|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы тернои точки отсчета времени прихода сигнала и 2) определение отклонения этой точки от предполагаемого значения, выработанного ранее, на основе предшествующей обработки (фильтрации н экстраполяции измеряемого параметра). Первая операция называется фиксацией временного положения сигнала и в ряде случаев может выполняться аналоговым способом. Например, в случае приема коротких импульсных сигналов, когда оптимальная внутрипериодная обработка осуществляется с помощью согласован- УФ Xr]i. пвн Рис. 4.24. Структурная схема аналого-цифрового временного дискриминатора (а) и поясняющие ее временные диаграммы (б): УФ - устройство фиксации; ФС - формирователь строба, ПВК - преобразователь время - код  ного фильтра, формирующего функцию 2(т) вида (4.3), оптимальная операция фиксации сводится к определению точки максимума % функции z(t) и может выполняться путем аппаратного дифференцирования этой функции в реальном времени с помощью аналоговых устройств на основе /?С-цепей и операционных усилителей. В подобных случаях роль цифровых схем, осуществляюншх сопряжение дискриминатора с последующим устройством фильтрации, сводится к выполнению аналого-цифровой операции преобразования временного интервала е между точкой фиксации т и некоторым заранее выработанным (априорным) значением цифровой код Л. Принцип построения таких дискриминаторов поясняется структурной схемой и временными диаграммами на рис. 4.24. Здесь показан случай фиксации по максимуму функции 2(1;), хотя не менее широко распространены упрощенные способы, например по точке пересечения функцией 2(т) определенного порогового уровня и др. [43]. В таких аналого-цифровых дискриминаторах схемы фиксации строятся на основе хорошо известных дифференцирующих и пороговых схем, а преобразователи время -код могут использовать различные принципы построения, подробно описанные в [53] и рассмотренные в [22] с точки зрения взаимодействия преобразователей с вычислительным устройством. Поэтому не будем останавливаться на этих вопросах и рассмотрим способ обработки сигналов в устройствах дискриминирования, допускающий более широкие возможности цифровой- реализации схемы дискриминатора. Этот способ основывается на том.что оптимальная процедура оценивания временного параметра сигнала, которая состоит в решении уравнения dz(t) = 0, (4.17) где z{x) определяется выражением вида (4.1), сводится к формированию функции d(T) = = ы (/) ilii: Л (4.18) ds(t - t) и ее линейной аппроксимации в окрестности точки т, удовлетворяющей уравнению (4.17). При такой аппроксимации решение (4.17) опреде- ляется с учетом соотношения dtj - с(т-tJ = сг, из которого видно, что значение функции d{%) в точке t = характеризует отклоне- х\ xx ние 8 текущей оценки т измеряемого параметра от выбранного ранее значения с точностью до масштабного коэффициента с, зависящего от параметров полезного сигнала и характера мешаюищх воздействий. Отсюда следует, что одной из основных операций обработки сигнала в измерительной системе является выработка значения d{tj, пропор- ционального оценке е временного рассогласования е = -t. Эту операцию выполняет дискриминатор. Структура устройства обработки, выполняющего операции над принятой реализацией u{t) в соответствии с (4.18), зависит от вида полезного сигнала s{t), который необходимо конкретизировать для дальнейшей детализации рассматриваемых устройств. Начнем с простейших некогерентных импульсных сигналов с заданным законом амплитудной модуляции a{t-ta ) и неизвестным параметром 4, определяющим временное положение пачки импульсов (характерным примером является амплитудно-импульсная угломерная система). Заметим, что задача точного измерения параметра 4 имеет смысл при условии, что предварительно выполнена операция поиска и селекции импульсов, передающих амплитудную информацию, так что полезный сигнал представляет собой дискретную функцию вида s{t-U = ya{t-iJb(t-iT,), (4.19) где б -функция используется для описания периодической последовательности импульсов с известным временным положением, форма которых не играет роли с точки зрения дальнейшей обработки сигнала; так как вся информация заложена только в амплитудах импульсов. в этом случае подстановка (4Л9) в (4.18) дает выражение для алгоритма обработки принимаемой реализации: rfa(tT„-t) = bi{tJUi, (4.20) где Ui = u{iTJ - выборочные значения реализации u{t) в дискретные моменты времени, соответствующие известным моментам прихода сигнальных импульсов; bi(ta ) = da(lT„ -т)/тт=<„ - весовые коэффициенты, вычисляемые заранее для дискретных значений параметра
j=0,dj=0 б) /ГГГк j=-r,dj>o Рис. 4.25. Временные диаграммы, поясняющие определение весовых коэффициентов fc,- j в оптимальном алгоритме дискриминирования: а-1=2. di<C; 6 - 1=0; dg=0; в -/=-2, d,>0 ta. Для упрощения аппаратной реализации устройства дискриминирования удобно принять интервал дискретизации параметра 4 равным периоду повторения импульсов Т„, так как из аналитического определения коэффициентов bi(ta) в (4.20) следует, что bi{jT = bi j(0) = = bi j и алгоритм (4.20) в этом случае можно записать в виде dj = d{jT„)=bi.jUi. (4.21) Таким образом, оптимальный алгоритм дискриминирования в устройствах измерения временного положения пачки импульсных сигналов сводится к весовому суммированию выборочных значений сигнала Ui, подобно рассмотренному в § 4.2 алгоритму обнаружения пачки импульсов с известным временным положением [ср. (4.21) и (4.2)]. Различие этих алгоритмов заключено в определении весовых коэффициентов, которые в данном случае определяются как bi-. а(»Ти-т) da (О (4.22) В Силу полной аналогии алгоритмов (4.21) и (4.2) схема дискриминатора, выполняющего рассматриваемый алгоритм, подобна схеме обнаружителя на рис. 4.7 (если не считать пороговое устроистю, выполняющее функции решающего элемента, который в данном случае является излишним). Результатом обработки сигнала в дискримина- 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 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||