Багатоканальний аналого-цифровий тракт програмно керованих радіоприймальних пристроїв з коригуванням неідентичності часових зсувів канальних сигналів

Abstract

Запропоновано метод розширення динамічного діапазону багатоканальних аналого-цифрових трактів (АЦТ) програмно керованих радіоприймальних пристроїв (ПКРП). Встановлено, що динамічний діапазон багатоканального АЦТ залежить від ідентичності часових параметрів схем вибірки та зберігання (СВЗ) і аналого-цифрових перетворювачів (АЦП) у кожному каналі та відносного розкиду цих параметрів. Наявність апертурної невизначеності в і-му каналі АЦТ призводить до часового зсуву точок дискретизації між реальними фронтами тактових імпульсів та ідеальними фронтами імпульсів. Будь-яка неідентичність між апертурними затримками в каналах спричиняє появу додаткових частотних компонентів у вихідному сигналі АЦТ, що призводить до погіршення динамічного діапазону АЦТ. Доведено, що компенсацію часової неідентичності можна здійснювати шляхом коригування передавальних характеристик каналів АЦТ. Тобто, пропонується виконувати ідентифікацію часової неідентичності у цифровій частині каналу АЦТ, а здійснювати компенсацію цієї неідентичності шляхом керування передавальною характеристикою на аналоговій частині каналу АЦТ. Компенсація часової неідентичності каналу здійснюється за допомогою керування передавальною характеристикою відповідного каналу АЦТ шляхом комутації опору у колі вибірки сигналу СВЗ. Розроблено структурну схему багатоканального АЦТ з коригуванням неідентичності часових затримок канальних сигналів. АЦТ працює у двох режимах: ідентифікації та у робочому режимі з коригуванням часових затримок канальних сигналів. Для дослідження ефективності методу коригування неідентичності часових затримок канальних сигналів АЦТ розроблено імітаційну модель багатоканального АЦТ. Розроблена модель багатоканального АЦТ містить 8 каналів паралельно ввімкнених 16-розрядних АЦП зі схемами вибірки та зберігання, мультиплексор, буферний регістр, блок коригування часових затримок канальних сигналів та 8 цифроаналогових перетворювачів, що керують коефіцієнтами передачі СВЗ у кожному каналі АЦТ. Аналіз ефективності розробленого методу підтвердив, що запропонований метод дає змогу розширити динамічний діапазон 16-розрядного АЦТ на 37 дБ.The paper presents the method for expanding the dynamic range of multi-channel analog-digital paths (ADР) of software-controlled radio receivers. It is established that the dynamic range of a multi-channel ADР depends on the identity of the time parameters of the sample-and-store circuits (SSC) and analog-to-digital converters (ADC) in each channel and the relative spread of these parameters. The presence of aperture uncertainty in the i-th channel of the ADC leads to a time shift of the sampling points between the real edges of the clock pulses and the ideal edges of the pulses. Any non-identity between the aperture delays in the channels causes the appearance of the additional frequency components in the ADР output signal, which leads to a deterioration in the dynamic range of the ADР. It is proved that compensation of time non-identity can be carried out by adjusting the transmission characteristics of the ADР channels. That is, it is proposed to perform identification of time non-identity in the digital part of the ADР channel, and to compensate for this non-identity by controlling the transfer characteristic on the analog part of the ADР channel. Compensation of time non-identity of the channel is carried out by controlling the transfer characteristic of the corresponding ADР channel by switching the resistance in the signal sampling circuit of the SSC. Structural diagram of a multi-channel ADР with correction of non-identity of time delays of channel signals has been developed. The ADР operates in two modes: identification and in the operating mode with correction of time delays of channel signals. To study the efficiency of the method for correcting non-identity of time delays of the ADP channel signals, a simulation model of a multi-channel ADР has been developed. The developed model of a multi-channel ADР contains 8 channels of 16-bit ADC connected in parallel with sample-and-hold circuits, a multiplexer, a buffer register, a channel signal time delay correction unit and 8 digital-to-analog converters that control the transmission coefficients of the SSC in each ADР channel. Analysis of the efficiency of the developed method confirmed that the proposed method allows to expand the dynamic range of a 16-bit ADР by 37 dB.