ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. №11
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.11.9
УДК: 621.396, 535.4
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПЛЕРОВСКОГО СДВИГА ЧАСТОТЫ
Б. А. Бараболя, Д. Д. Габриэльян, С. В. Караваев, А. В. Петухов, А. Г. Прыгунов
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие «Ростовский-на-Дону
научно-исследовательский институт радиосвязи» (ФГУП «РНИИРС»)
344038, г. Ростов-на-Дону, ул. Нансена, д. 130
Статья поступила в редакцию 1 октября 2021 г.
Аннотация. В работе представлен результат теоретического исследования функционирования доплеровского измерителя частоты принимаемого радиосигнала. В исследуемом устройстве реализована возможность управления частотой излучения лазера сигналом, амплитуда которого пропорциональна доплеровскому смещению частоты принимаемого радиосигнала. Излучаемый лазером когерентный световой поток разделяется на два оптических пучка, с использованием которых формируется интерференционное распределение. При этом один из пучков проходит дополнительно через линию задержки, что приводит к фазовому сдвигу в формирующей его оптической волне. Величина этого фазового сдвига пропорциональна частоте излучаемого лазером оптического излучения, изменения которой вызывают соответствующие этому изменения пространственно-спектрального распределения интенсивности оптического поля в плоскости интерферограммы. Анализ изменений интенсивности оптического поля в центре интерферограммы позволяет определять изменение частоты излучения лазера, однозначно связанное с доплеровским сдвигом частоты принимаемого радиосигнала. В работе выявлена противоречивость требований, предъявляемых к параметрам интерферометрической системы определения доплеровского сдвига частоты (коэффициенту пропорциональности преобразования доплеровского смещения частоты принимаемого радиосигнала в частоту излучения лазера и длительности задержки): большой динамический диапазон измерений и высокая разрешающая способность измерения доплеровского смещения частоты принимаемого радиосигнала. Предложен вариант обработки принимаемого радиосигнала, обеспечивающий одновременное выполнение этих требований. Предложенный алгоритм измерений реализует многошкальный принцип оценивания неизвестных параметров. Отмечено, что предложенный вариант обработки результатов измерений может быть реализован, как путём параллельной обработки в каналах с различными значениями коэффициентов преобразования, так и последовательной – при их итерационном изменении.
Ключевые слова: доплеровское смещение частоты, интерферометрическая система, доплеровский измеритель частоты, динамический диапазон, разрешающая способность при измерении.
Abstract. This work presents the result of the received signal measuring system for processing Doppler frequency theoretical research. In the researching device means of controlling laser frequency whose amplitude is proportional to the Doppler frequency shift of the received RF signal is realized. The coherent laser beam is divided in two forming interference pattern. In this case, one of the beams passes through the delay line, which leads to a phase shift in the optical wave. The rate of this phase shift is proportional to the laser frequency, changes in which cause corresponding changes in the interference pattern. Changes in the interference pattern in center analysis makes it possible to determine the changes of the laser frequency, which depends on Doppler frequency shift of the received RF signal. In this work opposition of the requirements for the Doppler frequency shift determination interferometric system parameters (the coefficient of proportionality to conversion Doppler frequency shift of the received RF signal in laser frequency and time delay) is discovered: large dynamic measurement range and high Doppler frequency shift measurement resolution. The processing the received RF signal method is proposed. This method take into consideration these requirements. The proposed measurement algorithm implements the multiscale principle. It is pointed that the proposed processing the measurements results method can be implemented both the parallel processing in channels with different values of conversion coefficients, and sequential – with their iterative change.
Key words: Doppler frequency shift, interferometric system, Doppler frequency measuring system, dynamic range, measurement resolution.
1. Камнев В.Е., Черкасов В.В., Чечин Г.В. Спутниковые сети связи. Учеб. Пособие. Москва, Альпина Паблишер. 2004. 536 с.
2. Богатырев Е.В. Разработка и исследование модемов помехозащищённых станций спутниковой и тропосферной связи. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Красноярск, СФУ. 2018. 179 с.
3. Савченко В.И. Исследование влияния эффекта Доплера на канальные сигналы в системах беспроводной связи. Выпускная квалификационная работа. Белгород, НИУ «БелГУ». 2018. 69 с.
4. Ершов Р.А. Методы оценки частотно-временны́х параметров широкополосных сигналов спутниковых систем связи. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Нижний Новгород, ННГУ. 2017. 142 с.
5. Белов С.П., Рачинский С.А., Белов А.С., Белов АН.С., Ефимов Н.О. О влиянии Доплеровского сдвига частоты на помехоустойчивость спутниковых телекоммуникационных систем со сложными сигналами. Научные ведомости Белгородского Государственного Университета. Серия: Экономика. Информатика. 2017. №9 (258). С.179-186.
6. Бараболя Б.А., Караваев С.В., Мусинов В.М., Петухов А.В., Прыгунов А.Г. Оценка влияния доплеровского сдвига частоты на прием сигналов с фазовой манипуляцией в спутиковых каналах связи. Сборник трудов XXVI Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». 2020. С.388-395.
7. Никольский Б.А. Бортовые радиоэлектронные системы. Самара, Самарский государственный аэрокосмический университет. 2013. 417 с.
Для цитирования:
Бараболя Б.А., Габриэльян Д.Д., Караваев С.В., Петухов А.В., Прыгунов А.Г. Разработка математической модели интерферометрической системы определения доплеровского сдвига частоты. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.11.9