 |
Динамический диапазон. Нелинейное искажение. Вычисление нелинейного искажения. Проверка нелинейного искажения. Многоканальные коммуникационные системы
|
|
|
|
Динамический диапазон.
Динамический диапазон (Dynamic range) – это отношение наибольшего уровня сигнала, с которым может работать схема, к наименьшему (обычно эквивалентному уровню шума). Обычно выражается в дБ.
Условно свободный динамический диапазон ( S purious F ree D ynamic R ange) –это динамический диапазон, в котором частотный спектр свободен от нежелательных частотных компонент.
Нелинейное искажение
В идеальной системе результатом БПФ синусоиды будет одиночный пик на соответствующей частоте. Однако, в реально существующих системах, нелинейность и шум приводят к искажениям. Когда сигнал определенной частоты f1 проходит через нелинейную систему, выход системы содержит f1 и ее гармоники. Следующий рисунок показывает их соотношение.
Нелинейное искажение является мерой величины мощности, содержащейся в гармониках основного сигнала. Нелинейное искажение свойственно устройствам и системам, которые обладают нелинейными характеристиками, чем более нелинейно устройство, тем больше нелинейное искажение.
Вычисление нелинейного искажения
Нелинейное искажение может быть выражено как отношение мощностей или как процентное отношение. Используемая далее формула выражает его как отношение мощностей:
,
где PHD мощность нелинейного искажения в dBc, Pfund мощность основного сигнала в dB или dBm.
Преобразуем мощности в напряжения, для вычисления нелинейного искажения в процентном отношении:
В некоторых приложениях нелинейное искажение измеряется как полное нелинейное искажение в процентах (THD). Это измерение предполагает суммирование мощностей всех гармоник в рабочей полосе и определяется следующим выражением:
|
|
|
Проверка нелинейного искажения
Типичная установка для проверки нелинейного искажения приведена на рисунке ниже. Фильтр нижних частот или полосовой фильтр пропускают основной сигнал, подавляя его гармоники. В результате чисто синусоидальный сигнал подается в тестируемое устройство (UUT). Любая гармоника на выходе UUT считается проявлением нелинейности устройства.
Нелинейное искажение может быть эффективно уменьшено в любой реальной системе с помощью низкочастотной или полосовой фильтрации.
Многоканальные коммуникационные системы
Введение
Цифровые системы связи требуют, чтобы каждый канал работал на определенной частоте и с определенной пропускной способностью. Фактически, системы коммуникации развивались таким образом, чтобы обеспечить передачу наибольшего количества данных в конечном диапазоне частот. В этом разделе мы познакомимся с современными достижениями систем связи, применяющих различные механизмы для эффективного использования частотного спектра. А именно, мы увидим, как обычное (FDM) и ортогональное (OFDM) частотное мультиплексирование могут эффективно использовать частотный спектр. Кроме того, мы приведем отличия между ними и выясним, почему системы OFDM в настоящее время применяются в наиболее распространенных системах связи.
Частотное мультиплексирование
При частотном мультиплексировании (FDM) каждый канал размещается в уникальном частотном диапазоне. Этот диапазон задается центральной частотой и шириной канала. Поскольку эти каналы не перекрываются, многие пользователи могут работать одновременно, используя различные каналы в частотной области. Ниже показана частотная область системы FDM. Из диаграммы видно, что каждый канал оперирует разной несущей частотой, и что эти каналы имеют ограничение полосы.
|
|
|
Важно отметить, что ограничение полосы в заданном частотном диапазоне осуществляется с помощью фильтров – формирователей импульсов («Pulse-Shaping»), о которых мы будем рассказывать далее.
|
|
|
