16,3.1. Общие понятия

Для обеспечения работы цифровых устройств обработки необ­ходимо, как отмечалось выше, преобразовать аналоговый сигнал приемного тракта РЛС в цифровую форму. Эта процедура в большинстве случаев включает три самостоятельные операции: дискретизацию, квантование и кодирование.

Дискретизация аналогового сигнала и (/) состоит а намерении (отсчете) его значений в дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на интервал Т_я, называемый периодом дискретиза­ции. В результате сигнал и (t) преобразуется в последователь­ность своих значений {и (7_П)} в моменты времени £_п = пТ._ь п = = 0, 1, 2,...

Квантование — это преобразование аналоговых значений сиг­нала в дискретную форму Мц_В (?«) путем дискретизации сигналов по амплитуде (или по фазе).

После квантования сигнал кодируется. Чаще всего операции квантования и кодирования совмещаются и выполняются в АЦП.

16.3.2. Устройство дискретизации аналоговых сигналов

Устройство дискретизации н простейшем случае представляет собой стробируемый каскад (ключ), открывающийся на время т^ с периодом Г_д (рис. 16.3), удовлетворяющим условию

(16.1) 316

где /max — максимальная (граничная) частота в спектре вход­ного сигнала.

Период (частота) дискретизации является важнейшим пара­метром цифровых устройств обработки, существенно влияющим на их характеристики. Оценим качественно это влияние на приме­ре цифровых фильтров.

Рис. 16.3. Дискретизация аналогового сигнала

При практической реализации ^ЦФ в общем случае- будут и.м£хь место два вида п.огд£ШД<1СХ&й.- [50|: алгоритмическая погрешность в\ и вычислительная погрешность е₂. Общая погрешность равна их с~умме: e=_ei_-f-e*. Алгоритмическая погрешность характеризует гтепрнь^откл'п'нрция выходных сигпалов_ ЦФ от выходных сигналов аналогового прототйца]Т~_со¥Ждаюи1ие моменты времени, ичевид-но, чем м.едьшс._п.сриод _длскретизаций~"7^,-"^те№*"^о'™ее'"приблнжс-ние, т. .е^-М-ен1ДП£_длгор_итмичёская погрешность' R наоборот. Как показано в [53], С| и Г_д связаны прямо пропорциой&льной зависи­мостью. Вместе с тем лри уменьшении Г_д увеличивается количест­во выборок (отсчетов) входного сигнала, что приЪодйт"к"17в^Л1гчс-нию числа арифметических "операции (умножений и сложений) лри определении значений выходного сигнала. Поскольку при вы­полнении каждой операции результат из-за конечного числа раз­рядов либо округляется, либо усекается (отбрасываются все млад­шие разряды, стоящие после наименьшего сохраняемого разряда), то чем больше операций, тем больше вычислительная погрешность е_а. Существует оптимальное значение периода дискретизации 7'доит, при котором суммарная погрешность минимальна, причем оно может превышать величину, определяемую выражением (16.1).

При обработке радиолокационных сигналов не ставится зада­ча восстановления исходного процесса после дискретизации. По­этому выбор Гд осуществляется с учетом того, что он влияет на вероятнас!^_о_бн_а41Я^ке:ш^~1Щда.Й.^^зр_ежающую_^н.о^обность РЛ'С до дальности, ошибку определения дальности и сложность систе-

317

мы обработки. Так, чем._М&ЫЬЩ& Т_я, тем меньше вероятность про­пуска цели (больше вероятность обнаружения), ногтем наибольшее числобучаеткое делится днавазон дальностей, измеряемых РЛС.

Т₄ <с я^г-один я тот же сигнал попадает в два или более соседних к а на ля дальности, что вшивает эффект «дроб^ледия^.сигнал a _L евя -заятдй с- появлением ложттиУцелей. Ксли же Т^^-т_и, то~вёр~6ят-ность обнаружения целей уменьшается. Ухудшается также разре­шающая способность РЛС по дальности и увеличивается ошибка измерения дальности.

Поскольку требования обеспечения большей вероятности обна­ружения целей, сохранения разрешающей способности по дальнос­ти и допустимого уменьшения -точности измерения дальности на­ходятся в противоречии с требованием к сложности аппаратуры обработки, наиболее приемлемым считается значение Т_к, пример­но равное (но несколько меныне) длительности полезного сигнала Т_я ж т_и.

Длительность сигналов дискретизации х_Л обычно выбирается так, чтобы за это время изменение входного сигнала не превышало допустимой величины Да, т. е. {du_BXfdt)_mf,_s%_a ^.Au.

Это условие выполняется при т_л -С Т<_л и его реализация, в слу­чае использования простейшего дискретнзатора (рис. 16.3), связа­на с необходимостью существенного увеличения быстродействия АЦП и широкополосное™ устройств формирования импульсов дискретизации. Требования к быстродействию АЦП можно сни­зить, если между днехрегиэатором и АЦП включить устройство

Рис. 16 4. Схема слежения и запошша-

ЧГШ (ГОДНЫХ СИГНАЛОВ

фиксации выходного напряжен ния ключа (например, конден^ сатор). Однако требование К' широкополосности устройства формирования импульсов дис-"' кретизации сохраняется. По­этому на практике и качестве дискретазатора чаще всего ис-пользуетея схема слежения и' запоминания входных сигна­лов (рис. 16,4). В этой схеме на ключ, выполненный на МОП-транзисторе, подаются импульсы дискретизации (управления) с длительностью, соизмеримой с Г_д (обычно т_д & T..J2). На конден­саторе С запоминается значение входного сигнала, соответствую­щее моменту окончания импульса управления, па время, равное

Гд-Тд.

Спектр днекретизироваиного сигнала является периодическим [37] г! представляет собой последовательность спектров входного сигнала, сдвинутых- один относительно другого на величину Fa. =

ЗШ

Если период дискретизации удовлетворяет условию (16.1), то спектры не перекрываются и могут быть разделены с помощью фильтров. Если же Т„ > l/2f,imx, то имеет место наложение спект­ров, что вызывает искажение сигналов. Для уменьшения этого гффекта перед дискретизатором устанавливается полосовой фильтр или фильтр низких частот с полосой пропускания Пф ~ h\.