TsOS_Ekzamen_2021_1
.pdf
У этого вычислительного графа есть одна очень важная особенность: при прохождении первого этапа мы получаем (сверху вниз) четыре нуля, затем 0123, затем 0246, затем
0369, и так далее, каждый раз прибавляя 0/1/2/3 к предыдущей четверке
1)Мы убедились, что именно так выражается зависимость трудоёмкости,
соответственно, чем больше основание, тем менее трудоёмким процесс
выходит (после вычислений)
2)Такая бабочка (с замещением данных) позволяет нам изменить данные и
вернуть их на это же место. Необходим процессор с трехадресной структурой команды (команда + 2 адреса)
3)Интересная особенность: несмотря на той,что БПФ объективно лучше, ДПФ выигрывает на ПЛИС за счёт того, что трудоемкость такого процесса составляет O*N и проходится без этапов, поэтому в таком случае дискретное преобразование будет более подходящим (правда, это будет требовать значительного увеличения кол-ва аппаратуры)
4)Когда накопители на магнитных лентах ещё применялись, факт одинаковой структуры на всех этапах сильно упрощал жизнь, т.к. магнитную ленту нельзя было повернуть вспять
16. Цифровой синтез в обработке сложных сигналов. Сложные сигналы в радиолокации.
Применение непосредственно в радиолокации (дополнено Олегом)
Картинка выше - модель того, как сигнал ведёт себя до того, как достигнет целового
объекта (в данном случае мы полагаем, что это самолёт)
Скважность этого сигнала выбирается такой, чтобы отраженный сигнал успел вернуться в приёмник до того, как будет послан
Одна из самых главных проблем радаров - мощность посылаемого сигнала может исисляться в мегаваттах, а возвращенный сигнал уже будет иметь мощность в районе нескольких микроватт, что усложняет процесс его получения Причем приемник сигнала в этом случае реагирует не на мощность, а на энергию, и
можно реализовать следующее: значительно снизить необходимую мощность излучения, при этом просто увеличив длительность импульса
Простой сигнал - сигнал, у которого значение базы близко к единице. База - произведение полосы частоты на длительность импульса:
Сложный сигнал - характеризуется величиной базы много большей единицы, за счёт увеличения частотной полосы:
На согласованный фильтр подадим сигнал и опорную функцию в виде сложного
сигнала:
Тогда на выходе будет сигнал такого вида:
При чем ширина главного пика будет много меньше времени импульса.
Тогда есть возможность вычислить расстояние
Причем точность при времени импульса 50 мкс не теряется, т.к. это константа.
17. Линейно-частотно модулированный сигнал. Отражённый ЛЧМ сигнал. Снятие с несущей.
ЛЧМ сигнал.
У такого сигнала для частоты задаётся линейный закон изменения.
Максимальное отклонение частоты называется девиацией. Изменение частоты может
быть как положительным, так и отрицательным.
Тогда сигнал, изменяющийся во времени будет выглядеть так:
АЧХ такого сигнала выглядит вот так:
Осцилляции сверху сигнала и по бокам (по бокам не нарисованы здесь) - это остатки sinc, который был бы узким на f0, если бы частота была постоянной.
ФЧХ такого сигнала имеет квадратичную зависимость:
Формула ЛЧМ-сигнала:
Итоговая формула ЛЧМ:
Отраженный ЛЧМ сигнал.
Его особенность заключается в наличии влияния частоты Доплера и начальной фазы.
То есть появляются еще одна линейно-изменяющаяся составляющая и постоянная составляющая.
Частота Доплера возникает вследствие взаимного движения радиолокатора и цели.
Влияние fдп на сигнал:
Частота Доплера может как мешать, вводя своеобразную помеху в возвращающийся
сигнал, так и быть полезным, так как с помощью него можно узнать о том,
приближается отражающий объект или удаляется, и даже даёт возможность
предсказать его скорость движения.
Начальная фаза возникает вследствие неполного количества полуволн до цели. Стоит уточнить, что эта величина всегда случайна, и может вовсе не влиять на сигнал.
Случайной она является, потому что никогда нельзя точно сказать, какова будет величина l
Снятие сигнала с несущей частоты.
Рассмотренный сигнал:
Для дешевой обработки принятый сигнал снимают с высокой несущей частоты f0, например 10 Ггц:
То есть задача состоит в уменьшении частоты f0 до 0. Как это делают?
Снятие сигнала проходит в несколько этапов, при этом на этих этапах происходит увеличение напряжения сигнала до вольтовых значений, т.к. АЦП работает только с ними, а изначально сигнал является микровольтовым или нановольтовым.
Обычно Первый и Второй этапы проходят с помощью аналоговых смесителей вниз.
Происходит умножение двух сигналов, и с помощью тригонометрии получаем сигнал с высокой частотой, который отсекаем ФНЧ, и сигнал с пониженной частотой, который нам нужен.
Третий этап проходит с помощью цифрового смесителя вниз, где получается на выходе косинус и синус.
Как работает сама схема не сильно важно, главное понимать принцип отсечения высоких частот с помощью ФНЧ
Как после снятия с несущей изменится спектр сигнала:
→
→
→
18. Цифровое представление ЛЧМ Сигнала.
В реальности сигнал не может быть симметричен относительно нуля времени, т.к. нуль времени - понятие абстрактное, поэтому будем оперировать с сигналом, расположенным от нуля.
И подставим это выражение в сигнал после снятия с частоты:
Где t’ = 0...tи.
Продискритизируем сигнал: t’ = nT, tИ = NИT;
Четвертая составляющая (const) не зависит ни от каких изменяющихся величин, а
только определяется параметрами самого сигнала, в будущем его будем игнорировать.
Тогда получим: