Цифровое устройство для анализа сигналов

Цифровое устройство для анализа сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит цифровой фильтр, первый аналого-цифровой преобразователь, блок дискретного преобразования Фурье, синхронизатор. Дополнительно введены коммутатор, цифроаналоговый преобразователь, второй аналого-цифровой преобразователь и формирователь опорного сигнала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G Об F 15/332

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3974285/24-24 (22) 10.1) .85 (46) 23.02.90, Бюл. Р 7 (7!) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Я.Плекин и М.М.Леднев (53) 681 ° 32 (088 .8) (54) (57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНА.

ЛИЗА СИГНАЛОВ, содержащее цифровой фильтр, информационный вход которого подключен к информационному выходу перво го аналого-цифрового преоб разователя, .информационный вход которого является информационным входом уст-. ройства, блок дискретного преобразования Фурье, выход которого является информационным выходом устройства, синхронизатор, первый выход которого подключен к входу синхронизации приема первого аналого-цифрового преобразователя, вход синхронизации выдачи которого объединен с тактовыми входами цифрового фильтра и блока дискретного преобразования Фурье и подключен к второму выходу синхронизатора, третий выход которого подключен к входам обнуления цифрового фильтра и блока дискретного преобразования

Фурье, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, е целью повышения точности, в него введены коммутатор, цифроаналоговый преобразователь, второй аналого-цифровой преобразователь и формирователь опорного сигнала, выход ко" торого подключен к входу опорного сигнала второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к информационному входу блока дискретного преобразователя Фурье, выход цифрового фильтра подключен..к информационному входу коммутатора, „„SU, 1 45227 А1

2 первый и второй выходы которого подключены соответственно к информационному входу цифроаналогового преобразователя и первому входу формирователя опорного сигнала, второй вход которого подключен к четвертому выходу синхронизатора, пятый выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, выход которого подключен к информационному входу второго аналого-цифрового преобразователя, первый выход синхронизатора подключен к входу синхронизации приема второго аналого-цифрового преобразователя, выход синхронизации выдачи которого соединен с входом формирователя опорного сигнала и подключен к второму выходу синхронизатора, третий выход которого подключен к четвертому входу Ьормирователя опорного сигнала, причем. формирователь опорного сигнала содержит масштабируюший усилитель, узел извлечения квадратного корня, цифроаналоговый преобразователь, первый и р второй регистры, блок сравнения, счет- р чик, элемент задержки, элемент И, сумматор и Квадратор, выход которогр подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого подключен к второму входу сумматора и информационному входу второго регистра, выход которого подключен к информационному входу цифро- р аналогового преобразователя, выход

Ль которого подключен к входу блока извлечения квадратного корня, выход ко торого подключен к выходу масштабирующего усилителя, выход элемента И подключен к входу элемента задержки, подключен к тактовому входу первого. 1545227

r =d/6, регистра и счетному входу счетчика, информационный выход которого подключен к входу блока сравнения, выход которого подключен к тактовому входу блока сравнения, вход квадратора, первый вход элемента И второй вход элемента И являются соответственно

Изобретение -относится к вычислиI

«l тельной технике и может использоваться для анализа данных в различных циЬровых системах обработки информации, Целью изобретения является повышение точности обработки информации (эа счет дополнительного аналого-цифрового преобразования данных на abmo= де цифрового фильтра с учетом сжатия. динамического диапазона, входного сигнала).

На фиг.1 изображена структурная 25 схема устройства; на фиг.2 -: струк-е турная схема формирователя опорного сигнала; на Лиг.З - эпюры напряжения, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит последователь- 0 но соединенные аналого-цифровой преобразователь.1, цифровой фильтр 2, ° коммутатор 3, первый цифроаналоговый преобразователь 4, аналого-питеровой преобразователь 5, блок 6 дискретного преобразования, формирователь 7 опорного сигнала, синхронизатор 8.

Формирователь 7 опорного сигнала (фиг.2) содержит последовательно соединенные квадратор 9, сумматор 10, 40 регистр 31, регистр 1 2 (совпадения), цифроаналоговый преобразователь 13, блок 14 извлечения квадратного корня и масштабирующи@ усилитель 15 элемент И 36 и элемент .17 задержки счетчик 38 и блок 19 сравнения, Устройство работает следующим образом.

3 цифровых системах обработки информации когерентно-импульсных радиолокационных станций (РЛС) решается задача выделения сигнала, отраженного от движущегося объекта, на фоне коррелированной помехи, мощность которой, как правило, превосходит мощность полезного сигнала на 60-80 дБ (4).формирование потока цифровых сигналов в таких системах происходит следующим образом . Аналоговый вицеопервым, вторым и третьим входами формирователя опорного сигнала, выходом которого является выход масштабирую-. щего усилителя, выходы обнуления счетчика и первого регистра объединены и являются четвертым входом формирователя опорного сигнала. сигнал U>(t) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (AI3I) 1 с выхода канала фазового детектирования РЛС, Поскольку динамический диапазон входных сигналов определяется мощностью коррелированной помехи, то разрядность r ALII 1 выбирается в соответствии с соотношением где d — - динамический диапазон входных сигналов, дБ.

Так как смещение частоты отраженного от объекта сигнала значительно превосходит максимальную доплеровскую частоту сигнала помехи, то сигнал помехи можно подавить, используя специальные. цифровые фильтры 2. При этом динамический диапазон сигналов на вы" ходе фильтра d< можно определить в виде

d) = Й вЂ” К„, 1 где Кя — коэффициент подавления помехи, дБ.

Уменьшение динамического диапазо-. на входного сигнала приводит к тому, что часть старших разрядов параллель-. ного двоичного кода на выходе цифрового фильтра все время нулевая и лишь г младших разрядов несут информацию.

Величина r1 определяется соотношением

r) = dq 6 таким образом, появляется воэможность без увеличения разрядности обрабатываемых данных за счет дополнительного аналого-цифрового преобразования информации с учетом остатков нескомпенсированных помех на выходе цифро-.

soro фильтра 2 повысить точность обрабатываемых отсчетов.

Аналоговый сигнал Ц (й) преобразовывается в АЦП 1 в параллельный гразрядный код.

С выхода синхронизатора 8 на вход

АЦП 1 поступают импульсы Т (эпюра

HMII.Тб, фиг.3) взятия отсчетов, при текущий номер частотной гармоники; объем анализируемой выборки; входной сигнал блока 6 ДПФ; где К О, Б-1—

x (n) як ..2

11 exp -j — nKМ N

55 . весовые коэффициенты преобразования.

5 1.54 этом на выходах компараторов AIQI 1 устанавливается параллельный единичный m-разрядный код (r 1о8 m), который затем преобразовывается в двоичный код, для чего на его вход поступают, импульсы преобразования Т> (эпюра ИМП.T„>, фиг.3) . Величина ойорного сигнала U „в А?111 1 выбирается, исходя из максимального значения динамического диапазона входных сигналов.

С выхода АЦП 1 двоичный код поступает в цифровой фильтр 2, который осуществляет сжатие динамического диапазона.

С выхода циФрового Фильтра 2 цифровой поток сигналов поступает в коммутатор 3 (фиг.1), на управляющий вход которого с третьего выхода синхронизатора поступает сигнал Т„ переключения, показанный на соответствующей эпюре (фиг.3) В силу этого цифровые отсчеты поступают:в формирователь 7 опорного сигнала, который определяет опорный сигнал U р дополнительного AUII 5 путем усреднения ос- татков нескомпенсированной помехи на выходе блока 2 за M периодов.

На вход элемента И 16 поступает сигнал Т, (эпюра И1П.Т, Ôèã.3) с выхода синхронизатора 8; в силу этого

И импульсов Т„1, проходят через элемент И 16 и поступают на вход элемента 17 задержки. Информация со второго выхода коммутатора 3 через квадратор

9 поступает на вход сумматора 10, в котором суммируется с предыдущим накопленным значением квадрата огибающей выходного сигнала Фильтра, а за1 тем импульсом Тд (импульс I, эпюра

HMII.Тр, фиг.З), поступающим с выхода элемента 1? задержки, записывается в регистр 11, который в начале работы обнуляется импульсом Т . При этом величина 3, задержки сигйала элементом

1? определяется соотношением л

"q + кь + л г л где q> какя, — времена задержек сигнала соответст« . венно в блоках 2, 9 и 10, В процессе накопления сигнала первый счетчик 18, предварительно обну5227 6 . ленный импульсом Т, считает импульсы

Тяр, а выходной код Ь, счетчика 18 поступает в блок 19 сравнения, в ко5 тором сравнивается с циФровым кодом

N. В момент равенства L И на выходе блока 19 формируется сигнал Т„ (эпюра ИМП. Тк, фиг ° 3), поступающий на вход регистра 12 совпадения. С вьтхода регистра 11 через регистр 12 на вход второго цифроаналогового .преобразователя (IIAII) 13 .поступит усредI ненное значение не скомпенсированных остатков помехи Z., которое определя15 ется с помощью соотношения

М

Z= U (и), где п 1,11 — текущий номер отсчета, 20 Ufnj — — отсчеты сигналов на выходе фильтра 2.

На выходе масштабирующего усилителя 15 устанавливается опорный сигнал U р в соответствии с алгоритмом

25 и „= К)2, где К вЂ” коэффициент масштабирующего усилителя 1 5 .

После формирования опорного сигнала Uðä информация с первого выхода коммутатора 3 начинает поступать в

ЦАП 4, в котором преобразовывается в аналоговую форму, причем цифроаналоговое преобразование производится относительно U „ . Далее аналоговый сигнал поступает в АПП 5, в котором производится аналого-цифроЧое преобразование с использованием опорного сигнала U ù . C выхода АПП 5 информация поступает в блок 6 дискретного преобразования Фурье (ДПФ), который осуществляет спектральный анализ входного сигнала в соответствии со следующим алгоритмом рк

Х(К) =, x(n}U, в=о

1 54 5227

Составитель А.Баранов

Редактор Г.Гербер Техред А.Кравчук Корректор Н, Ревская

Заказ 492 Тираж 563 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж»35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101