Uso de filtros de fase no lineales en receptores de RF

Estoy en el proceso de diseñar la interfaz analógica para un receptor de RF. El sistema utilizará la modulación BPSK. Me preguntaba qué efecto tendrían los filtros de fase no lineales (como Chebyshev y Butterworth) en mi sistema y en las interfaces en general.

Sé que tener un retraso de grupo variable en la banda de interés distorsionará las señales debido a un cambio de fase no lineal en las frecuencias (no lineal en el sentido de que el cambio de fase no es proporcional a la frecuencia). Dicho esto, también sé que los filtros, como los filtros Chebyshev, se usan comúnmente en los sistemas de comunicación. Por lo tanto, mi pregunta es cómo los sistemas de comunicaciones ordinarios pueden comunicarse con tanta variación en el retardo de grupo. ¿Los receptores realizan la corrección de retardo de grupo digitalmente? Tenga en cuenta que aquí estoy estrictamente hablando de filtros analógicos, no de filtros FIR digitales (que sé que pueden tener fase lineal).

Como ejemplo, podría diseñar un receptor que tenga un filtro de paso de banda angosto Chebyshev para seleccionar nuestra banda de interés. Pero dentro de esta banda, la fase del filtro sufre algún cambio que no sigue linealmente la frecuencia, introduciendo así un retardo de grupo no plano. ¿Por qué esto no causa (o sí) problemas en los sistemas de comunicación estándar?

Respuestas (2)

Todos los filtros analógicos utilizados en las interfaces de los receptores de RF pertenecen a la clase de filtros de respuesta de impulso infinito analógico y, por lo tanto, no pueden tener propiedades de estabilidad y fase lineal al mismo tiempo. En su aplicación, la señal tiene una envolvente constante y todos los datos se almacenan en la fase de la señal. ¡Esta señal se ve afectada por tantos parámetros en la ruta que es casi imposible tener una transmisión BPSK exitosa en primer lugar! Una parte de estos problemas (incluida la distorsión de AM a PM causada por filtros de fase no lineales y amplificadores/mezcladores no lineales) se resuelve utilizando una secuencia de entrenamiento .. Estos son flujos de datos conocidos previamente que se inician con el propósito de sintonizar los ecualizadores y analizadores de vectores. Por ejemplo, imagine que se envía un flujo previamente conocido de 10101010 antes de la transmisión de datos real. El procesador ajusta los coeficientes del ecualizador y el analizador de vectores para que la constelación de la señal recibida se parezca al patrón deseado. Después de esta calibración, puede comenzar la transmisión de datos real. Que yo sepa, este proceso se realiza 30 veces por segundo en la tecnología móvil GSM.

¿Podría reformular la primera parte: "todos los filtros analógicos ... son filtros IIR ". Es confuso. :-)
Simplemente, todos los filtros analógicos son filtros IIR.
¡Gracias por la respuesta! Las cosas están teniendo mucho más sentido. Esto definitivamente está más allá del alcance de la pregunta/respuesta, pero tengo curiosidad por saber cómo un receptor detectaría la secuencia de entrenamiento en primer lugar. Tengo entendido que el receptor usa algo así como una correlación cruzada entre la secuencia conocida y lo que recibe para determinar dónde comienza la secuencia. Pero si hay tanta distorsión de la señal recibida, ¿cómo podría funcionar una correlación cruzada?
@BenFM Sé lo que quiere decir, pero dado que el término IIR se atribuye a los filtros digitales, la expresión que utilizó puede resultar confusa para las personas que entran en contacto con esta información por primera vez. Imagine una pregunta de seguimiento: "Necesito ayuda para elegir los valores de LC en este filtro IIR". Imagínelo publicado en dsp.ee. Me pregunto cuántos votos negativos reuniría eso. :-) ¿Tal vez "todos los filtros son de fase no lineal", o similar?
Todavía estoy aprendiendo estas cosas, así que voy a mencionar lo que he visto y aprendido. Cada receptor puede tener su propia estructura dedicada para lograr un propósito específico, pero los receptores comerciales están diseñados para funcionar globalmente y, por lo tanto, tienen ciertas propiedades. Transmiten constantemente y los receptores esperan un cierto tiempo para poder extraer la frecuencia del reloj y los patrones de bits a través de diagramas de ojo. Para ser más claros: buscan un patrón conocido entre una avalancha de datos (bits sin sentido que se usan solo para la calibración). Después de encontrar el patrón, la calibración puede comenzar.
@un ciudadano preocupado Veo lo que quieres decir. Edito la publicación para mayor claridad :)

Los cambios de fase provocan la conversión AM_PM y viceversa. ¿Es eso un problema para el ojo de datos?

Piense en las necesidades de recuperación de datos, la tolerancia ISI y solo entonces defina la no linealidad de fase aceptable.

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El mejor detector de bits son los "filtros emparejados"; si tiene comportamientos de fase desconocidos, el sistema ideal de recuperación de bits también se vuelve desconocido.

Los sistemas lineales de fase eliminan parte de la incertidumbre.

¿Podría por favor elaborar su respuesta? Ni siquiera estoy considerando ISI en este punto, sino simplemente cómo un receptor podría demodular, o incluso detectar, algo como BPSK en presencia de un retraso de grupo no plano.
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