2.3 Системы цифровой обработки сигнала

Для получения требуемой от НИРЛС информации в удобной форме, аналоговая информация переводится в цифровую. В некоторых случаях, например, для осуществления селекции движущихся целей методом череспериодного вычитания при низкой частоте повторения импульсов только цифровая обработка, как это было указано выше, может решить задачу.

Входным устройством цифровой части приемника является аналого-цифровой преобразователь АЦП, на входе которого должен стоять аналоговый фильтр для подавления стробоскопического эффекта с полосой, зависящей от минимальной длительности обрабатываемого сигнала и частоты дискретизации. Частота дискретизации в свою очередь зависит от скорости изменения (полосы) обрабатываемого сигнала, и в случае обработки в действительном виде (без квадратур) должна быть, по крайней мере, в 4 раза выше максимальной частоты в спектре обрабатываемого сигнала. Второй характеристикой АЦП является его разрядность, чем выше разрядность АЦП, тем больше динамический диапазон обрабатываемых сигналов.

Следующей характеристикой АЦП является возможность привязки временных моментов дискретизации к внешнему источнику. Последнее требование позволяет повысить эффективность НИРЛС. Следующим элементом цифровой части является устройство обмена “Interface”, к которому, вследствие резко возрастающего объема информации обрабатываемой в реальном масштабе времени, требования по величине объема информации, передаваемой за единицу времени, существенно увеличиваются.

Это же требование относится к объему оперативной памяти. Наиболее критичным элементом из перечисленных являются АЦП. Ниже (см. табл. 1) приводятся характеристики некоторых АЦП, которые в настоящее время могут быть использованы при построении НИРЛС.

Табл. 1. Характеристики АЦП

№ п/п	Наимено-вание	Фирма (США)	Частота дискретизации, МГц	Полоса входного сигнала, МГц	Уровень входного сигнала	Примечание
1	MAX1150	Maxim	500	900	0  –2В	парал.
2	MAX101	Maxim	500	1200	270 мВ	парал. с ЧВХ
3	MAX1151	Maxim	750	900	0  –2В	парал.
4	MAX104	Maxim	1000	1500	300 мВ	парал. с ЧВХ
5	SPT7700	Signal Processing Technologies	1000	900	0  –2В	парал.

2.4 Функциональная схема и особенности построения впу прямого

преобразования

Для формирования на выходе супергетеродинного приемного устройства квадратурных компонент комплексной огибающей информационных сигналов и реализации режима доплеровской селекции и, соответственно, обеспечения последующего режима когерентной обработки принятых сигналов, которая реализуется в цифровой форме, необходимо выполнить жесткие требования по стабильности и шумовым параметрам устройств осуществляющих формирование сигналов гетеродина и опорного сигнала промежуточной частоты. Кроме того, использование хорошо отработанных микросборок диодных СВЧ преобразователей и фазовых детекторов, обладающих коэффициентами передачи существенно меньшими единицы, заставляют применять в супергетеродинном приемнике дополнительные усилительные каскады, что не только снижает реальный динамический диапазон ВПУ этого типа, но и усложняет, и удорожает приемное устройство в целом. Отмеченные особенности и хорошо известные недостатки приемников супергетеродиного типа достаточно эффективно устраняются в приемном устройстве прямого усиления и преобразования (ПУП), которые в последнее время активно разрабатываются и применяются в отдельных радиолокационных системах. К несомненным преимуществам приемников ПУП можно отнести и отсутствие побочных каналов приема сигналов (зеркального, прямого прохождения и др.).

Функциональная схема ПУП приведена на рис.7 и состоит из следующих узлов:

4. ЦЗУ, МШУ 1, АТ1 и МШУ2 - интегрированного модуля включающего устройство циклотронной защиты приемника, двух малошумящих СВЧ усилителей и аттенюатора;

5. УВЧ1, УВЧ2, УВЧ3, УВЧ4, УВЧ5 –пяти каскадов слабоизбирательных усилителей высокой частоты;

6. АТ2, АТ3, АТ4, АТ5 - дискретных аттенюаторов с цифровым управлением;

7. ППФ - полосно-пропускающего СВЧ фильтра;

8. ПЧ1 и ПЧ2 - преобразователей частоты (смесителей);

9. ФВ1 и ФВ2 - фазовращателей СВЧ;

10. ФНЧ1 и ФНЧ2- антиалиасных фильтров, ограничивающих полосу квадратурных сигналов поступающих на вход двухканального АЦП.

Рис.7: Функциональная схема ПУП.

Цепочка входных каскадов ПУП включающая: ЦЗУ, МШУ1, АТ1, МШУ2, ППФ, АТ2, УВЧ1, АТ3, УВЧ2 (обведены на рис.3 пунктирной линией), полностью соответствуют цепочке входных каскадов супергетеродинного приемника и имеют параметры и характеристики аналогичные рассмотренным в предыдущем разделе. Отличие ПУП от приёмника супергетеродинного типа, заключается в применении дополнительных каскадов слабо избирательных СВЧ усилителей (УВЧ3, УВЧ4, УВЧ5), обеспечивающих реализацию необходимого усиления (80-90 дБ), причем к выходному каскаду (УВЧ5) предъявляются достаточно жесткие требования по обеспечению линейного усиления до уровня порядка 40 мВт, достаточного для эффективной работы двух преобразователей частоты (ПЧ1,ПЧ2), при этом требования по шумовым параметрам всех каскадов УВЧ могут быть весьма умеренными (5-10 дБ).

Необходимо отметить, что для упрощения приемника ПУП, увеличения надежности и соответственно его удешевления, целесообразно реализовать в преобразователях частоты ПЧ1 и ПЧ2 режим преобразования по второй гармонике сигнала гетеродина, т.е. использовать в качестве сигнала гетеродина – непрерывный сигнал задающего генератора передатчика имеющего частоту f / 2, при соответствующей настройкой фазовращателей ФВ1 и ФВ2.

Применение или не применение в качестве выходных каскадов квадратурных каналов видеоусилителей (ВУ), определяется типом используемого АЦП. При работе с АЦП производства АЗОТ «Инструментальные системы» АDM210*200M, реализованного в виде высокоскоростного модуля цифрового преобразования аналоговых сигналов, ВУ в приемнике можно не применять так, как в этом случае входные цепи модуля имеют собственные ВУ, режимы работы которых можно варьировать в достаточно широких пределах и тем самым согласовывать динамические диапазоны оцифровываемых сигналов.

Сравнение приемников супергетеродинного типа и ПУП показывает, что реализации ВПУ с одинаковыми техническими характеристиками достигается применением в ПУП меньшего числа усилительных, избирательных и преобразовательных каскадов, а также исключением устройств формирования сигналов гетеродина и опорных сигналов промежуточной частоты, что является неоспоримым достоинством ВПУ с ПУП.