|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы где У„ равняется периоду следования импульсов, осуществляющих операцию дискретизации. Подстановка (4.23) в (4.18) дает то же самое выражение (4.20) для оптимального алгоритма обработки сигнала, и,, следовательно, в данном случае также можно применять рассмотренные схемы цифровых дискриминаторов. Остановимся на особенностях операции временной дискретизации с точки зрения практической реализации рассмотренных схем обработки радиотехнических сигналов. Эта операция иллюстрируется рис. 4.29, где показано, что за время одного периода дискретизации Т„ кроме операции аналого-цифрового преобразования (продолжительностью Гдцп) должна выполняться совокупность операций (арифметических, логических и т. д.), соответствующих одному шагу обработки сигнала в алгоритме дискриминирования (например, в схеме на рис. 4.27 это операция алгебраического сложения, пересылка числа из регистра памяти и обратно в регистр). Продолжительность  Рис. 4.29. Дискретизация аналогового сигнала u{i) при цифровой обработке в реальном времени каждого шага обработки Тдр (показана на рис. 4.29. штриховкой) зависит от сложности выполняемого алгоритма и быстродействия применяемой элементной базы. При малой длительности полезного сигнала {t„ на рис. 4.29) реализация оптимального алгоритма дискриминирования (4.21) и близких к нему алгоритмов, использующих многоуровневую дискретизацию выборочных значений Ut или коэффициентов bi j (рис. 4.26, а, б)у сопряжена с очень высокими требованиями к быстродействию схемных элементов. Поэтому при обработке коротких импульсных сигналов (и = 10 мкс) следует отдать предпочтение простейшей схеме цифрового временного дискриминатора (рис. 4.28). Следует заметить, что этот вариант обладает наибольшими потерями в качестве обработки сигнала, так как отличается большими отступлениями от оптимальности. Этот простейший вариант цифрового дискриминатора можно трактовать как цифровую реализацию известной схемы аналогового временного дискриминатора с интегрированием импульсного сигнала на iC-цепях в течение двух полустробов с переключением полярности интегрируемого напряжения [43]. Как видно из рис. 4.28, в цифровой схеме также происходит интегрирование сигнала в течение одного полустроба с отрицательным знаком (Рг = -1), а в течение другого - с положительным (Рг ; = -fl), причем конечньм эффектом является алгебраическая сумма противоположных по знаку результатов интегрирования. Это подчеркивает взаимосвязь рассмотренных цифровых схем с традиционным, широко известными схемами дискриминирования. Из изложенного материала видно, что основной вопрос реализации цифровых дискриминаторов - это выяснение возможностей Цифровой mpt тррелятор i.- ±Аг(т) Цифровой. коррепитор  Ht-T-u/ZJ упрощения выполняемых алгоритмов обработки с целью снижения требований к быстродействию элементной базы и уменьшения аппаратурных затрат. В связи с этим рассмотрим еще один способ упрощения операции дискриминирования. Это известный из аналоговой техники приближенный способ вычисления производной функции .z(t) путем формирования конечной разности A2(T) = 2(t-f Д/2) -2(т -Д/2). (4.24) Этот способ оказывается особенно полезным при обработке сложных сигналов, когда оптимальный алгоритм дискриминирования не приводится к виду (4.18) в силу более сложного аналитического описания функции 2(т). Точное вычисление производной d(t) = u(t) = dz(T)/dT в этом случае затруд- fij-A/z) нительно по той же причине, -- поэтому наиболее реальной возможностью аппаратного вычисления производной является образование конечной разности вида (4.24). Соответствующая - Структура временного д,,. - J - скриминатора сложного сигнала схема временного дискримина- р f тора ФМ-сигнала приведена на рис. 4.30 и состоит из двух идентичных цифровых корреляторов (см. рис. 4.22) и вычитающего устройства, выполняющего операцию алгебраического вычитания положительных чисел. Результатом обработки сигнала, как и во всех других схемах дискриминирования, является численное значение конечной разности Д2(т) с соответствуюпщм знаком, указывающем знак рассогласования оцениваемого временного положения ФМ-сигнала относительно опорного значения т, содержащегося в эталонном сигнале Sj,g(-т). Рассмотренные принципы построения цифровых временных дискриминаторов основываются главным образом на корреляционном методе обработки сигналов, когда функция г(г) или ее производная d(i) формируется путем вычисления коэффициента корреляции между принятой реализацией u(t) и опорным сигналом s(-т) или dsit-T)/dx при фиксированном значении неизвестного параметра т. В то же время формирование функции d-z = dz{i)ld% можно выполнить в реальном масштабе времени для целого набора дискретных значений аргумента ij - jTg (j = [-n/2, n/2]), подобно тому как это делалось в устройствах поиска с использованием принципа согласованной фильтрации. Схемы межпериодного накопления, выборочных значений сигнала (рис. 4.14-4.16) при задании весовых коэффициентов в соответствии с определением (4.22) можно рассматривать как межпериодные фильтры , согласованные с производной полезного сигнала. Подобные схемы используют для аппаратного вычисления совокупности п значений дискретной функции d(jTJ в реальном времени по одной принятой реализации, однако эта возможность связана с большими аппаратурными затратами (по сравнению с корреляционными схемами). fлава 5 ПОСТРОЕНИЕ МИКРОПРОГРАММНЫХ ДИСКРЕТНЫХ УСТРОЙСТВ § 5J. МИКРОПРОГРАММНЫЕ ДИСКРЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА И ПОРЯДОК их ПРОЕКТИРОВАНИЯ Рассмотренные методы и- приемы синтеза дискретных устройств (ДУ) использовали их представление в виде совокупности двух основных блоков: комбинационного логического и блока элементов памяти. Такой подход обладает универсальностью и обеспечивает хорошие результаты при построении относительно несложных ДУ. Однако полученные на его основе процедуры синтеза ДУ оказываются чрезмерно громоздкими и трудоемкими при построении устройств средней и большой сложности, имеющих важное практическое значение. Работа таких устройств обычно заключается в реализации некоторого алгоритма обработки информации, т. е. в выполнении упорядоченной последовательности определенных операций над поступающими данными. При построении таких ДУ целесообразно использовать принцип микропрограммного управления, состоящий в следующем 37]: 1) любая операция, реализуемая устройством, рассматривается как сложное действие, которое разделяется на последовательность элементарных действий, называемых микрооперациями; 2) для управления порядком следования микроопераций используются логические условия х,, принимаемые в зависимости от результатов выполнения микроопераций значения 1 или 0; 3) процесс выполнения операций в устройстве описывается в форме алгоритма, представленного в терминах микроопераций и логических условий и называемого микропрограммой; 4) микропрограмма используется как форма представления функции устройства, на основе которой определяются его структура и порядок функционирования. При использовании описанного принципа принято делить ДУ на две части: операционный автомат (OA) и управляющий автомат (УА) (рис. 5.1). OA предназначен для хранения поступающей информации /, выполнения заданного набора микроопераций, выработки значений логических условий X = (хо, Xi, х,) и выходных сигналов Z. УА генерирует последовательность управляющих сигналов Y = (уо. Ух, г/„) в соответствии с заданной микропрограммой и со значениями логических условий X. Каждый управляющий сигнал г/ инициирует выполнение соответствующей микрооперации в OA. В общем случае ДУ предназначается для выполнения ряда микропрограмм, и на УА подается внешний сигнал В, в соответствии с которым начинается выполнение той или иной микропрограммы. Если ДУ является частью: системы обработки информации, то оно может также обмениваться специальными сигналами логических условий и управления с другими блоками системы [7]. 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 |