МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КВАДРАТУРНОГО СТРОБОСКОПИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
Аннотация
Работа относится к области радиосвязи и посвящена анализу функционирования квадра-
турного стробоскопического преобразователя частоты, который в настоящее время широко
применяется в системах программно-определяемого радио, реализованных по принципу приемника
прямого преобразования. Такая структура приемника сочетает в себе ряд важных для практиче-
ской реализации достоинств, таких как высокая адаптивность, простота изменения конфигура-
ции демодулятора, простота аппаратной части приемника и низкая стоимость компонентов.
Несмотря на сравнительно широкое распространение квадратурных стробоскопических преобра-
зователей, вопросы их теоретико-сигнального анализа и оптимизации параметров по критериям,
характерным для типовых задач радиосвязи, недостаточно освещены в открытых источниках.
Известные сложности имеются также и в выборе терминологии, в связи с чем в работе приво-
дится несколько наиболее распространенных в литературе наименований устройств рассматри-
ваемого типа. В основной части работы предлагается достаточно простая математическая
модель квадратурного стробоскопического преобразователя частоты, основанная на ряде упро-
щающих допущений. В то же время, указанные допущения не уменьшают общности полученных
результатов. На основе предложенной модели выполняется оценка коэффициента передачи пре-
образователя частоты. Помимо исследования идеализированной математической модели, в ко-
торой переключения считаются мгновенными, производится исследование влияния конечного вре-
мени коммутации на коэффициент передачи преобразователя частоты. Для выполнения анализа
используется математический аппарат теории сигналов. Предложенная в работе модель стро-
боскопического преобразователя частоты допускает дальнейшее усложнение и использование для
исследования влияния дополнительных факторов на характеристики радиотехнических систем,
имеющих рассматриваемую архитектуру. В частности, возможно исследование влияния кратко-
временной нестабильности (джиттера) периода переключений ключа, а также влияния неиден-
тичности параметров квадратурных каналов. Полученные аналитические выражения и приведен-
ные графики исследованных зависимостей могут быть полезны при проектировании систем ра-
диосвязи различного назначения, в которых используется квадратурный стробоскопический пре-
образователь частоты.
Литература
Artech House, 2018. ISBN: 978-1-63081-457-1.
2. Gerald Youngblood. A Software-Defined Radio for the Masses. Part 1. Available at:
https://www.arrl.org/files/file/Technology/tis/info/pdf/020708qex013.pdf (accessed 25 March 2024).
3. Tsvetkov F.A., Tereshkov V.V. Programmno-konfiguriruemye radioustroystva: printsipy postroeniya i
algoritmy obrabotki signalov: ucheb. posobie [Software-defined radio devices: design principles and
signal processing algorithms: tutorial]. Rostov-on-Don; Taganrog: Izd-vo YuFU, 2020, 163 p.
4. Polyakov V.T. Radiolyubitelyam o tekhnike pryamogo preobrazovaniya [Radio amateurs about direct
conversion technology]. Moscow: Patriot, 1990, 264 p.
5. Hans Summers. Modern QRP Rigs and the Development of the QCX CW Transceiver Kit. Available
at: https://www.qrp-labs.com/images/news/dayton2018/fdim2018.pdf (accessed 25 March 2024).
6. Rudnev D. Proekt «Selenit» [Project “Selenite”]. Available at: https://habr.com/ru/companies/
ruvds/articles/771652/ (accessed 25 March 2024).
7. AYN/DC: CW QRP transiver pryamogo preobrazovaniya [AYN/DC: CW QRP direct conversion
transceiver]. Available at: https://eax.me/ayn-dc-transceiver/ (accessed 25 March 2024).
8. Kvadraturnyy sempliruyushchiy detektor po skheme Teylo [Quadrature sampling detector based on
the Taylo scheme]. Available at: https://eax.me/tayloe-detector/ (accessed 25 March 2024).
9. Dan Tayloe. Ultra Low Noise, High Performance, Zero IF Quadrature Product Detector and Preamplifier.
Available at: https://www.norcalqrp.org/files/Tayloe_mixer_x3a.pdf (accessed 25 March 2024).
10. Zenaneh Ashebir Kebede. Low frequency Quadrature detector design, simulation and implementation
for use in underground communicationimplementation for use in underground communication. Available
at: https://researchrepository.wvu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1222&context=etd (accessed
25 March 2024).
11. Michiel Soer. Analysis and comparison of switch-based frequency converters. – Available at:
https://essay.utwente.nl/58276/1/scriptie_Soer.pdf (accessed 25 March 2024).
12. Fedosov D.V. Analiz stroboskopicheskogo preobrazovatelya chastoty [Analysis of a stroboscopic frequency
converter], Vestnik Omskogo universiteta [Bulletin of Omsk University], 1996, Issue 2, pp. 36-38.
13. Dinges S., Kochemasov V. SVCh-preobrazovateli chastoty. Ch. 2. Klassifikatsiya preobrazovateley po
printsipu funktsionirovaniya [Microwave frequency converters. Part 2. Classification of converters according
to the principle of operation], Komponenty i tekhnologii [Components and Technologies],
2018, No. 5 (202), pp. 12-21.
14. Fedosov V.P. Radiotekhnicheskie tsepi i signaly: ucheb. posobie [Radio engineering circuits and signals:
textbook]. Rostov-on-Don; Taganrog: Izd-vo YuFU, 2017, 282 p.
15. Mar'ev A.A. Metody i ustroystva tsifrovoy obrabotki signalov: ucheb. posobie [Methods and devices
of digital signal processing: textbook]. Rostov-on-Don; Taganrog: Izd-vo YuFU, 2020, 134 p.
16. Gonorovskiy I.S. Radiotekhnicheskie tsepi i signaly: ucheb. posobie dlya studentov vuzov,
obuchayushchikhsya po napravleniyu podgotovki "Radiotekhnika" [Radio engineering circuits and
signals: a textbook for university students studying in the field of training "Radio engineering"].
5th ed. Moscow: Drofa, 2006, 719 p.
17. Baskakov S.I. Radiotekhnicheskie tsepi i signaly: ucheb. dlya vuzov po spetsial'nosti "Radiotekhnika"
[Radio engineering circuits and signals: a textbook for universities specializing in "Radio engineering"].
5th ed. Moscow: Vysshaya shkola, 2005 (GUP Smol. obl. tip. im. V.I. Smirnova), 462 p.
18. Ugryumov E.P. Tsifrovaya skhemotekhnika: ucheb. posobie dlya vuzov [Digital circuitry: a textbook
for universities]. 3rd ed. Saint Petersburg: BKhV-Peterburg, 2010, 816 p.
19. Devid M. Kharris, Sara L. Kharris. Tsifrovaya skhemotekhnika i arkhitektura komp'yutera: per. s angl.
Imagination Technologies [Digital circuitry and computer architecture: trans. from English Imagination
Technologies]. Moscow: DMK Press, 2018, 792 p.
20. Schenk Tim. RF imperfections in high-rate wireless systems: Impact and digital compensation, 2008.
10.1007/978-1-4020-6903-1.
