Меню

Требования к основным параметрам цифровой системы обработки

Для обеспечения работы цифровых элементов необходимо преобразование аналогового сигнала в цифровой сигнал. Это осуществляется путем дискретизации сигнала по времени и квантования по уровню.

Дискретизация аналогового сигнала заключается в измерении (отсчете) его значений в дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на интервал Тд, называемый периодом дискретизации.

Квантование - преобразование аналоговых значений амплитуды дискретных сигналов в цифровую форму.

Наиболее распространенной формой дискретизации является равномерная, в основе которой лежит теорема Котельникова:

, (3.2.1)

где fмах - максимальная частота спектра входного сигнала. При fпр = 30 МГц

и Пи = 0,5 Мгц период дискретизации равен:

Такое требование неприменимо для существующих АЦП, поэтому переходят к обработки на видеочастоте, для которой Тд равен 2 мкс. Поскольку требования к вероятности обнаружения, разрешающей способности и точности измерения дальности находятся в противоречии с требованиями к объему аппаратуры, то компромиссным решением будет значение Тд, примерно равное, но несколько меньше длительности сжатого импульса, то есть 2 мкс.

Для предотвращения ограничения сигнала в АЦП необходимо выбирать разрядность АЦП в соответствии с уровнем входного сигнала. Поскольку максимально возможные значение сигнала на входе канала ЦАФ априорно известно, то выбор разрядности АЦП в общем случае затруднен, а применение АЦП с большей разрядностью (N>8) влечет за собой не всегда оправданные увеличение объема и стоимости аппаратуры. Наиболее простым способом борьбы с ограничением сигнала в АЦП является либо стабилизация уровня шумов на его входе, либо увеличение шага квантования. Однако при большом шаге квантования возможны потери полезного сигнала, даже если он действует на фоне слабой помехи. Следовательно, для успешного решения задачи предотвращения ограничения с максимально возможным сохранением полезной информации необходимо величину шага квантования выбирать адаптивно, т.е. в зависимости от мощности входного помехового сигнала.

Для N-разрядного АЦП величина шага квантования устанавливается посредством соответствующего выбора опорного напряжения. Ограничение входного сигнала при этом будет иметь место, когда:

çUвх ç>h.2N-1 (3.2.2)

Следовательно, для исключения ограничения необходимо величину опорного напряжения выбирать равной максимальному значению помехового сигнала на входе АЦП. При нормальном законе распределение плотности вероятности помехового сигнала его максимальное значение на входе АЦП может быть определено следующим образом:

мах = g*×sш, (3.2.3)

g* - коэффициент пропорциональности.

С учетом выражений (3.2.2) и (3.2.3) шаг квантования необходимо выбирать:

h = g*×sш/2N-1

Для адаптивной антенной решетки со слабонаправленными элементами оценку СКО входного сигнала достаточно проводить в одном из каналов и использовать ее для установки опорного напряжения АЦП во всех приемных каналах.

Оценка СКО входного сигнала может быть осуществлена с помощью амплитудного детектора и интегрирующего фильтра:

, где

ад - напряжение на выходе АД.

Оптимальное значение g* находится в пределах от 2,5 до 3. Тогда принимая g* равную 3, максимальное значение дисперсии помехи на входе АЦП, при котором не возникает ограничения, равна:

Следовательно, при использовании N-разрядного АЦП, достижимое значение коэффициента подавления помех в ЦАФ определяется выражением:

.

Если требуемое значение Кп известно, то выбор разрядности АЦП должен производиться:

.

Вывод: Таким образом, для адаптивного шага квантования восьмиразрядный АЦП является оптимальным (восьмой разряд - знаковый).

Другие статьи:

Аналоговая следящая система для ручного управления телекамерой
Широкий размах автоматизации во всём мире привёл к необходимости использования во всех производствах разнообразных автоматических систем, выполняющих те или иные функции по управлению самыми различными физическими процессами. ...

Статическая модель системы частотной автоподстройки частоты
Радиопередающие устройства (РПдУ) применяются в сферах телекоммуникации, телевизионного и радиовещания, радиолокации, радионавигации. Стремительное развитие микроэлектроники, аналоговой и цифровой микросхемотехники, микропроц ...

Асинхронный частотно-регулируемый электропривод степени подвижности промышленного робота
Индивидуальный автоматизированный электропривод получил широкое применение как в промышленности, так и в быту. Совершенствование технических показателей электропривода во всех областях применения является основой технического ...

(C) 2021 | www.techniformula.ru