Влияние качества функционирования гетеродинов на помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией

Постановка проблемы. Наличие фазовых шумов во входном сигнале когерентного демодулятора требует расширения полосы пропускания устройства восстановления несущей для возможности обеспечения отслеживания фазы выделенной несущей за флуктуациями фазы входного сигнала. В противном случае появляется динамическая фазовая ошибка в схеме когерентного детектирования КАМ-сигналов, снижается отношение сигнал/шум на выходе когерентного детектора и, как следствие, достоверность приема информации.

Цель. Исследовать влияние качества функционирования синтезаторов колебаний гетеродинов на помехоустойчивость систем приема сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией высокой позиционности.

Результаты. Использованы методы исследования, базирующиеся на основах теорий потенциальной помехоустойчивости, синхронизации демодуляторов, систем фазовой автоподстройки частоты. Для устройства восстановления несущей значение шумовой полосы выбрано в диапазоне от 0,001/Т до 0,02/Т (где T – длительность символа), так как при указанных соотношениях закон распределения фазовой ошибки можно считать нормальным (гауссовским). Полагали, что устройства автоматической регулировки усиления и тактовой синхронизации в радиоприемной системе функционируют идеально, а частотная характеристика канала соответствует условию Найквиста. Разработана аналитическая модель, на основе которой итерационным методом в среде MathCAD 11 построены графики зависимости эквивалентных энергетических потерь соответственно от интегральной относительной нестабильности частоты и спектральной плотности мощности фазовых шумов колебаний гетеродинов, нормированной при отстройке от несущей на 10 кГц. Проведен расчет для частоты колебаний гетеродина 10 ГГц и типового профиля распределения спектральной плотности мощности его фазовых шумов. Установлено, что допустимый уровень эквивалентных энергетических потерь (от 0,2 до 0,3 дБ) обеспечивается при значениях интегральной относительной нестабильности частоты 3·10−7; 1,5·10−7; 7·10−8; 3·10−8 и спектральной плотности мощности фазовых шумов не более минус 85, 91, 97 и 103 дБВт/Гц для сигналов с видами модуляции КАМ-16, КАМ-64, КАМ-256 и КАМ-1024 соответственно. 

Практическая значимость. Разработанная аналитическая модель и полученные графические зависимости позволяют оценить степень влияния интегральной относительной нестабильности частоты и спектральной плотности мощности фазовых шумов колебаний гетеродинов на помехоустойчивость приема многопозиционных сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией, а также теоретически обосновать требования к качеству функционирования синтезаторов колебаний гетеродинов радиоприемных систем цифровых линий связи.