирошникова И.Н.

Болдырева Т.И.

Г. Патент №1

мхоежиМжАЯ «ШВДЕРАЩШЖ

ааааа

НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

№ 2438241

ФОРМИРОВАТЕЛЬ РАДИОСИГНАЛОВ С ЦИФРОВЫМ ЛИНЕАРИЗ АТОРОМ

.•.•Птситообладатсль(ли): Открытое акционерное общество."Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных : систем", (ОАО "Российские космические системы") (1111) ' : ■

•Литор(ы) .'.слипа обороте "..

Заявка №2010130625

Приоритет изобретения 21 ИЮЛЯ 2010 Г- . '

Зарегистрировано в Государственном реестре ' Д гаобрстсннЙ Российской Федерации 27 декабря 2011 г. Срокдействия патента истекает 21 июля 2030 г.

Руководитель Федеральной службы по иптеллектуапьпой ■собстиашости, патентам и товарным знакам

Б.П. Симонов

8Ш8Ш8Ш Ш Ш

а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а а

>ааамаааааааааааа«ааашааааааааа§$

Д. Патент №2

РСХООТШЖАШ ФВДИ

О

Й ЙЙ'ШЙЙ й| Й Й Й й Й Й

л

X

У

ъ !

т

НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ

... № 128048

-г

г -Т

<г

к т. ЖМУ.

ФОРМИРОВАНИИ» РАДИО СИГНАЛА С

-Г

цт^скщЕвш^

> < у

'v ^'.'

^ т

н, "

ЙЙЙЙЙЙ й Й

Й «

Й Й й Й й Й

Й «

Й

Й

Й «-г-*

Й

й

Й

й

Й «

пи*

м й Й Й Й Й Й Й Й Й Й Й Й Й Й м Й Й Й Й й Й Й

ЙЙЙЙЙЙ'ЙЙЙЙЙЙЙЙ«ЙЙШЙЯШЙШЙШ2ШЙЙШЙ<

> << {<■ I

' 'ХЬте1п:орбла^зтель(л»0 ФвЪф^щЬирагосудурстатное бТъджатиоьл

Е. Патент №3

.¡РТСОТЙеЖАЯ ФВДвАЩШШ

ШШММЖМ. $1 ш ш ш а Й а

а «

Й

£

£ «

& &

Й а

а а

щ

г»

НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ

128426

РАДПОЙВДД&ЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СГДДДШ ИВПОИ

шрх»шщиейлшшГшости.~

ъ

^ Л Гдтенгообдп^ттл ( пг) Федеральное государственное бюджетное об^азоошцЬпьцос *\и£сждтие высшего профессионального оЪрцзцвашц} Щйцирпа 1ь)ши исследовательский университет МЭИ' (ФГБОУВПЦ НИУ МЭЙ') (№) л

Автору /щоцороще^ ^ Ш

Зтявьа.* 20121576^5 ШШЩ&^ЩШ^Ш

зэдЗарсгистрировано.-в Государстайш^ ж-мо^елен Российской

Срокдеистшш патента нстскарг^2^дскабря;2022а\'

¿Руро&одителъ.фсдевмьно&сяуясбы-: по ипталлсктущькои .собственности.:

Г

БП Симонов

Ж. Листинг программы вычисления коэффициента корреляции

% формирование информации

% передается пакет 12 кбит + 20 бит(техн.); модуляция ФМ4; % технологические биты введены для компенсации

% переходного процесса при включении nbit = 614 4+10; % кол-во информационных символов N = 160; % интерполяция, частота дискретизации

% формирование бит информации синфазного канала ai = rand(1,nbit);

% формирование бит информации квадратурного канала aq = rand(1,nbit);

for m = l:nbit % формирование символов % формирование символов синфазного канала if ai(ш) <= 0.5 ; di(m) = -l/sqrt(2); else di(ш) = l/sqrt(2); end;

dii((m-1)*N+1:m*N) = di(m); % интерполяция % формирование символов квадратурного канала if aq(m) <= 0.5 ; dq(m) = -l/sqrt(2); else dq(m) = l/sqrt(2); end;

dqi((m-1)*N+1:m*N) = dq(m); % интерполяция end;

% фильтрация по Найквисту % N % порядок фильтра

% Fe = 0.5; % частота среза в Гц

% R = 0.35; % Rolloff

% Fd % частота дискретизации

% ТМ = 'Rolloff'; % описание параметра R

% DT = 'sqrt'; % тип фильтра: "корень из приподнятого косинуса' % firreos(N,FcrR,Fd,TM,DT); % вычисление коэффициентов фильтра сое = firreos (1000, 0.5, 0.35,N, 'Rolloff', 'sqrt'); % выходной сигнал фильтра синфазного канала diin = filter(сое,1,dii);

% выходной сигнал фильтра квадратурного канала dqin = filter(сое,1,dqi);

I = diin(10*N+1:nbit*N); % удаление технологических 20 бит Q = dqin(10*N+1:nbit*N); % удаление технологических 20 бит % формирование входного сигнала Gain =1.2; % масштабирование for щ = 1:(nbit-10)

SI(m) = Gain*(I(m)*sin(m*pi/8)+Q(m)*cos(m*pi/8)); %массив

% входного сигнала

end;

Al = Gain*sqrt(I.A2+Q.л2); %амплитуда входного сигнала for m = 1:(nbit-10)*N if I(m) > 0; if Q(m) > 0; Phi(m) = atan(Q(m)/I(m)); else Phi(m) = atan(Q(m)/I(m)); end; else

if Q (m) > 0; Phi (m) = atan (Q (m)/I (m) )+pi;

else Phi(m) = atan(Q(m)/I(m))+pi; end; end;

end; % фаза входного сигнала

PI = mean(Al); % расчет средней амплитуды входного сигнала % усиление

A3 = 2*А1./(1+А1.л2); % амплитуда выходного сигнала усилителя Ph3 = Phi-(2.52 93*А1. л2)./(1+2.8168*А1.А2); % фаза выходного

% сигнала

for ш = 1:(nbit-10)*N

S3(m) = A3(m)*sin(m*pi/8+Ph3(m)); % массив выходного сигнала end; % модуляция несущей частотой 10 периодов на символе РЗ = mean(A3); % расчет средней амплитуды выходного сигнала сс = corrcoef(S1,S3); % расчет коэффициента корреляции % линеаризация

for m = 1:(nbit-10)*N % предыскажение амплитуды if Al(m) <= 1;

A2(m) = (1-sqrt(I-Al(m)л2))/Al(m); else A2 (m) = 1; end; end;

Ph2 = Phl+(2.5293*A2.л2) ./ (1+2.8168*A2.A2) ; % предыскажение фазы % УМ + линеаризатор

A3L = 2*А2./(1+А2.л2); % амплитуда выходного сигнала

% ум+линеаризатор Ph3L = Ph2-(2.5293*А2.л2) ./ (1 + 2.8168*А2.л2); % фаза выходного

% сигнала

P3L = mean(A3L); % расчет средней амплитуды выходного сигнала

% ум+лин

for ш = 1:(nbit-10)*N

S3L(m) = A3L(m)*sin(m*pi/8+Ph3L(m)); % массив выходного сигнала

% ум+лин

end;

ccL = corrcoef(SI,S3L); % расчет коэффициента корреляции ум+лин