Методика выбора мощности и амплитуды сверхширокополосного импульса в цифровых системах связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика выбора мощности и амплитуды сверхширокополосного импульса в цифровых системах связи

Одним из основных достоинств систем использующие сверхширокополосные (СШП) импульсы является возможность увеличения пропускной способности канала связи [1-3]. Однако в некоторых случаях наибольший интерес представляет собой максимальная дальность работы системы передачи данных при использовании в них аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В статье рассмотрен новый подход, позволяющий произвести выбор мощности и амплитуды сверхширокополосных импульсов с учетом взаимного разнесения в пространстве приемника и передатчика.

И так, исходя из характеристик АЦП, пусть x - число определяющие разрядность АЦП, - частота дискретизации АЦП и дан сигнал с известной импульсной мощностью , длительностью и законом изменения его амплитуды - U(t).

1. Необходимо найти информацию о плотности потока мощности зондирующей волны в районе приемной антенны с учетом направленного излучения энергии [4], которая будет определяться по выражению

, (1)

где - мощность импульса на выходе передающей антенны (рисунок 1);

- коэффициент направленного действия антенны;

- длина волны;

- эффективная площадь рассеивания передающей антенны;

D - дальность до приемной антенны.

Рисунок 1 - Схема радиообмена между приемником и передатчиком

2. Соответственно мощность сигнала рассеянного приемной антенной будет определяться общеизвестным выражением

, (2)

где - эффективная площадь рассеивания приемной антенны, как правило, для минимального искажения полезного сигнала устанавливают .

3. Таким образом, амплитуда импульса на входе приемной антенны при его длительности определим исходя из выражения (3)

, (3)

где - длительность сверхширокополосного импульса;

- энергия импульса на входе приемной антенны;

- закон изменения амплитуды СШП импульса;

R=50 Ом - сопротивление нагрузки для высокочастотной области;

- амплитуда сигнала на входе приемной антенны.

4. В результате получим выражение аналитически описывающие форму сигнала на входе приемной антенны

(4)

5. Так как x - число определяющие разрядность АЦП, тогда - число определяющие количество возможных дискретных разрядов по уровню сигнала. В результате - величина определяющая минимальное расстояние между двумя соседними разрядами по уровню, а так как сигнал предварительно подвергается оцифровке по времени, то - оцифрованный сигнал на входе приемной антенны, где - интервал дискретизации, то окончательно сигнал на выходе АЦП будет определятся по выражению

, (5)

где - функция выдающая целую часть аргумента, удаляя дробную.

n - количество отсчетов во временной области.

6.Таким образом, для минимальной оцифровки сигнала на входе приемной антенны по уровню его максимальное значение амплитуды должно выбираться из условия:

. (6)

Полученное выражение позволяет осуществить выбор параметров используемого СШП сигнала, для осуществления его аналого-цифрового преобразования на соответствующей дальности, с учетом параметров АЦП.

Таким образом, при длительности СШП импульсов и мощности каждого импульса 2мВт, для их оцифровки одиннадцати разрядным АЦП x=11 и по первому уровню дискретизации, на дальности 5 км, его амплитуда должна составлять порядка 75 В, а мощность на входе приемной антенны будет равна Вт с амплитудой В. Мощность этого же сигнала уже через 10 км будет составлять Вт с амплитудой В, а через 20 км будет составлять Вт с амплитудой В.

литература

сверхширокополосный импульс связь цифровой

1. Гоноровский И.С., Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1986. - 512с.: ил.

2. Скосырев В.Н., Особенности и свойства сверхкороткоимпульсной локации. Конспекты лекций. - ССРС, Россия, Муром, Июль 2003, - cтр.: 67-91.

3. Иммореев И.Я., Сверхширокополосные радары: новые возможности, необычные проблемы, системные особенности // Вестник МГТУ, №4, 1998, - стр.: 25-56.

4. Siwiak K., Withington P., Ultrawideband radios set to play // Electronics times, February 26, 2001.

Размещено на Allbest.ru