|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Операция (4.16) выполняется с помощью простейшей логической схемы (сумматора по mod 2), быстродействие которой определяется временем переключения двух последовательно соединенных элементов И-НЕ. Следовательно, исходя из ограничения (4.14), для реализации операции бинарного умножения выбирают базовые элементы с временем переключения tjj, удовлетворяющим условию: tjj <; Л./2 <; < Го/8 = l/8/о. Соответствующая этому условию схема обнаружителя ФМ-сигнала на основе квадратурного (двухканального) цифрового коррелятора Sb,ff-r> © Jolf. ® & -t>I г- R & 1 СТ ... > Рис. 4.22. Функциональная схема цифрового обнаружителя ФМ-сигиалов представлена на рис. 4.22, где опущены аналого-цифровые элементы (бинарные квантователи), выполняющие операции (4.15) для согласования цифровой схемы с реальными аналоговыми сигналами u{t) и sjif). В этой схеме операции умножения vJJ) = Uf,{t)sJJ) и vit) = = Uf,(t)Sfc(f) выполняются сумматорами по mod 2, а интегрирование бинарных функций vJf) и VfJ,f) - синхронными реверсивными счетчиками, на вход которых подается тактовая последовательность с периодом То/4. Время интегрирования задается с помощью специального сигнала Тфм, разрешающего работу счетчиков (после предварительного обнуления) во время прихода опорного сигнала Sf,Jt-%) (имеющего длительность Тфм). По окончании интервала с выходов счетчиков снимаются знакопеременные двоичные числа ±Zs(t) и ±Z(.(t), причем отрицательные снимаются в дополнительном коде. Операция вычисления функции 2(1;) = Zg(t) + Z(.(i;) и сравнения ее с порогом К может выполняться специализированным арифметическим устройством (при аппаратной реализации обнаружителя) или универсальным вычислительным устройством (при аппаратно-программной реализации). В последнем случае после окончания интервала Тфм должна выполняться операция ввода чисел ±2 и ±2 в вычислительное устройство, а затем их программная обработка, которая должна завершаться к моменту прихода следующего ФМ-сигнала, т. е. время программной внутрипериодной обработки не должно превышать значения {Т -Тфм). Это условие не является трудно выполнимым, так как необходимые здесь арифметические операции от- носятся к простейшим и не требуют больших затрат времени. Более сложной технической задачей является аппаратная реализация соответствующего арифметического устройства при большой разрядности двоичных чисел Zj,(t) и Z(.(t), так как кроме операции суммирования требуется вычисление модуля отрицательных чисел, т. е. выполнение операций преобразования дополнительного кода (снимаемого с реверсивного сетчика) в прямой. Отсюда следует, что при наличии в составе IJJlJlJTlJJTti-TllJTJTJTLLrTLr « J I I I I I I I I I I I I I I 11Г1 Г1 ГГ1 1 ГП Г jijnj-rLLm rTr  -1 I rnrn I I I I I П r lrrUjnjnJTTJJ-TLr пшшшлллшттитплг zji.ri TlJjnjn rrLl rrLr 1ЛЯШЛЛ1ГШЛ1ШЛШГ Рис. 4.23. Временные диаграммы, поясняющие работу обнаружителя ФМ-сигнала: РТС микропроцессорного вычислительного устройства операцию вычисления функции 2(т) = Zg(t) + Z(.(t) [или другой аналогичной функции, например, (4.12)] целесообразно отнести к программной части алгоритма обработки сигнала. Поэтому не будем останавливаться на деталях практической реализации арифметического устройства, а поясним принцип работы рассматриваемого цифрового обнаружителя. Для этого на рис. 4.23 представлены временные диаграммы, соответствующие конкретному ФМ-сигналу (см. рис. 4.17, е) после фазовой демодуляции при двух значениях измеряемого параметра т. На этих диаграммах верхний уровень бинарных функций соответствует нулевому сигналу, а нижний - единичному. Значения сигналов и ьс управляют режимом реверсивных счетчиков (т. е. знаком приращений функций Zg и Zg на рис. 4.23): v = соответствует режиму суммирования; w, = 1 - режиму вычитания входной тактовой последовательности (см. табл. 4.3). Из рис. 4.23 видно, что по окончании обработки ФМ-сигнала цифровым коррелятором за время Тфм числовое значение функции z(t) = Zs(t) + \zj(i)\ будет наибольшим при полном совпадении опорного сигнала S;,s {t-t) с полезным сигналом, содержащимся в принятой реализации uiS). Поэтому при сравнении результата обработки с определенным поро- говым уровнем К решение об обнаружении сигнала вырабатывается с большей вероятностью в тот момент времени, когда значение аргумента т совпадает с истинным значением измеряемой задержки с точностью до дискрета фазовой манипуляции. Таким образом, поиск ФМ-сигнала по неизвестному параметру 4 сводится к последовательному изменению параметра т, задающего временную задержку опорного сигнала sjit-%), и выполнению с помощью цифрового коррелятора операции внутрипериодного накопления сигнала для каждого из фиксированных значений Xj = /До (/ = = [1, ml), образующих полное множество дискретных значений измеряемого параметра на заданном априорном интервале. Как уже отмечалось, оптимальной оценкой параметра 4 является значение Xj, максимизирующее функцию z{Xj) при условии превышения ей заданного порогового уровня К [см. обсуждение выражения (4.8) и (4.9)]. Однако для упрощения процедуры поиска в широком априорном интервале на практике ограничиваются выполнением операции сравнения с порогом, полагая, что при высоком качестве обнаружения его превышение происходит только в одной точке xj, соответствующей максимуму функции z{xj). Эта точка превышения порога, т. е. значе- ние Xj, при котором z{xj) К, и принимается в качестве грубой оценки параметра 4> которая является конечной целью (и результатом) операции поиска. В заключение заметим, что если вероятностью превышения порога /<" в нескольких дискретах заданного интервала измерения пренебречь нельзя, то необходимо выбрать максимальное из нескольких значений z{Xj), превысивших порог. Это значение соответствует оптимальной оценке т,-, удовлетворяющей условию z{Xj) = шах z(xj). Однако эта операция относится уже к классу задач, связанных с точным измерением параметров радиотехнических сигналов. ? 4.3. УСТРОЙСТВА ВРЕМЕННОЙ ФИКСАЦИИ И ДИСКРИМИНИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ В состав аппаратной части РТС (см.. рис. 4.3, 4.5) наряду с устройствами поиска и обнаружения сигналов могут входить так называемые дискриминаторы. Их функциональным назначением является отсчет рассогласования текущего значения измеряемого параметра (по отношению к априорному значению) в пределах интервала селекции полезного сигнала. Операция селекции при захвате сигнала выполняется устройством поиска и обнаружения, а в режиме слежения - управляемым устройством селекции, которое осуществляет непрерывное отслеживание изменений временного положения сигнала в соответствии с результатами измерений в сглаживающем фильтре (рис. 4.3). Алгоритм обработки принимаемого сигнала в дискриминаторах можно условно разделить на две операции: I) формирование трак- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 [ 50 ] 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 |