Testes executados com ganho no SDR (G=30 dB), com espúria no sinal

De maneira a entender melhor como a espúria afeta a linearidade do sistema com o ganho inserido no dispositivo USRP, foram executadas descidas de amplitude do sinal do gerador de sinais nas condições já descritas anteriormente.

Utilizando um G=30 dB no SDR e executando a redução gradual da amplitude do Co obteve-se o gráfico preobteve-sente na obteve-seguinte figura.

Figura 87: Amplitude do sinal copolar ao longo do tempo no SDR com G=30 dB (2º teste com espúria).

Verifica-se como esperado um aumento da amplitude de Co de 56.36 dB – 28 dB = 28.36 dB, muito próximo dos 30 dB. Ocorre, tal como no 1º teste, uma diminuição da influência do ruído nos degraus de amplitude com o aumento do ganho do SDR para 30 dB.

Na Figura 88 é apresentada a linearização da resposta em amplitude do Co, com recurso à diminuição gradual da amplitude do sinal de 2 em 2 dB no gerador de sinais.

Figura 88: Nível de sinal Co estimado em relação à atenuação com G=30 dB (2º teste com espúria).

Na Figura 88 verifica-se que, a partir dos 30 dB de redução da amplitude do Co, ocorre uma grande discrepância entre os valores de média de amplitude do Co práticos e entre os valores de am-plitude teóricos representados na reta de linearização.

Esta grande discrepância demonstra que a partir desse ponto o software de análise do sinal se fixou na espúria de maior amplitude, devido à amplitude da PS do sinal se ter tornado menor.

Na Figura 89 é possível ver que no 16º ponto de amplitude do copolar (redução de 30 dB de amplitude), a diferença entre a amplitude prática e teórica do Co é de 26.50 dB – 25.76 dB = 0.74 dB, estando 0.24 dB acima dos 0.5 dB esperados.

No entanto o 15º ponto apresenta apenas uma diferença entre a amplitude teórica e a ampli-tude prática de 0.19 dB, tornando-se difícil nestas condições determinar qual o ponto a que corres-ponde a diferença dos 0.5 dB.

Figura 89: Diferença de cerca de 0.5 dB entre a amplitude do sinal Co obtido e a amplitude de sinal do Co estimado com G=30 dB (2º teste com espúria).

Seguidamente foi realizado o mesmo procedimento para o sinal Cx, como apresentado na seguinte figura.

Figura 90: Amplitude do sinal crosspolar ao longo do tempo no SDR com G=30 dB (2º teste com espúria).

Relativamente ao gráfico que representa a linearidade da descida do Cx presente na seguinte Figura 91 verifica-se um maior distanciamento entre os pontos que representam os valores práticos da amplitude do Cx e a reta de linearização após um decréscimo de cerca de 30 dB da amplitude inicial do Cx. Isto deve-se à grande influência do ruído presente no sinal em conjunto com a espúria que este apresenta.

Figura 91: Nível de sinal Cx estimado à atenuação do sinal com G=30 dB (2º teste com espúria).

Na Figura 92 verifica-se que ocorre uma diferença de 17.03-16.42=0.61 dB entre o valor prá-tico e teórico de amplitude ao fim de uma descida de 8 dB de amplitude (5º ponto), presumindo-se que muito possivelmente a diferença de 0.5 dB ocorre a aproximadamente 7 dB de atenuação.

Contudo na Figura 91 no 20º ponto e no 22º ponto, ocorre novamente uma significativa apro-ximação dos valores teóricos presentes na reta de linearização cuja explicação não é clara. Importa salientar que a amplitude do Cx polar é muito baixa: a CNR está próxima dos 0 dB.

Figura 92: Diferença de cerca de 0.5 dB entre a amplitude do sinal Cx obtido e a amplitude de sinal do Cx estimado com G=30 dB (2º teste com espúria).

De maneira a confirmar o valor da CNR prática, foi obtido o gráfico presente da Figura 93.

Figura 93: Amplitude da CNR ao longo do tempo no SDR com G=30 dB (2º teste com espúria).

O valor máximo da CNR prática obtida foi de 62.14 dB, muito próxima dos 62.6 dB esperados teoricamente.

Posteriormente foram obtidos os gráficos de linearização presentes na Figura 94 e na Figura 95, tendo estes um comportamento muito semelhante ao explicado anteriormente para o caso da análise da amplitude do Co.

Figura 94: Nível dal CNR estimada em relação à atenuação do sinal com G=30 dB (2º teste com espúria).

Observando a figura anterior e recorrendo à equação ( 22) da secção 5.2.1 obteve-se uma 𝑪𝑵𝑹_𝒎𝒊𝒏 de 34.43 dB. Ocorre um desvio da reta a 30 dB de atenuação, no entanto esse desvio é su-perior aos 0.5 dB esperados, apresentando um valor de 0.74 dB como se pode visualizar na seguinte figura.

Figura 95: Diferença de cerca de 0.5 dB entre a amplitude do sinal CNR obtido e a amplitude de sinal da CNR estimada com G=30 dB (2º teste com espúria).

Observando as duas figuras anteriores conclui-se que a espúria existente no sinal tem um im-pacto no desempenho da deteção.

Comparando a estabilização da amplitude do sinal CNR e Co para um G=0 dB e um G=30 dB verificou-se que para um G=30 dB no SDR, era necessário introduzir uma atenuação de 30 dB nas amplitudes do Co e da CNR. Concluindo-se que a amplitude da espúria para esse ganho era cerca de 30 dB inferior à amplitude máxima do sinal. Ocorrendo um decréscimo da amplitude da espúria de 10 dB comparativamente com a mesma diferença para um G=0 dB que foi de apenas 20 dB.

Seria esperado que a diferença de amplitude entre espúria e sinal de amplitude máxima fosse muito semelhante para qualquer ganho no SDR, contudo isso não aconteceu, presumindo-se que a amplitude da espúria não era sempre constante, apresentando pequenas variações ao longo do tempo. Havia indícios de a espúria ser introduzida no sinal através do “meio ambiente” eletromagné-tico afetando o sistema de deteção. Conhecendo à priori a frequência da espúria poder-se-ia intervir para evitar os problemas associados, contudo o sistema não ficaria tão flexível.

Assim tornou-se essencial eliminar essa interferência eletromagnética que afetava o sinal ou no mínimo atenuá-la o máximo possível de forma a eliminar os acentuados desvios da reta de lineari-zação a partir de uma atenuação de 30 dB para um G=30 dB.