Расчет фазовых шумов гетеродина по заданному динамическому диапазону по блокированию по соседнему каналу, Как расчитать ФШ гетеродина в ЧМ-приемнике Опции

[azoff]

Здравствуйте, уважаемые!

Недавно встал принципиальный вопрос, хотелось бы услышать мнение уважаемых коллег-форумчан.
Есть УКВ ЧМ-приемник. В нем имеется фильтр основной селекции (ПЧ) - 25 кГц. А выходной фильтр по НЧ после демодулятора обеспечивает телефонный канал, т.е. 300-3400 Гц (условно 3 кГц). Для простоты будем полагать, что в нем одно преобразование по частоте и, соответственно, один гетеродин. По ТЗ приемник должен иметь на уровне чувствительности отношение сигнал-шум на выходе 12 дБ. Динамический диапазон по блокированию на соседнем канале - 80 дБ. Согласно ГОСТу - соседним каналом является отстройка от несущей на 5dF, где dF - половина полосы пропускания фильтра основной селекции. Т.е. в нашем случае - 12,5 кГц, следовательно, соседний канал измеряется на отстройке на 62,5 кГц от несущей. При этом полагаем, что как полезный сигнал, так и помеха на отстройке 62,5 кГц доходят до смесителя с одинаковым коэффициентом передачи. Необходимо посчитать урофень фазовых шумов сигнала гетеродина (синтезатора частот) на отстройке от несущей на 62,5 кГц.
Методика расчета очень проста:
ФШ = ДД + ОСШ +10*log(F),
ФШ - уровень фазовых шумов на требуемой отстройке, дБн/Гц
ДД - заданный динамический диапазон по блокированию, дБ
ОСШ - требуемой отношение сигнал-шум на выходе, дБ
F - полоса пропускания.

А вот теперь, внимание, принципиальный (!!!) вопрос: F - полоса пропускания фильтра основной селекции или же полоса пропускания оконечного фильтра?
ОСШ считается в полосе оконечного фильтра, это однозначно. Исходя из этого мы с коллегами (представители синтезаторного подразделения) считаем, что фазовые шумы надо проинтегрировать в полосе обработки информации, т.е. в 3 кГц. Получаем:

ФШ1 = 80 + 12 + 10*log(3000) = 80 + 12 + 35 = 127 дБн/Гц@62,5кГц

А вот товарищи из системного подразделения, которые собирают приемник из узлов, утверждают, что интегрировать шумы надо в полосе фильтра основной селекции, т.е. в 25 кГц. Получаем:

ФШ2 = 80 + 12 + 10*log(25000) = 80 + 12 + 44 = 136 дБн/Гц@62,5кГц

Кто из нас прав? Очень хотелось бы увидеть ссылку на ГОСТ, на литературу.

[vhk]

Кто из нас прав? Очень хотелось бы увидеть ссылку на ГОСТ, на литературу.

По ГОСТ 23611-79 другое определение. Будут более жесткие требования к ФШ синтезатора.
Зачем полоса фильтра 25 кГц по ПЧ, если НЧ 3,1 кГц. Можно полосу по ПЧ уменьшить до 8 кГц.



Сообщение отредактировал vhk - Jun 15 2013, 06:06

[azoff]

По ГОСТ 23611-79 другое определение. Будут более жесткие требования к ФШ синтезатора.
Зачем полоса фильтра 25 кГц по ПЧ, если НЧ 3,1 кГц. Можно полосу по ПЧ уменьшить до 8 кГц.

Фильтр ПЧ 25 кГц - это заданное значение. Через него еще цифровая модуляция прогоняется, поэтому 8 кГц не подходит.

[vhk]

Фильтр ПЧ 25 кГц - это заданное значение. Через него еще цифровая модуляция прогоняется, поэтому 8 кГц не подходит.

А полоса по НЧ остаётся без изменений?
Цифра с какой скоростью?

[azoff]

А полоса по НЧ остаётся без изменений?
Цифра с какой скоростью?

Полоса НЧ конечно меняется. Вроде 19 кбит/с скорость. Но суть вопроса не в этом же.

[vhk]

Полоса НЧ конечно меняется. Вроде 19 кбит/с скорость. Но суть вопроса не в этом же.

Именно в этом.
Меняется полоса по НЧ, уже не 3,1 кГц а шире.
Считайте по полосе фильтра ПЧ 25 кГц.
В Советское время, для частотной сетки УКВ связи с шагом 25 кГц принимали соседний канал отстоящим от частоты настройки на +/-25 кГц.
Вам же все равно откуда будет "нежелательный" приём, сверху или снизу от частоты настройки.

Сообщение отредактировал vhk - Jun 15 2013, 06:31

[azoff]

Именно в этом.
Меняется полоса по НЧ, уже не 3,1 кГц а шире.
Считайте по полосе фильтра ПЧ 25 кГц.
В Советское время, для частотной сетки УКВ связи с шагом 25 кГц принимали соседний канал отстоящим от частоты настройки на +/-25 кГц.
Вам же все равно откуда будет "нежелательный" приём, сверху или снизу от частоты настройки.

Нет, вопрос не в этом.
Есть режим радиостанции, в котором она в ПЧ 25 кГц принимает ЧМ-сигнал, обрабатывает ЧМ-детектором (цифровым каким-то) и выдает наружу в полосе 3 кГц. По ГОСТу - соседний канал стоит на 5*dF - т.е. на 62,5 кГц. Тут цифровой канал вообще никакого отношения к делу не имеет. Так вот, почему я должен шумы считать в полосе 25 кГц, каким это таким хитрым преобразованием они "свернуться" из 25 кГц в 3 кГц на выходе? А если я поставлю на выходе фильтр 4 кГц, то некоторым "чудесным" образом демодулятор узнает, что у него на выходе уже не 3, а 4 кГц и будет "сворачивать шумы из 25 кГц в 4 кГц? Так что ли?

[vhk]

Так вот, почему я должен шумы считать в полосе 25 кГц, каким это таким хитрым преобразованием они "свернуться" из 25 кГц в 3 кГц на выходе?

Потому, что ФОС имеет полосу 25 кГц.
Весь "сыр-бор" из-за того, что разработчикам синтезатора надо сделать ФШ синтезатор на 9 дБ менее шумным.

[azoff]

Потому, что ФОС имеет полосу 25 кГц.
Весь "сыр-бор" из-за того, что разработчикам синтезатора надо сделать ФШ синтезатор на 9 дБ менее шумным.

Весь "сыр-бор" в принципе. Я убеждался в ходе эксперимента, что раз фильтр по НЧ - 3 кГц, то и считать надо в 3 кГц. Я брал известный мне приемник с известными шумами его синтезатора - и измерял динамический диапазон. Расчеты с экспериментом совпадали децибел в децибел. Товарищи из системного отдела мне говорят, что они тоже убеждались, поэтому верит каждый себе. И прошу заметить, что для синтезатора с рабочими частотами порядка 1 ГГц - уменьшить шумы на 9 дБ - это только на словах легко произносится. Причем прошу обратить внимание на цифры - 127 дБн/Гц и 136 дБн/Гц. На одной микросхеме (допустим HMC704 Hittite) на частоте 1 ГГц мне удавалось достичь шумов порядка 122 дБн/Гц на требуемой отстройке. Т.е. даже в свой "наилучший" вариант не укладываюсь, а где же брать еще 9 дБ?
Все-таки, вернемся к сути вопроса, есть ли ссылки на литературу или на ГОСТ (допустим по составлению ТЗ на синтезатор или подобное), как именно считать фазовые шумы, исходя из чего?

[RN3QVG_1]

А что, при передаче цифры, когда используется вся полоса 25 кГц, требования по соседнему каналу другие, не 80 дБ?

[azoff]

А что, при передаче цифры, когда используется вся полоса 25 кГц, требования по соседнему каналу другие, не 80 дБ?

Нет.

[alexkok]

А вот теперь, внимание, принципиальный (!!!) вопрос: F - полоса пропускания фильтра основной селекции или же полоса пропускания оконечного фильтра?
ОСШ считается в полосе оконечного фильтра, это однозначно. Исходя из этого мы с коллегами (представители синтезаторного подразделения) считаем, что фазовые шумы надо проинтегрировать в полосе обработки информации, т.е. в 3 кГц. Получаем:

ФШ1 = 80 + 12 + 10*log(3000) = 80 + 12 + 35 = 127 дБн/Гц@62,5кГц

А вот товарищи из системного подразделения, которые собирают приемник из узлов, утверждают, что интегрировать шумы надо в полосе фильтра основной селекции, т.е. в 25 кГц. Получаем:

ФШ2 = 80 + 12 + 10*log(25000) = 80 + 12 + 44 = 136 дБн/Гц@62,5кГц

Кто из нас прав? Очень хотелось бы увидеть ссылку на ГОСТ, на литературу.

Ни Вы ни они, но Ваша цифра ближе к реальной.
ЧМ демодулятор даёт улучшение С/Ш на выходе примерно пропорциональное соотношению полос, поэтому чтобы получить 12дБ на выходе в идеале достаточно минус 4дБ на входе.
Но у ЧМ демодуляторов есть порог по С/Ш на входе, ниже которого С/Ш на выходе резко падает.
У аналоговых ЧМ демодуляторов это 4-6дБ, сколько достигнуто в цифре на данный момент я не в знаю.

[-fender-]

сталкивался с этим же вопросом.пришёл к выводу,что необходимо использовать ширину полосы демодулятора.
при канальном фильтре 12,5кГц,имеющем полосу пропускания по 3 дБ - ±3,75кГц,цифровом демодуляторе с полосой ±3,1кГц,гетеродине,имеющем на отстройке 12,5кГц - -112дБм/Гц, имеем избирательность по соседнему каналу (±12,5Гц) - 64дБ. SINAD 12дБ.

[azoff]

Ни Вы ни они, но Ваша цифра ближе к реальной.
ЧМ демодулятор даёт улучшение С/Ш на выходе примерно пропорциональное соотношению полос, поэтому чтобы получить 12дБ на выходе в идеале достаточно минус 4дБ на входе.
Но у ЧМ демодуляторов есть порог по С/Ш на входе, ниже которого С/Ш на выходе резко падает.
У аналоговых ЧМ демодуляторов это 4-6дБ, сколько достигнуто в цифре на данный момент я не в знаю.

А не подскажите ссылку на литературу по этому поводу? Т.е. по сути цифра должна получится даже меньше моей, верно я понял?

сталкивался с этим же вопросом.пришёл к выводу,что необходимо использовать ширину полосы демодулятора.
при канальном фильтре 12,5кГц,имеющем полосу пропускания по 3 дБ - ±3,75кГц,цифровом демодуляторе с полосой ±3,1кГц,гетеродине,имеющем на отстройке 12,5кГц - -112дБм/Гц, имеем избирательность по соседнему каналу (±12,5Гц) - 64дБ. SINAD 12дБ.

Если можно, уточните, пожалуйста, ширина полосы демодулятора в моих терминах - это полоса НЧ?

[alexkok]

А не подскажите ссылку на литературу по этому поводу?

Кантор Л.Я., Дорофеев В.М. Помехоустойчивость приема ЧМ сигналов. – М.: Связь, 1977

Т.е. по сути цифра должна получится даже меньше моей, верно я понял?

У меня ошибка в арифметике, максимальный выигрыш будет 8дБ относительно цифры ваших "системщиков".
ЧМ демодулятор на основе ФАПЧ должен дать такой выигрыш.

[vhk]

ЧМ демодулятор на основе ФАПЧ должен дать такой выигрыш.

Требования к величине фазовых шумов синтезатора (который надо разработать Автору вопроса) как изменятся?

[azoff]

У меня ошибка в арифметике, максимальный выигрыш будет 8дБ относительно цифры ваших "системщиков".
ЧМ демодулятор на основе ФАПЧ должен дать такой выигрыш.

Т.е. в целом цифра на 1 дБ отличается от моей, так?

Огромное спасибо за литературу, посмотрю. У Вас, случайно, в электронном виде ее нет?

Сообщение отредактировал azoff - Jun 18 2013, 03:57

[alexkok]

Т.е. в целом цифра на 1 дБ отличается от моей, так?

Не отличается, тоже получена из соотношения полос.
У Вас оценка С/Ш как раз для беспорогого ЧМ демодулятора.

Огромное спасибо за литературу, посмотрю. У Вас, случайно, в электронном виде ее нет?

К сожалению нет ни в электронном, ни в бумажном.

[ra4fix]

Согласно ГОСТу - соседним каналом является отстройка от несущей на 5dF, где dF - половина полосы пропускания фильтра основной селекции.

Что за ГОСТ? Согласно ГОСТ 12252-86 соседним каналом является любой из двух, я думаю, соседних каналов.

[-fender-]

Если можно, уточните, пожалуйста, ширина полосы демодулятора в моих терминах - это полоса НЧ?

цифровой частью занимаюсь не я,но уточнил,что,после аналогового канального фильтра,после оцифровки применяется цифровой фильтр шириной ±3,1 кГц - потом на демодулятор.

[azoff]

Кантор Л.Я., Дорофеев В.М. Помехоустойчивость приема ЧМ сигналов. – М.: Связь, 1977

Нашел книгу в научной библиотеке, еще раз спасибо, буду изучать.

Что за ГОСТ? Согласно ГОСТ 12252-86 соседним каналом является любой из двух, я думаю, соседних каналов.

Это в военных ГОСТах, на память номер не скажу.

Не отличается, тоже получена из соотношения полос.
У Вас оценка С/Ш как раз для беспорогого ЧМ демодулятора.

Т.е. я считаю в целом правильно?

[alexkok]

Т.е. я считаю в целом правильно?

Правильно, но при условии что ваши программисты напишут или скопипастят правильный демодулятор.

[Дмитрий_Б]

Здравствуйте, уважаемые!

Недавно встал принципиальный вопрос, хотелось бы услышать мнение уважаемых коллег-форумчан.
Есть УКВ ЧМ-приемник. В нем имеется фильтр основной селекции (ПЧ) - 25 кГц. А выходной фильтр по НЧ после демодулятора обеспечивает телефонный канал, т.е. 300-3400 Гц (условно 3 кГц). Для простоты будем полагать, что в нем одно преобразование по частоте и, соответственно, один гетеродин. По ТЗ приемник должен иметь на уровне чувствительности отношение сигнал-шум на выходе 12 дБ. Динамический диапазон по блокированию на соседнем канале - 80 дБ. Согласно ГОСТу - соседним каналом является отстройка от несущей на 5dF, где dF - половина полосы пропускания фильтра основной селекции. Т.е. в нашем случае - 12,5 кГц, следовательно, соседний канал измеряется на отстройке на 62,5 кГц от несущей. При этом полагаем, что как полезный сигнал, так и помеха на отстройке 62,5 кГц доходят до смесителя с одинаковым коэффициентом передачи. Необходимо посчитать урофень фазовых шумов сигнала гетеродина (синтезатора частот) на отстройке от несущей на 62,5 кГц.
Методика расчета очень проста:
ФШ = ДД + ОСШ +10*log(F),
ФШ - уровень фазовых шумов на требуемой отстройке, дБн/Гц
ДД - заданный динамический диапазон по блокированию, дБ
ОСШ - требуемой отношение сигнал-шум на выходе, дБ
F - полоса пропускания.

А вот теперь, внимание, принципиальный (!!!) вопрос: F - полоса пропускания фильтра основной селекции или же полоса пропускания оконечного фильтра?
ОСШ считается в полосе оконечного фильтра, это однозначно. Исходя из этого мы с коллегами (представители синтезаторного подразделения) считаем, что фазовые шумы надо проинтегрировать в полосе обработки информации, т.е. в 3 кГц. Получаем:

ФШ1 = 80 + 12 + 10*log(3000) = 80 + 12 + 35 = 127 дБн/Гц@62,5кГц

А вот товарищи из системного подразделения, которые собирают приемник из узлов, утверждают, что интегрировать шумы надо в полосе фильтра основной селекции, т.е. в 25 кГц. Получаем:

ФШ2 = 80 + 12 + 10*log(25000) = 80 + 12 + 44 = 136 дБн/Гц@62,5кГц

Кто из нас прав? Очень хотелось бы увидеть ссылку на ГОСТ, на литературу.

Вы правы, конечно. Отношение с/ш измеряется в согласованной полосе. С другой стороны, тут не учитывается шум приёмника. Он пренебрежимо мал по сравнению с шумом гетеродина? Если нет, то 12 дБ с/ш надо получать с учётом шумов тракта, и требование к ФШ гетеродина подрастут.

[azoff]

Вы правы, конечно. Отношение с/ш измеряется в согласованной полосе. С другой стороны, тут не учитывается шум приёмника. Он пренебрежимо мал по сравнению с шумом гетеродина? Если нет, то 12 дБ с/ш надо получать с учётом шумов тракта, и требование к ФШ гетеродина подрастут.

Шум приемника заложен в уровне чувствительности. Мы же считаем уровень чувствительности как тепловой шум + коэффициент шума приемника + ОСШ. А, согласно ГОСТу, помеха на соседнем канале может ухудшить чувствительность приемника на 3 дБ. Т.е. с учетом сохранения ОСШ при воздействии помехи на соседнем канале коэффициент шума приемника может увеличиться на 3 дБ. Таким образом, вклад в общий шум приемника шумов гетеродина составляет всего-навсего 3 дБ, и то только при воздействии дестабилизирующего фактора - помехи на соседнем канале.

[Дмитрий_Б]

Шум приемника заложен в уровне чувствительности. Мы же считаем уровень чувствительности как тепловой шум + коэффициент шума приемника + ОСШ. А, согласно ГОСТу, помеха на соседнем канале может ухудшить чувствительность приемника на 3 дБ. Т.е. с учетом сохранения ОСШ при воздействии помехи на соседнем канале коэффициент шума приемника может увеличиться на 3 дБ. Таким образом, вклад в общий шум приемника шумов гетеродина составляет всего-навсего 3 дБ, и то только при воздействии дестабилизирующего фактора - помехи на соседнем канале.

Для меня несколько необычно, что задаётся уровень помехи относительно собственного шума приёмника, а не относительно стандартного теплового шума.
Но если это так - то Вы правы окончательно.

[KPiter]

Методика расчета очень проста:
ФШ = ДД + ОСШ +10*log(F)

Объясните почему такой расчет? Я правильно понимаю, если ФШ ниже этой величины взятой со знаком минус, то ФШ не вносит существенного влияния в шумы приемника?

[__Sergey_]

А вот теперь, внимание, принципиальный (!!!) вопрос: F - полоса пропускания фильтра основной селекции или же полоса пропускания оконечного фильтра?
ОСШ считается в полосе оконечного фильтра, это однозначно. Исходя из этого мы с коллегами (представители синтезаторного подразделения) считаем, что фазовые шумы надо проинтегрировать в полосе обработки информации, т.е. в 3 кГц. Получаем:

ФШ1 = 80 + 12 + 10*log(3000) = 80 + 12 + 35 = 127 дБн/Гц@62,5кГц

А вот товарищи из системного подразделения, которые собирают приемник из узлов, утверждают, что интегрировать шумы надо в полосе фильтра основной селекции, т.е. в 25 кГц. Получаем:

ФШ2 = 80 + 12 + 10*log(25000) = 80 + 12 + 44 = 136 дБн/Гц@62,5кГц

Кто из нас прав? Очень хотелось бы увидеть ссылку на ГОСТ, на литературу.

Ваши коллеги не правы - боритесь с ними. Я тоже всегда борюсь с системщиками, ибо жизни от них никакой!
Не важно какя полоса фильтра ПЧ, а важна полоса согласованного фильтра на ваш цифровой сигнал. А она определеятся конечной битовой скоростью.
Фильтр ПЧ тут вообще ни при чем - он может быть как шире так и уже битовой скорости, в зависимости от применяемой модуляции и кодирования.