RU181983U1 - RECEIVER WITH INCREASED DYNAMIC RANGE - Google Patents

RECEIVER WITH INCREASED DYNAMIC RANGE Download PDF

Info

Publication number
RU181983U1
RU181983U1 RU2018103500U RU2018103500U RU181983U1 RU 181983 U1 RU181983 U1 RU 181983U1 RU 2018103500 U RU2018103500 U RU 2018103500U RU 2018103500 U RU2018103500 U RU 2018103500U RU 181983 U1 RU181983 U1 RU 181983U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
processing unit
analog
signal
input
output
Prior art date
Application number
RU2018103500U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Николаевич Филиппов
Виктор Степанович Сафанюк
Александр Юрьевич Воронин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Ангстрем"
Priority to RU2018103500U priority Critical patent/RU181983U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU181983U1 publication Critical patent/RU181983U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к технике связи и может быть использована для построения приемного тракта аппаратуры с широкополосным, быстродействующим, высокоселективным и чувствительным приемником. Приемное устройство содержит антенну, блок аналоговой обработки, выполненный с возможностью формирования аналогового сигнала с частотой, пригодной для оцифровки, смеситель, блок аналого-цифрового преобразования, блок цифровой обработки сигналов, соединенные последовательно, и шумовой генератор, подсоединенный своим выходом ко второму входу смесителя. Выход блока цифровой обработки сигналов служит информационным выходом данных. В качестве шумового генератора использованы блок цифровой обработки сигналов, а также введенные полосовой фильтр и аттенюатор, соединенные последовательно. Блок цифровой обработки сигналов выполнен с возможностью формирования на втором дополнительном его выходе шумового сигнала с частотой вне полосы частот аналогового сигнала со скважностью, псевдослучайным образом зависящей от времени. Вход полосового фильтра подсоединен к дополнительному выходу блока цифровой обработки сигналов, а выход аттенюатора - ко второму входу смесителя. Приемное устройство позволяет увеличить динамический диапазон приемного тракта различных радиоэлектронных устройств, обеспечить универсальность при использовании любых типов АЦП, простоту адаптации шумового сигнала к различным видам и уровням аналогового сигнала. 2 ил.

Figure 00000001
The utility model relates to communication technology and can be used to build the receiving path of equipment with a broadband, high-speed, highly selective and sensitive receiver. The receiving device includes an antenna, an analog processing unit, configured to generate an analog signal with a frequency suitable for digitization, a mixer, an analog-to-digital conversion unit, a digital signal processing unit, connected in series, and a noise generator connected to its second input to the mixer. The output of the digital signal processing unit serves as an information data output. As a noise generator, a digital signal processing unit is used, as well as an input bandpass filter and an attenuator connected in series. The digital signal processing unit is configured to generate a noise signal at a second additional output thereof with a frequency outside the frequency band of the analog signal with a duty cycle pseudo-randomly depending on time. The input of the bandpass filter is connected to the additional output of the digital signal processing unit, and the attenuator output is connected to the second input of the mixer. The receiving device allows you to increase the dynamic range of the receiving path of various electronic devices, provide versatility when using any type of ADC, ease of adaptation of the noise signal to various types and levels of the analog signal. 2 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к технике связи, обнаружения, телекоммуникаций, радиолокации, радиотехнике и может быть использована для построения приемного тракта аппаратуры связного или радиолокационного назначения, радиотехнической разведки и радиотехнического контроля, прочих устройств с широкополосным, быстродействующим, высокоселективным и чувствительным приемником.The utility model relates to communication, detection, telecommunications, radar, radio engineering and can be used to build a receiving path for communication or radar equipment, radio intelligence and radio control, and other devices with a broadband, high-speed, highly selective, and sensitive receiver.

В радиоэлектронных устройствах, выполняющих анализ сигнала, принятого приемной антенной из эфира, используются различные методы цифровой обработки сигналов (ЦОС). Все подобные устройства содержат аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для преобразования сигнала из аналоговой в цифровую форму: сигнал с приемной антенны поступает на блок аналоговой обработки, затем на АЦП и далее уже в цифровом виде на устройство ЦОС. В блоке аналоговой обработки осуществляется преобразование аналогового сигнала радиочастоты в пригодный для оцифровки вид: здесь происходит предварительное усиление и фильтрация, перенос сигнала на определенную оптимальную для оцифровки сигнала частоту. Блок цифровой обработки сигналов представляет собой, как правило, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) или специализированный сигнальный процессор, в котором происходит основная обработка сигнала. Особенностью АЦП является наличие относительно высокого уровня шума, связанного с дискретностью преобразователя по амплитуде (шумы квантования). Это приводит к тому, что аналоговый (или полезный) сигнал малой амплитуды на входе АЦП становится неприемлемо зашумленным и искаженным для дальнейшей обработки. Кроме того, в устройствах, требующих высокого быстродействия и широкой полосы частот одновременного обзора приемника, применяются АЦП с параллельным выходом. В таких преобразователях в каждый период тактовой частоты сразу на многих выводах микросхемы появляются новые цифровые отсчеты. При большом количестве выводов, состояние которых меняется с логического 0 на 1 (например, при переходе через нулевой уровень в представлении чисел в бинарном дополнении), происходят кратковременные большие выбросы тока в схеме. Эти выбросы могут попасть обратно на аналоговый вход (шумы обратной связи) и, коррелируя с определенными уровнями аналогового сигнала, подвергнуть его сильному искажению и зашумлению. Поэтому во входном блоке аналоговой обработки приемного устройства предварительно достаточно сильно усиливают аналоговый принимаемый сигнал. Но кроме аналогового сигнала на вход приемного устройства может поступить преднамеренная или случайная помеха высокого уровня. При достаточно высоком усилении блока аналоговой обработки это может привести к выходу сигнала за рамки линейности блока, или сигнал может оказаться выше максимального уровня входного сигнала АЦП. Поэтому такое решение приведет к уменьшению отклика приемника на аналоговый сигнал, т.е. в условиях мешающих помех сокращается динамический диапазон приемника.In electronic devices that analyze the signal received by the receiving antenna from the air, various methods of digital signal processing (DSP) are used. All such devices contain an analog-to-digital converter (ADC) for converting a signal from analog to digital: the signal from the receiving antenna is sent to the analog processing unit, then to the ADC and then in digital form to the DSP device. In the analog processing unit, the analog signal of the radio frequency is converted into a format suitable for digitization: pre-amplification and filtering takes place here, the signal is transferred to a certain optimal frequency for digitizing the signal. The digital signal processing unit is usually a programmable logic integrated circuit (FPGA) or a specialized signal processor in which the main signal processing takes place. A feature of the ADC is the presence of a relatively high level of noise associated with the discreteness of the converter in amplitude (quantization noise). This leads to the fact that the analog (or useful) signal of small amplitude at the input of the ADC becomes unacceptably noisy and distorted for further processing. In addition, in devices requiring high speed and a wide frequency band for simultaneous viewing of the receiver, ADCs with parallel output are used. In such converters, in each period of the clock frequency, new digital readings appear on many pins of the microcircuit at once. With a large number of conclusions, the state of which changes from a logical 0 to 1 (for example, when passing through the zero level in the representation of numbers in a binary complement), short-term large surges of current occur in the circuit. These spikes can go back to the analog input (feedback noise) and, correlating with certain levels of the analog signal, subject it to severe distortion and noise. Therefore, in the input unit of the analog processing of the receiving device, the analog received signal is preliminarily amplified sufficiently. But in addition to the analog signal, a deliberate or random high-level interference can be received at the input of the receiving device. With a sufficiently high gain of the analog processing block, this can lead to the signal going beyond the linearity of the block, or the signal may turn out to be higher than the maximum ADC input signal level. Therefore, such a solution will lead to a decrease in the response of the receiver to the analog signal, i.e. in conditions of interfering interference, the dynamic range of the receiver is reduced.

Одним из возможных способов расширения динамического диапазона приемника является дизеринг, или дитеринг (см., например, "ADC Input Noise: The Good, The Bad, and The Ugly. Is No Noise Good Noise?" by Walt Kester, Analog Dialogue, vol. 40, #1, 2006, pp. 13-17). В процессе дизеринга осуществляется подмешивание псевдослучайного внеполосного сигнала, имеющего спектр, близкий к спектру «белого шума», к аналоговому сигналу, и подача смешанного сигнала на вход АЦП, чтобы вызвать дополнительные переключения АЦП для уменьшения негативного эффекта от квантования. Дополнительные переключения АЦП приводят к тому, что разные уровни аналогового сигнала тяготеют к разным вероятностям появления определенных переключений. Таким образом, после фильтрации аналогового сигнала в блоке ЦОС за счет этой дополнительной информации появляется более значимый отклик на аналоговый сигнал даже при небольшой его амплитуде, уменьшается его зашумленность и искажения, вызванные ошибками квантования. Амплитуда шума дизеринга выбирается таким образом, чтобы устранить нелинейные искажения при последующем квантовании. Если амплитуда дизеринга мала, нелинейные искажения будут устранены не полностью, либо амплитуда ошибки квантования будет меняться вместе с сигналом. Если амплитуда дизеринга велика, то шум станет заметным. Наиболее распространенным типом дизеринга является стандартный TPDF-дизеринг - белый шум с пиковой амплитудой ±1 LSB (least significant bit, шаг квантования) и треугольным распределением вероятности амплитуд.One possible way to extend the receiver’s dynamic range is by dithering, or dithering (see, for example, “ADC Input Noise: The Good, The Bad, and The Ugly. Is No Noise Good Noise?” By Walt Kester, Analog Dialogue, vol. 40, # 1, 2006, pp. 13-17). During the dithering process, a pseudo-random out-of-band signal is added that has a spectrum close to the “white noise” spectrum to an analog signal, and a mixed signal is fed to the ADC input to cause additional ADC switching to reduce the negative effect of quantization. Additional ADC switching leads to the fact that different levels of the analog signal tend to different probabilities of the occurrence of certain switching. Thus, after filtering the analog signal in the DSP unit due to this additional information, a more significant response to the analog signal appears even with its small amplitude, its noise and distortion caused by quantization errors are reduced. The amplitude of the dithering noise is chosen in such a way as to eliminate nonlinear distortions during subsequent quantization. If the dithering amplitude is small, the nonlinear distortion will not be completely eliminated, or the amplitude of the quantization error will change with the signal. If the dithering amplitude is large, then the noise will become noticeable. The most common type of dithering is standard TPDF dithering - white noise with a peak amplitude of ± 1 LSB (least significant bit, quantization step) and a triangular amplitude probability distribution.

Даже при амплитуде аналогового сигнала меньше уровня разрядной сетки АЦП (1 бит) аналоговый сигнал будет присутствовать на выходе цифрового фильтра ЦОС, тогда как в случае идеального АЦП такой же разрядности он имел бы нулевое значение. Аналогично уменьшается влияние шумов обратной связи. Так как к аналоговому подмешан псевдослучайный сигнал, переключения цифровых выходов АЦП более не коррелированы с уровнями аналогового сигнала, и влияние этого фактора также значительно уменьшается. Таким образом, становится возможным обеспечить сравнительно небольшое усиление блока аналоговой обработки и, как следствие, удается повысить динамический диапазон приемника.Even when the amplitude of the analog signal is less than the level of the ADC discharge grid (1 bit), the analog signal would be present at the output of the DSP digital filter, whereas in the case of an ideal ADC of the same capacity, it would have a zero value. Similarly, the effect of feedback noise is reduced. Since a pseudo-random signal is mixed into the analog, the switching of the digital outputs of the ADCs are no longer correlated with the levels of the analog signal, and the influence of this factor is also significantly reduced. Thus, it becomes possible to provide a relatively small gain of the analog processing unit and, as a result, it is possible to increase the dynamic range of the receiver.

Существуют способы реализации дизеринга, в том числе и встроенные непосредственно в АЦП. В известных способах реализации (см., например, спецификацию к микросхеме AD9650 производства Analog Devices) псевдослучайный сигнал, подмешивающийся к аналоговому сигналу на входе АЦП, производится в цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП). После оцифровки суммы сигналов осуществляют фильтрацию простым вычитанием тех же цифровых отсчетов, которые были поданы на ЦАП. Таким образом, минимизируется влияние псевдослучайного сигнала на аналоговый сигнал. При этом способе не важно, на какой частоте находится аналоговый сигнал, и поэтому данное решение удобно в интегральной реализации внутри самого АЦП, так как не ограничивается диапазон рабочих частот аналогового сигнала. Однако это же является и недостатком, поскольку из-за ошибок и задержек такой схемы подмешивания-фильтрации псевдослучайный сигнал не может быть полностью подавлен в рабочем диапазоне аналогового сигнала. Вследствие этого неизбежно возникает дополнительная неустранимая зашумленность аналогового сигнала. Кроме того, для качественной реализации ЦАП для генерации псевдослучайного сигнала должен обладать высоким быстродействием и собственными низкими шумами, что вносит значительный вклад в техническую сложность и стоимость схемы в интегральной реализации на одном кристалле с АЦП.There are ways to implement dithering, including those built directly into the ADC. In known implementation methods (see, for example, the specification for the AD9650 chip manufactured by Analog Devices), a pseudo-random signal mixed with an analog signal at the input of the ADC is produced in a digital-to-analog converter (DAC). After digitizing the sum of the signals, filtering is carried out by simple subtraction of the same digital samples that were submitted to the DAC. Thus, the influence of the pseudo-random signal on the analog signal is minimized. With this method, it does not matter at what frequency the analog signal is located, and therefore this solution is convenient in integrated implementation inside the ADC itself, since the range of working frequencies of the analog signal is not limited. However, this is also a drawback, because due to errors and delays of such a mixing-filtering scheme, the pseudo-random signal cannot be completely suppressed in the working range of the analog signal. As a result of this, inevitably, an additional fatal noise of the analog signal arises. In addition, for the high-quality implementation of the DAC for generating a pseudo-random signal, it must have high speed and its own low noise, which makes a significant contribution to the technical complexity and cost of the circuit in an integrated implementation on the same chip with an ADC.

Решаемой полезной моделью задачей является улучшение технико-эксплуатационных характеристик приемного тракта радиоэлектронного устройства.The problem being solved by the utility model is to improve the technical and operational characteristics of the receiving path of the electronic device.

Достигаемый технический результат - увеличение динамического диапазона приемного тракта радиоэлектронного устройства с цифровой обработкой сигналов за счет подмешивания такого псевдослучайного шумового сигнала к входу аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), который обеспечивает отсутствие зашумленности аналогового выходного сигнала.The technical result achieved is an increase in the dynamic range of the receiving path of the electronic device with digital signal processing by mixing such a pseudo-random noise signal to the input of the analog-to-digital converter (ADC), which ensures that the analog output signal is not noisy.

Дополнительный технический результат, достигаемый в заявленном устройстве, заключается в упрощении конструкции, обеспечении универсальности при использовании любых типов АЦП, простота адаптации шумового сигнала к различным видам и уровням аналогового сигнала.An additional technical result achieved in the claimed device is to simplify the design, ensure versatility when using any type of ADC, ease of adaptation of the noise signal to various types and levels of the analog signal.

Для решения поставленной задачи с достижением указанных технических результатов заявленное приемное устройство содержит антенну, блок аналоговой обработки, выполненный с возможностью формирования аналогового сигнала с частотой, пригодной для оцифровки, смеситель, блок аналого-цифрового преобразования, блок цифровой обработки сигналов, соединенные последовательно, и шумовой генератор, подсоединенный своим выходом ко второму входу смесителя. Выход блока цифровой обработки сигналов служит информационным выходом данных. В качестве шумового генератора использованы блок цифровой обработки сигналов, а также введенные полосовой фильтр и аттенюатор, соединенные последовательно. Блок цифровой обработки сигналов выполнен с возможностью формирования на втором дополнительном его выходе шумового сигнала с частотой вне полосы частот аналогового сигнала со скважностью, псевдослучайным образом зависящей от времени, причем вход полосового фильтра подсоединен к дополнительному выходу блока цифровой обработки сигналов, а выход аттенюатора - ко второму входу смесителя.To solve the problem with achieving the specified technical results, the claimed receiving device comprises an antenna, an analog processing unit, configured to generate an analog signal with a frequency suitable for digitization, a mixer, an analog-to-digital conversion unit, a digital signal processing unit connected in series, and a noise a generator connected by its output to the second input of the mixer. The output of the digital signal processing unit serves as an information data output. As a noise generator, a digital signal processing unit is used, as well as an input bandpass filter and an attenuator connected in series. The digital signal processing unit is configured to generate a noise signal at its second additional output with a frequency outside the frequency band of the analog signal with a duty cycle pseudo-randomly depending on time, the input of the bandpass filter being connected to the additional output of the digital signal processing unit, and the attenuator output to the second mixer inlet.

Указанные преимущества, а также особенности настоящей полезной поясняются с помощью предпочтительного, но не единственно возможного варианта ее выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры.These advantages, as well as the features of the present useful are explained using the preferred, but not the only possible options for its implementation with reference to the accompanying figures.

Фиг. 1 изображает блок-схему приемного тракта радиоэлектронного устройства согласно предшествующему уровню техники, где 1 - приемная антенна, 2 - блок аналоговой обработки, 3 - смеситель, 4 - блок аналого-цифрового преобразования (АЦП), 5 - блок цифровой обработки сигналов (ЦОС), 6 - шумовой генератор.FIG. 1 shows a block diagram of the receiving path of a radio electronic device according to the prior art, where 1 is a receiving antenna, 2 is an analog processing unit, 3 is a mixer, 4 is an analog-to-digital conversion (ADC) unit, 5 is a digital signal processing unit (DSP) , 6 - noise generator.

Фиг. 2 изображает блок-схему заявленного устройства, где 1 - приемная антенна, 2 - блок аналоговой обработки, 3 - смеситель, 4 - блок аналого-цифрового преобразования (АЦП), 5 - блок цифровой обработки сигналов (ЦОС), 6 - шумовой генератор, 7 - полосовой фильтр, 8 - аттенюатор.FIG. 2 depicts a block diagram of the claimed device, where 1 is a receiving antenna, 2 is an analog processing unit, 3 is a mixer, 4 is an analog-to-digital conversion (ADC) unit, 5 is a digital signal processing unit (DSP), 6 is a noise generator, 7 - band-pass filter, 8 - attenuator.

Для предшествующего уровня техники характерна следующая типовая блок-схема приемного устройства (фиг. 1), использующего дизеринг для расширения динамического диапазона его работы.For the prior art is characterized by the following typical block diagram of a receiving device (Fig. 1), which uses dithering to expand the dynamic range of its operation.

Известное приемное устройство (фиг. 1) содержит антенну 1, блок аналоговой обработки 2, смеситель 3, блок аналого-цифрового преобразования 4 (АЦП), блок цифровой обработки сигналов 5 (ЦОС), соединенные последовательно, и шумовой генератор 6, подсоединенный ко второму входу смесителя 3. Основной выход блока ЦОС 5 представляет собой информационный выход данных.A known receiving device (Fig. 1) contains an antenna 1, an analog processing unit 2, a mixer 3, an analog-to-digital conversion unit 4 (ADC), a digital signal processing unit 5 (DSP) connected in series, and a noise generator 6 connected to the second the input of the mixer 3. The main output of the DSP block 5 is an information data output.

Заявленное приемное устройство (фиг. 2) также содержит антенну 1, блок аналоговой обработки 2, смеситель 3, блок аналого-цифрового преобразования 4 (АЦП), блок цифровой обработки сигналов 5 (ЦОС), соединенные последовательно, и шумовой генератор 6, подсоединенный ко второму входу смесителя 3.The claimed receiving device (Fig. 2) also contains an antenna 1, an analog processing unit 2, a mixer 3, an analog-to-digital conversion unit 4 (ADC), a digital signal processing unit 5 (DSP) connected in series, and a noise generator 6 connected to the second input of the mixer 3.

В качестве шумового генератора 6 в заявленном приемном устройстве использованы блок цифровой обработки сигналов 5 (ЦОС) и введенные полосовой фильтр 7 (пассивный) и аттенюатор 8, соединенные последовательно, причем вход полосового фильтра 7 подсоединен к дополнительному выходу блока ЦОС 5, а выход аттенюатора 8 - ко второму входу смесителя 3. Основной первый выход блока ЦОС 5 представляет собой информационный выход данных.As the noise generator 6 in the claimed receiving device, the digital signal processing unit 5 (DSP) and the introduced bandpass filter 7 (passive) and the attenuator 8 are connected in series, the input of the bandpass filter 7 being connected to the additional output of the DSP unit 5, and the output of the attenuator 8 - to the second input of the mixer 3. The main first output of the DSP unit 5 is an information data output.

Работает заявленное приемное устройство (фиг.2) следующим образом.The claimed receiving device (figure 2) works as follows.

Принимаемый радиочастотный сигнал с антенны 1 поступает в блок 2 аналоговой обработки, в котором он усиливается, предварительно фильтруется и преобразуется из радиочастотного сигнала в пригодный для оцифровки вид с определенной, оптимальной для оцифровки частотой. Этот сигнал через смеситель 3 поступает на блок АЦП 4, где производится аналого-цифровое преобразование сигнала. С блока АЦП 4 оцифрованный сигнал поступает в блок ЦОС 5, который представляет собой ПЛИС или процессор.The received radio frequency signal from the antenna 1 enters the analog processing unit 2, in which it is amplified, pre-filtered and converted from the radio frequency signal into a form suitable for digitization with a certain frequency optimal for digitization. This signal through the mixer 3 is fed to the ADC unit 4, where the analog-to-digital signal conversion is performed. From the ADC block 4, the digitized signal enters the DSP block 5, which is an FPGA or processor.

ПЛИС (или процессор) блока ЦОС 5 обеспечивает формирование дополнительного сигнала вне полосы частот основного оцифрованного сигнала со скважностью, псевдослучайным образом зависящей от времени, и спектром, соответствующим спектру белого шума. Этот дополнительный сигнал поступает с дополнительного выхода блока ЦОС 5 на вход полосового фильтра 7, пропускная полоса частот которого соответствует полосе частот за пределами полосы частот основного сигнала. Таким образом, формируется шумоподобный сигнал, не имеющий в частотной области компонент в пределах полосы аналогового сигнала.The FPGA (or processor) of the DSP 5 block provides the formation of an additional signal outside the frequency band of the main digitized signal with a duty cycle pseudorandomly dependent on time and a spectrum corresponding to the white noise spectrum. This additional signal comes from the additional output of the DSP unit 5 to the input of the band-pass filter 7, the bandwidth of which corresponds to the frequency band outside the frequency band of the main signal. Thus, a noise-like signal is formed that does not have a component in the frequency domain within the analog signal band.

Затем указанный дополнительный сигнал через аттенюатор 8, который снижает уровень дополнительного сигнала до значения ниже максимально допустимого уровня входного сигнала блока АЦП 5, поступает на второй вход смесителя 3. Смеситель 3 осуществляет смешивание аналогового сигнала, поступающего с выхода блока 2 аналоговой обработки на вход смесителя 3 и дополнительного сигнала, поступающего с выхода аттенюатора 8 на второй вход смесителя 3 для следующего отсчета. Процесс повторяется для каждого из отсчетов, обеспечивая дополнительные переключения блока АЦП 5 с повышением отклика на основной сигнал, поступающий с выхода блока 2 аналоговой обработки. Таким образом, в заявленном техническом решении обеспечивается обратная связь от блока ЦОС 5 по цепи полосовой фильтр 7 - аттенюатор 8 ко второму входу смесителя 3.Then, the specified additional signal through the attenuator 8, which reduces the level of the additional signal to a value below the maximum allowable input level of the ADC 5, is fed to the second input of the mixer 3. The mixer 3 mixes the analog signal from the output of the analog processing unit 2 to the input of the mixer 3 and an additional signal from the output of the attenuator 8 to the second input of the mixer 3 for the next count. The process is repeated for each of the samples, providing additional switching of the ADC 5 with an increase in the response to the main signal from the output of the analog processing unit 2. Thus, in the claimed technical solution, feedback is provided from the DSP unit 5 along the chain of a band-pass filter 7 - attenuator 8 to the second input of the mixer 3.

В заявленном техническом решении шумовой сигнал (псевдослучайный, со спектром, соответствующим спектру белого шума) формируется на одном из цифровых выводов микросхемы блока ЦОС 5 и полосовым фильтром 7 (пассивным, аналоговым). Так как заранее известно, какую частоту и полосу занимает аналоговый низкочастотный сигнал на входе блока АЦП 4, а при проектировании частота оцифровки блока АЦП 4 выбирается с хорошим запасом относительно полосы аналогового сигнала для качественной защиты от наложения, всегда есть возможность сформировать шумовой сигнал на частоте и в полосе, далеко отстоящей от аналогового сигнала. Вследствие этого в блоке ЦОС 5 удается практически полностью подавить эту полосу частот цифровыми методами, исключив дополнительную зашумленность аналогового сигнала, за счет чего достигается заявленный технический результат полезной модели.In the claimed technical solution, a noise signal (pseudo-random, with a spectrum corresponding to the spectrum of white noise) is formed on one of the digital outputs of the DSP unit 5 and the bandpass filter 7 (passive, analog). Since it is known in advance what frequency and band the analog low-frequency signal at the input of the ADC 4 unit occupies, and during design, the digitization frequency of the ADC 4 unit is selected with a good margin relative to the analog signal band for high-quality protection against overlap, it is always possible to generate a noise signal at a frequency and in a band far from the analog signal. As a result, in the DSP block 5, it is possible to almost completely suppress this frequency band by digital methods, eliminating the additional noise of the analog signal, due to which the claimed technical result of the utility model is achieved.

Преимуществами заявленного приемного устройства перед известными техническими решениями являются:The advantages of the claimed receiving device over the known technical solutions are:

- меньшая зашумленность в полосе частот аналогового сигнала при смешивании с шумовым за счет того, что шумовой сигнал формируется в блоке ЦОС вне полосы частот аналогового, а полосовой фильтр 7 подавляет всевозможные остаточные частотные компоненты сформированного шумового сигнала в полосе частот аналогового сигнала; как следствие, более высокие чувствительность и динамический диапазон приемного тракта;- less noise in the frequency band of the analog signal when mixed with the noise due to the fact that the noise signal is generated in the DSP unit outside the analog frequency band, and the band-pass filter 7 suppresses all kinds of residual frequency components of the generated noise signal in the frequency band of the analog signal; as a result, higher sensitivity and dynamic range of the receiving path;

- простота реализации: используется всего лишь один цифровой пин микросхемы блока ЦОС 5 и простая схема пассивной фильтрации и аттенюации;- ease of implementation: only one digital pin of the DSP 5 unit microchip and a simple passive filtering and attenuation circuit are used;

- универсальность: подходит для любых типов АЦП;- versatility: suitable for all types of ADCs;

- гибкость: так как псевдослучайный шумовой сигнал формируется в блоке ЦОС 5 непосредственно в микросхеме, подключенной к блоку АЦП 4 и осуществляющей быструю обработку принятого сигнала, существует возможность удобного и быстрого управления шумовым сигналом и его адаптации к различным видам и уровням аналогового сигнала.- flexibility: since a pseudo-random noise signal is generated in the DSP block 5 directly in the microcircuit connected to the ADC block 4 and performing fast processing of the received signal, it is possible to conveniently and quickly control the noise signal and adapt it to various types and levels of the analog signal.

Наиболее успешно заявленное приемное устройство с увеличенным динамическим диапазоном его осуществления промышленно применимо для построения приемного тракта аппаратуры связного или радиолокационного назначения, радиотехнической разведки и радиотехнического контроля, прочих устройств с широкополосным, быстродействующим, высокоселективным и чувствительным приемником.The most successfully claimed receiving device with an increased dynamic range of its implementation is industrially applicable for the construction of a receiving path for communication or radar equipment, radio reconnaissance and radio control, and other devices with a broadband, high-speed, highly selective and sensitive receiver.

Claims (1)

Приемное устройство, содержащее антенну, блок аналоговой обработки, выполненный с возможностью формирования аналогового сигнала с частотой, пригодной для оцифровки, смеситель, блок аналого-цифрового преобразования, блок цифровой обработки сигналов, соединенные последовательно, и шумовой генератор, подсоединенный своим выходом ко второму входу смесителя, при этом выход блока цифровой обработки сигналов служит информационным выходом данных, отличающееся тем, что в качестве шумового генератора использованы блок цифровой обработки сигналов, а также введенные полосовой фильтр и аттенюатор, соединенные последовательно, блок цифровой обработки сигналов выполнен с возможностью формирования на втором дополнительном его выходе шумового сигнала с частотой вне полосы частот аналогового сигнала со скважностью, псевдослучайным образом зависящей от времени, причем вход полосового фильтра, подсоединен к дополнительному выходу блока цифровой обработки сигналов, а выход аттенюатора - ко второму входу смесителя.A receiving device comprising an antenna, an analog processing unit, configured to generate an analog signal with a frequency suitable for digitization, a mixer, an analog-to-digital conversion unit, a digital signal processing unit, connected in series, and a noise generator connected by its output to the second input of the mixer wherein the output of the digital signal processing unit serves as an information data output, characterized in that the digital signal processing unit is used as a noise generator In this case, as well as the introduced bandpass filter and attenuator connected in series, the digital signal processing unit is configured to generate a noise signal at its second additional output with a frequency outside the frequency band of the analog signal with a duty cycle pseudo-randomly depending on time, and the input of the bandpass filter is connected to the additional output of the digital signal processing unit, and the attenuator output to the second input of the mixer.
RU2018103500U 2016-12-29 2016-12-29 RECEIVER WITH INCREASED DYNAMIC RANGE RU181983U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103500U RU181983U1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 RECEIVER WITH INCREASED DYNAMIC RANGE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103500U RU181983U1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 RECEIVER WITH INCREASED DYNAMIC RANGE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU181983U1 true RU181983U1 (en) 2018-07-31

Family

ID=63141987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018103500U RU181983U1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 RECEIVER WITH INCREASED DYNAMIC RANGE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU181983U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926513A (en) * 1997-01-27 1999-07-20 Alcatel Alsthom Compagnie Generale D'electricite Receiver with analog and digital channel selectivity
US6268814B1 (en) * 2000-03-14 2001-07-31 Lucent Technologies Inc. Carrier-dependent dithering for analog-to-digital conversion
RU2548658C1 (en) * 2013-10-03 2015-04-20 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Radio receiving device with switch control of dither signal amplitude

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926513A (en) * 1997-01-27 1999-07-20 Alcatel Alsthom Compagnie Generale D'electricite Receiver with analog and digital channel selectivity
US6268814B1 (en) * 2000-03-14 2001-07-31 Lucent Technologies Inc. Carrier-dependent dithering for analog-to-digital conversion
RU2548658C1 (en) * 2013-10-03 2015-04-20 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Radio receiving device with switch control of dither signal amplitude

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СИДОРОВ Е. Н. Реализация цифровых понижающих преобразователей на ПЛИС, Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов 2013, #6, рис.2. КЕСТЕР УОЛТ Входной шум АЦП: хороший, плохой и опасный. Хорошо ли, когда его нет? КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ, 2008, #9, рис.5. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kester Mt-001: Taking the mystery out of the infamous formula," snr= 6.02 n+ 1.76 db," and why you should care
JP3836328B2 (en) Integrated circuit having AD converter
US8849882B2 (en) Generation of an analog Gaussian noise signal having predetermined characteristics
US9184775B2 (en) Methods and apparatus for adaptive nonlinear coincident interference cancellation
US10680632B2 (en) TI ADC circuit
Vadipour Techniques for preventing tonal behavior of data weighted averaging algorithm in/spl Sigma/-/spl Delta/modulators
CN103560800B (en) A kind of jitter generator and shake production method improving ADC+FPGA digital received system sensitivity
CN110138385B (en) Non-linear background calibration of samplers and amplifiers in an ADC
Rakuljic et al. Tree-structured DEM DACs with arbitrary numbers of levels
RU181983U1 (en) RECEIVER WITH INCREASED DYNAMIC RANGE
US9344107B1 (en) Continuous time ADC and filter
US9929738B2 (en) Spectrally shaped random signal
CN107947797B (en) Oversampling analog-to-digital converter
EP2381578A1 (en) A sigma delta converter
Allén et al. Modeling and mitigation of nonlinear distortion in wideband A/D converters for cognitive radio receivers
US6320526B1 (en) Sigma-delta analog/digital converter with adaptive dither
CN101707483A (en) Narrowband large-amplitude jitter generator for sampling system
US10097194B2 (en) Method of synthesis of an analogue noise, noise synthesizer and coding chain using such a synthesiser
Tonn et al. Real-Time Processing and Delta-Sigma Modulation on FPGA for Switching Mode RF Amplifiers
Prisco et al. Compressive sampling based radar receiver
CN111384949A (en) Mismatch compensation in analog-to-digital converters using reference path reconfiguration
Mincey et al. Blocker-Tolerant and High-Sensitivity $\Delta\Sigma $ Correlation Digitizer for Radar and Coherent Receiver Applications
US20230344436A1 (en) Noise-Shaping of Additive Dither in Analog-to-Digital Converters
TWI842380B (en) Analog signal synchronization and restoration circuit
EP4387107A1 (en) Interferer cancellation device

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20201230