А. В. Королев1
1 АО «Всероссийский НИИ радиотехники» (Москва, Россия)

1 teleret@mail.ru

Постановка проблемы. Цифровые вычислительные синтезаторы (ЦВС) и цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) активно применяются в антенных решетках с цифровым формированием луча (ЦАФАР), позволяя за счет высокой скорости перестройки быстро изменять параметры модуляции и направление луча, а за счет высокой точности формирования сигналов – повысить точность формирования луча основной диаграммы направленности и понизить уровень боковых лепестков, что благотворно сказывается на общем качестве работы ЦАФАР для конечных применений. Однако любые нестабильности (систематические и случайные отклонения) фазы выходного сигнала в каналах ЦАФАР приводят как к ухудшению формы диаграммы направленности, так и к ухудшению параметров системы за счет появления ошибок при обработке принятых сигналов. Известные методики расчета спектральной плотности мощности фазовых шумов (СПМФШ) позволяют найти СПМФШ на выходе схемы сложения мощностей (в ЦАФАР сложение мощностей происходит в пространстве) только при синфазном сложении колебаний каналов или при малом разбросе фаз выходных колебаний каналов.

Цель. Получить выражение для СПМФШ на выходе схемы сложения при произвольном значении фаз выходных колебаний ЦАП.

Результаты. Составлены символические выражения для флуктуаций амплитуды и фазы колебания на выходе многоканальной схемы цифрового синтеза. Получены выражения, позволяющие рассчитать уровень фазовых шумов многоканальных ЦВС при произвольных отклонениях фаз выходных колебаний каналов схемы суммирования, а также уровень фазовых шумов системы суммирования, в состав которой входят многоканальные схемы цифрового синтеза. Измерены фазовые шумы ЦВС при синфазном и противофазном сложении колебаний каналов суммирования. На основе этих измерений выполнена оценка фазовых шумов ЦАП и схемы приема и распределения тактового колебания двухканального ЦВС.

Практическая значимость. Предложенная методика расчета СПМФШ многоканального формирователя может быть использована в инженерной практике при проектировании многоканальных схем со сложением мощностей выходных колебаний.

Королев А.В. Фазовые шумы в формирователях колебаний с многоканальными схемами цифрового синтеза // Антенны. 2024. № 3. С. 29–39. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202403-04

1. Шишлов А.В. и др. Активные фазированные антенные решетки – состояние и тенденции развития // Журнал радиоэлектроники. 2023. № 1.
2. Бернгардт О.И. и др. Декаметровые радары ИСЗФ СО РАН // Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6. № 2. С. 79–92.
3. Дингес С., Егоров Н., Кочемасов В. Цифровые вычислительные синтезаторы для фазированных антенных решеток // Электроника: наука, технология, бизнес. 2014. № 1. С. 160–166.
4. Унченко И.В., Емельянов А.А. Модульная многопозиционная когерентная цифровая радиофотонная система // Russian Technological Journal. 2022. Т. 10. № 4. С. 27–37.
5. Li M. et al. Directional modulation design for multi-beam multiplexing based on hybrid antenna array structures // EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2023. V. 2023. № 1. P. 1–16.
6. Yue Y., Zhou J. A low-cost and complexity multibeam RF transmit beamformer for wideband LFM radar // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2016. V. 15. P. 1811–1814.
7. Walls F.L. PM and AM noise of combined signal sources // Proceedings of IEEE International Frequency Control Symposium and PDA Exhibition Jointly with the 17th European Frequency and Time Forum. 2003. P. 532–540.
8. Delos P., Jones M. Empirically based multichannel phase noise model validated in a 16-channel demonstrator / Analog Devices, Inc. 2021.
9. Жалуд В., Кулешов В.Н. Шумы в полупроводниковых устройствах / Под общей ред. А.К. Нарышкина. М.: Сов. радио. 1977.
10. 2-port residual noise measurements / Application note [Электронный ресурс] / URL: https://scdn.rohde-schwarz.com/ur/pws/ dl_down­loads/dl_application/application_notes/1ef100_2port_residual_noise_measurements/1EF100_2e_2-Port_Residual_Noise_Meas.pdf.
11. Королев А.В., Рыков С.Г. Фазовые шумы цифровых вычислительных синтезаторов при изменении частот тактового и выходного колебания // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 5. С. 100–116.