Д.В. Кондаков – вед. инженер, 

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

E-mail: dmitrii.kondakov@spbstu.ru

А.П. Лавров – д.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, профессор, 

Высшая школа прикладной физики и космических технологий, 

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого E-mail: lavrov@ice.spbstu.ru

Постановка проблемы. Анализ спектра радиосигналов на входе и выходе радиоэлектронных устройств актуален как при разработке радиоэлектронных устройств различного назначения, так и при лабораторных исследованиях их прототипов. Цель. Найти метод восстановления амплитудного спектра входного сигнала в цифровом приемнике, позволяющий расширить рабочий диапазон частот приемника.

Результаты. Предложен метод прореженной регистрации сигнала и последующего расчета (восстановления) его частотного спектра с реализацией в виде цифрового приемника. Приемник рассматривается как многоканальное устройство с параллельной работой каналов в режиме субдискретизации с отличающимися частотами работы аналого-цифровых преобразователей. В приемнике после регистрации сигнала выполняется спектральная обработка отсчетов для определения спектра сигнала в каждом из каналов и затем совместная обработка спектров параллельных каналов – восстановление спектра входного сигнала в цифровом процессоре приемника – частотном компараторе. Восстановление спектрального состава входного сигнала производится по специальному алгоритму. Рассматриваемый цифровой приемник является широкополосным: его рабочая полоса частот охватывает десятки зон Найквиста. Излагаются преобразования сигналов в приемнике и результаты численных экспериментов моделирования его работы на примере многокомпонентного входного сигнала.

Практическая значимость. Применение предлагаемого метода регистрации и анализа позволяет существенно упростить структурную схему приемника как измерителя спектрального состава входных сигналов.

1. N9041B Анализатор сигналов UXA, от 2 Гц до 110 ГГц [Электронный ресурс]. URL = https://www.keysight.com/ru/pdx2743415-pn-N9041B/uxa-signal-analyzer-multi-touch-3-hz-to-110-ghz?pm=spc&nid=-32508.1189667&cc=RU&lc=rus (дата обращения 10.02.2019).
2. Егоров Н., Кочемасов В. Мгновенное измерение частоты: методы и средства // Электроника. Наука. Технология. Бизнес. 2017. № 5. С. 136−141.
3. Tsui J.B. Microwave receivers with electronic warfare applications. Wiley. 1986. 460 p.
4. Стариков Р.С. Фотонные АЦП // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 2. С. 3−39.
5. Карманов Ю.Т., Николаев А.Н., Зеленцова Я.Г., Поваляев С.В., Заляцкая И.И. Применение монобитной цифровой технологии обработки радиосигналов в широкодиапазонных радиоэлектронных системах // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2014. Т. 14. № 3. С. 11−18.
6. Mishali M., Eldar Y.C. From Theory to Practice: Sub-Nyquist Sampling of Sparse Wideband Analog Signals // IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing. 2010. V. 4. № 2. P. 375−391.
7. Sun H., Chiu W., Jiang J., Nallanathan A. Two Stage Multi-Rate Asynchronous Sub-Nyquist Sampling In Cognitive Radios // IEEE Transactions on Signal Processing. 2012. V. 60. P. 6068−6073.
8. Николаев А.Н., Белугина А.А. Алгоритмы измерения несущей частоты в цифровых приемниках при субдискретизации радиосигналов // Евразийский союз ученых. 2015. № 4. С. 160−163.
9. Пат. РФ № 2516763. Способ расширения полосы частот оценки спектров сигналов / Кренев А.Н., Ботов В.А., Горюнцов И.С., Погребной Д.С., Топорков В.К; приоритет 15.10.2012.
10. Ботов В.А., Горюнцов И.С., Погребной Д.С., Кренев А.Н., Топорков В.К. Способ расширения полосы частот обнаружения радиосигналов в спектральной области // Сб. трудов Междунар. научно-технич. конф. «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфокоммуникациях СИНХРОИНФО 2014». Воронеж: ООО «Издательский дом Медиа Паблишер. 2014. Т. 2. № 2. С. 122−124.
11. Tzou N., Bhatta D., Muldrey B.J.Jr., Moon T. Low Cost Sparse Multiband Signal Characterization Using Asynchronous Multi-Rate Sampling: Algorithms and Hardware // Journal of Electronic Testing. 2015. V. 31. № 1. P. 85−98.
12. Elbornsson J., Gustafsson F., Eklund J. Blind equalization of time errors in a time-interleaved ADC system // IEEE Transactions on Signal Processing. April 2005. V. 53. № 4. P. 1413−1424.
13. Кондаков Д.В., Космынин А.Н., Лавров А.П. Алгоритм оценки частот многокомпонентного сигнала в цифровом приемнике с субдискретизацией // Труды XXIII Междунар. научно-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: Изд-во ВГУ. 2017. Т. II. С. 481−486.
14. Кондаков Д.В., Лавров А.П. Анализ работы цифрового многоканального широкополосного приемника с субдискретизацией // Журнал радиоэлектроники [Электронный журнал]. 2019. № 1. URL = http://jre.cplire.ru/jre/jan19/5/text.pdf.