автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование путей повышения эффективности и разработка синтезатора частот для приемника комплекса мониторинга систем мобильной радиосвязи

На правах рукописи

Иванкович Мария Владимировна

ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И РАЗРАБОТКА СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТ ДЛЯ ПРИЁМНИКА КОМПЛЕКСА МОНИТОРИНГА СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2008

□□345ЭВ7Б

003459675

Работа выполнена на кафедре радиопередающих устройств Государственного образовательного учреждения Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Пестряков Александр Валентинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Рыжков Анатолий Васильевич

кандидат технических наук, доцент, Власов Василий Алексеевич

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие «Вектор» (ФГУП НИИ «Вектор»)

Защита состоится «/¿С» февраля 2009 г. в 15 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 219.001.03 при МТУСИ по адресу: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, д. 8а, ауд. А-455

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МТУСИ Автореферат разослан «.<&<> /dL 2008 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Косичкина Т.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А|сгуалыюсть темы. 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 приемных 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 получений информации, определяемая максимальной скоростью и точностью перестройки по частоте.

Используемые в современных профессиональных приёмниках комплекса мониторинга СЧ отличаются сложностью реализации, например, для обеспечения требуемой дискретности перестройки по частоте и необходимого уровня фазовых шумов используются сложные многокольцевые структуры систем фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), что сказывается на энергопотреблении, массогабаритных показателях и стоимости устройства. Для создания сравнительно простых малогабаритных СЧ в основном используются цифровые вычислительные синтезаторы (ЦВС), которым, однако, присущи существенные недостатки, связанные с пока ещё сравнительно невысокой частотой выходного сигнала и неприемлемым для реализации гетеродинов профессиональных радиоприёмников уровнем побочных спектральных составляющих (в лучших образцах до минус 90 дБн). Кроме того, ЦВС обладают высоким энергопотреблением и требуют использования дополнительного тракта формирования сигнала тактовой частоты, значение которой, как минимум, в три раза превосходит максимальную синтезируемую частоту. Для улучшения спектральных характеристик ЦВС также используют сложные многокольцевые структуры.

Все это обуславливает актуальность исследования путей повышения эффективности структур на основе косвенного синтеза, использующих системы импульсной фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ). Развитию теории и техники этого вида синтеза частот было посвящено большое количество работ, как отечественных, так и зарубежных авторов. Из отечественных ученых наибольший вклад внесли: В.В. Шахгильдян, A.A. Ляховкин, A.B. Рыжков, В.Н. Кулешов, В.А. Левин, С.К. Романов, A.B. Пестряков, В.Н. Кочемасов, Л.Н. Казаков и их ученики. Среди зарубежных ученых следует отметить работы: Манассевича В., Рода У., Эгана В. и др.

Использование в СЧ на основе системы ИФАПЧ цифровых делителей частоты с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД), управляемых дельта-сигма модулятором (ДСМ), позволила получить выходное колебание с высокой спектральной чистотой и предельно мелкой дискретностью перестройки по частоте (шагом сетки частот до единиц и долей Гц) при высокой частоте дискретизации в системе {до десятков МГц). Такой подход позволяет не только использовать гораздо более широкополосные петлевые фильтры нижних частот

(ФНЧ), не приводящие к значительному снижению быстродействия системы, но и существенно упростить техническую реализацию СЧ за счет использования серийных дешевых интегральных микросхем (ИМС) с малыми габаритами и энергопотреблением. С появлением первых подобных ИМС ДСМ появилась возможность достичь в таких СЧ тех же показателей по точности, быстродействию и спектральной чистоте, как и в весьма сложных гибридных структурах СЧ, сочетавших в себе методы прямого, косвенного и цифрового синтеза, использующихся до сих пор. Исследованию систем ИФАПЧ с ДДПКД и ДСМ был посвящен ряд работ, опубликованных в последние несколько лет. В этой области наибольший вклад внесли такие зарубежные ученые, как: Бакс В., РылейТ., Коопеланд М., Квасневский Т. Из отечественных работ наиболее близки к теме диссертации работы Н.М. Тихомирова и И.И. Колесникова. Тем не менее, применительно к СЧ для профессиональных приёмников радиомониторинга, возможность использования этой технологии синтеза далеко неочевидна и остается ещё целый ряд теоретических и практических неисследованных вопросов, в частности вопросы оптимизации по быстродействию системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ.

Таким образом, актуальность темы диссертации обусловлена, с одной стороны, необходимостью разработки СЧ для измерительных приёмников мобильных комплексов радиомониторинга, отличающегося широким диапазоном перестройки по частоте (0,1 ГГц...3,0 ГГц), спектральной чистотой выходного колебания и высоким быстродействием при сравнительно простой реализации, а с другой стороны, отсутствием всесторонних исследований характеристик систем ИФАПЧ с ДДПКД, управляемых ДСМ.

Цели работы и задачи исследования. Целью данной работы является разработка широкодиапазонного синтезатора частот для приёмников мобильных комплексов радиомокигоринга, обеспечивающего повышенную спектральную чистоту выходного колебания при максимально возможном быстродействии.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели должны быть решены следующие задачи:

- проведено всестороннее изучение существующих стандартов цифровых систем мобильной связи с целью определения требований к разрабатываемому СЧ и измерительному приёмнику в целом;

- проведен сравнительный анализ методов повышения быстродействия СЧ косвенного типа, пригодных для достижения цели диссертационной работы;

- разработана математическая модель системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ;

- обоснован выбор алгоритма имитационного моделирования динамических процессов в СЧ;

- разработаны специализированные компьютерные программы для исследования динамических, частотных и спектральных характеристик СЧ на основе систем ИФАПЧ с ДСМ различных порядков, а также возможностью расчета параметров СЧ по заданным при проектировании количественным и качественным показателям;

- исследованы динамические, частотные и спектральные характеристики системы ИФАПЧ с ДСМ различных порядков;

- разработана методика выбора структуры и параметров петлевого ФНЧ кольца ИФАПЧ для обеспечения заданных спектральных характеристик системы;

- определены пути повышения быстродействия предлагаемого варианта реализации СЧ, проведены исследования динамических характеристик системы ИФАПЧ с ДСМ и переменной структурой канала управления;

- разработана методика технического проектирования широкодиапазонного СЧ на основе системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ;

- создан экспериментальный образец СЧ и проведены экспериментальные исследования теоретических расчетов и программного моделирования.

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

Научная новизна диссертационной работы состоит в теоретическом обосновании возможности создания быстродействующего широкодиапазонного СЧ с высокими спектральными характеристиками для приёмника мобильного

комплекса радиомопиторинга на основе системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ. В частности:

- на основании анализа стандартов систем мобильной связи и компьютерного моделирования определены требования к трафарету допустимого уровня фазовых шумов гетеродинного тракта приёмника радиомониторинга;

- получена математическая модель СЧ, описывающая поведение системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ, и переменной структурой канала управления в динамическом и квазистационаром режимах;

- предложены методы компьютерного моделирования динамических процессов в системе ИФАПЧ, минимизирующие требования к вычислительным ресурсам ЭВМ;

- показано, что для обеспечения заданного качества спектра СЧ оптимально использование ДСМ третьего порядка, а порядок петлевого ФНЧ должен быть не ниже третьего;

- в результате теоретических и экспериментальных исследований установлено, что применение переменной структуры канала управления системы ИФАПЧ в широкодиапазонном СЧ позволяет в несколько раз уменьшить время переходного процесса при сохранении заданного качества спектра выходного сигнала;

- на основании проведенных исследований динамических и спектральных характеристик системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемых ДСМ, обоснована принципиальная возможность реализации на ее основе широкодиапазонного СЧ для приёмника мобильного комплекса радиомониторинга.

Практическая значимость диссертационной работы.

1. Создана универсальная компьютерная программа расчета динамических, частотных и спектральных характеристик СЧ на основе системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ.

2. Разработана структура широкодиапазонного СЧ, позволяющая обеспечить совокупность требований, предъявляемых к гетеродину приёмника мобильного комплекса радиомониторинга.

3. Предложена методика и программное обеспечение для технического проектирования широкодиапазонного СЧ на основе системы ИФАПЧ с ДЦПКД, управляемым ДСМ.

4. Создан опытный образец широкодиапазонного СЧ для приёмника комплекса радиомониторинга, экспериментальные исследования характеристик которого показали хорошее совпадение с результатами теоретического анализа и программно-имитационного моделирования.

5. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в разработки ФГУП НИИ «Вектор»; ФГУП НИИР; в ОКР и НИР, выполненных в НИЧ МТУСИ, и в НИР, проводившейся в рамках фанта РФФИ (проект № 04-07-90113), что подтверждено соответствующими документами. Кроме того, на представленную в диссертационной работе программу исследования и проектирования синтезаторов частот с кольцом ИФАПЧ выдано свидетельство о государственной регистрации № 2008615490 от 17 ноября 2008 г.

Апробация результатов диссертационной работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и Всероссийских научно-технических конференциях и семинарах, проводимых РНТОРЭС им. A.C. Попова в 2005, 2006, 2007 и 2008 годах, научно-практических конференциях «Новые технологии развития сетей подвижной радиосвязи», проводимых Пограничной академией России в 2006 и 2007 годах, отраслевой научно-технической конференции «Технологии информационного общества», проводимой МТУСИ в 2007 году, а также на конференциях профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ в 2005 и 2006 годах.

Публикации результатов диссертационной работы. Основное содержание диссертационной работы изложено в 17 публикациях автора. Из них две опубликованы в одном из ведущих рецензируемых научных изданиях и журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией - журнале «Электросвязь». Остальные работы представляют собой свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, научные статьи и тексты докладов, озвученные на международных, межрегиональных и других научных конференциях. Три работы написаны лично, без участия соавторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Ограничения на допустимый уровень спектральной плотности мощности фазовых шумов гетеродинного тракта приёмника комплекса радиомониторинга.

2. Математическая модель широкодиапазонного СЧ, базирующаяся на переменной структуре канала управления и учитывающая нелинейность и неавтономность отдельных элементов системы ИФАПЧ.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований динамических, частотных и спектральных характеристик систем ИФАПЧ с ДЦПКД, управляемым ДСМ различных порядков, определяющие допустимый диапазон изменения сигнала на выходе частотно-фазового детектора и требования ко всем узлам широкодиапазонного СЧ.

4. Варианты реализации и результат использования переменной структуры канала управления системы ИФАПЧ для повышения быстродействия СЧ, позволяющие в несколько раз уменьшить длительность переходных процессов во всем диапазоне перестройки СЧ.

5. Методика проектирования и результаты экспериментального исследования экспериментального образца широкодиапазонного СЧ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы и пяти приложений, изложена на 185 страницах машинописного текста, иллюстрированного 97 рисунками и 15 таблицами. Список литературы включает 127 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, определена научная новизна полученных результатов и их практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание по главам.

Первая глава посвящена определению требований к гетеродинному тракту приёмника комплекса радиомониторинга, в состав которого входит разрабатываемый широкодиапазонный СЧ. На основании проведенного сравнительного анализа отечественной и зарубежной аппаратуры радиомониторинга, требований ГОСТа и рекомендаций МСЭ был сделан вывод о

перспективности разработки нового отечественного оборудования, а также сформулированы основные требования к СЧ, в частности определены требования к частотному диапазону (0,1 ГГц...3,0 ГГц) и времени установления рабочей частоты.

Для определения шаблона допустимого уровня спектральной плотности мощности (СПМ) фазовых шумов гетеродинного тракта, в первой главе проводилось всестороннее изучение стандартов современных систем мобильной связи: цифровых транкинговых систем TETRA, АРСО 25 и TETRAPOL, систем сотовой связи второго (2 и 2,5 G) и третьего (3G) поколений - GSM, EDGE, UMTS.

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). Полученный шаблон допустимого уровня СПМ фазовых шумов гетеродинного тракта показан на рисунке 1.

гетеродинного тракта(широкодиапазонного СЧ)

Для оценки требований к шумовым характеристикам гетеродинного тракта в области малых частотных отстроек от несущей рассматривалось влияние фазовых шумов СЧ на качество работы современных цифровых систем,

использующих сигналы со сложными сигнально-кодовыми конструкциями. На основании анализа зависимости вероятности ошибки Рош от отношения сигнал/шум при различных значениях дисперсии фазовых шумов гетеродина для сигналов ФМ-4, ФМ-8 и KAM-16 получена приближенная интегральная оценка допустимого значения среднеквадратического отклонения (СКО) фазы сигнала.

Однако применительно к реальным сигналам современных систем мобильной связи полученные результаты имеют погрешность, обусловленную невозможностью учета в аналитической формуле влияния реальных параметров радиоканалов и устройств. Для более точных оценок допустимых значений дисперсии фазовых шумов получены результаты на основе разработанной компьютерной имитационной модели, позволяющей учесть всю сложную структуру сигнала изучаемой системы связи и определить степень влияния параметров отдельных узлов гетеродинного тракта на основной показатель качества функционирования устройства BER - коэффициент битовой ошибки. Исследование радиочастотного тракта приёмника было проведено на основе разработанной модели, структура которой приведена на рисунке 2. Для каждой системы связи создавалась своя имитационная модель и формировался свой тестируемый сигнал в соответствии со стандартом. В модели радиоканала учитывался аддитивный белый гауссовский шум и помехи от других абонентов (например, интерференционный шум в стандарте UMTS). Для измерения вероятности ошибки на бит информации использовался специальный измерительный блок.

Изменение исследуемых параметров

Рисунок 2 - Схема компьютерного моделирования (на примере системы сотовой связи UMTS)

В результате исследования влияния фазовых шумов СЧ на качество приема сигнала была получена зависимость BER от уровня мощности этих шумов (рисунок 3), где приняты следующие обозначения: BERJ3 - случай отсутствия фазовых шумов; BER_5, и BER_15 - кривые зависимости BER, соответствующие фазовому шуму с величиной СКО 5° и 15°, соответственно.

Сравнение результатов компьютерного имитационного моделирования с результатом аналитических оценок (отмеченных крестиками на рисунке 3) показало, что при учете всех параметров изучаемого сигнала требования к фазовым шумам гетеродинного тракта и, соответственно, СЧ существенно ужесточаются. Для гарантированного выполнения требований всех основных стандартов систем мобильной связи (UMTS, GSM, EDGE, TETRA и т.п.) допустимым значением СКО фазовых шумов гетеродина при заданных стандартами отношениях сигнал/шум является величина СКО < 3,5°.

Рисунок 3 - Графики зависимостей BER с учетом влияния фазовых шумов гетеродина для тестовой модели сигнала стандарта UMTS

Вторая глава посвящена обоснованию выбора структурной схемы широкодиапазонного СЧ, созданию его математической модели, а также обсуждению и выбору методов исследования.

На основании проведенного обзора современного состояния и перспектив развития теории и техники синтеза частот была выбрана структура СЧ на основе системы ИФАПЧ с ДЦПКД, управляемым ДСМ. На основании анализа различных подходов повышения быстродействия в СЧ на основе косвенного синтеза определены методы, позволяющие наиболее эффективно решить поставленную в диссертации задачу - создание простого в техническом плане устройства,

отличающеюся максимальным быстродействием при заданной спектральной чистоте выходного колебания. Как наиболее перспективный выбран метод повышения частоты дискретизации (при сохранении заданного шага сетки частот) за счет использования ДДПКД, управляемого ДСМ, в сочетании с применением переменной структуры канала управления кольца ИФАПЧ.

Обобщенная структурная схема СЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ и переменной структурой канала управления представлена на рисунке 4, где используются следующие обозначения: ОГ - опорный генератор, ДФКД -делитель с фиксированным коэффициентом деления, ЧФД - частотно-фазовый детектор, К0 - коэффициент передачи для постоянной составляющей тока, ФКС - формирователь кодового слова, ПГ - перестраиваемый генератор.

Кщ„(рЬК81(р) __________

к0Н фнч —пг

Г-..........-......... -.............-......! ..................•

1 ог ( ДФКД ЧфД 1-„

ЧФД ш

1

ддпкд

ФКС

БЛОК Р УПРАВЛЕНИЯ | (МИКРО | КОНТРОЛЛЕР) кк] фКС

Л

ДСМ

Рисунок 4 - Обобщенная структурная схема СЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ, и переменной структурой канала управления

Во второй главе была разработана математическая модель СЧ, позволяющая аналитически описать поведение системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ. Запись математической модели разделяется на две части: для переходного нелинейного режима выражения записываются во временной области, а для линейного режима «квазисинхронизма» - в операторной форме и в частотной области. Переход от первой части математической модели ко второй осуществляется через задаваемый критерий окончания переходного процесса.

Разработанная математическая модель представлена ниже:

= + то - Тк, (1)

it+Tk

Фпг№)= J a)j!)dT = bcNk, (2)

и

Nk=NB+nQ(t), (3)

'д*

л*,™ л • JX^'^'^-i-o-^ii-rvr

о

npuO<tk<t, (4)

фт{р) = • Wm(р)= (5)

i + £>(клрур)

t, = min arg -II ¿ynr(i,. )-(Ия всех > /, (6)

Здесь: 7q " период сигнала ОГ, тк = кТа -tk- временное отклонение импульсов, поступающих на вход ЧФД; tk - моменты появления импульсов на выходе

ДДПКД; Тк = — tk _ интервал времени между двумя ближайшими импульсами на выходе ДЦПКД, за которое фаза ПГ получает приращение ;

Nk - коэффициент деления на k-м интервале дискретизации; Ng - целая часть

коэффициента деления, "£>(0 - дробная часть коэффициента деления (усредненное значение цифровых данных, генерируемых ДСМ), а - нелинейная функция характеристики управления ГГГ; /•"{...} - логическая функция с памятью на несколько интервалов дискретизации, описывающая работу ЧФД; ЛЛ (0- £ ' (/>)} - импульсная характеристика ФНЧ, связанная с передаточной

функцией через обратное преобразование Лапласа; -^чфдггск - амплитуда

импульсов тока на выходе ЧФД; // - момент переключения параметров системы, определяющий переход от динамической модели системы к «квазистационарной», - изображение по Лапласу отклонения фазы ПГ в линейном «квазистационарном» режиме, в который система переходит при выполнении условия > //; (р) - дискретное преобразование Лапласа от возмущений, пересчитанных на вход СЧ, в том числе и «шумов», порождаемых ДСМ; Щдн (¿0 - дискретно-непрерывная передаточная функция системы для внешних воздействий; Кх!{р) - передаточная функция непрерывной части канала

управления, D - обобщенный коэффициент усиления в канале управления, определяемый как: D = (I^iSi ■ F'(q>0)-К0-Sm)/N„, где: 7чфд st - амплитуда импульсов тока на выходе ЧФД, F'Ufio) - крутизна линейного участка

характеристики ЧФД, S - крутизна характеристики управления Г1Г, Щ„(0 -максимальное из всех возможных значений <ynr('jc) на k-м интервале дискретизации, ¿yst - стационарное (номинальное) значение частоты СЧ,

8 - допустимая погрешность подстройки.

Полученная математическая модель учитывает периодическую нелинейность характеристики ЧФД, а также его нелинейность за счет неидеальности токовых ключей, переменность интервала дискретизации, нелинейность характеристики управления частотой ПГ, инерционность, обусловленную петлевым ФНЧ, и неавтономность, возникающую за счет воздействия сложного «квазишумового» процесса пд(1), порождаемого ДСМ при

формировании дробной части .

Очевидно, что решение уравнений (1-4) для динамического режима системы не может быть найдено аналитическими методами. С учетом этого для проведения их исследований был выбран метод цифрового моделирования.

В третьей главе проводилась разработка алгоритмов и компьютерных программ для исследования динамических и спектральных характеристик широкодиапазонного СЧ. Для численного решения уравнений динамической части модели (1 - 4) в диссертационной работе предложена методика, основанная на использовании аппроксимации непрерывной части системы (ФНЧ с передаточной функцией К(р)) дискретной моделью, записанной в дробно-рациональном виде:

где: ш - порядок фильтра, Т - период вычислительной дискретизации, определяющий точность аппроксимации. При этом в исходном полиноме,

. 1 T*fl+«-'rY

описывающем К(р), использована замена —г на ~п -—zzf .

р 2 \\-е

После перехода к изображениям и использования ряда преобразований получено рекуррентное выражение, позволяющее при произвольном внешнем

воздействии с выхода ЧФД - ¡,,ф/1 (пТ), определять выходной отклик ипг(пТ) с использованием всего лишь не более чем ш предыдущих выходных значений:

' ш п

I V А/ад«"-*УП- 1л» ипД»-

«nr<»D = f

а0

1>„ • <у<ад«п- v)n- Sav Mnr((»> - v)r)

v=0 V—I

. n>m- (9)

Причем коэффициенты av и 6V вычисляются лишь один раз при вводе исходных данных на параметры ФНЧ (проведении аппроксимации полинома К{р)).

На основании методов цифрового моделирования в третьей главе были получены: цифровая модель петлевого ФНЧ m-го порядка, (т=1...10), цифровая модель ЧФД, учитывающая не только его периодическую нелинейность, но и нелинейность за счет изменения амплитуды импульсов выходных токов, цифровая модель ПГ, учитывающая нелинейность характеристики управления его частотой, цифровая модель ДЦПКД, учитывающая изменение периода дискретизации в кольце ИФАПЧ (численное интегрирование с переменным верхним пределом), а также неавтономность модели за счет воздействия на величину коэффициента деления Nk управляющего сигнала с ДСМ.

Для исследования уравнений квазистатической части математической модели (5) использовались аналитические выражения для дискретно-непрерывных передаточных функций системы Щл„(р) и 1¥7Л11 (/?), позволяющие производить расчет частотных характеристик системы и составляющих СПМ фазовых флуктуации выходного сигнала, обусловленных воздействием шумов всех узлов системы ИФАПЧ, а также квазишумовых последовательностей, порождаемых ДСМ.

На основании алгоритмического описания математической модели (1 - 6) была разработана программа на языке Delphi, предназначенная для исследования и расчета динамических, частотных и спектральных характеристик СЧ на основе системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ (Свидетельство о государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ №2008615490 от 17 ноября 2008г.).

В четвертой главе на основе разработанной программы проведено всестороннее исследование характеристик разрабатываемого широкодиапазонного

СЧ. Результаты исследования динамических характеристик позволили выявить

нелинейные эффекты в динамике системы ИФАПЧ, которые невозможно

обнаружить аналитически (некоторые примеры приведены на рисунке 5). и и

диапазон перестройки 1500... 2500 МГц, ФНЧ 2-го порядка

20

10

диапазон перестройки 1500 ... 3000 МГц ФНЧ 3 порядка

300 450 600 МКС 200 400 600 Ъ МКС

Рисунок 5 - Влияние нелинейных эффектов, возникающих за счет циклов проскальзывания при большой частотной расстройке (а) и неидеальности ключей в ЧФД (б)

Таким образом, было показано, что наличие нелинейных эффектов в реальных широкодиапазонных СЧ приводит к существенному увеличению времени переходного процесса, величина которого может значительно отличаться от известных приближенных оценок, полученных на основе линейных непрерывных моделей.

Кроме того, были получены зависимости времени переходного процесса в СЧ с петлевыми ФНЧ второго и третьего порядков при различных значениях частотной расстройки и при изменении значения обобщенного коэффициента колебательности М, а также определен допустимый диапазон значений рабочего напряжения на выходе ЧФД.

На рисунке 6 приведены результаты анализа спектра выходного сигнала СЧ с петлевыми ФНЧ второго и третьего порядков и ДСМ второго порядка, а на рисунке 7 - СПМ на выходе СЧ с петлевым ФНЧ третьего порядка с ДСМ первого - четвертого порядков.

На основании проведенных исследований была показана принципиальная возможность реализации гетеродинов приёмников комплексов радиомониторинга на основе простых (однокольцевых) СЧ. При этом были сформулированы требования ко всем узлам СЧ. В частности, сделан вывод о том, что при заданных ограничениях на спектр СЧ оптимально использование ДСМ третьего порядка, а порядок петлевого ФНЧ должен быть не ниже третьего.

тторяжа й петлевыми ФИЧ 2-го (а) и 3-го (&> порядков

третьего порядка и ДСМ 2-го (а), 3-го (б) и 4-го (в) порядков

Для анализа возможностей дальнейшего увеличения быстродействия системы ИФАПЧ с заданными спектральными характеристиками было проведено исследование различных вариантов реализации переменной структуры канала управления (уменьшений! инерционности петлевого ФНЧ и переходном режиме, увеличение/чфдпщо изменение частоты дискретизации)- Показано, что

наибольший эффект удается достичь при сочетании различных вариантов. При этом удалось уменьшить длительность переходных процессов во всем диапазоне перестройки с 480 мке (рисунок 8а) до 130 мке (рисунок 86). Быстродействие предлагаемого варианта реализации СЧ в несколько раз превосходит соответствующие значения, характерные для используемых в настоящее время устройств.

Для поддержания постоянного значения величины коэффициента петлевого усиления О в пределах всего диапазона выходных частот, зависящего от изменения 5ПГ и и оказывающего существенное влияние на динамические и

спектральные характеристики системы, было применено разбиение диапазона перестройки ПГ на поддиапазоны. для каждого из которых определялось оптимальное значение ! чфдтах.

управления в системе ИФАПЧ с петлевым ФНЧ 3-го порядка Проведенные исследования позволили создать экспериментальный образец СЧ с диапазоном перестройки 100 МГц...3 ГГц, вошедшего в состав приёмника комплекса радиомониторинга. Используемый в СЧ ПГ осуществляет перестройку в диапазоне 1,5 ГГц...3.2ГГц, перекрытие диапазона в более низкой частотной области осуществляется последующим делением частоты выходного сигнала ПГ в соответствующее число раз. Выборочные результаты экспериментальных исследований широкодиапазонного СЧ представлены на рисунках 9 и 10.

Рисунок 9 - Спектры выходного сигнала широкодиапазоиного СЧ в ближней (а) и дальней (б) зонах, частота измерения 3000 МГц

а) б)

Рисунок 10 - Длительность переходных процессов СЧ при перестройке частоты с 1500 МГц до 3000 МГц (а) и с 3000 МГц до 1500 МГц (б)

Экспериментальные исследования подтвердили работоспособность устройства, показали хорошее совпадение с результатами теоретических исследований, и соответствие всех характеристик созданного образца требованиям стандартов.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

1. Определены требования к широкодиапазонному СЧ приёмника мобильного комплекса радиомо нитор и н га.

2. Предложен метод построения простых (однокольцевых) СЧ для приёмников комплекса радиомониторинга.

3. Разработана математическая модель системы ИФАПЧ с ДДПКД. управляемым ДСМ, которая базируется на переменной структуре канала управления и учитывает нелинейные и неавтономные свойства системы,

4. Разработаны алгоритмы моделирования динамических процессов в системе ИФАПЧ с учетом минимизации вычислительных ресурсов ЭВМ.

5. Разработан комплекс специализированных программ для расчета, динамических, частотных и спектральных характеристик системы ИФАПЧ с произвольным видом и порядком (до десятого) петлевого фильтра в цепи управления и ДСМ (до пятого порядка) в цепи обратной связи.

6. Исследованы динамические, частотные н спектральные характеристики нелинейной неавтономной системы ИФАПЧ с нелинейным элементом управления (ДСМ) в цепи обратной связи.

7. Исследована эффективность использования переменной структуры канала управления системы ИФАПЧ для повышения быстродействия СЧ при сохранении заданного качества спектра выходного сигнала.

8. Предложена методика инженерного расчета и проектирования широкодиапазонного СЧ для приёмника комплекса мониторинга систем мобильной радиосвязи.

9. Создан экспериментальный образец широкодиапазонного СЧ, обеспечивающий заданную спектральную чистоту выходного колебания и высокое быстродействие при перестройке по частоте.

10. Применение совокупности предлагаемых в диссертации технических решений позволило обеспечить повышение технических характеристик и уменьшения массогабаритных показателей приёмника комплекса мониторинга в целом, что подтверждено соответствующими актами.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иванкович М.В., Виноградов А.Н., Лебедев А.Н, Пестряков A.B.

Комплекс мониторинга систем профессиональной мобильной радиосвязи [Текст] // Электросвязь. - 2005. - №6. - С. 14 - 18. - 3000 экз. - ISSN 0013-5771.

2. Иванкович М.В., Романов Э.Ю. Универсальный приёмник на основе высокоскоростного аналого-цифрового преобразования группового сигнала [Текст] // Электросвязь. - 2008. -№6. -С. 31- 40. - 3000 экз. - ISSN 0013-5771.

3. Иванкович М.В., Пестряков A.B. Демодуляция и декодирование сигналов систем профессиональной мобильной радиосвязи [Текст] // Материалы научно-технического семинара РНТОРЭС им. А.С.Попова «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». -Самара, 2005.-С. 90-95.

4. Иванкович М.В., Пестряков A.B. Программная модель устройств обработки сигналов цифровой транкинговой системы TETRAPOL [Текст] // Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LX-2. - Москва, 2005. - С. 372 -375.

5. Иванкович М.В., Пестряков A.B. Демодуляция и декодирование сигналов цифровой транкинговой системы TETRAPOL [Текст] // Труды

Московского технического университета связи и информатики: сборник статей. -М.: Инсвязьиздат, 2005. - 264с. - С. 98 - 102.

6. Иванкович М.В., Пестряков A.B. Анализ требований к элементам оборудования систем подвижкой связи [Текст] // Материалы научно-практической конференции «Новые технологии развития сетей подвижной радиосвязи». - М.: Пограничная академия России, 2006. - С. 14-34.

7. Иванкович М.В. Оценка влияния отдельных узлов обработки сигналов в приёмнике для системы сотовой связи третьего поколения [Текст] / М.: Деп. в ЦНТИ "Информсвязь", 26 мая 2006 г., № 2271-св 2006. - С. 12 - 34.

8. Иванкович М.В., Пестряков A.B., Лебедев А.Н. Исследование влияния фазовых шумов гетеродина на приёмник абонентского терминала стандарта TETRA [Текст] // Материалы научно-технического семинара РНТОРЭС им. А.С.Попова «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». - Белгород, 2006. - С. 72 - 77.

9. Иванкович М.В., Лебедев А.Н., Виноградов А.Н., Терешонок М.В. Методы распознавания цифровых радиосигналов при помощи искусственных нейронных сетей [Текст] // Материалы научно-технического семинара РНТОРЭС им. А.С.Попова «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания», - Белгород, 2006. - С. 109 - 120.

10. Иванкович М.В., Пестряков A.B., Лебедев А.Н. Разработка устройств модуляции и демодуляции сигналов цифрового транкингового стандарта TETRA [Текст] // Труды Московского технического университета связи и информатики: сборник статей. - М.: Инсвязьиздат, 2006. - 232с. - С. 169 - 174.

11. Иванкович М.В. Сравнительный анализ отечественной и зарубежной аппаратуры радиоконтроля [Текст] // Материалы научно-практической конференции «Новые технологии развития сетей подвижной радиосвязи». - М.: Пограничная академия России, 2007. - С. 24 - 39.

12. Иванкович М.В., Пестряков A.B. Определение требований к синтезатору частот для комплекса мониторинга систем связи [Текст] II Труды Московского технического университета связи и информатики, М.: «ИД Медиа Паблишер», 2007. - 316с. - С.69 - 76.

13. Иванкович М.В., Селютин М.И. Адаптивная система тактовой синхронизации при приеме сигналов цифровых систем связи в условиях априорной неопределенности по символьной скорости [Текст] // Труды Московского технического университета связи и информатики: сборник статей. -М.: «ИД Медиа Паблишер», 2007. - 316с. - С. 64 - 68.

14. Иванкович М.В., Пестряков A.B. Определение основных параметров широкополосного синтезатора частот с квазинепрерывной перестройкой частоты для комплекса мониторинга систем связи [Текст] // Материалы научно-технического семинара РНТОРЭС им. А.С.Попова «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». - Одесса, 2007. -С 46-55.

15. Иванкович М.В., Пестряков A.B. Исследование характеристик широкополосного синтезатора частот измерительного приёмника комплекса мониторинга [Текст] // Материалы научно-технического семинара РНТОРЭС им. А.С.Попова «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания». - Ярославль, 2008. - С. 151 -153.

16. Иванкович М.В. Определение требований к шумовым характеристикам синтезатора частот [Текст] // Труды НИИР: сб. ст. - М.: НИИР. - 2008. - №3. -С.92-97.

17. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008615490 (Россия). «Программа расчета характеристик синтезаторов частот с кольцом ИФАПЧ» [Текст] / Иванкович М.В., Пестряков A.B., Кабанова Е.А. Правообладатель ГОУ ВПО МТУСИ // Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 17 ноября 2008г., заявка № 2008615185 от 11 ноября 2008г.

Подписано в печать 25.12.08 г. Формат 60 х 84/16.

_Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 205

ООО «Инсвязьиздат». Москва, ул. Авиамоторная, 8.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Формулирование требований к широкодиапазонному синтезатору частот приёмника комплекса радиомониторинга.

1.1. Сравнительный анализ отечественной и зарубежной аппаратуры радиомониторинга.

1.1.1 Измерительные приёмники зарубежных производителей.

1.1.2 Отечественные измерительные приёмники.

1.2. Определение требований к широко диапазонному синтезатору частот для мобильного приёмника комплекса радиомониторинга.

1.2.1. Определение требований к спектральным характеристикам СЧ измерительного приёмника радиомониторинга на основании анализа требований стандартов систем мобильной связи.

1.3 Определение требований к шумовым характеристикам синтезатора частот в ближней зоне.

1.3.1 Оценка дисперсии фазовых шумов синтезатора частоты при заданном отношении сигнал/шум.

1.3.2 Уточнение требований к синтезатору частот измерительного приёмника радиомониторинга на основании компьютерного моделирования.

1.3.3 Оценка результатов моделирования. Учет фазовых шумов синтезатора частоты.

Выводы к первой главе.

ГЛАВА 2. Обоснование выбора структурной схемы широкодиапазонного синтезатора частот. Математические модели и методы их исследования.

2.1. Основные методы повышения быстродействия синтезаторов частот.

2.1.1 Синтезаторы частот с использованием линейной трансформации шага сетки частот.

2.1.2 Синтезаторы частот на основе систем ИФАПЧ, использующие аппроксимирующие алгоритмы синтеза частот.

2.1.3. Синтезаторы частот на основе делителя с дробным переменным коэффициентом деления.

2.1.4 Методы повышения быстродействия, основанные на улучшения динамики системы ИФАПЧ при постоянном значении частоты дискретизации.

2.2. Математическое описание широкодиапазонного синтезатора частот.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. Разработка алгоритмов и компьютерных программ для исследования динамических, частотных и спектральных характеристик широкодиапазонного синтезатора частот.

3.1. Преобразование математической модели для упрощения цифрового моделирования и эффективного использования вычислительных ресурсов.

3.2. Уточнение описания отдельных элементов системы ИФАПЧ.

3.2.1 Модели петлевого фильтра нижних частот.

3.2.2 Уточненная модель частотно-фазового детектора.

3.2.3 Модели перестраиваемого генератора.

3.2.4 Модели цифрового дельта-сигма модулятора.

3.3. Разработка алгоритма работы цифровой модели синтезатора частоты.

3.3.1 Алгоритм моделирования динамических процессов в системе.

3.3.2 Методика расчета СПМ фазовых шумов синтезатора частот на основе ИФАПЧ.

3.4. Описание работы программы исследования характеристик синтезатора частот на основе системы ИФАПЧ.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. Исследование динамических, частотных и спектральных характеристик системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ. Техническая реализация широкодиапазонного синтезатора частот.

4.1 Определение параметров ФНЧ и ДСМ на основании требований к спектральной чистоты выходного колебания и ' длительности переходного процесса.

4.1.1 Исследование системы ИФАПЧ с петлевым ФНЧ второго порядка.

4.1.2. Исследование системы ИФАПЧ с петлевым ФНЧ третьего порядка.

4.2. Оценка влияния коэффициента колебательности M на время переходного процесса.

4.3 Исследование зависимости времени переходного процесса от различных значений частотной расстройки.

4.4 Исследование характеристик ЧФД, определение рабочего диапазона напряжений на выходе ЧФД при фиксированном значении M.

4.5 Использование переменной структуры кольца ИФАПЧ для повышения быстродействия.

4.5.1. Уменьшение времени переходного процесса за счет уменьшения циклов проскальзывания.

4.6 Макет широкодиапазонного СЧ и его экспериментальная проверка.

4.6.1 Схема построения широкодиапазонного СЧ.

4.6.2 Реализация опорного генератора.

4.6.3. Расчет и реализация выходного кольца ФАПЧ.

4.7 Экспериментальная проверка опытного образца широкодиапазонного синтезатора частот.

Выводы по четвертой главе.

Возникновение проблемы, ее содержание и актуальность. 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 [1].

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 типовых комплектов радиоизмерительного оборудования, размещаемого на комплексах мониторинга, является универсальный измерительный приёмник [2], который должен соответствовать требованиям ГОСТа и Международного союза электросвязи (МСЭ) по уровню собственных шумов, чувствительности, избирательности и др. [3,4].

В настоящее время при комплектации станций радиомониторинга в основном используются зарубежные изделия фирм Thaïes Group, Rohde & Schwarz, Hewlett-Packard, удовлетворяющие по своим техническим характеристикам рекомендациям МСЭ, но имеющие высокую стоимость [5]. В отечественных радиоизмерительных комплексах используются как зарубежные сканирующие приёмники типа 1С0М и АН (например, в комплексах радиомониторинга «Ирга»), так и собственные разработки (например, измерительный приёмник «Аргамак» фирмы «ЗАО Иркос»), которые, однако, уступают зарубежным аналогам по основным параметрам (полосе обзора, чувствительности, уровню фазовых шумов и т.п.).

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 приемных устройств, позволяющих обеспечить работу в широком частотном диапазоне.

По способу построения, используемые на станциях радиомониторинга приёмники условно молено разделить на две большие группы: приёмники прямого усиления (рисунок В.1) и приёмники, использующие гетеродинное преобразование частоты (рисунок В.2). На рисунках используются следующие обозначения: ПФ - полосовой фильтр, ФНЧ - фильтр нижних частот, УРЧ, УПЧ, УНЧ - усилители радиочастоты промежуточной и нижней частоты, МШУ - малошумящий усилитель, АЦП - аналого-цифровое преобразование, ЦСП - цифровой сигнальный процессор, СМ - смеситель, ОГ - опорный генератор, СЧ - синтезатор частот.

Приёмники прямого усиления отличаются простотой реализации, тем более что развитие цифровой элементной базы позволило осуществить новые подходы в их проектировании [6]. Тем не менее, недостатком данного типа приёмников является пока еще существующее ограничение в обработке широкой полосы сигнала, а также необходимость фильтрации сигнала до АЦП. В настоящее время выпускаемые цифровые приёмники позволяют перекрывать частотный диапазон до 100 МГц [6], автором принято участие в разработке приёмника, выпускаемого в Московском техническом университете связи и информатики (МТУСИ).

Рисунок В.1 - Упрощённая структурная схема приёмника прямого усиления

Реализация приёмника на основе супергетеродинной схемы позволяет обеспечить работу устройства в широком диапазоне частот, что обуславливает удобство использования данной схемы для приёмников мониторинга. Однако при проектировании подобных устройств существенную трудность вызывает разработка гетеродинного тракта, основой которого является СЧ (рисунок В2).

Рисунок В2 - Упрощённая схема супергетеродинного приёмника

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

Используемые в современных профессиональных приёмниках комплекса мониторинга СЧ отличаются сложностью реализации, например, для обеспечения требуемой дискретности перестройки по частоте и необходимого уровня фазовых шумов используются сложные многокольцевые структуры систем фазовой автоподстройки частоты

ФАПЧ), что сказывается на энергопотреблении, массогабаритных показателях и стоимости устройства.

Таким образом, с учетом вышесказанного, возникает необходимость создания отечественной разработки, особенно для мобильных измерительных приёмников, которая будет с одной стороны отличаться простотой реализации и низкой стоимостью, а с другой стороны не уступать, а может и превосходить по техническим характеристикам существующие зарубежные аналоги.

Современное состояние вопроса. До недавнего времени для создания малогабаритных быстродействующих СЧ наиболее широко использовались цифровые вычислительные синтезаторы (ЦВС), основным преимуществом которых является возможность точного изменения выходной частота, фазы и по команде с ЭВМ или цифрового процессора. Однако ЦВС присущи существенные недостатки, такие как сравнительно невысокая частота выходного сигнала (на сегодняшний день до нескольких сотен МГц) и неприемлемый для реализации гетеродинов радиоприёмника уровень побочных спектральных составляющих (в лучших образцах до минус 90 дБн). Кроме того, ЦВС обладают высоким1 энергопотреблением и требуют использования дополнительного тракта формирования сигнала тактовой частоты, значение которой, как минимум, в три раза превосходит максимальную синтезируемую частоту. Для уменьшения уровня дискретных побочных составляющих используются сложные многокольцевые гибридные схемы [7, 8].

Присущие ЦВС принципиально неустранимые недостатки обуславливают актуальность исследования путей повышения эффективности структур СЧ, построенных на основе методов косвенного синтеза, использующих системы импульсной фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) и имеющих более простую в реализацию.

Развитию теории и техники этого вида синтеза частот было посвящено большое количество работ, как отечественных, так и зарубежных авторов. Из отечественных ученых наибольший вклад внесли: В.В. Шахгильдян, A.A. Ляховкин, A.B. Рыжков, В.Н. Кулешов, В.А. Левин, С.К. Романов, A.B. Пестряков, В.Н. Кочемасов, Л.Н. Казаков и их ученики. Среди зарубежных ученых следует отметить работы: Манассевича В., Рода У., Эгана В. и др.

Основной проблемой создания высокоэффективных СЧ на основе систем ИФАПЧ является сложность одновременного обеспечения высокого быстродействия и спектральной чистоты генерируемого1 колебания при заданном шаге сетки выходных частот Fm [9 — 12]. Однако, использование в СЧ на основе системы ИФАПЧ цифровых делителей частоты с дробно-переменным коэффициентом деления (ДДПКД) [13 — 14], управляемых дельта-сигма модулятором (ДСМ), позволит получить выходное колебание с высокой спектральной чистотой и предельно мелкой дискретностью перестройки по» частоте (шагом сетки частот до единиц и долей Гц), при высокой частоте дискретизации в. системе (до десятков МГц). Такой подход позволит не только использовать, гораздо более широкополосные петлевые ФНЧ, не приводящие к значительному снижению быстродействия системы, но и существенно упростить техническую реализацию СЧ* за счет использования серийных дешевых интегральных микросхем- (ИМС) с малыми габаритами и энергопотреблением. С появлением первых подобных ИМС ДСМ появилась возможность достичь в «таких- СЧ тех же показателей по точности, быстродействию и спектральной чистоте, как в« весьма сложных гибридных структурах СЧ, сочетавших в себе методы прямого, косвенного и цифрового синтеза, использующихся до сих пор. Исследованию систем ИФАПЧ с ДДПКД и ДСМ был посвящен ряд работ, опубликованных в последние несколько-лет и посвященных исследованию систем. ИФАПЧ с делителем с дробно-переменным коэффициентом деления-в цепи обратной связи [11, 13 - 15] в сочетании с теорией и техникой дельта-сигма модуляции [16 - 31]. В этой области наибольший вклад внесли такие зарубежные ученые, как: Рылей Т., Коопеланд М., Квасневский Т., Бердс Д., Содини Ч.,

Перротт М. На сегодняшний день СЧ с ДСМ достаточно широко применяются в системах мобильной связи [22, 25, 26 — 28]. Из отечественных работ наиболее близки к теме диссертации работы Н.М. Тихомирова, И.И. Колесникова, посвященные исследованию помех дробности в СЧ с ДСМ [32].

Тем не менее, применительно к СЧ для профессиональных приёмников радиомониторинга, возможность использования этой технологии синтеза далеко неочевидна и остается ещё целый ряд теоретических и практических неисследованных вопросов, в частности вопросы оптимизации по быстродействию системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ.

Кроме того, в соответствии с принципом работы ДДПКД, его импульсная последовательность на выходе неравномерна во времени, что приводит к появлению в спектре выходного сигнала побочных спектральных в области высоких частот, близких к половине частоты дискретизации.

Таким образом, актуальность темы диссертации обусловлена, с одной стороны, необходимостью разработки СЧ для измерительных приёмников мобильных комплексов радиомониторинга, отличающегося широким диапазоном перестройки по частоте, высокой спектральной чистотой выходного колебания и быстродействием при- сравнительно простой реализации, а, с другой стороны, отсутствием всесторонних исследований характеристик систем ИФАПЧ с ДДПКД, управляемых ДСМ.

Цель и задачи работы. Целью данной работы является разработка широкодиапазонного синтезатора частот для приёмников мобильных комплексов радиомониторинга, обеспечивающего повышенную спектральную чистоту выходного колебания приг максимально возможном быстродействии.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели должны быть решены следующие задачи:

- проведено всестороннее изучение существующих стандартов* цифровых систем мобильной связи с целью определения требований к разрабатываемому СЧ и измерительному приёмнику в целом;

- проведен сравнительный анализ методов повышения быстродействия СЧ косвенного типа, пригодных для достижения цели диссертационной работы;

- разработана математическая модель системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ;

- обоснован выбор алгоритма имитационного моделирования динамических процессов в СЧ;

- разработаны специализированные компьютерные программы для исследования динамических, частотных и спектральных характеристик СЧ на основе систем ИФАПЧ с ДСМ' различных порядков, а также возможностью расчёта параметров СЧ по заданным при проектировании количественным и качественным: показателям;

- исследованы динамические, частотные и спектральные характеристики системы ИФАПЧ с ДСМ различных порядков;

- разработана методика выбора структуры и параметров петлевого. ФНЧ кольца ИФАПЧ для обеспечения заданных, спектральных характеристик системы;

- . определены пути повышения быстродействия предлагаемого варианта: реализации СЧ, проведены исследования динамических характеристик системы ИФАПЧ с ДСМ и переменной структурой канала управления;

- разработана методика технического проектирования широкодиапазонного СЧ на основе: системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ;

- создан экспериментальный^ образец СЧ и проведены экспериментальные: исследования теоретических расчётов и программного моделирования.

Научная новизна диссертационной работы, состоит в теоретическом обосновании возможности создания быстродействующего широкодиапазонного СЧ с высокими спектральными характеристиками для приёмника мобильного комплекса радиомониторинга на основе системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ. В частности:

- на основании анализа стандартов систем мобильной связи и компьютерного моделирования определены требования к трафарету допустимого уровня фазовых шумов гетеродинного тракта приёмника радиомониторинга;

- получена математическая модель СЧ, описывающая поведение системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ, и переменной структурой канала управления в динамическом и квазистационарном режимах;

- предложены методы компьютерного моделирования динамических процессов в системе ИФАПЧ, минимизирующие требования к вычислительным ресурсам ЭВМ;

- показано, что для обеспечения заданного качества спектра СЧ оптимально использование ДСМ третьего порядка, а порядок петлевого ФНЧ должен быть не ниже третьего;

- в результате теоретических и экспериментальных исследований установлено, что применение переменной структуры канала управления системы ИФАПЧ в широкодиапазонном СЧ позволяет в несколько раз уменьшить время переходного процесса при сохранении заданного качества спектра выходного сигнала;

- на основании проведенных исследований динамических и спектральных характеристик системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемых ДСМ, обоснована принципиальная возможность реализации на ее основе широкодиапазонного СЧ для приёмника мобильного комплекса радиомониторинга.

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

Практическая значимость диссертационной работы

1. Создана универсальная компьютерная программа расчёта динамических, частотных и спектральных характеристик СЧ на основе системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ.

2. Разработана структура широкодиапазонного СЧ, позволяющая обеспечить совокупность требований, предъявляемых к гетеродину приёмника мобильного комплекса радиомониторинга.

3. Предложена методика и программное обеспечение для технического проектирования широкодиапазонного СЧ на основе системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ.

4. Создан опытный образец широкодиапазонного СЧ для приёмника комплекса радиомониторинга, экспериментальные исследования характеристик которого показали хорошее совпадение с результатами теоретического анализа и программно-имитационного моделирования.

5. Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в разработки ФГУП НИИ «Вектор»; ФГУП НИИР; в ОКР и НИР; выполненных в НИЧ МТУСИ, и в НИР, проводившейся в рамках гранта РФФИ (проект № 04-07-90113), что подтверждено соответствующими документами. Кроме того, на представленную в диссертационной работе, программу исследования и проектирования синтезаторов-частот с кольцом ИФАПЧ выдано свидетельство о государственной регистрации № 2008615490 от 17 ноября 2008г.

Апробация £ результатов диссертационной работы: Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались, на международных и Всероссийских научно-технических конференциях и семинарах, проводимых РНТОРЭС им. A.C. Попова^ 2005, 2006, 2007 и 2008. годах, научно-практических конференциях «Новые технологии развития сетей подвижной- радиосвязи», проводимых Пограничной- академией России в 2006 и 2007 годах, отраслевой научно-технической конференции «Технологии информационного общества», проводимой МТУСИ в 2007 году, а также на конференциях профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ в 2005 и 2006 годах.

Публикации результатов диссертационной работы. Основное содержание диссертационной работы изложено вЛ7 публикациях автора. Из них две опубликованы в одном из ведущих рецензируемых научных изданиях и журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией -журнале «Электросвязь». Остальные работы представляют собой свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, научные статьи и тексты докладов, озвученные на международных, межрегиональных и других научных конференциях. Три работы написаны лично, без участия соавторов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Ограничения на допустимый уровень спектральной плотности мощности фазовых шумов гетеродинного тракта приёмника комплекса радиомониторинга.

2. Математическая модель широкодиапазонного > СЧ, базирующаяся на переменной структуре канала управления* и учитывающая нелинейность и неавтономность отдельных элементов системы ИФАПЧ.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований' динамических, частотных и спектральных характеристик систем ИФАПЧ' с ДДПКД, управляемым ДСМ различных порядков, определяющие допустимый диапазон изменения сигнала на выходе частотно-фазового детектора и требования ко всем узлам широкодиапазонного СЧ.

4. Варианты реализации и результат использования переменной структуры канала управления системы ИФАПЧ1 для повышения быстродействия СЧ, позволяющие в несколько раз уменьшить длительность переходных процессов во всем диапазоне перестройки СЧ;

5. Методика проектирования и результаты экспериментального исследования экспериментального образца широкодиапазонного СЧ.

Структура^ и* объём диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, списка литературы и пяти приложений, изложена на 185 страницах машинописного текста, иллюстрированного 97 рисунками и 15 таблицами. Список литературы включает 127 наименований.

ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ

1. На основе исследований частотных и спектральных характеристик системы синтезирован петлевой ФЕИ минимально возможной сложности (третьего порядка), при использовании которого системой ИФАПЧ выполняются требования по подавлению шумов и дискретных компонент для широкополосного СЧ, разработанные в первой главе.

2. На основе количественной и качественной оценки шумов и искажений, вносимых ДСМ, установлено, что наиболее целесообразным для обеспечения заданных требований к чистоте спектра выходного сигнала является использование ДСМ 3-го порядка (при выборе частоты дискретизации ЧФД - 40 МГц).

3. Проведенное исследование динамических характеристик показало, что система с петлевым фильтром третьего порядка устойчива во всем диапазоне рабочих частот.

4. Проведенное исследование показало, что при использовании переменной структуры петлевого ФНЧ длительность переходных процессов сократилась с 480 мкс до 130 мкс.

5.На основе теоретического анализа и имитационного моделирования показана возможность создания нового класса широкополосных СЧ, отличающихся простотой реализации и максимально возможным быстродействием при заданной спектральной чистоте выходного колебания.

6. Создан макет широко диапазонного СЧ и проведено экспериментальное исследование его технических параметров.

В заключении сформулируем основные результаты диссертационной работы:

1. Определены требования к широкодиапазонному СЧ приёмника мобильного комплекса радиомониторинга.

2. Предложен метод построения простых (однокольцевых) СЧ для приёмников комплекса радиомониторинга.

3. Разработана математическая модель системы ИФАПЧ с ДДПКД, управляемым ДСМ, которая базируется на переменной структуре капала управления и учитывает нелинейные и неавтономные свойства системы.

4. Разработаны алгоритмы моделирования динамических процессов в системе ИФАПЧ с учётом минимизации вычислительных ресурсов ЭВМ.

5. Разработан комплекс специализированных программ для расчёта, динамических, частотных и спектральных характеристик системы ИФАПЧ с произвольным видом и порядком (до десятого) петлевого фильтра в цепи управления и ДСМ (до пятого порядка) в цепи обратной связи.

6. Исследованы динамические, частотные и спектральные характеристики нелинейной неавтономной системы ИФАПЧ с нелинейным элементом управления (ДСМ) в цепи обратной связи.

7. Исследована эффективность использования переменной структуры канала управления системы ИФАПЧ для повышения быстродействия СЧ при сохранении заданного качества спектра выходного сигнала.

8. Предложена методика инженерного расчёта и проектирования широкодиапазонного СЧ для приёмника комплекса мониторинга систем мобильной радиосвязи.

9. Создан экспериментальный образец широкодиапазонного СЧ, обеспечивающий заданную спектральную чистоту выходного колебания и высокое быстродействие при перестройке по частоте.

10. Применение совокупности предлагаемых в диссертации технических решений позволило обеспечить повышение технических характеристик и уменьшения массогабаритных показателей приёмника комплекса мониторинга в целом, что подтверждено соответствующими актами.

1. Логинов H.A. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации. М.: Радио и связь, 2000.

2. Рембовский А.М, Ашихмин А.В, Козьмин В.А. Радиомониторинг: задачи, методы, средства / Под ред. A.M. Рембовского. М.: Горячая линия -Телеком, 2006.

3. ГОСТ Р 52536 2006. Оборудование станций радиоконтроля автоматизированное. Технические требования и методы испытания. Москва, Стандартинформ, 2006.

4. Справочник по радиоконтролю МСЭ, 2002.

5. Бузов А. Л., Быховский М.А, Васехо Н.В. и др. Управление радиочастотным спектром и электромагнитной совместимостью радиосистем. Учебн. пособие / Под ред. М.А. Быховского. М.: Эко-трендз, 2006.

6. М.В. Иванкович, Э.Ю.Романов. Универсальный приемник на основе высокоскоростного аналого-цифрового преобразования группового сигнала, ж. «Электросвязь», №6, 2008 г.

7. Смирнов А. Е. Исследование и разработка цифрового возбудителя для стереофонического вещания. Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. -М.: МТУ СИ 2000.

8. С.Ю. Рыбинский. Исследование и разработка прецизионных источников колебания метрового и дециметрового диапазона. Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. М.: МТУ СИ 2002.

9. Губернаторов О.И., Соколов Ю.Н. Цифровые синтезаторы частот радиотехнических систем. -М.: Энергия, 1973.

10. Системы фазовой синхронизации с элементами дискретизации 2-е изд., доп. и перераб./ В.В. Шахгильдян, A.A. Ляховкин, В.Л. Карякин и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 1989.- 320 с.:ил.

11. Шапиро Д. Н., Паин А. А. Основы теории синтеза частот. М.: Радио и связь, 1981.-264 с.

12. Манассевич В. Синтезаторы частот. Теория и проектирование/ Пер. с англ. под ред. В.А. Певзнера. М.: Радио и связь, 1979.

13. Варфоломеев Г. Ф. Спектр помех дробности в системе фазовой АПЧ с дробным делителем частоты // Техника средств связи. Сер. ТРС. 1978. -№Ю,-С. 66-71.

14. Гуревич И. Н. Подавление помехи с частотой, кратной шагу сетки, в синтезаторах частоты // Техника средств связи. Сер. ТРС. 1979. - №6.- С. 30-41.

15. Путилин И. П., Романов С. К. Методика расчета спектра помехи в синтезаторе частот с модуляцией коэффициента деления // Техника средств связи. Сер. ТРС. 1991. - №3.- С. 101-108.

16. R. Ahola, К. Halonen, "A 2GHz delta-sigma Fractional Frequency Synthesizer". Helsinki University of Technology Electronic Circuit Design Laboratory, 2002.

17. T. Riley, M. Copeland, T. Kwasniewski, Delta-sigma Modulation in Fractional-N Frequency Synthesis // IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol 28, №5, 1993.-P. 553-558.

18. T. Riley, M. Copeland, A Simplified Continuous Phase Modulator Tecnique // IEEE Transactions on Circuits and Systems-2: Analog and Digital Signal Processing, Vol 41, №5, May 1994.-P.321 328.

19. R. Douglas Beards, Miles A. Coopeland, An oversampling Delta-Sigma Frequency Discriminator // IEEE Trans. On Circuits and Systems-2: Analog and Digital Signal Processing, Vol 41, №1, 1994.- P. 26-32.

20. Mucahit Kozak, Izzet Kale, A Pipelined Noise Shaping Coder for Fractional-N Frequency Synthesis // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 50, № 5, October 2001.-P. 1154-1161.

21. Mucahit Kozak, Eby G. Friedman, Design and Simulation of Fractional-N pll Frequency Synthesizers. Department of Electrical and Computer Engineering University of Rochester, 2004.-P. 780 783.

22. Ian Galton, Delta-Sigma Data Conversion in Wireless Transceivers // IEEE

23. Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 50, №. 1, January 2002.-P. 302-315.

24. Sudhakar Pamarti, Ian Galton, Phase-Noise Cancellation Design Tradeoffs in Delta-Sigma Fractional-N plls // IEEE Transactions on Circuits and Systems—II: Analog and Digital Signal Processing, Vol. 50, №. 11, November 2003. P. 829-838.

25. Brendan Daly, A New Approach to Fractional-N PLL Design Yields Performance Breakthrough. Feature article.April 2003.

26. AN1014. A 2,5 GHz sigma-delta fractional-N/760 MHz IF integer frequency synthesizer. Philips Semiconductors 2002.

27. LMX2471, 3.6 GHz Delta-Sigma Fractional-N PLL with 1.7 GHz Integer-N PLL November 2003.

28. Sudhakar Pamarti, Lars Janssonjan Galton, A Wideband 2.4-GHz Delta-Sigma Fractional-N PLL With 1-Mb/s In-Loop Modulation // IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol. 39, №. 1, January 2004.- P. 49 62.

29. Michael H. Perrott, Theodore L. Tewksbury ,Charles G. Sodini. A 27-mW CMOS Fractional-N Synthesizer Using Digital Compensation for 2.5-Mb/s GFSK Modulation// IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol. 32, №. 12, December 1997. P. 2048-2060.

30. Michael H. Perrott, Techniques for High Data Rate Modulation and Low Power Operation of Fractional-N Frequency Synthesizers. Dr. of Philosophy in Electrical Engineering and Computer Science. Massachusetts Institute of Technology September 1997.

31. Kalle Asikainen. Frequency synthesis in a mobile phone. Nokia. 1999.

32. Пестряков A.B., Островский И.В., Колесников И.И. Использование синтезаторов частоты с дробным коэффициентом деления для систем мобильной связи // 58-я научно-техническая конференция им. А.С. Попова: Сборник трудов в 2-х томах. М., 2003. - С.91-93.

33. И.И Колессников. Цифровая частотная модуляция в системе импульсно-фазовой автоподстройки частоты стереофонического возбудителя ОВЧдиапазона. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / М.: МТУСИ, 2006.

34. Свидетельство о государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ № 2008615490 от 17 ноября 2008г.

35. М.В. Иванкович. Сравнительный анализ отечественной и зарубежной аппаратуры радиоконтроля // Материалы научно-практической конференции «Новые технологии развития сетей подвижной радиосвязи». М.: Пограничная академия ФСБ России, 2007.

36. Материалы интернет-ресурса www.thalesgroup.com.

37. Коханович Г.Ф., Бабак В.П., Фисенко В.М. Специальный радиомониторинг К.: «МК-Пресс», М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2007.-384 е., ил.

38. Материалы интернет-ресурса www.rohde-schwarz.com.

39. Материалы интернет-ресурса www.icomeurope.com.

40. Материалы интернет-ресурса www.ircos.ru.

41. Материалы интернет-ресурса www.skbriap.ru.

42. Материалы интернет-ресурса www.radiytn.ru.

43. PAS 0001-2. Version: 2.0.2. TETRAPOL Specifications; Part 2: Radio Air Interface, 03 July 1998.

44. UE Radio Transmission and Reception (FDD)," Technical Specification 25.101, Vol. 3.0.0, October 1999.

45. Spreading and Modulation (FDD). Technical Specification 25.213, Vol. 3.0.0, October 1999.

46. TS 25.101, Version: 3.2.2, UE Radio transmission and reception (TDD), Oct. 1999.

47. TS 25. 141, Version: 3.1.0, Base station conformance testing (TDD), Dec. 1999.

48. TS 25. 211, Version: 3.2.0, Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD), Oct. 1999.

49. Jensen, O.K., Kolding, T.E.,Iversen, C.R. and others. RF receiver requirements for 3G W-CDMA mobile equipment / Microwave Journal, February 1, 2000.

50. Paul Kimuli. Introduction to GSM and GSM mobile RF transceiver derivation Keliu Shu, Edgar Snchez-Sinencio. CMOS PLL Synthesizers: Analysis and Design. Springer Science + Business Media, Inc, Boston, 2005.

51. L.Lin. Design techniques for high performance integrated frequency synthesizers for multi-standard wireless communication applications. Ph. D. Dissertation, University of California at Berkley, CA, Dec. 2000.

52. C. Lo. A 1.5-V 900-MHz Monolithic CMOS fast-switching frequency synthesizer for wireless applications. Master thesis, The Hong Kong University of Science and Technology (HKUST), China, Jan. 2000.

53. M.B. Иванкович. Определение требований к шумовым характеристикамсинтезатора частот / Труды НИИР: сборник статей. М.: НИИР. - 2008. — №3.

54. Рыжков А.В., Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. -М.: Радио и связь, 1991. 264 с.

55. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь: Пер. с англ./Под ред. В.В. Макарова. М.: Связь, 1979. - 592с.

56. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра: Пер. с англ./Под ред. В.И. Журавлева. — М.: Радио и связь, 2000. -520с.: ил.

57. Bic J.С., Duponteli D., Imbeaux J.C. Elements de communications numeriques. Transmission sur frequence porteuse. Tome 1, Paris, 1986.

58. М.В. Иванкович. Оценка влияния отдельных узлов обработки сигналов в приемнике для системы сотовой связи третьего поколения / Деп. в ЦНТИ "Информсвязь", 26 мая 2006 г., № 2271-св 2006.

59. М.В. Иванкович, А.В. Пестряков. Анализ требований к элементам оборудования систем подвижной связи / Материалы научно-практической конференции «Новые технологии развития сетей подвижной радиосвязи». -М.: Пограничная академия ФСБ России, 2006.

60. М.В. Иванкович, А.В. Пестряков. Определение требований к синтезатору частот для комплекса мониторинга систем связи / Труды Московского технического университета связи и информатики: сбориик статей. М.: «ИД Медиа Паблишер», 2007.

61. М.В. Иванкович, Виноградов А.Н., Лебедев А.Н., Пестряков А.В. Комплекс мониторинга систем профессиональной мобильной радиосвязи / Электросвязь. 2005. -№6.

62. M.B. Иванкович, A.B. Пестряков. Программная модель устройств обработки сигналов цифровой транкинговой системы TETRAPOL / Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню радио. Выпуск LX-2. Москва, 2005.

63. М.В. Иванкович, A.B. Пестряков. Демодуляция и декодирование сигналов цифровой транкинговой системы TETRAPOL / Труды Московского технического университета связи и информатики: сборник статей. М.: Инсвязьиздат, 2005.

64. М.В. Иванкович, A.B. Пестряков, А.Н. Лебедев. Разработка устройств модуляции и демодуляции сигналов цифрового транкингового стандарта TETRA / Труды Московского технического университета связи и информатики: сборник статей. -М.: Инсвязьиздат, 2006.

65. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд 2-е, испр. М: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 1104с.

66. Левин В.А. Стабильность дискретного множества частот. М.: Энергия, 1970.

67. Direct Digital Synthesizer. Xilinx October 4, 2001.

68. A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis 1999 Analog Devices, Inc.

69. Digital Frequency Synthesis Demystified DDS and Fractional-N PLLs Bar-Giora Goldberg, 1999.

70. Joulco Vankkal, A Direct Digital Synthesizer with an on-chip D/A-Converter,1997.

71. Jeffry H. Reed. Direct Digital Synthesis. Tutorial. The 9-th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications. September1998.

72. A Direct Digital Synthesis VFO for HF Bands, Analog Device 1999.

73. Hanli Zou. Design and Implementation of a Radio Transceiver for a Fast Frequency-Hopped Spread Spectrum Testbed. University of California 2000.

74. AD9858 Direct Digital Synthesizer. Analog Devices 2003.

75. Пестряков А. В. Расчет спектральных характеристик синтезаторов частот, использующих дискретные кольца ФАПЧ // Электросвязь. 1985. -№3. - С.51-55.

76. Пестряков А. В. Разработка и применение прикладных методов анализа дискретных систем фазовой синхронизации для устройств синтеза и стабилизации частот: Дисс. на соискание ученой степени доктора техн. наук. -М.:МТУСИ 1992.

77. Левин В.А., Малиновский В.Н., Романов С.К. Синтезаторы частот с системой импульсно-фазовой автоподстройки. М.: Радио и связь, 1989. -232 с.

78. Gill G. S., Gupta S. C. On higher order discrete phase-locked loop // IEEE Trans. 1972. V.AES-8.- P. 615-623.

79. Шахгильдян B.B., Пестряков A.B., Кабанов А.И. Общие принципы построения быстродействующих синтезаторов частот на основе систем фазовой синхронизации // Электросвязь. 1983. №10.

80. Стабилизация частоты. Материалы межотраслевых научно-технических конференций, совещаний, семинаров и выставок. - М.: ВИМИ, 1978.

81. Miller В., Conley R. А multiple modulator fractional divider // IEEE transactions on instrumentation and measurement. June 1991. — Vol.40. №4.

82. X72300. 2.6 GHz Spur-free, 2,1 GHz Dual Fractional-N Frequency Synthesizer // Sky-works. Data sheet. 2002.

83. Нисневич Д.Г., Левин В.А., Гусев В.JI. Классификация цифровых устройств, используемых в технике синтеза частот. — Электросвязь, 1978. №3.

84. Шахгильдян В.В., Ляховкин A.A. Системы фазовой автоподстройки частоты. -М.: Связь, 1972.

85. Макаров А.К. Исследование динамики импульсной фазовой автоподстройки частоты. Известия вузов. Радио-физика, 1972, т. XV, № 10.

86. Одиноков В.Ф. Цифровой синтезатор частот с поразрядным уравновешиванием. Известия вузов. Приборостроение, 1982, № 2.

87. Нисневич Д.Г. Вычислительные алгоритмы синтеза частот. Техника средств связи. Техника радиосвязи, 1981, вып. 3.

88. Шахгильдян В.В., Пестряков A.B. Исследование динамики системы ИФАПЧ с цифровым интегралом. В сб.: Системы и средства передачи информации по каналам связи. ТУИС. - Л.: ЛЭИС, 1980.

89. Стабилизация частоты. — Материалы межотраслевых научно-технических конференций, совещаний, семинаров и выставок. — М.: ВИМИ, 1980.

90. Тихомиров Н.М. Синтезатор частот с астатическим кольцом адаптивной частотно-фазовой автоподстройки / Описание изобретения к патенту // Патент № 2329596, заявка 2007113397/09 от 10.04.2007.

91. Тихомиров Н.М., Тихомиров Н.М., Гармонов A.B. и др. Синтезатор частот с переменным усилением и полосой пропускания кольца фазовой автоподстройки / Описание изобретения к патенту // Патент № 2267860, заявка 2003 126504/09 от 01.09.2003.

92. Dean Banerjee. PLL Performance, Simulation and Design. 2006, Fourth Edition.

93. Davis, Craig, et.al. A fast locking scheme for PLL frequency synthesizers. National Semiconductor AN-1000.

94. Резвая И.В. Исследование и разработка синтезатора частот с частотно-фазовым управлением. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / М.: МТУ СИ, 1997. - 242 с.

95. Малиновский В.Н., Романов С.К. Моделирование на ЭВМ синтезаторов частоты с кольцом импульсно-фазовой автоподстройки / Электросвязь.-1983.-Вып.4.- С.52-58.

96. Мовшович М.Е., Васильев М.А. Определение динамических характеристик кольца ФАП с цифровым делителем частоты методом натурного моделирования на ЦВМ / Радиотехника,- 1988.-N 1.-С.22-24.

97. Щелованов JI.H. Моделирование элементов телевизионных систем / М.- Радио и связь, 1981.

98. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. / М.: Наука, 1977.-560 с.

99. Колмогоров А.Н., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа: Учебник для вузов. 6-е изд., испр. / М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. - 624 с.

100. T. Musch, I. Rolfes, and B. Schiek, "A highly linear frequency ramp generator based on a fractional divider phase-locked loop," IEEE Trans. Instruments Measurement, vol. 48, pp. 634-637, Apr. 1999.

101. A. Marques, V. Peluso, M. Steyaert, and W. Sansen, "Optimal parameters for ДЕ modulator topologies," IEEE Trans. Circuits Syst. II, vol. 45, pp. 1332-1241, Sept. 1998.

102. L. Sun, T. Lepley, F. Nozahic, A. Bellissant, T. Kwasniewski, and B. Heim, "Reduced complexity, high performance digital delta-sigma modulator for fractional-N frequency synthesis," IEEE Proc. ISCAS, vol. 2, Orlando, FL, July 1999, pp. 152-155.

103. B.B. Шахгильдян, А.А. Ляховкин, В.Л. Карякин и др. Системы фазовой синхронизации с элементами дискретизации. 2-е изд., доп. и перераб. — М.: Радио и связь, 1989. -320 с.

104. Dean Banerjee, Debora Brown, Khang Nguyen. Loop filter optimization. National Semiconductor. Second Edition, 2001. Dean Banerjee. PLL Performance, Simulation, and Design. National Semiconductor. Second Edition, 2001.

105. Dean Banerjee PLL Performance, Simulation, and Design. National Semiconductor. Fourth Edition, 2005.

106. Super PLL Application Guide. FUJITSU 2002.

107. PLL Basics Loop Filter Design. FUJITSU 1999.

108. Gardner F. M. Charge-pump phase locked loops // IEEE Trans. 1980. Vol.Com-28, №11.- P. 1849-1859.

109. Теория автоматического управления / Под редакцией Ю.М. Соломенцева. М.: Высшая школа, 1999. - 268 с.

110. Солодовников В. В., Плотников В. Н., Яковлев А. В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. Учебное пособие для вузов. — М.: Машиностроение, 1985.- 535 с.

111. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматическогорегулирования. М.: Наука, 1972.-768 с.

112. LMX2470. 2.6 GHz Delta-Sigma Fractional-N PLL with 800 MHz Integer-N PLL. National Semiconductor Corporation. Data Sheet. 2003.

113. Прецизионный кварцевый генератор ГК 200-ТС. Материалы интернет-ресурса http://www.morion.com.ru.

114. СХ72300. 2.6 GHz Spur-Free, 2.1 GHz Dual Fractional-N Frequency Synthesizer. Skyworks. Data Sheet. 2002.

115. Voltage controlled oscillator surface mount model: DCM0150318-5-1. http ://www.synergym wave, com.

116. Спектр (RTSystem): Программа для анализа радиотехнических систем и • обработки радиосигналов. Свидетельство об официальной регистрации программы для ПЭВМ № 2000611164 от 10 ноября 2000 г.

117. Формирование тестируемого группового сигнала базовой станции стандарта UMTS направления «вниз».

118. Рисунок П1.1 Структурная схема образования группового сигналанаправления "вниз"