WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 31 | 32 || 34 | 35 |   ...   | 40 |

7. Для создания теоретических основ ресурсосберегающей и экологически безопасной технологии синтеза амино- и полиаминоаренов, содержащих алифатический гетероциклический фрагмент, необходимо усовершенствование методик проведения реакции восстановления нитроаренов и выделения целевых продуктов. В качестве восстанавливающих агентов при получении нитроанилинов и м-фенилендиаминов, содержащих насыщенные гетероциклические фрагменты, рекомендуется использовать хлориды Ti3+ и Fe2+, т.к.

применение SnCl2 может приводить к протеканию альтернативных восстановлению процессов.

Список литературы 1. Бегунов. P.C. Региоселективность в процессе моновосстановления несимметричных динитробензолов хлоридом титана (III), автореф. дис. …канд. хим. наук, Ярославль, 1998. С. 517.

2. Boiani M., et al // J. Med. Chem. 2006, 49. - 3. Ковалевский А.Ю., Шишкин О.В., Понамарев И.И. // Изв. Акад. наук, Сер. хим., 1998, № 3. – С. 4. Збарский В.Л., Жилин В.Ф. / Толуол и его производные. – М.: Эдиториал УРСС, 2000. – 272 С.

5. Пат. 5266173 США. Bandlish B.K., Casciani R.V. 1993.

6. Билькис И.И., Гойдин В.В., Усков С.И., Штейнгарц В.Д.// Ж. орган. химии. -1991. - 27, № 1. - С. 24-35.

7. Орлов В.Ю., Бегунов Р.С., Демидова Н.Ю., Русаков А.И. Ж. общ. химии. 2006. Т. 76.

Вып. 1. С. 81-86.

РАЗРАБОТКА ШИРОКОПОЛОСНОГО СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТ ДЛЯ ПРИЁМНИКА КОМПЛЕКСА РАДИОМОНИТОРИНГА СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ Вишняков Д.Ю., студент гр. РЭ-Научный руководитель Казаков Л.Н., д.т.н.

Введение Активное развитие цифровых систем мобильной радиосвязи является одной из главных составляющих мирового прогресса в сфере телекоммуникаций. В то же время частотный ресурс, используемый радиосистемами для передачи информации, ограничен, что в свою очередь обуславливает необходимость деятельности предприятий по надзору за электросвязью в области управления использованием радиочастотного спектра (РЧС). При этом в процессе управления использованием РЧС важнейшее место принадлежит радиомониторингу, как единственному средству получения реальной информации о состоянии радиоэфира, позволяющему обоснованно назначать радиочастоты, контролировать их эксплуатационную готовность и оперативно принимать меры по обеспечению электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и систем связи. Перечень задач, решаемых с помощью средств мониторинга, включает выявление и анализ радиоизлучений для идентификации источников сигналов и помех, измерение и оценку параметров сигналов, измерение напряженности электромагнитного поля и определение положения источников радиосигналов и радиопомех на местности.

Одним из основных модулей, входящих в состав современных комплексов мониторинга, является универсальный измерительный радиоприёмник.

Многообразие современных типов сигналов, требования к широкой полосе обзора и высокой точности измерения их параметров, возможность управления процессами измерения и контроля с использованием компьютеров, повышенные требования к линейности, чувствительности, уровню фазовых шумов, скорости перестройки по частоте обуславливают необходимость создания новых приёмных устройств, позволяющих обеспечить работу в широком частотном диапазоне. При проектировании подобных устройств существенную трудность вызывает разработка гетеродинного тракта, основой которого является синтезатор частот (СЧ).

От качественных характеристик СЧ зависят чувствительность, наличие пораженных каналов приема, а также оперативность и достоверность получения информации, определяемая максимальной скоростью и точностью перестройки по частоте.

Среди известных СЧ видное место занимают синтезаторы частот на основе систем импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) [2,3]. Такие синтезаторы обладают целым рядом достоинств, среди которых простая конструкция, малое энергопотребление, хорошие спектральные характеристики. В свою очередь, ИФАПЧ СЧ с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД), управляемым дельта-сигма модулятором (ДСМ), обладают дополнительно преимуществами: малым шагом сетки частот, меньшим уровнем шумов вблизи несущей частоты, высоким быстродействием. В тоже время они имеют существенный недостаток, связанный с помехами дробности в спектре синтезируемого сигнала.

Обоснование цели и задач проекта Данная работа посвящена разработке СЧ ИФАПЧ с ДДПКД для приёмников мобильных комплексов радиомониторинга, обладающего пониженным уровнем паразитных спектральных составляющих (ПСС) благодаря использованию в нем технологии рандомизации при управлении дробным коэффициентом деления. Такой подход позволяет существенно снизит уровень (ПСС) во всём диапазоне перестройки СЧ и повысить соответственно чувствительность комплекса радиомониторинга.

С связи с тем, что приёмник мобильных комплексов радиомониторинга должен осуществлять контроль радиоэфира для таких современных систем связи как: цифровые транкинговые системы TETRA, APCO 25 и TETRAPOL, систем сотовой связи второго (2 и 2,G) и третьего (3G) поколений – GSM, EDGE, UMTS диапазон перестройки по частоте СЧ 0,1-ГГц, шаг сетки частот 1 кГц, максимальное время перехода с одной частоты на другую не более 50 мкс.

Методы исследования При проведении исследований используются: теория непрерывных и дискретных систем автоматического регулирования, аппарат дискретно-непрерывных передаточных функций, методы имитационного компьютерного моделирования.

Научные, практические и инновационные результаты работы Уровень спектральной плотности мощности (СПМ) фазовых шумов СЧ. Согласно работы [1] шаблон допустимого уровня СПМ фазовых шумов гетеродинного тракта для систем мобильной связи (цифровых транкинговых систем TETRA, APCO 25 и TETRAPOL, систем сотовой связи второго (2 и 2,5 G) и третьего (3G) поколений – GSM, EDGE, UMTS) показан на рис.1. Учитывая, что разрабатываемый шаблон должен обеспечивать работу гетеродинного тракта при всех заданных стандартами уровнях блокирования, методика его построения основывается на сравнении энергии полезного сигнала с энергией всех мешающих сигналов, попадающих различными способами в полосу пропускания приёмника. Рассмотрены случаи, когда вклад мощности шумов гетеродина составляет 90%, 50% и 5% от общий мощности шумов и помех в полосе пропускания (в том числе, интерференционных, характерных для систем с кодовым разделением).

Рис.1. Шаблон допустимого уровня СПМ фазовых шумов гетеродинного тракта комплекса радиомониторинга СЧ-ИФАПЧ с использованием технологии рандомизации для управления дробным коэффициентом деления. Для создания широкодиапазонного СЧ для мобильного комплекса радиомониторинга предлагается использовать однокольцевую систему ИФАПЧ. Для перекрытия всего диапазона по частоте выбирается генератор управляемый напряжением MW500-1414-1 (диапазон перестройки 1700-3900 МГц фирмы Micronetics) с последующим делением выходной частоты в 2,4,8,16 раз (см. рис.2).

Рис. 3. Принципиальная схема СЧ на основе кольца ИФАПЧ для приёмника мобильного комплекса радиомониторинга.

В качестве опорного генератора выбирается ГК-200-ТС с частотой 20 МГц фирмы «Морион», уровень фазового шума генератора представлен на рис.4.

Рис.4. Уровень фазовых шумов, дБ/Гц для генератора ГК-200-ТС На частоте 10 кГц расчётный уровень CПМ фазовых шумов сигнала СЧ составит -дБ/Гц, что меньше уровня CПМ фазовых шумов на шаблоне (см. рис.1). На рис. 5 изображена функциональная схема синтезатора частот на основе однокольцевой ИФАПЧ с дробным коэффициентом деления и дельта-сигма модулятором в качестве блока формирования алгоритма дробности [3,4]. На рис.2: ОГ – опорный генератор, ИЧФД3 – импульсный частотнофазовый детектор с тремя состояниями, ФНЧ – фильтр нижних частот, ГУН – генератор, управляемый напряжением, ДПКД – делитель с переменным коэффициентом деления, ДСМ – дельта-сигма модулятор, ДДПКД – делитель с дробно-переменным коэффициентом деления, N – целая часть ДДПКД, x1 – константа, поданная на вход ДСМ, M – ёмкость ДСМ, y(n) – управляющая периодическая последовательность, формирующая дробную часть ДДПКД.

На рис. 6 представлена функциональная схема ДСМ. На схеме: D – тактируемый Дтриггер, Accumulator – накапливающий сумматор (НС) или интегратор с конечной памятью, Overflow – сигнал переполнения НС.

Накапливающий сумматор обладает ёмкостью M. Значение дробной части ДДПКД определяется отношением: x = x1 / M.

Рис.5. Функциональная схема дельта-сигма Рис.6. Функциональная схема ДСМ синтезатора частот на основе ИФАПЧ Для обеспечения шага сетки частот в 1 кГц необходимо выбрать достаточно большую ёмкость накапливающего сумматора порядка М=215, что, в свою очередь, приводит к появлению достаточно мощных паразитных спектральных составляющих вблизи несущей частоты.

Для оценки влияния помех дробности воспользуемся изображением составляющей разности фаз сигналов на входах ИЧФД3, обусловленной ДСМ [4]. При условии синхронизма fОГ = fГУН / Nид ) выражение для изображения запишется в виде:

( -1 z - = 2 Qk (z) k, (1) р(z) Nид z где k – порядок ДСМ, Qk (z) – Z-преобразование шума квантования, вносимого ДСМ.

С учетом (1) СПМ разности фаз сигналов на входе ИЧФД3 запишется в виде:

( ) 2 k - ( )2 f S,вх ( f ) = S,квант 2sin, (2) FR Nид где S,квант – СПМ фазовых флуктуаций сигнала ДСМ.

Для определения уровня СПМ сигнала на выходе СЧ воспользуемся непрерывной линейной моделью кольца ИФАПЧ, изображённой на рис. 7, где ОГ (t), ДДПКД (t), ГУН (t) – фаза сигналов с выходов ОГ, ДДПКД, ГУН, р (n) - помеха, обусловленная работой ДСМ.

Передаточная функция модели с выхода ДДПКД (ДДПКД (t) ) на выход синтезатора (ГУН (t) ) имеет вид:

Wр ( p)Nид Wз ( p) =, (3) 1+Wр ( p) где Wр ( p) = KдG( p)S, Kд, G( p), S, Nид – коэффициент передачи ИЧФД3, передаточная pNид функция ФНЧ, крутизна ГУН, коэффициент деления ДДПКД.

Рис.7. Учет линейной ошибки ДСМ В соответствии с рис.7 найдём уровень СПМ паразитных спектральных составляющих на воздействие р (n) :

S,вых = S,вх Wз2( f ) (4) Согласно (2) для определения СПМ разности фаз сигналов на входе ИЧФДнеобходимо иметь СПМ сигнала ДСМ ( S,квант ). Работа ДСМ представляет собой нелинейный процесс и аналитически CПМ сигнала ДСМ не может быть записана. Для расчета СПМ сигнала ДСМ предлагается использовать имитационную модель, выполненную в среде Simulink Matlab 7.1. Уровень ПСС на выходе СЧ, полученный на основе имитационной модели и линейной непрерывной модели, изображён на рис. 9.

Nид = 10.67, fОГ = 10MHz Рис.8. Уровень ПСС при k=4, Анализ уровня ПСС может быть выполнен на основе метода логарифмических амплитудно-частотных характеристик (ЛАХ), известного из теории систем автоматического регулирования.

В качестве примера на рис. 10, 11 приведены ЛАХ нормированных передаточных функций синтезатора для шума квантования для 3-го порядка кольца и ДСМ 1-5 порядков.

Рассмотрена модель синтезатора дециметрового диапазона на основе цифрового модуля ADF4154 с частотой сравнения 10 МГц. В качестве расчетных параметров использованы следующие значения: частота среза fср = 25kHz, запас устойчивости по фазе µmax = 500.

Рис.9. ЛАХ передаточных функций системы Рис.10. ЛАХ передаточных функций системы по шуму квантования ДСМ для по шуму квантования ДСМ для широкой полосы частот узкой полосы частот При сравнении результатов полученных по формуле (4) с результатами имитационной модели дельта-сигма синтезатора возникли частичные расхождения в распределениях ПСС (см.рис.9). Причина возникновения этих расхождений заключается в проявлении нелинейной работы детектора, которую учитывает имитационная модель и не учитывает фазовая модель.

Технология рандомизации широко применяется в различных цифровых системах и устройствах (АЦП, ЦАП, ЦВС [6-7]) для получения более равномерного энергетического спектра сигналов за счет перераспределения мощности дискретных компонент в полосе частот (см. рис. 12). Она заключается в подмешивании к информационной составляющей последовательности псевдослучайных чисел.

S(w ) Рис.11. Иллюстрация технологии рандомизации Применим технологию рандомизации к дельта-сигма синтезатору частот. Для этого аддитивно к дробной части добавим на вход блока управления коэффициентом деления ДСМ дискретный белый шум (ДБШ) с нулевым математическим ожиданием и заданной дисперсией.

СПМ разности фаз сигналов на входе ИЧФД3 с учётом рандомизации запишется в виде:

( ) 2 k - ( )2 1 f S,вх ( f ) = 2sin, Nид2 12FR FR где множитель S, квант = описывает СПМ шума квантования, представляющего собой 12FR стационарный случайный процесс с некоррелированными отсчетами.

Рандомизация ДСМ обеспечивает значительное снижение уровня помех дробности в спектре синтезируемого сигнала. Для примера на рис. 13,14 приведены спектры сигнала с цифрового модуля ADF4154 на частоте 1651.3 МГц (значение частотной развёртки 1 МГц, Nид =86,0052).

Рис.12. Спектр сигнала c цифрового модуля Рис.13. Спектр сигнала c цифрового модуля ADF4154, Частота 1651.3 МГц ADF4154, Частота 1651.3 МГц Режим без рандомизации Режим с рандомизацией Снижение уровня ПСС позволяет, во-первых, упростить конструкцию дельта-сигма синтезатора частот, в частности, уменьшить порядок ДСМ. Во-вторых, использовать режим кольца ИФАПЧ с большим значением частоты среза, что, в свою очередь, позволит существенно уменьшить время переключения синтезатора с одной частоты на другую, соответственно, уменьшить полное время радиомониторинга. В нашем случае технология рандомизации позволила повысить частоту среза до 200 кГц, что привело к уменьшению времени переключения с одной частоты на другую до 40 мкс (см. рис. 15,16).

Frequency Frequency 3.3.3.3.2.2.2.6 2.2.2.2.2.2.2.1.1.1.1.0 10 20 30 40 50 0 100 200 300 400 500 600 Time (us) Time (us) Рис.14. Время переходного процесса с Рис.15. Время переходного процесса с частоты 1.5 ГГц до 3 ГГц без рандомизации частоты 1.5 ГГц до 3 ГГц с учётом (частота среза 50 кГц) рандомизации (частота среза 200 кГц) Frequency (GHz) Frequency (GHz) Выводы и рекомендации В работе предлагается использовать панорамный СЧ для приёмника комплекса радиомониторинга систем мобильной радиосвязи с временем переключения с одной частоты на другую менее 50 мкс. Это позволяет реализовать на практике алгоритмы оценки параметров сигнала, уровня помех на различных частотах, алгоритмы пеленгации с временем анализа менее 300 мс. (Шаг 1 МГц время обработки данных 50 мкс).

Широкополосный СЧ на основе ИФАПЧ с режимом рандомизации в блоке управления дробным коэффициентом деления обладает пониженным уровнем ПСС, что повышает чувствительность и линейность измерений приёмника комплекса радиомониторинга.

Pages:     | 1 |   ...   | 31 | 32 || 34 | 35 |   ...   | 40 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.