RU2660660C2 - Radio receiving device with the dither signal amplitude switch control - Google Patents

Radio receiving device with the dither signal amplitude switch control Download PDF

Info

Publication number
RU2660660C2
RU2660660C2 RU2016113942A RU2016113942A RU2660660C2 RU 2660660 C2 RU2660660 C2 RU 2660660C2 RU 2016113942 A RU2016113942 A RU 2016113942A RU 2016113942 A RU2016113942 A RU 2016113942A RU 2660660 C2 RU2660660 C2 RU 2660660C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
adc
signal
radio
Prior art date
Application number
RU2016113942A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016113942A (en
Inventor
Владимир Александрович Маковий
Сергей Александрович Ермаков
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
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 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2016113942A priority Critical patent/RU2660660C2/en
Publication of RU2016113942A publication Critical patent/RU2016113942A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2660660C2 publication Critical patent/RU2660660C2/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
    • H04B1/62—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 for providing a predistortion of the signal in the transmitter and corresponding correction in the receiver, e.g. for improving the signal/noise ratio
    • H04B1/64—Volume compression or expansion arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Abstract

FIELD: radio equipment and communications.
SUBSTANCE: invention relates to radio equipment
and can be used to create promising radio facilities with programmable architecture with digital signal processing directly at the radio frequency under the influence of blocking signals to ensure stable radio communication in complex interference environment. Radio receiving device with dither signal amplitude switch control contains: in series connected input circuits unit and pre-selector, adder, analogue-to-digital converter (ADC), digital receiving path and demodulator, which output is the device information output; in series connected dither signal generator and key, which output is connected to the adder second input; sampling frequency source comprising N reference oscillators, whose outputs are connected to respective switch inputs, which output is the sampling frequency source output and connected to the ADC clock input, as well as in series connected the received signal amplitude calculator, which input is connected to the ADC output, and digital comparator, which output is connected to the key first input.
EFFECT: technical result is increase in the dynamic range by the useful signal blocking while preserving the radio receiving device parameters by selectivity.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания перспективных радиосредств с программируемой архитектурой с цифровой обработкой сигналов непосредственно на радиочастоте, в условиях воздействия блокирующих сигналов для обеспечения устойчивой радиосвязи в сложной помеховой обстановке.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to create promising radio facilities with a programmable architecture with digital signal processing directly at the radio frequency, under the influence of blocking signals to ensure stable radio communication in a difficult jamming environment.

Такие приемники описаны, например, в книгах «Cognitive radio technol-ogy», Second Edition, Elsevier Science & Technology Books, 2009. - p.p. 828, автора Bruce Alan Fette и «Software defined radio: enabling technologies», John Wiley & Sons, Chichester, UK, 2002. - p.p. 442 автора W. Tuttlebee, Ed, в которых их называют идеальными.Such receivers are described, for example, in the books Cognitive radio technol-ogy, Second Edition, Elsevier Science & Technology Books, 2009. - p.p. 828, author Bruce Alan Fette and Software Defined Radio: enabling technologies, John Wiley & Sons, Chichester, UK, 2002. - p.p. 442 by W. Tuttlebee, Ed, in which they are called ideal.

Сущность таких устройств заключается в осуществлении аналого-цифрового преобразования (АЦП) на радиочастоте; применении размывающих сигналов, позволяющих увеличить частотную избирательность; обеспечении максимального размаха принимаемого сигнала на входе АЦП, не приводящего к ограничению в аналого-цифровом тракте (АЦТ), что позволяет увеличить динамический диапазон по блокированию полезного сигнала.The essence of such devices is the implementation of analog-to-digital conversion (ADC) at the radio frequency; the use of blurring signals to increase frequency selectivity; ensuring the maximum magnitude of the received signal at the input of the ADC, which does not lead to a limitation in the analog-to-digital path (ADC), which allows to increase the dynamic range for blocking the useful signal.

В существующих аналогах [1-4], погрешность оцифровки и температурный дрейф характеристик АЦП и пикового детектора проявляются в недетерминированности фактического входного уровня переполнения АЦП. Это приводит к необходимости устанавливать порог компаратора исходя из минимально возможного в процессе эксплуатации уровня сигнала, вызывающего переполнение в АЦТ, и, следовательно, к уменьшению динамического диапазона по блокированию.In existing analogs [1-4], the digitization error and the temperature drift of the characteristics of the ADC and peak detector are manifested in the non-determinism of the actual input level of the ADC overflow. This leads to the need to set the threshold of the comparator based on the minimum possible during operation of the signal level, causing overflow in the ACC, and, consequently, to reduce the dynamic range for blocking.

Наиболее близким к заявляемому, является устройство, описанное в патенте [1], принятое за прототип.Closest to the claimed is the device described in the patent [1], taken as a prototype.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства-прототипа, где обозначено:In FIG. 1 shows a functional diagram of a prototype device, where it is indicated:

1 - блок входных цепей и преселектора;1 - block input circuits and preselector;

2 - сумматор;2 - adder;

3 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);3 - analog-to-digital Converter (ADC);

4 - цифровой приемный тракт;4 - digital receiving path;

5 - демодулятор;5 - demodulator;

6 - формирователь размывающего сигнала;6 - driver erosion signal;

7 - источник частоты дискретизации;7 - source of sampling frequency;

8.1-8.N - с первого по N-й опорный генератор;8.1-8.N - from the first to the N-th reference generator;

9 - коммутатор;9 - switch;

12 - ключ;12 - key;

13 - пиковый детектор;13 - peak detector;

18 - компаратор.18 is a comparator.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные блок входных цепей и преселектора 1, сумматор 2, АЦП 3, цифровой приемный тракт 4 и демодулятор 5, выход которого является информационным выходом устройства; а также содержит формирователь размывающего сигнала 6, источник частоты дискретизации 7, содержащий N опорных генераторов 8.1…8.N, выходы которых соединены с соответствующими входами коммутатора 9, выход которого является выходом источника частоты дискретизации 7 и соединен с тактовым входом АЦП 3.The prototype device contains a series-connected block of input circuits and preselector 1, adder 2, ADC 3, a digital receiving path 4 and a demodulator 5, the output of which is the information output of the device; and also contains a driver of the erosion signal 6, a sampling frequency source 7, containing N reference generators 8.1 ... 8.N, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the switch 9, the output of which is the output of the sampling frequency source 7 and connected to the clock input of the ADC 3.

Кроме того, приемник содержит последовательно соединенные пиковый детектор 13, компаратор 18 с пороговым значением П1 и ключ 12, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2, а второй вход ключа 12 подсоединен к выходу формирователя размывающего сигнала 6. Также, выход блока входных цепей и преселектора 1 соединен с входом пикового детектора 13.In addition, the receiver contains a series-connected peak detector 13, a comparator 18 with a threshold value P1 and a key 12, the output of which is connected to the second input of the adder 2, and the second input of the key 12 is connected to the output of the driver of the erosion signal 6. Also, the output of the input circuit block and preselector 1 is connected to the input of the peak detector 13.

Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device operates as follows.

Входной радиочастотный сигнал поступает на вход радиоприемного устройства и проходит через блок входных цепей и преселектора 1, в котором происходит его усиление и фильтрация помех, находящихся вне полосы пропускания преселектора. С выхода блока 1 принимаемый сигнал поступает на первый вход сумматора 2, а также на вход пикового детектора 13, с выхода которого измеренное значение амплитуды принимаемого сигнала сравнивается с порогом П1 с помощью компаратора 18. Если амплитуда принимаемого сигнала превышает пороговое значение, то ключ 12 прекращает поступление сигнала с выхода формирователя аддитивного размывающего сигнала 6 на второй вход сумматора 2, если же измеренная амплитуда меньше порогового значения, то ключ 12 пропускает сигнал с выхода формирователя аддитивного размывающего сигнала 6 на второй вход сумматора 2. С выхода сумматора 2 сигнал поступает на сигнальный вход АЦП 3, на тактовый вход которого поступает сигнал с частотой дискретизации. Для ее формирования в состав источника частоты дискретизации 7 входят N опорных генераторов 8.1-8.N и коммутатор 9, подключающий тактовый вход АЦП 3 к одному из них в соответствии с текущим режимом работы АЦП 3. Квантованные отсчеты сигнала после АЦП 3 поступают в цифровой приемный тракт 4, где осуществляются фильтрация, перенос сигнала на нулевую частоту и децимация для понижения частоты дискретизации. Далее, в демодуляторе 5 происходит принятие решения о приеме сигнала. Принятая информация поступает на выход радиоприемного устройства.The input RF signal is fed to the input of the radio receiver and passes through the block of input circuits and preselector 1, in which it is amplified and filtered out of interference outside the passband of the preselector. From the output of block 1, the received signal is fed to the first input of adder 2, as well as to the input of the peak detector 13, from the output of which the measured value of the amplitude of the received signal is compared with threshold П1 using the comparator 18. If the amplitude of the received signal exceeds the threshold value, then the key 12 stops the signal from the output of the driver of the additive erosion signal 6 to the second input of the adder 2, if the measured amplitude is less than the threshold value, then the key 12 passes the signal from the output of the driver of the additive about the erosion signal 6 to the second input of the adder 2. From the output of the adder 2, the signal is fed to the signal input of the ADC 3, the clock input of which receives a signal with a sampling frequency. For its formation, the source of sampling frequency 7 includes N reference oscillators 8.1-8.N and a switch 9 that connects the clock input of the ADC 3 to one of them in accordance with the current mode of operation of the ADC 3. The quantized samples of the signal after ADC 3 go to the digital receiving tract 4, where filtering, transferring the signal to zero frequency and decimation are performed to lower the sampling frequency. Further, in the demodulator 5, a decision is made to receive the signal. The received information is sent to the output of the radio receiver.

Одним из важнейших динамических параметров, характеризующих возможность радиоприемного устройства осуществлять прием сигнала при наличии помех большой амплитуды, является динамический диапазон по блокированию [5], который определяется как отношение максимального уровня радиопомехи на входе, при котором коэффициент блокирования равен заданному значению, к чувствительности радиоприемного устройства при отсутствии помех.One of the most important dynamic parameters characterizing the ability of a radio receiver to receive a signal in the presence of large amplitude interference is the dynamic blocking range [5], which is defined as the ratio of the maximum level of radio noise at the input, at which the blocking coefficient is equal to a given value, to the sensitivity of the radio receiver in the absence of interference.

Недостатком устройства-прототипа является сужение динамического диапазона по блокированию полезного сигнала за счет уменьшения максимального уровня блокирующего сигнала, не приводящего к ограничению в АЦП, вследствие необходимости занижения порога компаратора на величину погрешности, вызванной тепловым дрейфом параметров АЦП и собственно компаратора.The disadvantage of the prototype device is the narrowing of the dynamic range for blocking the useful signal by reducing the maximum level of the blocking signal, which does not limit the ADC, due to the need to lower the threshold of the comparator by the amount of error caused by the thermal drift of the parameters of the ADC and the comparator itself.

Задачей изобретения является реализация управления амплитудой размывающего сигнала независимо от температурных погрешностей и дрейфа уровня входного сигнала АЦП, вызывающего переполнение.The objective of the invention is the implementation of the control of the amplitude of the erosion signal, regardless of temperature errors and level drift of the input ADC signal, causing overflow.

Достигаемый технический результат - увеличение динамического диапазона по блокированию полезного сигнала при сохранении параметров по избирательности радиоприемного устройства.The technical result achieved is an increase in the dynamic range for blocking the useful signal while maintaining the parameters for the selectivity of the radio receiver.

Для решения поставленной задачи в известное радиоприемное устройство, содержащее: последовательно соединенные блок входных цепей и преселектора, сумматор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой приемный тракт и демодулятор, выход которого является информационным выходом устройства; последовательно соединенные формирователь размывающего сигнала и ключ, выход которого соединен со вторым входом сумматора; источник частоты дискретизации, содержащий N опорных генераторов, выходы которых соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого является выходом источника частоты дискретизации и соединен с тактовым входом АЦП, согласно изобретению дополнительно введены последовательно соединенные вычислитель амплитуды принимаемого сигнала, вход которого соединен с выходом АЦП, и цифровой компаратор с пороговым значением П2, выход которого подсоединен к первому входу ключа, при этом пороговое значение П2 определяется по формуле:To solve the problem in a known radio receiving device, comprising: a series-connected block of input circuits and a preselector, an adder, an analog-to-digital converter (ADC), a digital receiving path and a demodulator, the output of which is the information output of the device; serially connected driver of the erosion signal and a key, the output of which is connected to the second input of the adder; a sampling frequency source containing N reference generators whose outputs are connected to the corresponding inputs of the switch, the output of which is the output of the sampling frequency source and connected to the ADC clock input, according to the invention, a series-connected calculator of the received signal amplitude, the input of which is connected to the ADC output, is additionally introduced, and a digital comparator with a threshold value of P2, the output of which is connected to the first input of the key, while the threshold value of P2 is determined by the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где FS - мгновенное значение цифрового сигнала, соответствующее максимальному входному мгновенному напряжению, не вызывающему ограничения АЦП;where FS is the instantaneous value of the digital signal corresponding to the maximum input instantaneous voltage that does not cause ADC limitation;

Ad - амплитуда размывающего сигнала, В;A d is the amplitude of the erosion signal, V;

KADC - коэффициент преобразования АЦП, устанавливающий соответствие между входным напряжением АЦП и его выходным кодом,

Figure 00000002
.K ADC - ADC conversion coefficient, establishing a correspondence between the input voltage of the ADC and its output code,
Figure 00000002
.

Функциональная схема заявляемого приемного устройства представлена на фиг. 2, где обозначено:A functional diagram of the inventive receiving device is shown in FIG. 2, where indicated:

1 - блок входных цепей и преселектора;1 - block input circuits and preselector;

2 - сумматор;2 - adder;

3 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);3 - analog-to-digital Converter (ADC);

4 - цифровой приемный тракт;4 - digital receiving path;

5 - демодулятор;5 - demodulator;

6 - формирователь размывающего сигнала;6 - driver erosion signal;

7 - источник частоты дискретизации;7 - source of sampling frequency;

8.1…8.N - с первого по N-й опорные генераторы;8.1 ... 8.N - from the first to the N-th reference generators;

9 - коммутатор;9 - switch;

10 - вычислитель амплитуды принимаемого сигнала;10 - calculator of the amplitude of the received signal;

11 - цифровой компаратор;11 - digital comparator;

12 - ключ.12 is the key.

Заявляемое устройство содержит: последовательно соединенные блок входных цепей и преселектора 1, сумматор 2, АЦП 3, цифровой приемный тракт 4 и демодулятор 5, выход которого является информационным выходом устройства; последовательно соединенные формирователь размывающего сигнала 6 и ключ 12, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2. Кроме того, устройство содержит источник частоты дискретизации 7, содержащий N опорных генераторов 8.1-8.N, выходы которых соединены с соответствующими N входами коммутатора 9, выход которого является выходом источника частоты дискретизации 7 и соединен с тактовым входом АЦП 3, выход которого через последовательно соединенные вычислитель амплитуды принимаемого сигнала 10 и цифровой компаратор 11 соединен с первым входом ключа 12.The inventive device comprises: series-connected block of input circuits and preselector 1, adder 2, ADC 3, digital receiving path 4 and demodulator 5, the output of which is the information output of the device; serially connected the driver of the erosion signal 6 and the key 12, the output of which is connected to the second input of the adder 2. In addition, the device contains a sampling frequency source 7 containing N reference generators 8.1-8.N, the outputs of which are connected to the corresponding N inputs of the switch 9, the output which is the output of the sampling frequency source 7 and is connected to the clock input of the ADC 3, the output of which is connected through a series-connected calculator of the amplitude of the received signal 10 and the digital comparator 11 to the first input house key 12.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Входной радиочастотный сигнал поступает на вход радиоприемного устройства и проходит через блок входных цепей и преселектора 1, в котором происходят его усиление и фильтрация помех, находящихся вне полосы пропускания преселектора. С выхода блока 1 принимаемый сигнал поступает на первый вход сумматора 2, где происходит его сложение с подаваемым через ключ 12 аддитивным размывающим сигналом, формируемым в блоке 6.The input RF signal is fed to the input of the radio receiver and passes through the block of input circuits and preselector 1, in which its amplification and filtering of interference outside the preselector passband occur. From the output of block 1, the received signal is fed to the first input of adder 2, where it is added to the additive erosion signal supplied through key 12, which is generated in block 6.

С выхода сумматора 2 сигнал поступает на сигнальный вход АЦП 3, на тактовый вход которого поступает сигнал с частотой дискретизации. Для его формирования в состав источника частоты дискретизации 7 входят N опорных генераторов 8.1-8.N и коммутатор 9, подключающий тактовый вход АЦП 3 к одному из этих генераторов, в соответствии с текущим режимом работы АЦП 3. Квантованные отсчеты сигнала после АЦП 3 поступают в цифровой приемный тракт 4, а также на вход вычислителя амплитуды принимаемого сигнала 10, с выхода которого измеренное значение амплитуды принимаемого сигнала подается на вход цифрового компаратора 11, где происходит сравнение значения амплитуды принимаемого сигнала с пороговым значением П2 этого компаратора. Если амплитуда принимаемого сигнала превышает пороговое значение П2, то ключ 12 прекращает поступление размывающего сигнала с выхода блока 6 на второй вход сумматора 2, если же измеренная амплитуда меньше порогового значения П2, то ключ 12 пропускает размывающий сигнал с выхода блока 6 на второй вход сумматора 2. В цифровом приемном тракте 4 осуществляется фильтрация, перенос сигнала на нулевую частоту и децимация для понижения частоты дискретизации. Далее, в демодуляторе 5 происходит принятие решения о приеме сигнала. Принятая информация поступает на выход радиоприемного устройства.From the output of the adder 2, the signal is fed to the signal input of the ADC 3, the clock input of which receives a signal with a sampling frequency. For its formation, the source of sampling frequency 7 includes N reference oscillators 8.1-8.N and a switch 9 that connects the clock input of the ADC 3 to one of these generators, in accordance with the current mode of operation of the ADC 3. The quantized samples of the signal after ADC 3 are received the digital receiving path 4, as well as to the input of the calculator of the amplitude of the received signal 10, from the output of which the measured value of the amplitude of the received signal is fed to the input of the digital comparator 11, where the amplitude of the received signal is compared with the horn value of P2 of this comparator. If the amplitude of the received signal exceeds the threshold value P2, then the key 12 stops the erosion signal from the output of block 6 to the second input of the adder 2, if the measured amplitude is less than the threshold value P2, then the key 12 passes the erosion signal from the output of block 6 to the second input of the adder 2 In the digital receiving path 4, filtering, transferring the signal to zero frequency and decimation is carried out to lower the sampling frequency. Further, in the demodulator 5, a decision is made to receive the signal. The received information is sent to the output of the radio receiver.

К несомненным преимуществам такой реализации устройства относится отсутствие влияния дрейфа уровня переполнения АЦП 3 на принятие решения об отключении размывающего сигнала, независимо от температурного режима работы, поскольку оценка амплитуды и сравнение с порогом выполняются в цифровом виде. Это позволяет увеличить максимальный неограниченный уровень блокирующего сигнала путем строгого задания максимально возможного порога отключения размывающего сигнала. Частотная избирательность, для обеспечения которой в устройстве-прототипе используется размывающий сигнал, также не изменяется, поскольку при больших уровнях, превышающих порог срабатывания П2 цифрового компаратора 11, блокирующий сигнал обеспечивает уменьшение корреляции между сигналом и продуктами, возникающими вследствие нелинейности амплитудной характеристики АЦТ, и является размывающим сигналом для принимаемого сигнала.The undoubted advantages of such an implementation of the device include the absence of the influence of the ADC 3 overflow level drift on the decision to turn off the erosion signal, regardless of the operating temperature, since the amplitude estimation and comparison with the threshold are performed in digital form. This allows you to increase the maximum unlimited level of the blocking signal by strictly specifying the maximum possible threshold for turning off the erosion signal. The frequency selectivity, for which the erosion signal is used in the prototype device, also does not change, because at high levels exceeding the response threshold P2 of the digital comparator 11, the blocking signal provides a decrease in the correlation between the signal and the products arising due to the nonlinearity of the amplitude characteristic of the ACC, and a fading signal for the received signal.

Реализация блоков 1-9 и 12 заявляемого приемного устройства аналогична блокам устройства-прототипа и может быть выполнена в соответствии с монографией Пауль Хоровиц и Уинфилд Хилл «Искусство схемотехники» в 2-х томах. Москва, Мир, 1986 г. The implementation of blocks 1-9 and 12 of the claimed receiving device is similar to the blocks of the prototype device and can be performed in accordance with the monograph by Paul Horowitz and Winfield Hill “The Art of Circuit Engineering” in 2 volumes. Moscow, World, 1986

Реализация блока 11 известна и также описана в монографии Пауль Хоровиц и Уинфилд Хилл «Искусство схемотехники» в 2-х томах. Том 1. Москва, Мир, 1986 г., стр. 534-535.The implementation of block 11 is known and also described in the monograph by Paul Horowitz and Winfield Hill “The Art of Circuit Engineering” in 2 volumes. Volume 1. Moscow, World, 1986, pp. 534-535.

Блок 10 предназначен для оценки цифрового кода А на выходе АЦП, соответствующего мгновенной амплитуде принимаемого сигнала, путем вычисления абсолютного значения текущих отсчетов S принимаемого сигнала, которое в общем случае может быть рассчитано по формуле:Block 10 is designed to evaluate the digital code A at the ADC output corresponding to the instantaneous amplitude of the received signal by calculating the absolute value of the current samples S of the received signal, which in the general case can be calculated by the formula:

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где S - цифровой код текущего отсчета принимаемого сигнала;where S is the digital code of the current count of the received signal;

Figure 00000004
- цифровой код, соответствующий мгновенной амплитуде принимаемого сигнала;
Figure 00000004
- a digital code corresponding to the instantaneous amplitude of the received signal;

Figure 00000005
- поразрядно инвертированное значение цифрового кода текущего отсчета принимаемого сигнала.
Figure 00000005
- bitwise inverted value of the digital code of the current count of the received signal.

Реализация блока 10 является обычной инженерной задачей и может быть выполнена, например, в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 3.The implementation of block 10 is a common engineering task and can be performed, for example, in accordance with the algorithm shown in FIG. 3.

С выхода АЦП 3 отсчеты принимаемого сигнала подаются в блок 14, где происходит сохранение текущего отсчета принимаемого сигнала в переменную S для оценки модуля. Далее для этого в блоке 15 определяется знак текущего отсчета путем сравнения с нулем значения переменной S.From the output of the ADC 3, the samples of the received signal are fed to block 14, where the current sample of the received signal is stored in the variable S to evaluate the module. Further, for this, in block 15, the sign of the current reference is determined by comparing the value of the variable S with zero.

Если выполняется условие S≥0, то сохраненное значение определяет мгновенное значение А амплитуды принимаемого сигнала, которое подается на выход блока 10.If condition S≥0 is fulfilled, then the stored value determines the instantaneous value A of the amplitude of the received signal, which is supplied to the output of block 10.

Если условие S≥0 не выполняется, то в соответствии с принципом вычисления противоположного числа в дополнительном коде в блоке 16 производится поразрядная инверсия значений S, получатся

Figure 00000006
, а затем это значение увеличивается на единицу.If the condition S≥0 is not fulfilled, then in accordance with the principle of calculating the opposite number in the additional code in block 16, a bitwise inversion of the values of S is performed, we obtain
Figure 00000006
and then this value increases by one.

В этом случае на выходе блока 10 имеем:In this case, at the output of block 10, we have:

A=S1+1.A = S 1 +1.

Далее полученное значение А подается к блоку 11.Next, the obtained value of A is fed to block 11.

Приведем доказательство эффективности работы заявляемого устройства.Here is a proof of the effectiveness of the claimed device.

Величина динамического диапазона по блокированию определяется как отношение максимального уровня радиопомехи на входе, при котором коэффициент блокирования равен заданному значению, к чувствительности радиоприемного устройства при отсутствии помех.The value of the dynamic range for blocking is defined as the ratio of the maximum level of radio noise at the input, at which the blocking coefficient is equal to a given value, to the sensitivity of the radio receiver in the absence of interference.

Для увеличения динамического диапазона задача была определена как обеспечение максимального размаха принимаемого сигнала на входе АЦП, не приводящего к ограничению в АЦТ независимо от дрейфа уровня переполнения АЦП.To increase the dynamic range, the task was defined as ensuring the maximum magnitude of the received signal at the ADC input, which does not lead to a limitation in the ADC, regardless of the drift of the ADC overflow level.

В соответствии с задачей было реализовано радиоприемное устройство, в котором для приема смеси полезного сигнала и блокирующей помехи обеспечено использование полного диапазона входных сигналов АЦП, не вызывающих переполнение, независимо от амплитуды размывающего сигнала и температурного режима работы устройства.In accordance with the objective, a radio receiving device was implemented in which to receive a mixture of a useful signal and blocking noise, the full range of ADC input signals that do not cause overflow was provided, regardless of the amplitude of the erosion signal and the temperature mode of the device.

Для обеспечения максимального динамического диапазона в устройстве-прототипе поддерживается максимальный размах принимаемого сигнала на входе АЦП, не приводящий к ограничению в АЦТ. Для этого реализуется ключевое управление амплитудой размывающего сигнала на основании сравнения амплитуды входного сигнала с жестко заданным порогом П1 в компараторе 18. При такой реализации всегда существует погрешность оцифровки и температурный дрейф характеристик АЦП и пикового детектора, которые проявляются в динамическом изменении уровня переполнения АЦП, что при фиксированном уровне порога компаратора может приводить к переполнению в АЦТ. Это приводит к необходимости учета данного эффекта путем уменьшения порога компаратора на величину погрешности, что приводит к сужению динамического диапазона.To ensure maximum dynamic range in the prototype device, the maximum swing of the received signal at the input of the ADC is supported, which does not lead to a limitation in the ADC. For this, key control of the amplitude of the scattering signal is implemented based on a comparison of the amplitude of the input signal with a hard-set threshold P1 in comparator 18. With this implementation, there is always a digitization error and temperature drift of the characteristics of the ADC and peak detector, which manifest themselves in a dynamic change in the level of the ADC overflow, which at a fixed threshold level of the comparator can lead to overflow in the ACC. This leads to the need to take this effect into account by reducing the threshold of the comparator by the amount of error, which leads to a narrowing of the dynamic range.

Пороговое значение П1 в компараторе 18 устройства-прототипа определяется:The threshold value P1 in the comparator 18 of the prototype device is determined:

П1=Amax-Ad-ξ,P1 = A max -A d -ξ,

где Amax - максимальная амплитуда сигнала на входе АЦП, В;where A max - the maximum amplitude of the signal at the input of the ADC, V;

Ad - амплитуда размывающего сигнала, В;A d is the amplitude of the erosion signal, V;

ξ - суммарная погрешность оцифровки, В.ξ is the total digitization error, V.

Следовательно, в прототипе для количественной оценки увеличения динамического диапазона радиоприемного устройства необходимо оценить суммарную погрешность основных температурно-зависимых и зависящих от времени характеристик АЦП (смещение нуля и изменение крутизны характеристики преобразования) и компаратора (смещение нуля).Therefore, in the prototype, to quantify the increase in the dynamic range of the radio receiver, it is necessary to evaluate the total error of the main temperature-dependent and time-dependent characteristics of the ADC (zero offset and change in the slope of the conversion characteristic) and comparator (zero offset).

При введении в состав приемного устройства блоков 10 и 11 получим, что пороговое значение П2 цифрового компаратора 11, по сравнению со значением П1 (компаратора в прототипе), может быть увеличено на величину

Figure 00000007
, что позволяет обеспечить максимальный динамический диапазон независимо от температурного режима работы приемного устройства и амплитуды размывающего сигнала.When the blocks 10 and 11 are introduced into the receiving device, we obtain that the threshold value P2 of the digital comparator 11, in comparison with the value of P1 (the comparator in the prototype), can be increased by
Figure 00000007
that allows you to provide maximum dynamic range regardless of the temperature of the receiving device and the amplitude of the erosion signal.

Таким образом, в заявляемом устройстве пороговое значение П2 цифрового компаратора 11 определяется:Thus, in the inventive device, the threshold value P2 of the digital comparator 11 is determined:

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

где FS - мгновенное значение цифрового сигнала, соответствующее максимальному входному мгновенному напряжению, не вызывающему ограничения АЦП;where FS is the instantaneous value of the digital signal corresponding to the maximum input instantaneous voltage that does not cause ADC limitation;

Ad - амплитуда размывающего сигнала, В;A d is the amplitude of the erosion signal, V;

KADC - коэффициент преобразования АЦП, устанавливающий соответствие между входным напряжением АЦП и его выходным кодом,

Figure 00000009
.K ADC - ADC conversion coefficient, establishing a correspondence between the input voltage of the ADC and its output code,
Figure 00000009
.

В частном случае, например, микросхема АЦП AD9626 имеет ошибку смещения, равную 4 мВ, ошибку усиления 1.4 мВ, смещение нуля ±8 мкВ/°С, и изменение крутизны характеристики преобразования 0.021%/°С. Тогда величина погрешности оцифровки принимаемого сигнала ξ при уровне переполнения АЦП 1.25 В, разрешении квантования 12 бит и температурном диапазоне от минус 40°С до 85°С составит:In the particular case, for example, the AD9626 ADC chip has a bias error of 4 mV, a gain error of 1.4 mV, a zero offset of ± 8 μV / ° C, and a change in the slope of the conversion characteristic of 0.021% / ° C. Then the value of the digitization error of the received signal ξ at an ADC overflow level of 1.25 V, a 12-bit quantization resolution and a temperature range from minus 40 ° C to 85 ° C will be:

ξ=4⋅10-3+1.4⋅10-3+125⋅0.021⋅1.25⋅10-2+8⋅10-6⋅125≈40 мВξ = 4⋅10 -3 + 1.4⋅10 -3 + 125⋅0.021⋅1.25⋅10 -2 + 8⋅10 -6 ⋅125≈40 mV

Тогда, в этом конкретном случае, в заявляемом радиоприемном устройстве амплитуда блокирующей помехи, не приводящей к переполнению АЦП, может быть увеличена на

Figure 00000010
по сравнению с прототипом, при этом достигается увеличение динамического диапазона по блокированию независимо от температурного режима.Then, in this particular case, in the inventive radio receiver, the amplitude of the blocking interference, which does not lead to an overflow of the ADC, can be increased by
Figure 00000010
compared with the prototype, while achieving an increase in the dynamic range of blocking regardless of the temperature regime.

Это позволяет осуществлять в цифровом виде оценку амплитуды сигнала и сравнение ее с пороговым значением независимо от дрейфа уровня переполнения АЦП.This allows you to digitally evaluate the amplitude of the signal and compare it with a threshold value, regardless of the drift of the ADC overflow level.

Следовательно, заявляемое радиоприемное устройство обеспечивает дополнительное расширение динамического диапазона по блокированию для обеспечения устойчивой радиосвязи в сложной помеховой обстановке.Therefore, the inventive radio receiver device provides an additional extension of the dynamic range for blocking to ensure stable radio communication in a difficult jamming environment.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ на изобретение №2548658. Радиоприемное устройство с ключевым управлением амплитудой размывающего сигнала. - Маковий B.А., Шкуров С.А., Ермаков С.А. МПК Н04В 1/64 - 8 с., Регистрация 03.10.2013. - Опубл. 20.04.15 г., Бюл. №11.1. RF patent for the invention No. 2548658. A radio receiver with key control of the amplitude of the erosion signal. - Makoviy B.A., Shkurov S.A., Ermakov S.A. IPC Н04В 1/64 - 8 pp., Registration 03.10.2013. - Publ. 04/20/15, Bull. No. 11.

2. Патент США №6268814, опубл. 31.07.2001.2. US Patent No. 6268814, publ. 07/31/2001.

3. Маковий В.А., Ермаков С.А. Расширение частотного диапазона аналого-цифровых трактов методом цифровой коррекции // Теория и техника радиосвязи. - 2013. - №3. - С. 59-66.3. Makovy V.A., Ermakov S.A. Extension of the frequency range of analog-digital paths by digital correction // Theory and technique of radio communications. - 2013. - No. 3. - S. 59-66.

4. Маковий В.А. Цифровая коррекция комбинаций в SDR радиостанциях // Теория и техника радиосвязи. - 2012. - №3. - С. 25-34.4. Makovy V.A. Digital correction of combinations in SDR radio stations // Theory and technique of radio communication. - 2012. - No. 3. - S. 25-34.

5. ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 58 с.5. GOST 24375-80. Radio communication. Terms and Definitions. - M .: Publishing house of standards, 1987. - 58 p.

6. Маковий В.А. Расчет аналого-цифрового тракта программно-определяемого радиосредства // Теория и техника радиосвязи. - 2010. - №2. - C. 65-73.6. Makovy V.A. Calculation of the analog-digital path of software-defined radio facilities // Theory and technique of radio communication. - 2010. - No. 2. - C. 65-73.

Claims (1)

Радиоприемное устройство с ключевым управлением амплитудой размывающего сигнала, содержащее последовательно соединенные блок входных цепей и преселектора, сумматор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой приемный тракт и демодулятор, выход которого является информационным выходом устройства; последовательно соединенные формирователь размывающего сигнала и ключ, выход которого соединен со вторым входом сумматора; источник частоты дискретизации, содержащий N опорных генераторов, выходы которых соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого является выходом источника частоты дискретизации и соединен с тактовым входом АЦП, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные вычислитель амплитуды принимаемого сигнала, вход которого соединен с выходом АЦП, и цифровой компаратор, выход которого подсоединен к первому входу ключа.A radio receiver with key control of the amplitude of the erosion signal, comprising a series-connected block of input circuits and a preselector, an adder, an analog-to-digital converter (ADC), a digital receiving path and a demodulator, the output of which is the information output of the device; serially connected driver of the erosion signal and a key, the output of which is connected to the second input of the adder; a sampling frequency source containing N reference generators, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the switch, the output of which is the output of the sampling frequency source and connected to the ADC clock input, characterized in that it is additionally connected to the received signal amplitude calculator, the input of which is connected to ADC output, and a digital comparator, the output of which is connected to the first input of the key.
RU2016113942A 2016-04-11 2016-04-11 Radio receiving device with the dither signal amplitude switch control RU2660660C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113942A RU2660660C2 (en) 2016-04-11 2016-04-11 Radio receiving device with the dither signal amplitude switch control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113942A RU2660660C2 (en) 2016-04-11 2016-04-11 Radio receiving device with the dither signal amplitude switch control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016113942A RU2016113942A (en) 2017-10-16
RU2660660C2 true RU2660660C2 (en) 2018-07-09

Family

ID=60120397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016113942A RU2660660C2 (en) 2016-04-11 2016-04-11 Radio receiving device with the dither signal amplitude switch control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2660660C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2691731C1 (en) * 2018-07-23 2019-06-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Wideband signal receiving device
RU2768249C1 (en) * 2021-04-26 2022-03-23 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Broadband signal receiving unit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1446690A1 (en) * 1986-10-14 1988-12-23 Предприятие П/Я В-8719 Device for automatic controlling of receiver amplification
US6268814B1 (en) * 2000-03-14 2001-07-31 Lucent Technologies Inc. Carrier-dependent dithering for analog-to-digital conversion
US8860590B2 (en) * 2013-01-15 2014-10-14 Imagination Technologies, Limited Automatic gain control system for an analog to digital converter
RU2548658C1 (en) * 2013-10-03 2015-04-20 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Radio receiving device with switch control of dither signal amplitude

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1446690A1 (en) * 1986-10-14 1988-12-23 Предприятие П/Я В-8719 Device for automatic controlling of receiver amplification
US6268814B1 (en) * 2000-03-14 2001-07-31 Lucent Technologies Inc. Carrier-dependent dithering for analog-to-digital conversion
US8860590B2 (en) * 2013-01-15 2014-10-14 Imagination Technologies, Limited Automatic gain control system for an analog to digital converter
RU2548658C1 (en) * 2013-10-03 2015-04-20 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Radio receiving device with switch control of dither signal amplitude

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2691731C1 (en) * 2018-07-23 2019-06-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Wideband signal receiving device
RU2768249C1 (en) * 2021-04-26 2022-03-23 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Broadband signal receiving unit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016113942A (en) 2017-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9219495B2 (en) Sigma-delta analog-to-digital converter
Setterberg et al. A 14b 2.5 GS/s 8-way-interleaved pipelined ADC with background calibration and digital dynamic linearity correction
US20200195268A1 (en) Analog-to-digital converter with interpolation
US9748966B2 (en) Histogram based error estimation and correction
KR20010092323A (en) Carrier-dependent dithering for analog-to-digital conversion
US8018366B2 (en) Data converter having a passive filter
US9442141B2 (en) Analogue-to-digital converter
KR20140065386A (en) Interference resistant compressive sampling
RU2660660C2 (en) Radio receiving device with the dither signal amplitude switch control
US20170012634A1 (en) Background estimation of comparator offset of an analog-to-digital converter
US9762254B2 (en) Continuous tracking of mismatch correction in both analog and digital domains in an interleaved ADC
JP5233882B2 (en) Chopper amplifier
US7576668B2 (en) Reducing the time to convert an analog input sample to a digital code in an analog to digital converter (ADC)
US8212699B1 (en) System and method for extending the overload range of a sigma delta ADC system by providing over-range quantization levels
RU2548658C1 (en) Radio receiving device with switch control of dither signal amplitude
US9300315B2 (en) Systems and methods for implementing error-shaping alias-free asynchronous flipping analog to digital conversion
KR101960180B1 (en) Discrete-time integrator circuit with operational amplifier gain compensation function
US10250273B2 (en) Band specific interleaving mismatch compensation in RF ADCs
Wu et al. A subranging-based nonuniform sampling ADC with sampling event filtering
Sadhu et al. Building an on-chip spectrum sensor for cognitive radios
Rodenbeck et al. Delta modulation technique for improving the sensitivity of monobit subsamplers in radar and coherent receiver applications
Jędrzejewski Elimination of drift-like errors in intelligent cyclic A/D converters
Hu et al. An 8-bit compressive sensing ADC with 4-GS/s equivalent speed utilizing self-timed pipeline SAR-binary-search
US8836549B2 (en) Use of logic circuit embedded into comparator for foreground offset cancellation
RU2776776C1 (en) Automatic gain control system with signal delay for the time of evaluating the power of an additive mixture of signal and interference