Метод розширення динамічного діапазону аналого-цифрових трактів засобів цифрового оброблення радіосигналів

Abstract

У роботі представлено метод розширення динамічного діапазону аналого-цифрових трактів засобів цифрового оброблення радіосигналів за рахунок цифрової фільтрації вихідних сигналів аналого-цифрового перетворювача. У рамках запропонованого методу отримано вирази для оцінювання нелінійних спотворень сигналів в аналого-цифровому тракті. Аналіз ефективності запропонованого методу підтвердив, що завдяки розробленому методу вдається розширити динамічний діапазон аналого-цифрового тракту на 9 – 7 дБ порівняно з існуючим методом аналогової смугової фільтрації вхідного радіосигналу.

The paper presents a method of expanding the dynamic range of analogue-to-digital paths of digital signal processing by digital filtering of the output signals of an analogue-to-digital converter. It is shown that real tracts of analogue-to-digital transformation of radiosignals make significant distortions in the digital representation of signals in the form of parasitic spectral components due to the nonlinearity of the functional elements of analogue-to-digital tracts. In turn, the parasitic components of the spectrum arising in the output signal of the analogue-digital path, lead to a limitation of the dynamic range of the path and, accordingly, the radio-technical system of digital processing of radiosignals. It is established that the filter coefficient of the digital part of the analogue-to-digital path depends on the spectral composition of the output signal of the analogue-to-digital converter. It is proved that when input to the analogue-to-digital path of the harmonic signal as a result of non-linear distortions at its output, odd harmonics of the input signal are formed. As part of the proposed method, expressions were obtained for estimating nonlinear distortions of signals in the analogue-digital path. The structure of the analogue-digital path is developed, according to which the output signal of the analogue-to-digital converter is processed in the digital signal processor (DSP) according to the algorithm of digital filtering. An expression was obtained to determine the filter coefficient of the digital part of the path. The analysis of the efficiency of the proposed method confirmed that thanks to the developed method it is possible to extend the dynamic range of the analogue-digital path by 9 - 7 dB compared to the existing method of analogue bandpass filtering of the incoming radiosignal. The proposed method can be used in telecommunication and radio engineering systems to digitally process radio signals in real time.