Современная электроника №5/2020

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2020 Измерения фазовых шумов импульсных сигналов с использованием анализаторов фазового шума R&S FSWP Часть 1 Рис. 1. Изменения спектра импульсного сигнала при изменении F и τ В статье рассматриваются вопросы измерения фазовых шумов сигналов с импульсной модуляцией, широко применяемых в радиолокации. В первой части проанализированы их спектральные особенности и теоретические ограничения, определяемые импульсным режимом работы устройств. Оценена зависимость параметров шума от характеристик модулирующих импульсов. Рассмотрен метод цифровой фазовой демодуляции с кросс-корреляционной обработкой, применяемый для измерения фазового шума и алгоритмы его реализации. Кирилл Румянцев (kirill.rumyantsev@rohde-schwarz.com ) , Николай Лемешко (nlem83@mail.ru ) Введение Внастоящее времяметодыцифровой обработки сигналов получилиширокое распространение за счёт своей универ- сальностииповышеннойпомехоустой- чивости, а такжешироких возможностей формализации алгоритмов обработки. Эволюция современных беспроводных систем связи требует включения всё большего количества цифровых узлов и наложения всё более жёстких требо- ваний по спектральной эффективно- сти кодирования информации. В то же время прогресс в создании широкопо- лосных радиотрактов дал новый виток развития радиолокации, причём совре- менные радиолокационные системыста- раются извлекать больше информации оцелях иих траекториях, обеспечивать возможность отслеживания медленно движущихся целей, таких как автомо- били и пешеходы, на фоне помех. Как для систем связи, так и для радио- локационных систем одним из основ- ных параметров, ограничивающих производительность системы, является фазовыйшум. Разработка современных и всё более совершенных радиосистем требует обязательного учёта влияния фазовыхшумов генераторов и передат- чиков. Важно подчеркнуть, что в этом, как и во многих других направлениях радиотехники, развитие средств измере- ний следует за потребностями практики. Настоящая статья, основанная на материалах Rohde & Schwarz [1], направлена на освещение вопроса о способах измерения фазовых шумов импульсных сигналов, в первую оче- редь используемых в радиолокации. Рассматриваются функциональные возможности и практики применения анализатора фазовых шумов R&S FSWP. Импульсные сигналы на несущей частоте Видеоимпульсы, которым соответ- ствует нулевая несущая частота, мало применимы для целей радиолокации, в первую очередь из-за необходимости использовать антенны больших габари- тов и крайне слабой направленности [2]. В общем случае в радиолокационных станциях используются сигналы со спе- циальными видами модуляции, напри- мер с линейной частотной модуляцией. Однако в контексте измерения фазовых шумов далее будет рассмотрен только наиболее простой вид модуляции. Сигналы и, соответственно, излу- чения импульсного характера могут быть получены включением и выклю- чением генератора несущей, но это не обеспечивает непрерывность фазы, и она становится случайной для каждо- го импульса. Это не позволяет исполь- зовать такое решение в доплеровских РЛС и проводить измерения фазово- го шума источников с помощью фазо- вых или синхронных детекторов. Так как дляфазового детектора необхо- дим стабильный опорный сигнал, с кото- рым сравнивается измеряемый сигнал, не представляется возможным измере- ние фазового шума при значительном изменении фазы каждого импульса. При рассмотрении процесса модуля- ции необходимо помнить, что умноже- ниеимпульсногосигналаиВЧ-несущейво временно ′ й области соответствует свёрт- ке спектров в частотной области. Спектр последовательностиимпульсовпредстав- ляет собой последовательность гармо- ник, отстоящихдруготдруганачастоту F повторенияимпульсов (ЧПИ). Приампли- тудноймодуляциинесущейимпульсным сигналом сформирован спектр, симме- тричный относительно частоты несу- щей, его спектральные линииразнесены F=const Δ F Δτ Δτ Δ F F=const τ =const τ =const