RU188320U1 - DIGITAL DEVICE FOR ISOLATING NARROWBAND SIGNALS FROM WIDEBAND - Google Patents

DIGITAL DEVICE FOR ISOLATING NARROWBAND SIGNALS FROM WIDEBAND Download PDF

Info

Publication number
RU188320U1
RU188320U1 RU2018140457U RU2018140457U RU188320U1 RU 188320 U1 RU188320 U1 RU 188320U1 RU 2018140457 U RU2018140457 U RU 2018140457U RU 2018140457 U RU2018140457 U RU 2018140457U RU 188320 U1 RU188320 U1 RU 188320U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
channel
digital
frequency
polyphase filter
Prior art date
Application number
RU2018140457U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Гренков
Николай Ефимович Кольцов
Леонид Васильевич Федотов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук (ИПА РАН)
Priority to RU2018140457U priority Critical patent/RU188320U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU188320U1 publication Critical patent/RU188320U1/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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q1/00—Details of selecting apparatus or arrangements
    • H04Q1/18—Electrical details
    • H04Q1/20—Testing circuits or apparatus; Circuits or apparatus for detecting, indicating, or signalling faults or troubles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к радиоастрономическим системам и может быть использована на радиотелескопах, работающих в составе комплексов радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами. Устройство содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), m-канальный распределитель цифровых выборок сигнала, m-канальный полифазный фильтр и коммутатор полосовых сигналов, соединенный с несколькими цифровыми видеоконверторами, а также генератор импульсов дискретизации сигналов, соединенный с тактирующими входами АЦП и m-канального распределителя цифровых выборок, а также со входом m-кратного делителя частоты, выход которого соединен с тактирующими входами полифазного фильтра и цифровых видеоконверторов. Чтобы обеспечить возможность выделения узкополосных сигналов на любых частотах в полосе частот входного широкополосного сигнала, к выходу распределителя цифровых выборок подключен m-канальный квадратурный смеситель, соединенный гетеродинными входами с синтезатором квадратурных сигналов, а своими выходами - с дополнительным m-канальным полифазным фильтром, выходы которого соединены с дополнительными входами коммутатора полосовых сигналов. Частота настройки синтезатора квадратурных сигналов в четыре раза меньше тактовой частоты упомянутых полифазных фильтров и цифровых видеоконверторов. Поэтому полосовые сигналы, формируемые дополнительным полифазным фильтром, смещаются по частоте на половину полосы относительно полосовых сигналов, формируемых основным m-канальным полифазным фильтром. При этом узкополосные сигналы в участках спектра входного сигнала, которые теряются при преобразованиях в основном полифазном фильтре, можно выделять используя сигналы, смещенные по частоте с помощью дополнительно введенного комплексного полифазного фильтра.The utility model relates to radio astronomy systems and can be used on radio telescopes operating as part of radio interferometry complexes with extra-long bases. The device contains a series-connected analog-to-digital converter (ADC), an m-channel distributor of digital signal samples, an m-channel polyphase filter and a bandpass signal switch connected to several digital video converters, as well as a signal sampling pulse generator connected to the clock inputs of the ADC and m -channel distributor of digital samples, as well as with the input of an m-fold frequency divider, the output of which is connected to the clocking inputs of a polyphase filter and digital video converter in. To provide the possibility of isolating narrow-band signals at any frequency in the frequency band of the input broadband signal, an m-channel quadrature mixer connected to the heterodyne inputs with a quadrature signal synthesizer and connected to an additional m-channel polyphase filter, the outputs of which are connected to the output of the digital sample distributor connected to additional inputs of the bandpass switch. The tuning frequency of the quadrature signal synthesizer is four times less than the clock frequency of the mentioned polyphase filters and digital video converters. Therefore, the band signals generated by the additional polyphase filter are shifted in frequency by half the band relative to the band signals generated by the main m-channel polyphase filter. In this case, narrow-band signals in the parts of the spectrum of the input signal that are lost during transformations in the main polyphase filter can be extracted using signals that are shifted in frequency using an additionally introduced complex polyphase filter.

Description

Полезная модель относится к радиоастрономическим системам и предназначена для использования в системах преобразования и форматирования сигналов для комплексов радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ). Модель может применяться также в радиотехнической аппаратуре различного назначения (например, в технике связи) и в измерительной аппаратуре.The utility model relates to radio astronomy systems and is intended for use in signal conversion and formatting systems for radio interferometry complexes with extra-long bases (VLBI). The model can also be used in radio equipment for various purposes (for example, in communication technology) and in measuring equipment.

В большинстве действующих комплексов РСДБ из широкополосного шумового сигнала, принятого антенной, видеоконверторами выделяются узкополосные сигналы видеочастот, которые затем преобразуются в цифровую форму, форматируются и регистрируются (записываются) с целью последующей корреляционной обработки. Из широкополосного шумового сигнала промежуточной частоты (ПЧ), например, 0,1…1 ГГц или 1…2 ГГц, перестраиваемыми видеоконверторами выделяются и преобразуются в цифровую форму узкополосные сигналы видеочастот с полосами до 32 МГц. К лучшим образцам таких РСДБ систем преобразования сигналов (СПС) относятся система, используемая на радиотелескопах РТ-32 комплекса «Квазар-КВО» (см. статью: Гренков С.А. и др. / Цифровая радиоинтерферометрическая система преобразования сигналов. // Приборы и техника эксперимента, 2011, №5, С. 60-66), а также применяемая на зарубежных радиотелескопах система Mark IV DAS (см. Napier P.J., Bagri D.S. et al. The Very Long Baseline Array // Proceedings of the IEEE, 1994. Vol. 82. No 5. P. 658-671). В этих системах сигналы видеочастот выделяются из широкополосного сигнала ПЧ видеоконверторами на аналоговых элементах, следствием чего являются высокая стоимость изготовления и большие габариты аппаратуры, большой технологический разброс параметров видеоконверторов, влияющий на искажения выделяемых сигналов и чувствительность радиоинтерферометра.In the majority of existing VLBI systems, narrowband video signals are extracted from the broadband noise signal received by the antenna by video converters, which are then converted to digital form, formatted and recorded (recorded) for subsequent correlation processing. From a broadband noise signal of an intermediate frequency (IF), for example, 0.1 ... 1 GHz or 1 ... 2 GHz, narrow-band video signals with bands up to 32 MHz are extracted and converted into digital form by converting video converters. The best examples of such VLBI signal conversion systems (SPS) include the system used on RT-32 radio telescopes of the Kvazar-KVO complex (see article: S. Grenkov et al. / Digital radio interferometric signal conversion system. // Devices and experimental technique, 2011, No. 5, pp. 60-66), as well as the Mark IV DAS system used on foreign radio telescopes (see Napier PJ, Bagri DS et al. The Very Long Baseline Array // Proceedings of the IEEE, 1994. Vol. 82.No 5. P. 658-671). In these systems, video signals are extracted from the broadband IF signal by analog-to-video converters, resulting in a high manufacturing cost and large equipment dimensions, a large technological spread in the parameters of the video converters, which affects the distortion of the emitted signals and the sensitivity of the radio interferometer.

В настоящее время получают распространение РСДБ системы, в которых широкополосный шумовой сигнал ПЧ сначала преобразуется в высокоскоростной цифровой сигнал, а затем из него цифровыми видеоконверторами выделяются узкополосные сигналы, подлежащие регистрации в общепринятом формате. РСДБ системы с преобразованием широкополосного сигнала ПЧ в высокоскоростной цифровой сигнал представлены, например, в патентах на полезные модели: RU 175721 U1, МПК H03D 7/00, Система преобразования и форматирования сигналов для радиоинтерферометра (опубл. 15.12.2017. Бюл. №35); RU 166692 U1, МПК H03D 7/00, G01R 31/28, G01R 23/16, Н04В 17/21. Приемно-регистрирующий канал радиотелескопа (Опубл. 10.12.2016. Бюл. №34); RU 122810 U1, МПК H03D 7/00, Система преобразования и регистрации сигналов для радиоастрономического интерферометра (Опубл. 31.10.2011. Бюл. №34); RU 176177 U1, МПК H03D 7/00, Система преобразования и регистрации широкополосных сигналов для радиоастрономического интерферометра (Опубл. 11.01.2018. Бюл. №2). Цифровые способы выделения относительно узкополосных сигналов видеочастот из широкополосного цифрового сигнала применяются и в экспериментальных образцах зарубежных систем, например, DDBC (см. Tuccari G. DBBC3. A Full Digital Implimentation of the VLBI2010 Backend / International VLBI Service for Geodesy and Astrometry 2012 General Meeting Proceedings / ed. by Behrend D., Baver K.D. NASA/CP-2012-217504, 2012, P. 76-80).At present, VLBI systems are spreading in which the broadband IF noise signal is first converted to a high-speed digital signal, and then narrow-band signals are extracted from it by digital video converters, which must be registered in a generally accepted format. VLBI systems with the conversion of a broadband IF signal to a high-speed digital signal are presented, for example, in patents for utility models: RU 175721 U1, IPC H03D 7/00, Signal conversion and formatting system for a radio interferometer (publ. 15.12.2017. Bull. No. 35) ; RU 166692 U1, IPC H03D 7/00, G01R 31/28, G01R 23/16, H04B 17/21. The receiving and recording channel of the radio telescope (Publ. 10.12.2016. Bull. No. 34); RU 122810 U1, IPC H03D 7/00, Signal conversion and registration system for a radio astronomy interferometer (Publ. 31.10.2011. Bull. No. 34); RU 176177 U1, IPC H03D 7/00, A system for converting and recording broadband signals for a radio astronomy interferometer (Publ. 11.01.2018. Bull. No. 2). Digital methods for extracting relatively narrowband video signals from a wideband digital signal are also used in experimental samples of foreign systems, for example, DDBC (see Tuccari G. DBBC3. A Full Digital Implimentation of the VLBI2010 Backend / International VLBI Service for Geodesy and Astrometry 2012 General Meeting Proceedings (ed. by Behrend D., Baver KD NASA / CP-2012-217504, 2012, P. 76-80).

Наиболее близким к заявляемому устройству прототипом является устройство выделения узкополосных цифровых сигналов из широкополосных шумовых сигналов, которое входит составной частью в систему преобразования и форматирования сигналов для радиоинтерферометра, представленную в патенте на полезную модель RU 175721 U1, МПК H03D 7/00 (Опубл. 15.12.2017, Бюл. №35). Эта система включает в себя n устройств цифрового преобразования широкополосных сигналов и М цифровых видеоконверторов, выделяющих узкополосные сигналы на заданных частотах. Каждое широкополосное устройство преобразования содержит последовательно соединенные входной аналого-цифровой преобразователь (АЦП), m-канальный распределитель цифровых выборок сигнала (демультиплексор) и m-канальный комплексный полифазный фильтр, соединенный выходами с коммутатором полосовых сигналов, к выходам которого подключаются цифровые видеоконверторы. Этими видеоконверторами затем выделяются на заданных частотах узкополосные сигналы видеочастот для последующего их форматирования по принятым в международной практике РСДБ правилам, например, по формату VDIF (Whitney A., Kettenis М., Phillips Ch., Sekido М. VLBI Data Interchandge Format (VDIF)/IVS 2010 General Miting Proceedings - Australia, Hobart, 2010. P. 192-196.).The closest to the claimed device prototype is a device for extracting narrowband digital signals from wideband noise signals, which is part of the signal conversion and formatting system for a radio interferometer, presented in utility patent RU 175721 U1, IPC H03D 7/00 (Publ. 15.12. 2017, Bull. No. 35). This system includes n devices for digital conversion of broadband signals and M digital video converters that emit narrowband signals at given frequencies. Each broadband conversion device contains a series-connected input analog-to-digital converter (ADC), an m-channel digital signal sampler (demultiplexer), and an m-channel complex polyphase filter connected to the outputs with a bandpass signal switch, to the outputs of which digital video converters are connected. These video converters then select narrow-frequency video signals at given frequencies for subsequent formatting according to internationally accepted VLBI rules, for example, according to the VDIF format (Whitney A., Kettenis M., Phillips Ch., Sekido M. VLBI Data Interchandge Format (VDIF) / IVS 2010 General Miting Proceedings - Australia, Hobart, 2010. P. 192-196.).

В известном устройстве (прототипе) на вход АЦП поступает шумовой сигнал ПЧ с полосой Вс. АЦП преобразует этот широкополосный сигнал в цифровой сигнал с высокой тактовой частотой дискретизации Fд=2 Вс, а затем демультиплексором (распределителем выборок) тактовая частота понижается до значения Fт=Fд/m, при котором работают выполненные на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) основные функциональные узлы системы - полифазные фильтры и видеоконверторы. Полифазные фильтры разделяют полосу частот входного сигнала Bc=0,5 Fд на m полосовых сигналов с шириной спектра Вп=0,5 Fт. Из полученных полосовых сигналов видеоконверторами выделяются сигналы видеочастот с полосами ΔF≤32 МГц (чаще всего, ΔF=16 или 8 МГц. При этом сигналы на выходе видеконверторов формируются путем цифрового гетеродинирования вниз с последующим разделением верхней и нижней боковых полос фазовым методом.In the known device (prototype) the input of the ADC receives a noise IF signal with a band of With . The ADC converts this broadband signal to a digital signal with a high clock sampling frequency F d = 2 V s , and then the demultiplexer (sample distributor) the clock frequency decreases to the value F t = F d / m, at which the programmed logic integrated circuit ( FPGA) the main functional units of the system are polyphase filters and video converters. Polyphase filters divide the frequency band of the input signal B c = 0.5 F d into m band signals with a spectrum width of V p = 0.5 F t . Video converters with frequency bands ΔF≤32 MHz (most often, ΔF = 16 or 8 MHz) are extracted from the obtained strip signals by video converters. In this case, the signals at the output of the video converters are generated by digital heterodyning downwards with the subsequent separation of the upper and lower side bands by the phase method.

При разделении боковых полос необходимо использовать фильтры с полосой пропускания ΔF. Нижняя граничная частота этой полосы всегда должна быть больше 0. Поэтому компоненты спектров выделенных сигналов вблизи нулевой частоты сильно искажены. Из-за особенностей реализации преобразования Гильберта, используемого для цифрового разделения верхней и нижней боковых полос сигнала фазовым методом, невозможно преобразовать без искажений к видеочастотам входные сигналы в узких полосах частот около нулевой частоты, тактовой частоты Fт и ее гармоник (см. например, Носов Е.В. «Видеоконвертор с цифровой обработкой сигналов на видеочастотахдля системы преобразования сигналов РСДБ-радиотелескопа. Труды ИПА РАН. - СПб.: Наука, 2010. Вып. 21. С. 99-105). Кроме того, могут теряться сигналы, спектр которых сосредоточен в участках полосы Вс, находящихся в середине между гармониками тактовой частоты Fт. Это связано с тем, что при преобразовании сигнала с частотами, близкими к верхней границе спектра полосового сигнала Вп=0,5 Fт, гетеродин видеоконвертора должен работать на частотах ƒг, близких к Fт, а при этом в течение периода гетеродинного сигнала в ПЛИС формируются только 2 отсчета его напряжения. Это ведет к неоправданным искажениям сигналов в процессе преобразования частоты и фазового разделения боковых полос в цифровом видеоконверторе. Чтобы избежать этих искажений, лучше увеличить число отсчетов гетеродинного сигнала за период хотя бы до 3. Это значит, что максимальную рабочую частоту гетеродина следует ограничить значением порядка Fт/3, хотя при этом ширина диапазона перестройки гетеродина сужается примерно до 0,7 Вп и могут появиться упомянутые недоступные для преобразования участки полосы частот входного сигнала.When dividing the sidebands, it is necessary to use filters with a passband ΔF. The lower cutoff frequency of this band should always be greater than 0. Therefore, the components of the spectra of the extracted signals near the zero frequency are strongly distorted. Due to the peculiarities of the implementation of the Hilbert transform used for digital separation of the upper and lower side bands of the signal by the phase method, it is impossible to convert the input signals in narrow frequency bands near the zero frequency, clock frequency F t and its harmonics without distortion to video frequencies (see, for example, Nosov EV "Video converter with digital signal processing at video frequencies for the signal conversion system of the VLBI radio telescope. Proceedings of the IPA RAS. - St. Petersburg: Nauka, 2010. Issue 21. P. 99-105). In addition, signals may be lost whose spectrum is concentrated in portions of the band B c located in the middle between the harmonics of the clock frequency F t . This is due to the fact that when converting a signal with frequencies close to the upper edge of the spectrum of a strip signal B n = 0.5 F t , the local converter of the video converter must operate at frequencies ƒ g close to F t , and at the same time during the period of the heterodyne signal in FPGA only 2 readings of its voltage are formed. This leads to unjustified distortion of the signals during the frequency conversion and phase separation of the sidebands in a digital video converter. To avoid these distortions, it is better to increase the number of samples of the local oscillator signal for at least 3. This means that the maximum operating frequency of the local oscillator should be limited to a value of the order of F t / 3, although the width of the tuning range of the local oscillator narrows to approximately 0.7 V p and the aforementioned sections of the input signal bandwidth not convertible may appear.

Целью заявляемой полезной модели является обеспечение возможности выделения узкополосных сигналов на любых частотах в полосе частот входного широкополосного сигнала.The purpose of the claimed utility model is to enable the allocation of narrowband signals at any frequency in the frequency band of the input broadband signal.

Эта цель достигается тем, что в цифровом устройстве выделения узкополосных сигналов, состоящем из последовательно соединенных АЦП входного широкополосного сигнала, m-канального распределителя цифровых выборок сигнала, m-канального полифазного фильтра и коммутатора полосовых сигналов, соединенного с несколькими цифровыми видеоконверторами, а также генератора импульсов дискретизации сигналов, соединенного с тактирующими входами АЦП и m-канального распределителя цифровых выборок, а также со входом m-кратного делителя частоты, выход которого соединен с тактирующими входами полифазного фильтра и цифровых видеоконверторов, к выходу m-канального распределителя цифровых выборок подключен m-канальный квадратурный смеситель, соединенный гетеродинными входами с синтезатором квадратурных сигналов, а своими выходами - с дополнительным m-канальным полифазным фильтром, выходы которого соединены с дополнительными входами коммутатора полосовых сигналов. При этом тактирующие входы синтезатора квадратурных сигналов и дополнительного полифазного фильтра соединены с выходом m-кратного делителя частоты, а частота настройки синтезатора квадратурных сигналов в четыре раза меньше тактовой частоты упомянутых полифазных фильтров и цифровых видеоконверторов.This goal is achieved by the fact that in a digital narrow-band signal extraction device, consisting of a series-connected ADC of an input wide-band signal, an m-channel distributor of digital signal samples, an m-channel polyphase filter and a bandpass switch connected to several digital video converters, and also a pulse generator discretization of signals connected to the clock inputs of the ADC and the m-channel distributor of digital samples, as well as to the input of the m-fold frequency divider, output cat It is connected to the clocking inputs of a polyphase filter and digital video converters, an m-channel quadrature mixer is connected to the output of the m-channel digital sample distributor, connected by local oscillator inputs to a quadrature signal synthesizer, and its outputs are connected to an additional m-channel polyphase filter, the outputs of which are connected to additional inputs of the bandpass switch. In this case, the clock inputs of the quadrature signal synthesizer and an additional polyphase filter are connected to the output of the m-fold frequency divider, and the tuning frequency of the quadrature signal synthesizer is four times less than the clock frequency of the mentioned polyphase filters and digital video converters.

С помощью m-канального квадратурного преобразователя частоты, образованного квадратурным смесителем и гетеродинным синтезатором частоты, полосовые сигналы, формируемые дополнительным m-канальным полифазным фильтром, смещаются по частоте на половину полосы (на 0,5 Вп) относительно полосовых сигналов, формируемых основным m-канальным полифазным фильтром. При этом узкополосные сигналы в участках спектра входного сигнала, которые теряются при преобразованиях в основном полифазном фильтре, можно выделять используя сигналы, смещенные по частоте с помощью дополнительно введенного комплексного полифазного фильтра. Таким образом, с помощью цифровых видеоконверторов обеспечивается выделение узкополосных сигналов на любых частотах в пределах полосы 0…Bc высокоскоростного цифрового сигнала, поступающего с АЦП.Using an m-channel quadrature frequency converter formed by a quadrature mixer and a heterodyne frequency synthesizer, the band signals generated by the additional m-channel polyphase filter are shifted in frequency by half the band (by 0.5 V p ) relative to the band signals generated by the main m- channel polyphase filter. In this case, narrow-band signals in the parts of the spectrum of the input signal that are lost during transformations in the main polyphase filter can be extracted using signals that are shifted in frequency using an additionally introduced complex polyphase filter. Thus, using digital video converters, narrow-band signals can be extracted at any frequency within the 0 ... B c band of a high-speed digital signal from the ADC.

На рисунке показана структурная схема заявляемой полезной модели, где обозначено:The figure shows the structural diagram of the claimed utility model, where indicated:

1 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);1 - analog-to-digital Converter (ADC);

2 - m-канальный распределитель выборок сигнала (демультиплексор);2 - m-channel distributor of signal samples (demultiplexer);

3 - m-канальный комплексный полифазный фильтр (ПФФ);3 - m-channel complex polyphase filter (PFF);

4 - коммутатор полосовых сигналов;4 - switch strip signals;

51, …, 5N - цифровые видеоконверторы;5 1 , ..., 5 N - digital video converters;

6 - генератор импульсов частоты Fд дискретизации сигналов;6 - pulse generator frequency F d signal sampling;

7 - делитель частоты делитель частоты Fд в m раз;7 - frequency divider frequency divider F d in m times;

8 - квадратурный смеситель;8 - quadrature mixer;

9 - синтезатор квадратурных сигналов (гетеродин);9 - a quadrature signal synthesizer (local oscillator);

10 - дополнительный комплексный полифазный фильтр.10 - additional complex polyphase filter.

В заявляемом устройстве АЦП выполняется на отдельной микросхеме, а другие элементы схемы формируются в программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС). Сформированный в ПЛИС m-канальный квадратурный смеситель 8 состоит из m пар умножителей, первые входы которых подключены параллельно к источнику сигнала (к выходу одного из каналов распределителя цифровых выборок 2), причем второй вход одного из каждой пары умножителей соединен с выходом синусного сигнала гетеродина 9, а второй вход другого умножителя - с выходом косинусного сигнала гетеродина 9. Квадратурный смеситель 8 и гетеродин 9 образуют квадратурный преобразователь частоты. Синтезатор квадратурных сигналов 9, настроенный на частоту Fт/4, также выполняется по одной из известных схем, например, по схеме прямого синтеза частот (см. описание полезной модели RU 181253 U1 Цифровой гетеродин на программируемой логической интегральной схеме).In the inventive device, the ADC is performed on a separate chip, and other circuit elements are formed in a programmable logic integrated circuit (FPGA). The m-channel quadrature mixer 8 formed in the FPGA consists of m pairs of multipliers, the first inputs of which are connected in parallel to the signal source (to the output of one of the channels of the digital samples distributor 2), the second input of one of each pair of multipliers being connected to the sine signal output of the local oscillator 9 and the second input of another multiplier - with the output of the cosine signal of the local oscillator 9. The quadrature mixer 8 and the local oscillator 9 form a quadrature frequency converter. The quadrature signal synthesizer 9, tuned to the frequency F t / 4, is also performed according to one of the known schemes, for example, according to the direct frequency synthesis scheme (see the description of the utility model RU 181253 U1 Digital local oscillator on a programmable logic integrated circuit).

Вход заявляемого устройства соединен с АЦП 1, выход которого соединен с m-канальным распределителем выборок сигнала 2. Каждый из m выходов распределителя выборок 2 соединен с одним из входов основного комплексного полифазного фильтра (ППФ) 3 и с соответствующим входом m-канального квадратурного смесителя 8. Каждая пара выходов квадратурного смесителя соединена с соответствующими входами дополнительного m-канального полифазного фильтра 10. Два гетеродинных входа всех каналов квадратурного смесителя подключены соответственно к выходам синусного (Sin) и косинусного (Cos) сигналов гетеродина 9. Каждый выход основного ПФФ 3 и дополнительного ППФ 10 соединен с соответствующим входом коммутатора полосовых сигналов 4. Каждый из N выходов коммутатора 4 соединен с одним из цифровых видеоконверторов (ЦБК) 51, …, 5N. Выходы ЦБК являются выходами заявляемой полезной модели для выделенных узкополосных сигналов верхней и нижней боковых полос.The input of the claimed device is connected to the ADC 1, the output of which is connected to the m-channel distributor of samples of signal 2. Each of the m outputs of the distributor of samples 2 is connected to one of the inputs of the main complex polyphase filter (PPF) 3 and to the corresponding input of the m-channel quadrature mixer 8 Each pair of outputs of the quadrature mixer is connected to the corresponding inputs of the additional m-channel polyphase filter 10. Two heterodyne inputs of all channels of the quadrature mixer are connected respectively to the outputs of the blue Foot (Sin) and cosine (Cos) signal oscillator 9. Each output PFP main 3 and auxiliary PPF 10 is connected to the corresponding input of the switch 4. band signals, each of the N outputs of the switch 4 is connected to a digital video converter (PPM) of 5 1, ... , 5 N. The outputs of the pulp and paper mill are the outputs of the claimed utility model for the selected narrowband signals of the upper and lower side bands.

Полезная модель работает следующим образом. Входной широкополосный цифровой сигнал с тактовой частотой дискретизации FA распределителем цифровых выборок 2 разделяется на m потоков с тактовой частотой Fт=Fд/m, которые поступают в комплексный ППФ 3. С помощью него входной сигнал с полосой Bc=Fд/2 разделяется на m сигналов с полосой Вп=Вс/m, причем спектр каждого полученного полосового сигнала переносится к нулевой частоте (в область частот 0…Вп). В этой низкочастотной полосе работают ЦВК 51, …, 5N, выделяющие N произвольно расставленных частотных каналов с полосой пропускания ΔF и разделением верхней и нижней боковых полосThe utility model works as follows. The input broadband digital signal with a sampling frequency FA by the digital sample distributor 2 is divided into m streams with a clock frequency F t = F d / m, which enter the complex PPF 3. Using it, the input signal with a band B c = F d / 2 is divided on m signals with a band of V n = V s / m, and the spectrum of each received strip signal is transferred to the zero frequency (in the frequency range 0 ... V p ). In this low-frequency band, CVCs 5 1 , ..., 5 N operate, emitting N randomly spaced frequency channels with a passband ΔF and separation of the upper and lower side bands

Кроме того, каждый сформированный распределителем 2 поток выборок с тактовой частотой Fт поступает на m-канальный квадратурный смеситель 8, который работает на частоте Fт/4 и смещает спектр сигнала на величину Вп/2=Fт/4. Квадратурные сигналы с выходов смесителя поступают в дополнительный m-канальный комплексный ППФ 10. Он также разделяет входной широкополосный сигнал на m сигналов с полосой Вп, но полученные при этом полосовые сигналы будут сдвинуты на половину ширины спектра сигналов, формируемых ПФФ 3. Используя полосовые сигналы, получаемые с помощью квадратурного смесителя и ППФ 10, видеоконверторами 5 можно выделять узкополосные сигналы в тех участках полосы частот входного сигнала (около гармоник частоты Fт и в середине между ними), которые были недоступны при использовании только ПФФ 3. И наоборот, в недоступных при использовании ППФ 10 участках полосы частот входного сигнала можно работать, используя полосовые сигналы от ПФФ 3. Удобные для работы ЦВК 51, …, 5N полосовые сигналы выбираются с помощью коммутатора 4. Таким образом, обеспечивается выделение узкополосных сигналов из цифрового широкополосного сигнала на любых частотах (в пределах полосы спектра широкополосного сигнала).In addition, each stream of samples generated by the distributor 2 with a clock frequency of F t is fed to the m-channel quadrature mixer 8, which operates at a frequency of F t / 4 and shifts the signal spectrum by a value of B n / 2 = F t / 4. The quadrature signals from the outputs of the mixer go to an additional m-channel complex PPF 10. It also splits the input broadband signal into m signals with a band V p , but the resulting band signals will be shifted by half the width of the spectrum of the signals generated by the PFF 3. Using band signals obtainable by quadrature mixer and PPF 10, video converter 5 can emit narrowband signals in those portions of the input signal bandwidth (about harmonic frequency F m and in the middle between them), which were under -reach by using only PFP 3. Conversely, when used in inaccessible areas 10 PPF input signal frequency band can be operated using signals from bandpass PFP 3. Convenient for CMC 5 1, ..., 5 N bandpass signals selected via the switch 4. Thus, the selection of narrowband signals from a digital broadband signal at any frequencies (within the spectrum bandwidth of the broadband signal) is ensured.

Экспериментальный образец заявляемой полезной модели изготовлен на микросхеме АЦП ADC081500 фирмы Texas Instruments и ПЛИС ХС7К325Т фирмы Xilinx. Испытания образца подтвердили эффективность модели и выполнение заявленной цели.The experimental sample of the claimed utility model is made on an ADC chip ADC081500 from Texas Instruments and FPGA XC7K325T from Xilinx. Testing the sample confirmed the effectiveness of the model and the fulfillment of the stated goal.

Claims (1)

Цифровое устройство выделения узкополосных сигналов из широкополосного сигнала, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь входного широкополосного сигнала, m-канальный распределитель цифровых выборок сигнала, m-канальный полифазный фильтр и коммутатор полосовых сигналов, соединенный с несколькими цифровыми видеоконверторами, а также генератор импульсов дискретизации сигналов, соединенный с тактирующими входами аналого-цифрового преобразователя и m-канального распределителя цифровых выборок, а также со входом га-кратного делителя частоты, выход которого соединен с тактирующими входами полифазного фильтра и цифровых видеоконверторов, отличающееся тем, что к выходу m-канального распределителя подключен m-канальный квадратурный смеситель, соединенный гетеродинными входами с синтезатором квадратурных сигналов, а своими выходами - с дополнительным m-канальным полифазным фильтром, выходы которого соединены с дополнительными входами коммутатора полосовых сигналов, причем тактирующие входы синтезатора квадратурных сигналов и дополнительного полифазного фильтра соединены с выходом га-кратного делителя частоты, а частота настройки синтезатора квадратурных сигналов в четыре раза меньше тактовой частоты упомянутых полифазных фильтров и цифровых видеоконверторов.A digital device for extracting narrow-band signals from a wide-band signal, containing a serial-connected analog-to-digital converter of the input broad-band signal, an m-channel distributor of digital signal samples, an m-channel polyphase filter and a band-pass switch connected to several digital video converters, as well as a signal sampling pulse generator connected to the clock inputs of an analog-to-digital converter and m-channel digital samples distributor, as well as with an input of a multiple frequency divider, the output of which is connected to the clocking inputs of a polyphase filter and digital video converters, characterized in that an m-channel quadrature mixer connected to the local oscillator inputs with a quadrature signal synthesizer is connected to the output of the m-channel distributor, and with its outputs it is connected to additional m-channel polyphase filter, the outputs of which are connected to additional inputs of the bandpass signal switch, and the clock inputs of the quadrature signal synthesizer will complement ceiling elements polyphase filter connected to the output n-fold frequency divider and the frequency synthesizer tuning signals in quadrature to four times smaller than the clock frequency of said polyphase filter and digital video converter.
RU2018140457U 2018-11-15 2018-11-15 DIGITAL DEVICE FOR ISOLATING NARROWBAND SIGNALS FROM WIDEBAND RU188320U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140457U RU188320U1 (en) 2018-11-15 2018-11-15 DIGITAL DEVICE FOR ISOLATING NARROWBAND SIGNALS FROM WIDEBAND

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140457U RU188320U1 (en) 2018-11-15 2018-11-15 DIGITAL DEVICE FOR ISOLATING NARROWBAND SIGNALS FROM WIDEBAND

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU188320U1 true RU188320U1 (en) 2019-04-08

Family

ID=66087718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018140457U RU188320U1 (en) 2018-11-15 2018-11-15 DIGITAL DEVICE FOR ISOLATING NARROWBAND SIGNALS FROM WIDEBAND

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU188320U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU221689U1 (en) * 2023-07-05 2023-11-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук Digital device for separating narrowband signals from a wideband signal

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003085845A2 (en) * 2002-04-02 2003-10-16 Interdigital Technology Corporation Low bias method for estimating small signal-to-noise ratio
US7190741B1 (en) * 2002-10-21 2007-03-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Real-time signal-to-noise ratio (SNR) estimation for BPSK and QPSK modulation using the active communications channel
RU2472167C1 (en) * 2011-10-07 2013-01-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Digital metre of signal capacity and noise capacity in radio receiver channel pass band in real time
RU2598693C1 (en) * 2015-03-25 2016-09-27 ООО "Топкон Позишионинг Системс" Method and apparatus for estimating current signal-noise ratio

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003085845A2 (en) * 2002-04-02 2003-10-16 Interdigital Technology Corporation Low bias method for estimating small signal-to-noise ratio
US7190741B1 (en) * 2002-10-21 2007-03-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Real-time signal-to-noise ratio (SNR) estimation for BPSK and QPSK modulation using the active communications channel
RU2472167C1 (en) * 2011-10-07 2013-01-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Digital metre of signal capacity and noise capacity in radio receiver channel pass band in real time
RU2598693C1 (en) * 2015-03-25 2016-09-27 ООО "Топкон Позишионинг Системс" Method and apparatus for estimating current signal-noise ratio

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU221689U1 (en) * 2023-07-05 2023-11-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук Digital device for separating narrowband signals from a wideband signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7446523B2 (en) Integrated spectrum analyzer circuits and methods for providing on-chip diagnostics
US7436912B2 (en) Nyquist folded bandpass sampling receivers and related methods
CA2814461C (en) Wideband signal analyzer
CN103297073A (en) Wideband receiver
RU188320U1 (en) DIGITAL DEVICE FOR ISOLATING NARROWBAND SIGNALS FROM WIDEBAND
US20050197068A1 (en) Simultaneous ACLR measurement
US7010443B2 (en) Noise measurement system and method
CN106353594A (en) Spectrum analyzer system with fast multi-resolution and method
Tzou et al. Low cost sparse multiband signal characterization using asynchronous multi-rate sampling: Algorithms and hardware
RU221689U1 (en) Digital device for separating narrowband signals from a wideband signal
US7352827B2 (en) Multichannel simultaneous real time spectrum analysis with offset frequency trigger
RU176177U1 (en) BROADBAND SIGNAL TRANSFORMATION AND REGISTRATION SYSTEM FOR RADIOASTRONOMIC INTERFEROMETER
Li et al. Parameter estimation of LFM signals intercepted by a composite local oscillation SNYFR
RU175721U1 (en) SIGNAL CONVERSION AND FORMAT SYSTEM FOR RADIO INTERFEROMETER
CN110995258B (en) Circuit for reducing stray in local oscillator loop in wireless communication comprehensive tester
RU2690684C1 (en) Microwave receiving device
KR100518031B1 (en) Apparatus for the generation of calibration signal in receiver
Sha et al. Fourier transforming microwave impulses using low-cost analog circuits
Chen et al. The high efficient architectures of VLBI wideband DBBC
RU16682U1 (en) SELECTIVE SIGNAL MEASUREMENT DEVICE
Tuccari et al. The DBBC environment for millimeter radioastronomy
Tuccari et al. VLBI 2010 Backend System Subgroup Report
Khatri Spectrum Sensing Receivers for Cognitive Radio
WO2023287820A3 (en) Multiple analog-to-digital converter system to provide simultaneous wide frequency range, high bandwidth, and high resolution
Emrich A flexible hybrid spectrometer for balloon borne and ground based (sub) millimeter wavelength astronomy