Цос экзамен ответы
.pdf
На рисунке 3.31 приведена схема частотного детектора на цифровой линии задержки. Количество элементов задержки равно K = 2m+1, где m = 1,2 .. .
Выходной сигнал детектора определяется следующим соотношением
wn = (-1) m( x n-1 x n-K+1 - x n xn-K ).
Для нахождения детекторной характеристики найдем w n при x n= X0 cos( nTД). В результате получим
w = (-1) m X0 2 sin( TД) sin( (K-1) TД ).
При = 0 + и 0TД = /2 получим
w = X0 2 sin( (K-1)TД) cos( TД) = X0 2 sin(2 f(K-1)/FД) cos(2 f/FД).
|
|
|
|
|
|
(-1) |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
x |
n |
-1 |
-1 |
-1 |
x |
n - K |
|
|
w |
n |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
z |
z |
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(-1 ) |
(m+1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.31 – Частотной детектор на цифровой линии задержки
Введем нормированное отклонение частоты fN = f/FД. Тогда детекторная характеристика может быть представлена следующим образом
w( fN) = X02 sin(2 fN(K-1)) cos(2 fN).
На рисунке 3.32 приведены детекторные характеристики при X=1, K=3 (w1( fN)) и
при K=5 (w2( fN)).
Из него видно, что с увеличением K увеличивается крутизна рабочего участка детекторной характеристики, но уменьшается ее раствор, т.е. частотный интервал между двумя экстремальными точками характеристики, ближайшими к fN= 0.
Коэффициенты второй и третьей гармоник выходного сигнала детектора равны
kg2
0
,
k |
|
|
|
2 |
K |
-2K 4 f |
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
g3 |
|
6 |
|
|
N max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
.
Сравнивая последние соотношения с аналогичными выражениями для автокорреляционного частотного детектора, можно сделать вывод о том, что коэффициент третьей гармоники выходного сигнала детектора на цифровой линии задержки в K2 - 2K + 4 раз больше коэффициента третьей гармоники сигнала на выходе автокорреляционного детектора. Причем с увеличением длины линии задержки искажения увеличиваются. Такой вывод можно сделать и из сравнения детекторных характеристик рисунка 3.33 с детекторной характеристикой рисунке 3.29. Это является недостатком данного детектора. Его достоинство - простота.
- 11 -
|
|
0.928 |
1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
w |
1 |
f |
N |
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
f |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
0.928 |
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
0.2 |
0.1 |
0 |
0.1 |
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
0.25 |
|
f |
N |
0.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.32 – Детекторные характеристики частотного детектора на цифровой линии задержки при K=3 и K=5
Заключение
Видеальном 90-градусном ФР составляющие спектра одинаковой частоты двух выходных сигналов имеют равные амплитуды и сдвинуты по фазе на 90 градусов.
Вреальном нерекурсивном 90 – градусном ФР отсутствует фазовая погрешность, однако АЧХ ФР по выходам косинусной и синусной компонент отличаются друг от друга. Следовательно, этот ФР вносит амплитудную погрешность, которую можно уменьшить за счет увеличения длины линии задержки и оптимального выбора коэффициентов системной функции ФР по выходу синусной компоненты.
Реальный рекурсивный 90 – градусной ФР реализуется на всепропускающих цифровых цепочках первого порядка, поэтому он не вносит амплитудной погрешности, но имеет фазовую погрешность, которая уменьшается при увеличении количества этих цепочек.
Цифровые генераторы прямоугольных, треугольных, трапециедальных и синусоидальных колебаний строятся на базе генератора пилообразного колебания.
Частота пилы прямо пропорциональна частоте дискретизации, константе А, определяющей шаг изменения отсчета пилы за интервал дискретизации, и обратно пропорционален константе P, определяющей размах пилообразного колебания.
Цифровые преобразователи частоты реализуются на основе операции перемножения отсчета входного сигнала на отсчет вспомогательного синусоидального колебания. Выделение полезного продукта преобразования частоты осуществляется или
спомощью цифрового фильтра, или фазокомпенсационным способом в квадратурных преобразователях частоты, для реализации которых используются 90 – градусные фазорасщепители и косинусно-синусные генераторы.
Вразделе «Амплитудные детекторы» рассмотрены два нелинейных детектора (детектор – выпрямитель и детектор с блоком извлечения квадратного корня) и два синхронных детектора (синхронный амплитудный детектор с управляемым косинусносинусным генератором и синхронный детектор с узкополосным фильтром для выделения несущей).
Наиболее простым в программной реализации является детектор – выпрямитель, но его применение ограничено частотой несущей входного сигнала, меньшей одной восьмой частоты дискретизации из - за зависимости выходного сигнала от начальной фазы несущей.
Наиболее сложным является синхронный детектор с управляемым косинусносинусным генератором, но он не накладывает ограничения на частоту несущей входного сигнала и обеспечивает минимальные нелилейные искажения выходного сигнала.
Вразделе «Фазовые детекторы» рассмотрены детектор с выходным ФНЧ, квадратурный детектор и квадратурный детектор с пилообразной детекторной характеристикой.
Эти детекторы работают по принципу преобразования частоты, когда частота опорного колебания равна частоте входного сигнала.
-12 -
Детекторной характеристикой первых двух детекторов является косинусоида. Достоинством третьего является наличие линейных участков детекторной характеристики, а значит, отсутствие нелинейных искажений выходного сигнала детектора.
В разделе «Частотные детекторы» рассмотрены автокорреляционный частотный детектор с выходным ФНЧ, квадратурный автокорреляционный частотный детектор, квадратурный автокорреляционный частотный детектор с внутренним амплитудным ограничением, частотный детектор на цифровой линии задержки, синхронно-фазовый частотный детектор.
Наиболее простыми в реализации являются автокорреляционный детектора с выходным ФНЧ и детектор на цифровой линии задержки. Недостатком этих детекторов являются относительно большие нелинейные искажения выходного сигнала. Из-за больших нелинейных искажений детектор на цифровой линии задержки используют при детектировании сигнала частотной манипуляции.
Наиболее сложной является реализация автокорреляционного детектора с внутренним амплитудным ограничением и синхронно-фазового частотного детектора. Их достоинство – линейная детекторная характеристика. Кроме того детектор с внутренним амплитудным ограничением обеспечивает независимость выходного сигнала от амплитуды сигнала на входе детектора.
- 13 -
4. Квантование с равномерным шагом (линейное квантование).
5. Квантование с переменным шагом квантования (нелинейное квантование). Законы
компандирования.
21. Синхронный амплитудный детектор с узкополосным фильтром для выделения несущей.
27. Синхронно-фазовый частотный детектор
