Главная Промышленная автоматика.

дя н не исключает одного из верхних уровней выходного цифрового сигнала 9]. Такая идеализация позволяет получить из общего анализа результаты для бинарного квантования как частного случая работы АЦП. Вместе с тем ошибки в оценке шумов прн переходе к реальным характеристикам АЦП столь малы, что нмн можно пренебречь.

Как следует нз (1.46) н (L49), шумы АЦП включают шумы квантования дисперсией Dkb и шумы ограничения с дисперсией Dorp. Уровень аналогового сигнала, уходящий за пределы ограничения, выделен на рис. 1.17,а штриховкой. Если дисперсия шумов квантования в пределах «линейности» АЦП определяется соотношением (1.46), то, как следует из [13], дисперсия шумов ограничения

Dov-p = 2] (f/opp - ! (ic) die

(1.50)

представляет собой мощность той части входного сигнала, которая превысила уровень ограничения. Плотность вероятности, соответствующая этой части входного сигнала, на рис. 1.17,а отмечена штриховкой.

Анализ (1.46) и (1.50) показывает, что увеличение числа разрядов АЦП при постоянном шаге квантования и уменьшение шага квантования при постоянном уровне ограничения способствуют уменьшению как шумов квантования, так и шумов ограниче-


Рис. 1.17 Зависимость среднего квадратического отклонения шума квантования

от шага квантования 2-39 33



ния. Однако совершенно очевидно, что при этом возрастают аппаратные и вычислительные затраты при дальнейшей обработке сигналов. Снижать шумы АЦП но отношению к уровню шумов приемника на входе АЦП не имеет смысла, так как это сколько-нибудь заметного выигрыша в отношении сигнал-шум не дает. В связи с этим шумы АЦП выбирают на уровне шумов приемника. Зависимости дисперсии шумов ограничения и квантования от относительного уровня ограничения f/orp/cj показаны на рис. 1.17,6. График зависимости шумов ограничения изображен штрихпунктирной линией. Сплошными и штриховыми линиями показаны зависимости дисперсии шумов квантования для нечетного Ар=1, 3, 5, 7 и четного Np = 2, 4, 6, 8 числа разрядов. Отметим, что при бинарном квантовании (Ар=1) кривая обрывается при Ьогр/ст? =2, поскольку далее АЦП переходит в «нелинейный» режим.

Кривые шумов квантования построены для нормального закона распределения плотности вероятностей сигнала на в.ходе АЦП. Здесь же на рис. 1.17,6 показана кривая зависимости (штрих-звезда) вероятности ограничения сигналов

Рорр - 2

( = с) die

(1.51)

для нормальной плотности вероятностей. Дисперсия шумов ограничения под-считывалась непосредственно по формуле (1.50), а шумов квантования - после подстановки

Акв = {/огр/(2ацп ),

(1.52)1

следующего из (1.48), в формулу (1.46):

D„B = t/o%/(3-2 АЦП). (1.53>

Из анализа графиков, представленных на рис. 1.17,6, следует, что дл> каждого числа разрядов Np существует оптимальный (в смысле минимума суммарного шума АЦП) уровень ограничения сигналов, что на основе (1.52); позволяет однозначно определить оптимальный в этом смысле шаг квантования. Оптимальный вариант выбора параметров АЦП близок к рекомендациям [13]. Оптимальные параметры АЦП могут в процессе работы удерживаться, например, если автоматическая регулировка приемника поддерживает постоянной вероятность ограничения сигнала в АЦП.

Процесс получения двумерного РЛИ включает реализацию •соотношепий (1.53) для каждого т-го отсчета по наклонной дальности:

J (m, q] =

J {m, q] =

N/2 p=-N/2

N/2 p=-W/2

(m, p + q] h {m, p}

{m, q-p] h {m, p}

(1.54)



m = 0, 1, 2, 3..... Nr-\; }i{m, p}-цифровая двумерная опорная функция, которая так же, как и сигнал, содержит шумы дискретизации и квантования. Следует отметить, что цифровая опорная функция

П{/п, p}=/ic{/n, p}+lha{m, р} = = dig {Н{рТ,)ехр и 2л{У„рТ,)У(Хгт)]} (1.55)

соответствует наклонной дальности до каждой, т-й полоски дальности Гт = п+тАг. В выражениях (1.54), (1.55) = 0, ±1, ±2, ...

- номер отсчета сигнала РЛИ по азимуту; Я(рГз)-весовая функция, вид которой определяется при оптимизации системы обработки.

Соотношения (1.54) могут быть представлены как в алгебраической, так и в показательной формах;

/ (т, q} =

2 to ("• Р + (?) {п, р]-Is {т, p+q}X

-N/2

p-N/2

+ 1, {m,p+q}K{in, p]]

J {m, q} =

X exp [arg t{m, p + q] + arg h (m, p}\

(1.56)

2 \l{m, p + q}l\h{m, p}\x

P=~N/2

Схемы устройств, реализующих алгоритм обработки (1.54) в обеих формах, показаны соответственно на рис. 1.18 и 1.19.

Сигнал из приемники

Сигнал из передатчика

J{m,i}l

f>c{m,p} И{т,р}

Рчс. 1.18. Схема обработки траекторного сигнала, представленного в виде действительной и мнимой составляющих





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

0.0035