Билет №6. Вопрос №1.

Сегодня все чаще и чаще каналы связи реализуют на основе цифровых устройств. В таких каналах связи сигнал уже принимает конкретные значения только в определенные отдельные моменты времени, то есть вместо аналогового сигнала используется дискретный (цифровой) сигнал (дискретизированный по времени и квантованный по уровню). При этом, чтобы передаваемое сообщение сохранилось в дискретном сигнале, интервалы периода дискретизации согласно теореме Котельникова выбирают из условия , где – верхняя частота спектра сигнала. Кроме дискретизации во времени производят дискретизацию по уровню (квантование сигнала) и кодирование квантованного сигнала (сигнал описывается с помощью цифрового кода). Дальнейшая обработка цифрового сигнала производится цифровыми устройствами.

Упрощенная структурная схема цифрового приемника (рис. 1.9) имеет свою специфику. Аналоговая смесь сигнала и помех на входе приемника предварительно обрабатывается в устройстве аналоговой обработки УАО, которое включает в себя элементы структурной схемы супергетеродинного приемника (см. рис. 1.5) от антенны до элементов, преобразующих аналоговый сигнал в цифровой. Обычно в УАО сигнал фильтруется и усиливается. Это преобразование аналогового сигнала в цифровой может осуществляться как на радио, так и на промежуточной частоте. При этом необходимо учитывать, что с повышением частоты сигнала, на которой происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой, сложнее реализовать большинство операций цифровой обработки сигнала.

После УАО сигнал дискретизируется в устройстве выборки-хранения УВХ, квантуется по уровню и кодируется в аналого-цифровом преобразователе АЦП. Далее сигнал в цифровой форме поступает на процессор обработки сигнала ПОС, в котором производится основная селекция сигналов, их демодуляция, сложение разнесенных сигналов, синхронизация и другие необходимые при приеме сигнала операции. С выхода ПОС при приеме дискретной информации сигнал в цифровой форме поступает на регистрирующую аппаратуру или запоминающее устройство ЭВМ, а при приеме аналоговых сообщений сигнал преобразуется в цифроаналоговом преобразователе ЦАП и фильтре нижних частот ФНЧ в аналоговую форму. На структурной схеме рис. 1.9 не показаны блоки, которые осуществляют цифровые контроль и управление работой приемника.

Рисунок 1.9 – Упрощенная структурная схема цифрового приемника

Цифровые РПУ находят все более широкое применение. Это связано как с достижениями в области микроэлектроники и вычислительной техники, так и с существенно большими возможностями цифровой обработки сигналов по сравнению с аналоговой. Действительно, современное РПУ предназначено для приема различных видов сигналов в сложной, постоянно меняющейся помеховой ситуации, часто в условиях,

исключающих (или сводящих к минимуму) участие человека в процессе управления и контроля.

Такие РПУ при аналоговой обработке сигналов либо невыполнимы, либо очень сложны и дороги. Только РПУ, в которых алгоритм работы задается программой, изменяемой по желанию потребителя, способны работать в разнообразных условиях связи с выполнением требований адаптации к ним.

Таким образом, применение в приемниках цифровой обработки сигналов позволяет работать со сложными сигналами, реализовывать лучшие характеристики (например, фильтров), обеспечивает множество функциональных возможностей (например, программная реализация АРУ), адаптироваться к сложной помеховой ситуации, автоматизировать настройки приемника и обработку принимаемого сигнала.

Однако применение цифровой обработки сигналов в РПУ требует решения ряда проблем: увеличение динамического диапазона и ширины спектра аналоговых сигналов, преобразуемых в цифровые; ограниченность быстродействия и разрядности цифровых вычислительных устройств; уменьшение погрешностей как дискретизации и квантования, так и цифроаналогового преобразования и т.д. Перспективы развития микроэлектроники дают основания на уменьшение этих проблем.