tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2023-9-5-6-15tuzsut-510Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSПоследовательные аналого-цифровые КАМ-модемы на базе комплексных полосовых фильтров с НЧ-прототипами БаттервортаSerial Analog-Digital QAM Modems Based on Complex Band-Pass Filters with LF Butterworth Prototypeshttps://orcid.org/0009-0005-6702-1134ГребенкоЮ. А.GrebenkoY.

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры формирования и обработки радиосигналов Национального исследовательского университета «МЭИ»

GrebenkoYA@mpei.ruhttps://orcid.org/0009-0002-2030-5605ПолякР. И.PolyakR.

кандидат технических наук, доцент кафедры формирования и обработки радиосигналов Национального исследовательского университета «МЭИ»

poliakri@mpei.ruhttps://orcid.org/0009-0001-3581-8473ЯнЛ. П.YanL.P.

аспирант кафедры формирования и обработки радиосигналов Национального исследовательского университета «МЭИ»

hlainff@gmail.comНациональный исследовательский университет «МЭИ»РоссияNational Research University "MPEI"Russian Federation20231411202395615Copyright © Гребенко Ю.А., Поляк Р.И., Ян Л.П., 20232023Гребенко Ю.А., Поляк Р.И., Ян Л.П.Grebenko Y., Polyak R., Yan L.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/510

Статья посвящена разработке и реализации алгоритмов квадратурной амплитудной модуляции на базе аналогового комплексного полосового фильтра с НЧ-прототипами Баттерворта. Использование комплексных полосовых фильтров Баттерворта позволяет получить несущие сигналы с практическими неперекрывающимися спектрами. При этом аналоговый комплексный фильтр Баттерворта имеет нелинейную фазочастотную характеристику и, соответственно, бесконечную и несимметричную импульсную характеристику. В статье проведен обзор разработки и реализации последовательного КАМ-модема на базе аналогового комплексного полосового фильтра Баттерворта и обратного цифрового КИХ-фильтра. Рассматривается процедура получения выражения импульсной характеристики аналоговых комплексных полосовых фильтров Баттерворта. С помощью схемотехнического моделирования определяются амплитудно-частотная и импульсная характеристики таких фильтров. Предложена структурная схема последовательной системы передачи данных с квадратурной амплитудной модуляцией на базе аналогового комплексного полосового фильтра Баттерворта и обратного цифрового КИХ-фильтра. Приведены результаты ее схемотехнического моделирования в среде Micro-Cap.

The article is devoted to the development and implementation of quadrature amplitude modulation algorithms based on an analog complex band-pass filter with Butterworth low-frequency prototypes. The use of complex Butterworth band pass filters makes it possible to obtain carrier signals with practically non-overlapping spectra. But the analog complex Butterworth filter has a non-linear phase-frequency response and, accordingly, the impulse responses of which are infinite and asymmetric. An overview of the development and implementation of a serial QAM modem based on an analog Butterworth complex band-pass filter and an inverse digital FIR filter. The procedure for obtaining the expression for the impulse response of analog complex band-pass Butterworth filters is considered. With the help of circuit simulation, the frequency response and impulse response of such a filter are determined. The choice of the center frequency is carried out by setting two coefficients. A block diagram of a serial data transmission system with quadrature amplitude modulation based on an analog complex Butterworth bandpass filter and an inverse digital FIR filter is proposed. The results of its circuit simulation in the Micro-Cap environment are presented.

аналоговый комплексный полосовой фильтрамплитудно-частотная характеристикабесконечная импульсная характеристикафазочастотная характеристикаквадратурная амплитудная модуляцияпоследовательный КАМ-модемanalog complex bandpass filteramplitude-frequency responseinfinite impulse responsephase-frequency responsequadrature amplitude modulationserial QAM modemReferencesMeng M., Wu K.-L. Direct synthesis of general Chebyshev bandpass filters with a frequency variant complex load // Proceedings of the MTT-S International Microwave Symposium (Anaheim, USA, 23‒28 May 2010). IEEE, 2010. PP. 433‒436. DOI:10.1109/MWSYM.2010.5517836Meng M., Wu K.-L. Direct synthesis of general Chebyshev bandpass filters with a frequency variant complex load. Proceedings of the MTT-S International Microwave Symposium, 23‒28 May 2010, Anaheim, USA). IEEE; 2010. p.433‒436. DOI:10.1109/MWSYM.2010.5517836Guest E., Mijatovic N. Discrete-Time Complex Bandpass Filters for Three-Phase Converter Systems // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2019. Vol. 66. Iss. 6. PP. 4650‒4660. DOI:10.1109/TIE.2018.2860554Guest E., Mijatovic N. Discrete-Time Complex Bandpass Filters for Three-Phase Converter Systems. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2019;66(6):4650‒4660. DOI:10.1109/TIE.2018.2860554Zeidan J., Bila S., Nasser A., Perigaud A., Hamieh A. Quasi-reflection-less bandpass filter with a variable frequency plan // Proceedings of the MTT-S International Microwave Filter Workshop (IMFW, Perugia, Italy, 17‒19 November 2021). IEEE, 2021. PP. 8‒10. DOI:10.1109/IMFW49589.2021.9642366Zeidan J., Bila S., Nasser A., Perigaud A., Hamieh A. Quasi-reflection-less bandpass filter with a variable frequency plan. Proceedings of the MTT-S International Microwave Filter Workshop, IMFW, 17‒19 November 2021, Perugia, Italy). IEEE, 2021. PP. 8‒10. DOI:10.1109/IMFW49589.2021.9642366Балашов В.А., Воробиенко П.П., Ляховецкий Л.М. Системы передачи ортогональными гармоническими сигналами. М.: Эко-Трендз, 2012. 223 с.Balashov V.A., Vorobienko P.P., Lyakhovetsky L.M. Transmission Systems by Orthogonal Harmonic Signals. Moscow: Eco-Trends Publ.; 2012. 223 p.Гребенко Ю.А., Аунг К.М. Проектирование комплексных полосовых фильтров на базе программируемых аналоговых интегральных схем // Электросвязь. 2020. № 8. С. 71‒74. DOI:10.34832/ELSV.2020.9.8.009Grebenko Yu.A., Aung Ko M. Design of Complex Band-Pass Filters Based on Programmable Analog Integrated Circuits. Electrosvyaz. 2020;8:71‒74. DOI:10.34832/ELSV.2020.9.8.009Гребенко Ю.А., Поляк Р.И. Линеаризация фазочастотной характеристики фильтра нижних частот // Вестник МЭИ. 2015. № 3. С. 90‒94.Grebenko Yu.A., Polyak R.I. Linearization Phase Response Lowpass Filter. Vestnik MEI. 2015;3:90‒94.Гребенко Ю. А., Поляк Р. И. Линеаризация фазочастотной характеристики комплексного аналогового полосового фильтра // Вестник МЭИ. 2015. № 4. С. 79‒85.Grebenko Yu.A., Polyak R.I. Linearization of the Phase-Frequency Characteristic of a Complex Analog Bandpass Filter. Vestnik MEI. 2015;4:79‒85.Гребенко Ю.А., Чжо Зей Я. Комплексные активные RC-фильтры на идентичных звеньев // Радиотехника. 2008. № 2. С. 61‒64Grebenko Yu.A., Chgo Zei Ya. The Complex Active RC-Filters on Identical Units. Radiotekhnika. 2008;2:61‒64.Гребенко Ю.А. Методы цифровой обработки сигналов в радиоприемных устройствах. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 48 с.Grebenko Yu.A. Methods of Digital Signal Processing in Radio Receivers. Moscow: MEI Pub.; 2006. 48 p.Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Пер. англ. М.: Бином, 2006. 656 с.Lyons R. Understanding Digital Signal Processing. New Jersey: Prentice HALL Professional Technical Reference, 2004.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.