Учебное пособие 2026

то есть величина (4.9) не зависит от начальной фазы и положения на периоде моментов квантования.

Вычисленные на последних поступивших периодах сигнала разности четных и нечетных отсчетов суммируются и формируются отклики квадратурных каналов обработки сигнала,

j=1

‒номер последнего принятого периода. Алгоритм формирования откликов (пример для четырех периодов) показан на рис. 4.4. Для его реализации необходимо условие

=2 . (4.12)

На рис. 4.5 представлена структурная схема базового цифрового алгоритма квадратурной обработки узкополосных радиосигналов [9], реализующая вычислительную проце-

следовательность отсчетов. Они последовательно запоминаются в многоразрядном регистре сдвига на 4 отсчета (МР4), в

50

Рис. 4.4

Схема на рис. 4.5 отображает не только алгоритм вычислений, но и его аппаратную реализацию на ПЛИС.

Рис. 4.5

51

Если амплитуда и фаза входного сигнала мало меняется в течение N периодов, то

Структурная схема алгоритма определения амплитуды радиосигнала приведена на рис. 4.6, где КВ – блок квадратичного преобразования (4.14).

Вычисление квадратного корня из суммы квадратов реализуется на основе постоянного запоминающего устройства с записанной таблицей преобразования двух двоичных операндов, подаваемых на шину адреса, при этом результат появляется на шине данных.

Рис. 4.6

4.4. Алгоритм оценки мгновенной фазы и частоты узкополосного радиосигнала

Для узкополосного сигнала вида (3.4) для его мгновенной фазы ψ (t) можно записать

53

Базовый алгоритм рис. 4.3 позволяет оценить амплитуды синфазной y0i и квадратурной y1i составляющих сигнала

(3.4) в моменты времени ti (i - номер последнего принятого периода), тогда из (4.16)

На рис. 4.7 представлена структурная схема алгоритма оценки мгновенной фазы и частоты узкополосного сигнала.

В блоке Ф вычисляется фаза ψ согласно (4.18), по ко-

торой на соседних периодах в блоке дифференцирования Д вычисляется оценка частоты (4.19).

Алгоритм на рис. 4.7 может использоваться для детек-

54

тирования сигналов с ФМ и ЧМ, а также для управления фазой, например, в устройствах фазовой синхронизации. Примеры результатов демодуляции сигнала с тональной ФМ

плитуда изменения фазы, i- номер текущего периода, показаны на рис. 4.8 при N =1024.

Рис. 4.7

Если b = 3 (рис. 4.8а), размах колебаний фазы меньше

2π и сохраняется форма модулирующего сигнала. При b = 4 на рис. 4.8б появляются скачки результата детектирования изза многозначности фазы, при этом результат необходимо кор-

ректировать, программно добавляя или вычитая 2π .

55

Рис. 4.8

Сигнал (4.20) является и сигналом с тональной ЧМ, при этом величина b является индексом модуляции, а девиация частоты ∆F равна

На выходе дифференциатора Д (рис. 4.7) согласно (4.19) получим модулирующий сигнал. Пример для тональной ЧМ при

нения регистров сдвига.

Рис. 4.9

56

Нелинейное преобразование (4.18) целесообразно проводить с помощью ПЗУ.

4.5. Свойства базовых алгоритмов

Выражения (4.10) и (4.11) являются алгоритмами цифровой нерекурсивной КИХ фильтрации вида (3.19), при этом в

57

показан на рис. 4.10, там же пунктиром показана АЧХ колебательного контура.

Полоса частот П между ближайшими к f0 нулями АЧХ равна

Как видно, базовые алгоритмы обладают достаточно высокой частотной селективностью.

58

Рис. 4.10

5. ЦИФРОВОЙ ОБНАРУЖИТЕЛЬ УЗКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ

5.1. Обнаружение сигнала с известным уровнем шума

Структурная схема цифрового обнаружителя узкополосного сигнала показана на рис. 5.1 [9]. В ней базовый алгоритм (показан на рис. 4.6) дополнен решающим устройством (РУ), которое сравнивает результат обработки (4.14) с заданным порогом , определяемым известными уровнями сигнала и шума.

Рис. 5.1 59