Современная электроника №9/2020

КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2020 развед- и помехозащищённость, а так- же отсутствие необходимости центра- лизованного частотного планирова- ния радио-пространства (какое может быть частотное планирование среди вражеских радиосистем?), не требует организации жёсткой централизован- ной синхронизации при создании и работе радиосистем массового обслу- живания. С-UWB RF-технология пред- ставляет собой развитие широкопо- лосных шумоподобных технологий в соответствии с современными тре- бованиями технологичности произ- водства, интегральной реализации, минимизации себестоимости, суще- ственного улучшения технических характеристик и конкурентоспособ- ности. Идея технологии заключается в нетрадиционном переходе от тра- диционных для широкополосных (с кодовым разделением каналов) систем связи, методов модуляции, основан- ных на изменении (в различных соче- таниях) амплитуды, частоты и фазы высокочастотного сигнала к некоге- рентной (энергетической) обработ- ке широкополосных шумоподобных радиосигналов [4, 7, 10, 11, 12], кото- рая допускает нелинейную обработку сигналов (новая, нелинейная радио- техника). То есть, если в традицион- ных широкополосных системах для расширения спектра использует- ся модуляция амплитуды, фазы или частоты, либо и того, и другого, и тре- тьего, вместе взятых, то в технологии C-UWB передача информации осно- вана на модуляции мощности слож- ного шумоподобного сигнала и пере- ходе к его некогерентной обработке. Это позволяет избавиться от промежу- точных частот и гетеродинирования в классическом понимании этих тер- минов, а вместе с этим и от всех про- блем, присущих супергетеродинным системам (зеркальный канал, интер- модуляция, фликкер-эффект, утечка сигнала, фазовые шумы гетеродина, необходимость высокой линейности радио-тракта) и соответствующих эле- ментов, которые весьма трудно инте- грировать на кристалле. Всё это позволяет качественно рас- ширить динамический диапазон обра- батываемых сигналов, кардинально снижает требования к линейности и схемотехнике радиочастотного трак- та, технологическим процессам про- изводства, позволяет резко сократить аппаратурные затраты на его реализа- цию. Предлагаемый подход позволя- ет добиться предельного упрощения аналоговой части, а вопросы корре- ляционной обработки радиосигнала перенести на «низкую частоту», вслед- ствие чего кардинально упрощается построение радиосистем на кристал- ле, причём открывается возможность создания на кристалле широкополос- ных цифровых приёмников даже без использования сложных, дорогостоя- щих и медленных цифровых сигналь- ных процессоров. Особенностью C-UWB-технологии являются способы формирования сигнала в передатчике и его обработ- ки в приёмнике. Рассмотрим основ- ные принципы реализации C-UWB- системы. Формирование радиосигнала В качестве широкополосной несущей в рамках C-UWB RF-технологии может быть использован шумоподобный сиг- нал любого уровня сложности, любого вида и происхождения. Это может быть любой шум: «белый», «бледно-розо- вый», хаотический, «шум эфира» и т.п., то есть любой высокочастотный широ- кополосный шумовой сигнал. Выбо- ром именно шумовой формы сигнала несущей, при соответствующих спо- собах модуляции и синхронизации, обеспечивается главное – разведза- щищённость радиосигнала в эфире и, соответственно, двойное назначение технологии. В простейшем случае, можно взять случайный дискретно-частотно-моду- лированный сигнал (без «перескока» фаз) или линейно-частотно-модули- рованный (ЛЧМ) сигнал, имеющий полосовой спектр и перемножить его на высокочастотную псевдослучайную кодовую последовательность (ПСП) с периодом повторения в несколько лет, спектр которой имеет вид (sin(x)/x) 2 , что дополнительно расширяет поло- су частот результирующего радио- сигнала. В итоге будет сформирован результирующий сигнал, спектр кото- рого, являясь результатом перемноже- ния полосового спектра и спектра вида (sin(x)/x) 2 , теряет характерный коло- колообразный вид и принимает более равномерную, практически прямоу- гольную форму. Таким образом структура C-UWB- сигнала полностью скрывается, пред- ставляя собой совершенно случайный (шумовой) сигнал с плоской формой спектра и без периодического повто- рения мощности на любой конкрет- ной частоте, как в основной полосе, так и на кратных гармониках (в отли- чие от систем CDMА – используемой в системе «Акведук»). В системах CDMA (и аналогичных) сигнал синхрони- зации, а также чётные гармоники широкополосного информационно- го сигнала являются узкополосными. Импульсы синхронизации полностью демаскируют CDMA-изделия. Пропу- стив CDMA-сигнал через нелинейный элемент и усилитель-ограничитель, легко выделить вторую гармонику и получить собственно информацию, «зашифрованную» известными мето- дами. Основной спектр CDMA – линей- чатый, что позволяет констатировать наличие факта передачи цифровой информации даже на слух и пода- вить его средствами РЭБ или огневы- ми средствами. Передача информации в рамках предлагаемой технологии может быть реализована как на основе стационар- ной, так и на основе нестационарной несущей (это программируемая функ- ция). В случае стационарной несущей высокочастотный широкополосный шумовой сигнал модулируют в соответ- ствии с передаваемой информацией, используя в качестве модулируемого параметра мощность радиочастотно- го сигнала, а в качестве модулирующе- го параметра – частотный параметр с частотой модуляции мощности F mod << << (F 1 -F 0 ), где (F 1 -F 0 ) – частотная поло- са приёмопередачи. Полученный сиг- нал умножают аналоговым способом на обеспечивающие кодовое раз- деление каналов псевдослучайные кодовые последовательности, фор- мируемые идентичными в передат- чике и приёмнике комплементарной пары, генераторами псевдослучай- ных кодовых последовательностей с использованием принципа кодового разделения каналов и принципа само- синхронизации. Для нестационарной несущей широ- кополосный высокочастотный шумо- вой сигнал аналоговым способом, но по правилам логического умножения – посредством аналогового ключа, умножают на обеспечивающую кодо- вое разделение каналов псевдослучай- ную последовательность импульсов, которую генерируют генераторами псевдослучайных кодовых последо- вательностей и модулируют данные сигналы по мощности с частотой