Алгоритм обработки сигналов для частотно-избирательного модуля СВЧ диапазона
Анализ и оценка результатов по разработке алгоритма для подсистемы цифровой обработки радиочастотных сигналов. Возможности получения измерения разности фаз и определения несущей частоты сигналов на основе прямого и косвенного методов сверхразрешения.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.01.2019 |
| Размер файла | 337,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Акционерное общество «Центральное конструкторское бюро автоматики»
Омский государственный технический университет
АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ДЛЯ ЧАСТОТНО-ИЗБИРАТЕЛЬНОГО МОДУЛЯ СВЧ ДИАПАЗОНА
Гасилин Дмитрий Вадимович - инженер, аспирант,
кафедра радиотехнических устройств и
систем диагностики, радиотехнический факультет
Котельников Вадим Григорьевич - ведущий инженер
Аннотация
цифровой обработка радиочастотный сигнал
в данной статье приведены результаты по разработке алгоритма для подсистемы цифровой обработки радиочастотных сигналов. Приведенный алгоритм позволяет получить измерения разности фаз и определения несущей частоты сигналов на основе двух методов сверхразрешения - прямого и косвенного.
Ключевые слова: быстрое преобразование Фурье, преобразование Гильберта, аналого-цифровое преобразование, суб-найквистовская дискретизация, ПЛИС.
Основная часть
Основные требования: измерение параметров сигналов - амплитуды (мощности), фазы (разности фаз), частот с учетом воздействия нескольких сигналов в широкой полосе приема (до 1 ГГц).
Основой алгоритмов обнаружения, фильтрации, измерений разности фаз и несущей частоты является быстрое преобразование Фурье (БПФ), реализованное процессором БПФ (рис. 1) [1].
Рис. 1 Структурная схема БПФ-процессора
В представленной схеме данные с АЦП поступают на вход блока БПФ. Генератор синхросигналов преобразует непрерывный входной поток в шину «Avalon-streaming». Блок БПФ реализован с использованием мегафункции FFT фирмы Altera, упрощенная схема вычислений приведена на рисунке 2 [2].
Рис. 2 Структурная схема блока вычисления БПФ
БПФ выполняется в конвейерном режиме, первый цикл занимает 512 циклов, последующие - 256, диаграммы управляющих сигналов конвейерных вычислений приведены на рисунке 3 [3].
Рис. 3 Временные диаграммы управляющих сигналов блока вычисления БПФ
Так как входные данные - вещественные, то для осуществления апроксимации преобразования Гильберта берутся первые 128 отсчетов БПФ, а остальные отбрасываются. Двухпортовый буфер №1 накапливает спектральные отсчеты в реальном времени, таким образом, в любой момент времени можно проверить правильность функционирования блока вычисления БПФ [4]. Детектор сигналов также принимает на вход спектральные отсчеты в реальном времени и путем сравнения их амплитуды с заданным порогом срабатывания принимает решение о наличии сигнала. Отсчеты БПФ вблизи локального максимума и отсчет времени переписываются в двухпортовый буфер № 2.
Рис. 4 Структурная схема детектора в частотной области
В качестве предварительного процессора использовано синтезируемое в ПЛИС 32-разрядное RISCядро NIOS-II. Препроцессор, используя мультиплексор, может в любой момент времени обратиться к любому из двухпортовых буферов, обеспечивая доступ к выборкам для операций измерения разности фаз (несущей частоты). Заключение
Разработан алгоритм измерения разности фаз сигналов и определения несущей частоты сигналов на основе двух методов сверхразрешения - прямого и косвенного. Это обеспечивает среднеквадратическое отклонение ошибки измерения частоты около 3-4 МГц и 0,5-1,0 град. для первого метода и около 10 кГц и тысячных долей градуса для второго. Точность измерения амплитуды сигнала определяется ценой младшего разряда АЦП и составляет величину около 1 мВ. Данный алгоритм позволил также решить проблему однозначного определения суб-найквистовских зон дискретизации [5].
Список литературы
1. James Tsui, Chi-Hao Cheng. Digital Techniques for wideband receivers, 3rd Edition, SciTech Publishing, 2015, 609 p.
2. Intel Altera. FFT IP Core, User Guide. [Электронный ресурс] // Latest document on the web. 2016.05.01. Режим доступа: https://www.altera.com/content/ dam/alterawww/global/en_US/pdfs/literature/ug/ug_fft.pdf/ (дата обращения: 02.12.2017).
3. Ronald N. Bracewell. The Fourier transform and its applications, 3rd ed. Boston McGraw Hill, 2000. 616 p.
4. Subhash Kak. The Number Theoretic Hilbert Transform. Circuits, Systems and Signal Processing 33, 2014. p. 2539-2548.
5. Miller Frederic P., Vandome Agnes F. Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding. VDM Publishing, 2010. 64 p.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ методов обнаружения и определения сигналов. Оценка периода следования сигналов с использованием методов полных достаточных статистик. Оценка формы импульса сигналов для различения абонентов в системе связи без учета передаваемой информации.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 24.01.2018Цифровые приборы частотно-временной группы. Основа построения цифровых частотометров. Структурная схема ЦЧ, измерение частоты. Погрешности измерения частоты и периода. Повышение эффективности обработки сигналов при оценке частотно-временных параметров.
контрольная работа [843,7 K], добавлен 12.02.2010Обзор существующих методов измерения центральной частоты в радиотехнике. Особенности расчета и проектирования измерителя центральной частоты частотно-манипулированных сигналов, функционирующего в составе панорамного приемного устройства "Катран".
курсовая работа [1,8 M], добавлен 26.10.2011Методы обработки и передачи речевых сигналов. Сокращение избыточности речевого сигнала как одна из проблем ресурсосберегающего развития телефонных сетей. Кодирование речевых сигналов на основе линейного предсказания. Разработка алгоритма программы.
дипломная работа [324,7 K], добавлен 26.10.2011Обзор генераторов сигналов. Структурная схема и элементная база устройства. Разработка печатной платы модуля для изучения генератора сигналов на базе прямого цифрового синтеза. Выбор технологии производства. Конструкторский расчет; алгоритм программы.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 25.04.2015Методы цифровой обработки сигналов в радиотехнике. Информационные характеристики системы передачи дискретных сообщений. Выбор длительности и количества элементарных сигналов для формирования выходного сигнала. Разработка структурной схемы приемника.
курсовая работа [370,3 K], добавлен 10.08.2009Характеристика и область применения сигналов в системах цифровой обработки. Специализированный процессор цифровой обработки сигналов СПФ СМ: разработчики и история, структура и характеристики, область применения, алгоритмы и программное обеспечение.
курсовая работа [224,9 K], добавлен 06.12.2010Оценка алгоритмов цифровой обработки сигналов в условиях наличия и отсутствия помех. Проектирование модели дискретной свертки в среде Mathcad 14. Анализ кодопреобразователей циклических кодов и их корректирующие способности. Работа цифрового фильтра.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 11.02.2013Устройство первичной обработки сигналов как неотъемлемая часть системы, ее значение в процессе сопряжения датчиков с последующими электронными устройствами. Понятие и классификация сигналов, их функциональные особенности и основные критерии измерения.
контрольная работа [39,9 K], добавлен 13.02.2015Характеристика видов и цифровых методов измерений. Анализ спектра сигналов с использованием оконных функций. Выбор оконных функций при цифровой обработке сигналов. Исследование спектра сигналов различной формы с помощью цифрового анализатора LESO4.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 03.05.2018Способы определения местоположения источников электромагнитного излучения (ЭМИ). Амплитудные методы пеленгации источников ЭМИ. Методы обзора пространства. Определение несущей частоты сигналов. Цифровые устройства измерения временных параметров сигналов.
контрольная работа [2,6 M], добавлен 24.08.2015Сущность линейной обработки дискретных сигналов. Характеристика основных структурных элементов цифровых фильтров - элемента единичной задержки (на интервал дискретизации сигнала), сумматора и умножителя. Виды последовательности дискретных отчетов.
презентация [79,8 K], добавлен 19.08.2013Исследование теоретических основ математического аппарата теории цифровой обработки сигналов. Расчет параметров рекурсивных цифровых фильтров с использованием средств вычислительной техники. Методы проектирования алгоритмов цифровой обработки сигналов.
контрольная работа [572,7 K], добавлен 04.11.2014Индикаторное устройство. Измерение амплитуд сложных сигналов на отдельной частоте. Частотная селекция входного сигнала. Анализ спектра сигналов. Структурная схема фильтрового анализатора. Измерение нелинейных искажений. Сущность спектрального метода.
реферат [43,2 K], добавлен 10.12.2008Исследование принципов разработки генератора аналоговых сигналов. Анализ способов перебора адресов памяти генератора аналоговых сигналов. Цифровая генерация аналоговых сигналов. Проектирование накапливающего сумматора для генератора аналоговых сигналов.
курсовая работа [513,0 K], добавлен 18.06.2013Угрозы, существующие в процессе функционирования сетей с кодовым разделением каналов. Исследование методов защиты информации от радиоэлектронных угроз, анализ недостатков сигналов. Построение ансамблей дискретных ортогональных многоуровневых сигналов.
курсовая работа [360,2 K], добавлен 09.11.2014Схемные решения корреляционных обнаружителей одиночных сигналов и их связь с формированием корреляционного интеграла. Отношение сигнал/шум на выходе схем корреляционной обработки одиночных сигналов. Потенциальная помехоустойчивость. Принятый сигнал.
реферат [2,3 M], добавлен 21.01.2009Методы реализации цифровых фильтров сжатия и их сравнение. Разработка модуля сжатия сложных сигналов. Разработка структурной схемы модуля и выбор элементной базы. Анализ работы и оценка быстродействия. Программирование и конфигурирование микросхем.
дипломная работа [5,7 M], добавлен 07.07.2012Обеспечение безопасности плавания. Использование низкочастотного диапазона пеленгования. Виды обработки принимаемых сигналов. Определение дистанций обнаружения. Уровни шумовых сигналов от целей. Гидролого-акустические условия в районах эксплуатации.
дипломная работа [641,0 K], добавлен 27.11.2013Сигнал - материальный носитель информации и физический процесс в природе. Уровень, значение и время как основные параметры сигналов. Связь между сигналом и их спектром посредством преобразования Фурье. Радиочастотные и цифровые анализаторы сигналов.
реферат [118,9 K], добавлен 24.04.2011
