10.2 Общая структура цифровой радиотехнической системы
Цифровые системы радиоавтоматики весьма разнообразны. На рис.10.1. приведена цифровая радиотехническая следящая система, наиболее близкая к рассматривавшимся ранее аналоговым системам.
Рис. 10.1. Общая структура цифровой радиотехнической системы
На схеме приняты следующие обозначения:
Дис – дискриминатор,
Ф – фильтр,
АЦП – аналого-цифровой преобразователь,
ЦФ – цифровой фильтр,
ЦАП – цифроаналоговый преобразователь,
ГОС – генератор опорных сигналов.
Связь между цифровыми и аналоговыми блоками системы обеспечивается с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Для того, чтобы ограничить ширину спектра процесса, поступающего на АЦП, на выходе дискриминатора часто включают аналоговый фильтр нижних частот (Ф).
По данной схеме могут быть построены цифровые системы слежения за направлением прихода, частотой, фазой радиосигнала и другие радиотехнические следящие системы. Cистемы такого типа называют аналого-цифровыми, так как в схеме используются как цифровые, так и аналоговые устройства.
21 Аналого-цифровой преобразователь
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) осуществляет периодическое преобразование напряжения, поступающего с аналогового дискриминатора в цифровую форму. Выполняемое им преобразование состоит из двух этапов:
1) Непрерывное напряжение, поступающее на вход АЦП, подвергается дискретизации по времени.
2) Оно квантуется по уровню и полученные квантованные по уровню величины заменяются числами, представленными в виде кодов.
Временная
дискретизация:
,
где
- период временной дискретизации. Это
преобразование – линейная операция и
может рассматриваться как прохождение
напряжения
через ключ, коэффициент передачи которого
изменяется по закону:
Р
ис.
10.2. Временная дискретизация.
Этот
ключ назовём дискретным элементом (ДЭ).
Квантование по уровню, выполняемое на
следующем этапе преобразований в АЦП,
cостоит
в округлении значений процесса
до величин
,
кратных шагу
квантования по уровню:
,
где
-
номер квантованного уровня.
заменяются далее числами
,
записанными в некоторой системе
исчисления (часто двоичной) и отображёнными
соответствующими кодовыми группами.
Операция квантования по уровню и замены
квантованных величин числами описывается
нелинейной функцией
,
характер которой показан на рис. 10.3.
Рис. 10.3. Квантование по уровню
22 Цифровые фильтры
Цифровым
фильтром называют устройство, которое
преобразует поступившую на его вход
последовательность чисел
в другую последовательность чисел
,
формируемую на выходе фильтра.
-
уравнение, описывающее цифровой фильтр,
-
оператор временного сдвига на время
,
-
операторный коэффициент передачи
цифрового фильтра, связанный с его
дискретной передаточной функцией
соотношением:
.
23 Цифроаналоговый преобразоватль
Цифроаналоговый преобразователь используется в рассматриваемой системе для преобразования последовательности чисел, поступающей с выхода цифрового фильтра в непрерывное напряжение:
,
где
шаг
преобразования, т.е. приращение выходного
напряжения ЦАП при увеличении поступающего
на его вход числа на единицу;
-
функция, зависящая от используемого в
преобразователе метода экстраполяции.
квивалент
ЦАП приведён на рис. 10.4.
Рис.10.4.Эквивалент цифроаналогового преобразователя
На
схеме приняты следующие обозначения:
-
импульсный элемент с коэффициентом
передачи, описываемым последовательностью
дельта-функций:
,
замыкающийся в моменты появления чисел
на входе преобразователя,
- операторный коэффициент передачи
формирующего фильтра с импульсной
переходной функцией, равной
.
При использовании в ЦАП экстраполятора
нулевого порядка:
.