автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Методика и устройство формирования сигналов частотно-временной матрицы

ь < и V/ • •

I ь Ж!!.'

КУРС5Ш ГССУДАРСТШЖ'Н ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На.правах рукописи УДК 621.391.3

ПИМЕНОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

¡^ТОДЕи И УСТРОЙСТВО «ОРКГгРОВДШЯ СГХПАДЗЗ

чдстотш-ерекеексй йатрицз

Специальность С5.13.05 - "Злемстггк п устройства

б ! г-1 и с л'! т ° ль н о *л техники и систем управления."

Автореферат диссертация ка соискание ученой степени кандидата техничес-ск наук

Курск - 1037.

Работа выполнена на кафедре электротехники и электроники Курского государственного технического университета.

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор Захаров И.С. кандидат технических наук, доцент Некрасов-И. С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Сизов A.C.

кандидат технических наук, доцент Иванов В.И.

Ведутся организация: СКВ "Авиаавтоматика", г. Курск.

Защита состоится "21" января 1998 г. в "16" часов на заседании специализированного совета Д 064.50.02 в Курском государственном техническом университете, 305039, г. Курск, •ух :аэ.-Еет-Огсгябра; Ш. - -Л.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "iß' 1997 г.

Учений секретарь

специализированного совета, ,

кандидат технических наук, доцент S ^ В.М. Довгаль

СЗДАЯ ХЛРАК1ЕКОТККА РАБОТЫ

ДпяуадьЕасаь рабохщ. Концепция развития перспективных систем передачи информации в системах управления и сетях ЭВМ в значительной степени определяется современным состоянием мировой индустрии информационных технологий,которые в настоящее время претерпевают период радикального изменения. • •

За рубежсм определены программы обеспечения сетей передачи ■ информации и систем управления средствами, предотвращающими нарушение их функций электронными методами.Несколько фирм приступили к разработке и производству такой аппаратуры. Хотя новые требования распространяются на все технические средства сбора, хранения и обработки информации,- в настоящее время основное внимание уделяется аппаратуре применяемой в системах управления и принятия решении • для передачи команд и сигналов.

Особое внимание заслуживают исследовательские работы по совершенствованию как обычных систем передачи информации с фиксированными частотами, так и по создания перспекпганых систем, использующих методы с псевдослучайным или скачкообразным переключением рабочей частоты. В этом случае при временном кодировании сигнала передача информации .осуществляется короткими гатульсгми с непредсказуемой во времени последовательностью.

При этом требуется сложная аппаратура, способная передавать данные с высокой скоростью. Между тем технические трудности изготовления и связанная с этим высокая стоимость ставят под сомнение возможность ее применения в каналах передачи информации с большой плотностью.

Более перспективным для систем передачи информации является метод передачи сигнала типа частотно-временной матрицы (ЧВМ) с использованием псевдослучайной последовательности.

Такие методы находят применение не только потому.что в этом случае трудно организовать несанкционированный доступ к информации, но в равной степени существуют и трудности в зашумлении этих сигналов искусственной помехой или ее имитацией. Единственный способ нарушить 'работу канала передачи информации с "прыгающей" частотой -

это создать мощную искусственную помеху в , широкой полосе частот' ¡что практически невыполнимо.) или использовать следящую систему генерации помех.

В настоящее время в периодической и специальной литературе имеются публикаций по синтезу сигналов ЧВМ. Между тем ряд задач в ?той области еще не решен. Не решена задача формирования .и стабилизации когерентных* ЧМ сигналов, используемых для синтеза сигналов ЧБМ. задача синхронизации источников и терминалов при обмене ин-: С'рмациеи, задача кодирования (программирования) рабочей частоты и :а!ача увеличения скорости передачи цифровой информации. При этом существующие технические средства не удовлетворяют современным требовщншм. Поэтому создание методик и устройств формирования и передачи сигналов ЧВМ на основе программируемых генераторов и исследование характеристик этих устройств, с целью максимизации помехозащищенности и скорости обработки и передачи информации в цифровых каналах, являются весьма актуальной и перспективной задачей.

Целью дисссрпациопной работ/ является разработка методик выбора оптимальных параметров сигнала ЧВМ, и расчета характеристик и погрешностей этих сигналов при различных законах частотной модуляции, разработка алгоритма функционирования синтезатора 'генератора) сигналов ЧВМ и схемы генератора частотно-модулирован-сигналов с высокостабильной девиацией частоты, а также спосо---■ь кодирования и увеличения скорости передачи цифровой информации сигналами ЧВМ.

К основных задача» исследовавия огаюсяася:

- разработка алгоритмов синтеза сложных сигналов ЧВМ;

- создание эффективного программного обеспечения для автоматического формирования сигналов ЧВМ;

- оценка стабильности параметров синтезаторов сигналов ЧВМ - |.т-^";:мальным быстродействием;

- разработка способов максимизации качественных показателей и характеристик программно-аппаратных комплексов синтеза сигналов ЧВМ;

- выработка рекомендаций по использованию схемотехнических и ггеграммных способов создания современных синтезаторов'сигналов ЧВМ;

- разработка методики кодирования передаваемой цифровой ин-

Формации и высокоскоростных технических средств ее передачи.

Нелюди исследований. При решении поставленных задач использовались методы математического моделирования, теория вероятностей, теория аппроксимации непрерывных функций, . а также, спектральные и статистические, методы.

Научная новизна рабою состЬит в следующем:

- разработана методика выбора оптимальных параметров сигнала типа ЧВМ; '

- разработаны методики расчета характеристик и оценки погрешностей синтезаторов сложных сигналов с различными законами частотной модуляции;

- разработан алгоритм . функционирования . устройства синтеза сигналов ЧВМ;

- предположена схема синтезатора частотно-модулированных сигналов с высокостабильной девиацией частоты;

- предложены способы кодирования и увеличения скорости передачи цифровой информации сигналами ЧВМ.

Практическая цетосяь заключается в том, что на основе проведенных исследований разработаны методика и программы анализа, использование которых позволяет с помощью ЭВМ осуществлять на практике обоснованный инженерный выбор типов и параметров сигналов ЧЕМ, расчитывать и оценивать погрешности формирователей сигналов с различными законами частотной модуляции,- исследовать системы стабилизации периодов модуляции и оптимизировать схемы передатчиков сигналов ЧВМ.

Реализация и внедрение резутпанов исследований.

Полученные в диссертационной работе результаты реализованы на предприятии "Моспроминформ" и использованы в учебном процессе. Акты внедрения и использования прилагаются к материалам диссертации.

Лпроблдил и публикации результатов работа».

Основные результаты диссертационной работы доложены на: Всероссийской науч.- техн.конф."Направления развития средств радиосвязи" (город Воронеж,1996);'- Всероссийской науч.- техн.конф."Рацио и волокно-оптическая связь, локация и навигация" (Воронеж, 1997); - Всероссийской науч..- техн.конф. "Проблемы создания и развития информационно-теле-коммутационных систем специального назначения" (Орел,1997), По результатам работы опубликовано 15 статей в периодических изданиях и в учебных пособиях, получено положительное' решение по заявке на изобретение N96116909.

Саружаура и объем работа.

Работа состоит из-введения четырех глав, заключения, содержит 165 страниц машинописного.текста, 33 рисунка, список литературы наименования и приложение на 30 листах.

На завишу выносятся:

1. Методика повышения стабильности девиации частоты технических средств в виде ЧМ-синтезаторов за счет использования параллельного корректирующего канала преобразования на основе эталонно': программно-управляемого- генератора.

Г. Методика синтеза сигналов типа ЧВМ.

'¿. Методика повышения помехозащищенности при передаче аналоговой и цифровой информации за счет применения сигналов ЧВМ и минимизации времени синхронизации технических средств.

4. Устройство передачи аналоговой и цифровой информации с помощью сигналов ЧВМ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во рг.сдстю дана общая характеристика и обоснованы актуального! . цель и задачи работы, показаны направления и методы исследований, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, представлены основные положения диссертационной работы, ка защиту. •

И первой главе проведен обзор литературные и патентных материале» по современным устройствам формирования и_ передачи сложных сигналов с программной перестройкой рабочей частоты. Описаны и .— гогакы устройства с низкой , средней и быстрой скорость» перестройки рабочей частоты. Проведены теоретические и экспериментальные исследования программируемых синтезаторов (.генераторов) формирования слажных сигналов типа частотно-вреиекной матрицы.

Проведено исследование устройств с низкой, средней и быстрой \:ог"71г перестройки рабочей частоты, применяемых для повышения помехозащищенности. Показано, что передача сложного сигнала с низко;; ¡до 200 байт) перестройкой частоты позволяет "выделить" и "по- давить" передаваемую скачкообразную частоту. В системах передач!' иктермации со средней скоростью (200-500 байт) и. быстрой (до 100С • • перьюттчекия частота на передачу ин^юрмацин приходится- 9С . . на перестройку частоты - 10 1 времени, что позволяет повысит] степень помехозащищенности систем передачи информации.

При теоретическом анализе резонансных цепей с переключателям; сосскоьака возможность их использования для формирования и генера

ции несинусоидальных (сложных) сигналов типа ЧЕМ.На примере длинной линии показано,что резонансные явления для несинусоидальных функций в цепях с распределенными параметрами не требуют наличия нестационарных элементов.

Разработан цифровой синтезатор сложных сигналов, использующий систему ортогональных импульсов в сочетании с их частотно - временным разделением.

Установлены обобщенные требования к программному обеспечению систем управления генераторов сложных сигналов, которые должны реализовать :

- оперативный ввод и отображение информации;

- расчет и отображение параметров сигнала;

- управление параметрами выходных сигналов и режимами рзСоты генератора по заданной программе;

- формирование сигналов произвольной формы;

- самодиагностику устройства;

- возможность объединения нескольких формирователей и приемников сигналов в единый измерительный комплекс;

- дистанционное управление генератором от внешней ПЗБМ.

Таким образом на основе анализа результатов первой глаьы диссертации можно сделать вывод, что основными задачами исследований в диссертационной работе доллны быть:

- разработка алгоритмов функционирования генераторов сигналов

ЧЕМ;

- создание эффективного программного обеспечения для автоматического формирования сигналов ЧВМ;

- оценка стабильности параметров формирователей сложных сигналов с максимальным быстродействием;

- разработка способов максимизации качественных показателей и характеристик программно-аппаратных комплексов формирования сложных сигналов;

- выработка рекомендаций по использованию схемотехнических и программируемых способов создания современных синтезаторов (генераторов) сигналов ЧВМ;

- разработка методики кодирования передаваемой цифровой информации и высокоскоростных средств ее передачи.

Впюрпя гл1вл посвящена вопросам формирования сигналов частотно-временной матрицы с программируемым законом частотной модуляции и непрерывной фазой.

Предложена и исследована схема (.рис.1) синтезатора (.генератора) ЧМ сигналов с когерентностью несущего и модулирующего колебаний, обеспечивающая возможность гибкого изменения закона частотно;'. модуляции при формировании сигналов ЧВМ. В этом устройстве управляемый генератор УГ охвачен цепью аналого-цифровой обратной сьлзи, содержащей формирователь ФИ и счетчик СИ импульсов,делитель частоты ДН, блок памяти БП и цифро-аналоговый преобразователь ЦАП. Роль функционального преобразователя закона модуляции выполняют :д-;до:-ательно соединенные_блоки СИ, БП и ЦАП. Синхронизация на-него момента частотной модуляции производится сигналом, подаваемым на вход "Уст.О" счетчика СИ, вход "Репер" которого предназначен для остановки развертки ЧМ и может быть использован, - например, при распознавании источника информации.

Входы иоп и исм служат для согласования по уровню выходного напряжения ЦАП и управляющего напряжения УГ. Блок памяти БП имеет входы записи/чтения ЗП/ЧТ и входы данных 01, а счетчик СИ - вход V и входы данных 02 (рис.1).

Рис..1. Структурная схема синтезатора когерентных ЧМ сигналов с дополнительной обратной связью 5 процессе анализа схемы синтезатора решена задача разработки -г••••• режимов работы управляемых источников колебаний, позволяющих •• .--¡т прч:м7щ?с?ь& функционал них генераторов по сирине диа-• Vеду.*лиии частоты и скорости ее перестрой:-:»! с высокой точ-

-?:-»• зазакил произвольного закона частотной модуляции ш) грозда««

Предложена методика расчета и оценки погрешности формирования сигналов с различными законами частотной модуляции.

Показано, что непрерывная модель аналогового формирователя в пределах одного цикла модуляции описывается системой уравнений для функции фазы несущего колебания <B(t):

I (Й/dt = 2rt S е;

• { • í 1) 1 е = F (5),

где 3 - крутизна-управления частотой УГ, Гц/В; ■ е - управляющее напряжение на входе УГ, В; F(®) - характеристика функционального преобразователя. Для расчета функции F(O) необходимо по заданной функции изменения частоты W(t) найти функцию фазы

Т

®(t) » J W (t) dt, (.Z)

О

подставить ее в (1) и решить эту систему уравнений. Если существует дифференцируемая обратная функция t(Ф), то можно получить:

2 К S F = Cdt(O) / di*]-1 (3)

Проведена оценка точности формирования заданного закона модуляции сигнала устройством (рис. 1), погрешность которого связана с дискретизацией по времени функции изменения фазы и квантованием уровня модулирующего напряжения, определяемых соответственно разрядностью счетчика N'ch и цифро-аналогового преобразователя !.'цдп-

Находя по (2) функцию фазы сигнала, можно решить уравнение для определения моментов времени tj = 1...2Nc" переключения счетчика:

SCtj) = t¡Sj, (4)

где Мд - коэффициент деления делителя частоты ДЧ, и рассчитать дискретное представление функции изменения частоты:

fJ - Мд / ( tj - tj-i ). (5)

Для практического подтверждения результатов анализа устройства (рис. 1) проведены экспериментальные исследования и разработана методика коррекции искажений характеристик формирователей когерентных частотно-модулированных сигналов. Данные для расчета нелинейности, полученные при проведении эксперимента, обрабатывались на ПЭВМ с помощью специальной программы POGR, вычисляющей среднюю крутизну характеристики ЦАП и У1\ Результаты эксперимента показали, что нелинейность модуляционной характеристики УГ ла порядок выше нелинейности коэффициента преобразования ПАП.

Установлено, что расширение диапазона перестройки частоты вызывает сильную нелинейность модуляционной характеристики, приводящую к искажению формы' модулирующего колебания.

Разработана методика восстановления линейной формы изменения напряжения e(t).

Учитывая, что e(t) « At + ео, ®Ce(t)3 будет равно: е

S>[e(t)3 = 2КА J f (e)de, (6)

ео

где fie) - модуляционная характеристика синтезатора.

Множитель А можно найти, исходя из условия:

Ф(Т) - 2Я 2Мси (7)

Далее, по интерполяционным формулам решены уравнения для нахождения моментов переключения счетчика.

Для проведения данной коррекции создана программа KOR, позво-лякщая рассчитывать исходную и остаточную нелинейность, оценивать пскзхекия спектра выходного 4M сигнала и организовывать файл данных для программирования блока памяти с возможностью гибкого изменения формата вывода.

Для динамического контроля точности формирования Ч!,1 сигнала в , .-м- предусмотрен дешифратор, формирующий импульсы длительностью обратно пропорциональной частотам f 0 дискретизации. Методика данной коррекции заключается в следующем. Изменяя код к3 в блоке памяти Ш, добиваются минимального отклонения изме-икс,: о ьньчснпк Т, от расчетного Tjp. Результатом коррекции являются новые коды Kjk, соответствующие полученным таким образом длительностям

Практическое ксаазьъоагаае такой ызтоднкн обеспечивает снжа-погрешности нелинейности формирователей 4M сигналов более чем на порядок по сравнению с исходной.

Для .обеспечения равномерного спектра сигнала с псевдослучайной перестройкой опорной частоты необходима организация равномерной плотности вероятности появления.различных частот в полосе частотной перестройки.

Б процессе расчетов установлено, что минимальной неравномер-нгстио спектра обладают сигналы, имеющие аналогичный с сигналом линейной 4M набор частот, порядок появления которых задается гене-: ратсроы случайных чисел.

Коррекция искажений характеристик несущего колебания рассмотрена при анализе, разработанного устройства (рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема формирования и измерения параметров когерентных ЧМ сигналов Проведен расчет кодов для обеспечения псевдослучайной перестройки рабочей частоты с минимизированной неравномерностью спектра в полосе перестройки частот и оценена погрешность формирования сигнала.

Для снижения неравномерности спектра сигнала было предложено использование выражения

и(и - и Б1п - Тл-1), (8)

где Тл-1 < t < Ту, i - 1...Ы,

При этом огибающую спектра такого сигнала можно определить формулой:

Т

|S(f)|

l/Tju(t)e"J2nftdt

[C2(f) + S2(f)]1/2. (9)

0

Учитывая, что fj{t - Tj-i) - кл - целое число, получим: N

C(f) - > f gfj f2(co? 2«fTj-l " cos 2irfTj); (10)

N

N

U V fi ------------------

3(f) - - > —5-'„(sin 2JtfTj-i - sin 2JtfTi). (11)

2kT A fjz - fz

*• T-l

Применяя формулы (10) и (11), можно рассчитать неравномерность спектра и оценить качество формируемого сигнала.

Трзяыг глава посвящена разработке структурных схем и вопросам

стабилизации параметров сигналов частотно-временной матрицы (ЧВМ).

Лля формирования сигналов ЧВМ предложена схема синтезатора < передающего устройства), которая приведена на рис. 3.

.... Структурная схема синтезатора сигналов ЧЕМ Б предложенном устройстве генератор тактовых импульсов ГТИ синхронизирует работу основного частотного ыодулятс'ра, распределителя импульсов и делителя частоты ДЧ, стробирующего генератора ко-■ • • г - г-к ГКП, по командам которого изменяется частота на вы-....• программируемого генератора опорных частот ПГОЧ. При этом псевдослучайно изменяется последовательность переключения логических схем совпадения И1 г И4, и, соответственно, переключается частота выходного сигнала группового усилителя ГУ, подаваемого на вы-:г синтезатора. Для ускорения вхождения в синхронизм приемника ацик г ПГОЧ предусмотрен дополнительный частотный сигнал. При исследовании вопросов стабилизации параметров когерентных •и.' сигналов проведен анализ систем, автоподстройки и оценена эффективность их применения в формирователях когерентных сигналов с

программируемым законом ЧМ.

Для повышения стабильности начальной частоты когерентного ЧМ сигнала необходимо выполнять контроль по встроенному частотомеру, выполняющему функцию частотного дискриминатора, и использовать цифровой интегратор в цепи автоподстройки частоты АПЧ в структурной схеме устройства (рис. 4).

Частота колебания 1Д1) с выхода управляемого генератора УГ измеряется частотомером Ч за время измерения Т. Разность кодов измеренной Г(пТ) и образцовой Го частот с выхода вычитающего устройства ВУ подается на цифровой сумматор СМ для запоминания предыдущих частотных рассогласований, и преобразуется -в управляющее напряжение е(Ъ) с помощью ЦАП.В свою очередь, сигнал е(Ю подается на вход управления частотой УГ. В замкнутой системе АПЧ происходит подстройка частоты сигнала на выходе УГ к образцовому значения ^, чем и повышается стабильность частоты выходного сигнала.

Проведена оценка времени синхронизации и исследованы основные характеристики системы АПЧ с использованием методов z-преобразования.

При анатазе системы стабилизации периода модуляции рассмотрена импульсная система фазовой синхронизации,имеющая широкую полосу захвата и удержания, налое время синхронизации и обеспечивающая формирование сетки подстраиваемых частот с произвольным нибором в пределах частотного диапазона перестройки управляемого генератора (рис. 5).

В этом устройстве сигнал с выхода УГ U(t) подается на делитель частоты с переменным коэффициентом деления ДПКД, устанавливаемым по интерфейсному каналу ПЭВМ. Далее,.сигнал Y(t) поступает на измеритель временного рассогласования ИВР, на второй вход которого приходит сигнал Uo(t) от эталонного генератора ЭГ, и на выходе ИВР формируется токовый импульс i(t), длительность которого пропорциональна интервалу времени w-жду моментами очередных пересечений напряжениями Y(t) и Uo(t) нулевого уровня.Сформированный токсеый

Рис.5. Стуктурная схема ИСОС

импульс сглаживается фильтром Ф. Выходное напряжение фильтра подается на вход управления частотой генератора УГ.

При анализе процессов в импульсной системе фазовой синхронизации» (рис. 5) рассмотрено явление ослабления гармонического фазового воздействия и оценена зависимость коэффициента стабилизации фазы выходного сигнала от инерционности В фильтра для различных отношений периода сигнала воздействия Тш к периоду модуляции Т. Установлено, что коэффициент стабилизации уменьшается с ростом инерционности фильтра В , и увеличивается при возрастании отношения Тш/Т, и составляет Кст " .10 при отношении Тш/Т - 2000 и инерционности В • 1000.

При оценке величины дополнительных колебаний в кольце авторегулирования установлено, что снижение кратковременной нестабильности частоты до уровня 10~4 достигается применением фильтра с инерционностью В > 1000, что соответствует времени, равным 15000 • периодов эталонной частоты.

Обосновано, что применение системы стабилизации параметров когерентных ЧМ сигналов для устройств на основе функциональных генераторов позволяет уменьшить срёднеквадратическое отклонение частоты в пять раз. .

Для повышения точности подстройки девиации частоты и уменьшения нелинейности характеристики преобразования управляемых генераторов предложена схема автоматической стабилизации девиации частоты (рис. б). '

Устройство содержит импульсный эталонный генератор ЭГ стабильной частоты и' делитель частоты ДЧ, выход которого подключен у входу синхронизации управляемого генератора импульсов УГИ, сумматору частотных сигналов СМ и к входу синхронизации преобразовател? частоты в напряжение ПЧН. В процессе работы на выходе цифровогс

Рис. 6. Схема автоматической подстройки девиации частоты вычитающего устройства ЦВУ формируется сигнал, пропорциональный разности частот УГИ и функционального генератора ФГ. Преобразователем частоты в напряжение ПНЧ и низкочастотным фильтром Ф из данного сигнала формируется напряжение поправки, которое усиливается при помощи усилителя переменного напряжения УН и вычитается из входного сигнала Ubx аналоговым вычитающим устройством АВУ.

Повышение стабильности, девиации частоты в устройстве (рис.6) обеспечивается за счет применения высокоточного УГИ п использования цифро-аналоговой цепи обратной связи.

Разработанное устройство формирования сигналов ЧВМ матрицы (.рис.3) может применяться не только для скрытной помехоустойчивой передачи аналоговых сигналов, но и для кодирования и сжатия инфорг мации в цифровых системах ее передачи. При этом осуществляется манипуляция двумя переыенпыо! паранэтрэд! - интервалами времени и частотой. Этими «знипулящнши обеспечивается кгг. Епфрсзанпэ 1! смела кодов передаваемых цифровая дазннх, тая и увеличен:» скорости передачи информации.

Это достигается, когда для кодирования четырех бит данных используются частоты (fi ± Afi) < (f2 ± /if2) < (fэ ± &£з) <..< (f4 * ± flf.i) и задаются для каддоЗ пз этих частот весовда козф?2зс:зпты по условиям:

fl -2; Afi - 1; f2 - 8; Afo- 4; f3 - 32; Mэ - 16; f* - 128; ДГд - 64, При этом для передачи двоичного кода в диапазоне чисел N=(0...255) достаточней :четырех, а не восьми бит информации.

Сочетание процесса манипуляции длительности битов с уменьшен-

ним количеством передаваемых частотных сигналов позволяет обеспечить дополнительное шифрование цифровой информации при одновременном повышении скорости передачи данных.

Чеаверазя глава посвящена практическому обоснованию технических решений и экспериментальному исследованию синтезаторов(формирователей) сигналов типа частотно-временной матрицы.

Приведены результаты эксперимента- с применением пре -.ложенной новой схемы формирователя сигналов ЧВМ в системе передачи информации Р-423-2 "Ериг-2". Результаты эксперимента подтвердили теоретические исследования в области расширения спектра передаваемого сигнала и эффективной помехозащищенности.

В процессе проведения анализа принципиальной схемы модема •.ч:стьмы Р-423-2 "Бриг-2" блока И-247 при подключении блока апериодической псевдослучайной последовательности (.АПСП) установлено, что конструкция такого модема позволяет реализовать сопряжение с..гл-д ¿ПСП при минимальных аппаратных затратах и достич увеличения базы сигнала при раооте систем передачи информации на скорости й,б кплобод и ниже.

Из анализа принципиальной схемы модема И-247 следует, что без блока. АПСП система передачи и приема информации помехозащитой не обеспечены. Для оценки выигрыша в помехозащищенности систем передач за счет применения блока АПСП выполнен расчет по разработанной программе, приведенной в приложении. В ходе расчета установлено, что. достоверность приема информации на интервале в условиях воздействия помех составляет Рев = 0.05 %.Для оценки выигрыша в помехозащищенности, достигаемым применением блока АПСП, использована "дучльная" ситуация. Для проведения расчета приняты следующие исходные данные:

1) расстояние передачи данных - 190 км;

2) линейная скорость передачи данных - 480 КБоД/с:

3) информационная скорость передачи - 9,6 Кбит/с.

Характеристики гипотетических комплексов приема и передачи

информации в условиях синтезированных помех взяты из- таблицы 1, в . которой также приведены результаты расчета.

Для расчета использовалась программа, позволяющая оценить ко-охпциент помехозащиты и вероятность приема информации в условиях синтезированных помех.

Игч расчета видно, что при работе комплекса в скоростном режим" .6 Кбит/с применение блока АПСП позволяет получить коэффициент

Таблица 1

Время года Зима Лето

Коэфф. помехозащиты, дБ 8 14 20 8 ч 20

Угол прихода сигнала ПП 360° 360°

Вер.достов.приема информ ,09 0,62 0,98 0,33 0,74 0,99

Время эксперим. в часах 100 100

помехозащиты 20 дБ. Для расчёта помехозащищенности при обмене информацией в условиях помех введены следующие ограничения:

1) работа комплекса осуществляется в зимних условиях в феврале месяце;

2) панорама помехи достигает 360°;

3) протяжённость интервала передачи данных 400 км;

4) мощность сигнала помехи соответствует 23 дБ (400 Вт).

На основании проведенного эксперимента, подтвердившего результаты теоретических расчетов, можно сделать выводы:

1) применение блока АПСП обеспечивает коэффициент помехо-защиты 20 дБ в режиме 9,6 кбит/с;

2) работа, комплекса с включенным блоком АПСП.обеспечивает надежную передачу информации с вероятностью 99 X в летнее время и 98 % зимой.

В приложении содержится разработанная программа расчета оценки выигрыша в помехозащищенности комплекса при воздействии синтезированных помех.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Представлены основные аспекты синтеза сигналов ЧЕУ: ызто-дика^повышения стабильности девиации частоты технических средств в виде ЧМ-генераторов за счет использования параллельного канала преобразования на основе эталонного программно-управляемого генератора импульсов; методика повышения помехозащищенности при передачи аналоговой и цифровой информации за счет применения сигналов Ч^ и минимизации времени синхронизации технически средств.

2. Установлено, что в предложенном синтезаторе сигналов с программируемым законом частотной модуляции и когерентностью несущего и модулирующего ксгебаний при использовании горрекиии м--, дуллционно'й характеристики обеспечиваются его вирокие Функциональные возможности и универсальность применения, а такзе высокая точность преобразования.

3. Обоснована возможность . повышения качества характеристик импульсной системы стабилизации периода модуляции оптимальным выбором постоянной времени фильтра нижних частот в зависимости от допустимой длительности переходных процессов и требуемого времени режима синхронизации.

4. Разработана схема синтезатора сигналов ЧЕМ, в которой генератор тактовых импульсов синхронизирует- работу основного частотного модулятора, распределителя импульсов, делителя частоты и стро-бирующего генератора кодовых посылок, по командам которого изменяется частота на выходе программируемого генератора опорных частот, при этом для достижения синхронной работы устройств в программируемом генераторе опорных частот предусмотрен дополнительный частотой -сигнал. 1

5. Установлено, что в предложенном стабилизаторе девиации частоты на основе импульсного управляемого 'генератора в десятки раз уменьшается нелинейность модуляционной характеристики частотного модулятора за счет применения цифро-аналоговой коррекции при .минимальных аппаратурных затратах.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО T0.ÍE ДИССЕРТАЦИИ

1. Некрасов И.С., Пименов В.А.,Симаков А.Н. Метод оценки помехоустойчивости взаимокорреляционного приема сигналов частотно- временной матрицы в каналах с сосредоточенными по частотному спектру помехами. Сборник научных трудов ВИПС. - Орел, 1995 г. -С. 130 - 136.

2. Пименов В.А., Симаков А.Н. Анализ условий вхождения взаимокорреляционного приемного устройства в синхронизм с полезным сигналом. Материалы межвузовской областной конференции молодых ученых "Проблемы современной науки". - Орел, 1996 г. - С. 217 -210.

3. Пименов В.А. Определение оптимального типа сигнала частотно-временной матрицы парно-доминантным методом, межвузовский сборник. - Воронеж, 1996 г. - С. 98 -' 105.

4. Пименов В.А., Иванов В.А.,Симаков А.Н. • Векторный вероят-тный выбор типа сигнала частотно-временной матрицу при исполь-

u-'i.;чнии математического программирования. Межвузовский сборник. -Рсронех, 1996 г. - С. 106 - 112.

5. Пименов В.А. Формирование сигналов произвольной Форш с применением частотно-временного разделения. Материалы научн.-техн. конф. "Радио и волоконно-оптическая связь, локация и навигация". Т 1. - Воронеж, 1997 г. - С. 402 - 403.

6. Пименов В.А. Исследование вопросов повышения точности автоматической подстройки девиации частоты. Материалы научь.-техн. конф. "Радио и волоконно-оптическая связь, локация и навигация" Т 1. - Воронеж, 1997 г. - С. 1053 - 1054.

7. Пименов В.А. Выбор типа сигнала частотно-временной.матрицы. Сборник научных трудов ВИПС. Вып. 6.- Орел, 1997 г. - С. 93 -98.

8. Пименов В.А. Схема формирования шумоподобных сигналов типа частотно-временной матрицы- и ее применение: Тезисы докладов Всероссийской научной конф. — Орел, ВИПС, 1997 г. - С. 234 - 235.

9. Пименов В.А. Математическая модель анализа системы стабилизации периода модуляции: Тез. докладов Всероссийской научной конф. - Орел, ВИПС, 1997 г. - С. 236 - 237.

10. Пименов В.А. Частотный модулятор с параллельной цифро-аналоговой коррекцией характеристики преобразования: Тез. докл. Всероссийской научной конф. -- Орел, ВИПС, 1897 г. - С. 267 - 268.

11. Пименов ' В.А. Некоторые вопросы построения программного обеспечения генераторов сложных сигналов. - Сб. научн. трудов. -Орел. 1997 г. - С. 452 - 458.

12. Пименоз В.А. "Передатчик сигналов типа частотновременной матрицы". Положительное решение на выдачу патента по заявке на

изобретение N i)fi11fiQnQ пт ?п пя Qfi Г •

Подписано к печати №.?? 97-_1- Формат 60x84 1Л 6.

Печатных листов . Тираж 100 эю. Заказ __Ло1_•

Курский Государственный технический университет. 3(55039, г.Курсх, ул. 50 лет Октября, 94.