УДК
621.396.96
Алгоритм
обработки широкополосных сигналов, распространяющихся в средах с частотной
дисперсией
А. А. Кальщиков, В. В. Штыков
НИУ «Московский энергетический институт», 11250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14
Статья поступила в редакцию 11 февраля 2019 г.
Аннотация. Повышение помехоустойчивости и эффективности
радиотехнических систем занимает центральное место в современной теории и
технике передачи информации. По мере увеличения скорости передачи информации
увеличивается влияние дисперсионных характеристик канала связи, что проявляется
в искажении формы передаваемого сигнала. Поэтому развитие альтернативных методов обработки широкополосных сигналов при
наличии существенной частотной дисперсии в канале распространения сигнала
представляет практический интерес.
Представлен алгоритм обработки широкополосных сигналов,
распространяющихся в средах с частотной дисперсией. Описан способ ускорения
вычислений на основе рекурсивной схемы. Проведено численное моделирование для
поперечных электромагнитных волн в плазме с использованием сигналов с линейной
частотной модуляцией. Рассмотрена аппаратная реализация предложенного алгоритма
в частотной области.
Показано, что в средах со значительной частотной дисперсией
фазовой скорости нельзя ввести понятие групповой задержки и применить
классическую согласованную фильтрацию с зондирующим импульсом.
Использование предложенного алгоритма вычисления функционала
позволяет увеличить энергетические характеристики радиотехнического устройства
за счёт цифровой обработки сигналов. Алгоритм может быть применён для любых
дисперсионных сред, где тангенс угла диэлектрических потерь много меньше
единицы.
Предложенный алгоритм может быть использован и в системах
передачи информации, если протоколе обеспечена синхронизация источника и
получателя.
Ключевые слова: дисперсия, корректирование сигналов, плазма.
Abstract. The
increase in noise immunity and efficiency of radio systems is central to the
modern theory and technology of information transfer. As the information
transfer speed accelerates, the influence of the dispersion characteristics of
the communication channel increases, which is manifested in the distortion of
the transmitted signal. Therefore, the development of alternative methods for
processing broadband signals with significant frequency dispersion in the
signal propagation channel is of practical interest.
An algorithm of processing broadband signals
propagating in media with frequency dispersion is presented. A calculation
speed improvement technique based on a recursive scheme is described. A
numerical simulation for shear electromagnetic waves in plasma using signals
with chirp modulation is performed. A hardware implementation of the proposed
algorithm is reviewed.
It is shown that it is impossible to
introduce the concept of group delay and apply classical matched filtering with
a probe pulse in media with significant frequency dispersion of phase velocity.
The use of the proposed algorithm of
calculating the functional allows to increase power characteristics of the
radio technical system due to digital signal processing. The algorithm can be
applied to any dispersion media, where the tangent of the dielectric loss angle
is much less than one.
The proposed algorithm can also be used in
information transfer systems, if its protocol provides for the synchronization
of the source and the receiver.
Key words: dispersion,
signal correction, plasma.
Для цитирования:
А. А.
Кальщиков, В. В. Штыков. Алгоритм обработки широкополосных сигналов, распространяющихся
в средах с частотной дисперсией. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал].
2019. № 2. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/feb19/9/text.pdf
DOI 10.30898/1684-1719.2019.2.9