Аналіз сучасних цифрових радіоприймальних пристроїв

КУРСОВАРОБОТА

В« Аналіз сучаснихцифрових радіоприймальних пристроїв В»

Зміст

Введення

1. Огляд сучасних схем побудови цифровихРПУ

1.1 Схеми побудови цифрових РПУ

1.2 Представлення сигналів у цифровійформі

2. Елементи цифрових РПУ

2.1 Цифрові фільтри

2.2 Детектори відносин (цифровідетектори)

2.3 Цифрова індикація, контроль і управлінняЦРПУ

3. Завадостійкість ЦРПУ

4. Висновок

Використана література

Введення

Цифроваобробка сигналів (ЦОС) в останні роки все ширше використовується в радіоприймальнихпристроях. Прогрес у цій галузі викликаний досягненнями в мікроелектроніці,що дозволили створити обчислювальні засоби, що володіють високимшвидкодією, малими габаритами, вагою і енергоспоживанням. Інтерес доцифровій обробці сигналів викликаний тим, що на її основі можна створюватипристрої з характеристиками, недосяжними при використанні аналоговихметодів обробки сигналів. Крім того, застосування пристроїв з цифровоюобробкою у ряді випадків виявляється більш вигідним з технічної іекономічної точок зору через їх універсальності і можливості працювати врізних режимах. Сфера застосування цифрової обробки безперервно розширюється.Це радіозв'язок, радіо-, гідро-і звуколокацію, телеметрія, аналіз спектрів,виявлення сигналів на тлі перешкод, адаптивна корекція каналів зв'язку,адаптивна компенсація перешкод, аналіз і синтез мови, радіомовлення, телебачення,цифрові синтезатори частот, цифрові методи вимірювань, обробка сигналів вгеологорозвідці, сейсмології, медицині і т.д. [I].

Цифровуобробку сигналів слід відрізняти від цифрових методів передачі повідомлень,коли підлягають передачі аналогові сигнали перетворяться в цифрову форму вжена передавальній стороні. При цьому може усуватися надмірність у повідомленнях длязниження швидкості цифрового потоку. Для підвищення перешкодозахищеностізастосовується надлишкове кодування, перемеженіє та інші методи [2].

Цифроваобробка сигналів - це більш широке поняття, ніж цифрові методи передачіповідомлень. Вона включає в себе, крім описаних вище перетворень,додетекторную обробку (фільтрацію), детектування і последетекторнуюобробку сигналів цифровими методами. При цьому передаються по каналах зв'язкуповідомлення можуть бути як цифровими, так і аналоговими. Цифрова обробкасигналів може охоплювати не тільки фільтрацію і детектування на приймальністороні, але і формування модульованих або маніпульованих сигналів навході каналу зв'язку цифровими методами.

Незважаючи набезліч вже вирішених технічних завдань, в області застосування ЦГЗ існуєряд проблем, які стримують широке застосування цифрової обробки врадіоприймальних пристроях різного призначення. Це обмеженешвидкодія цифрової елементної бази, обмежені розрядність ішвидкодія перетворювачів аналогових сигналів у цифрові, що виникають приЦГЗ додаткові спотворення і шуми, погіршення масогабаритних, енергетичнихі економічних характеристик пристроїв ЦОС у порівнянні з аналоговими,недостатньо розроблені теоретичні питання та методи розрахунку елементів іпристроїв ЦОС із заданими якісними показниками. Ці проблеми пов'язані якз відсутністю необхідної елементної бази, так і зі складністю відбуваються впристроях ЦГЗ процесів, математичний опис яких у часовій іспектральної областях виявляється набагато складнішим, ніж в аналоговихпристроях. Разом з тим цифрова обробка сигналів, незважаючи на зазначенінедоліки, має ряд переваг перед аналоговою обробкою:

значнобільш високу точність обробки сигналів по складних алгоритмах;

гнучкуоперативну перебудову алгоритмів обробки сигналів, що забезпечує якстворення багаторежимних пристроїв, так і реалізацію адаптивних систем;

високутехнологічність виготовлення пристроїв ЦОС, пов'язану з відсутністюнеобхідності настройки при виготовленні і регулювання при експлуатації;

високуступінь збігу і повторюваності характеристик реалізованих пристроїв зрозрахунковими характеристиками;

можливістьпобудови розвиваються інтелектуальних систем, здатних до реконфігурації,пошуку та виявлення несправностей;

великіможливості автоматизації проектування пристроїв з ЦГЗ;

високостабільніексплуатаційні характеристики пристроїв з ЦГЗ.

Ціпереваги дозволяють застосовувати цифрову обробку сигналів в багатьохрадіоприймальних пристроях.

У данійроботі будуть проаналізовані різні схеми цифрових РПУ та зроблені висновки проїх переваги, і застосуванні в сучасній авіаційній радіоелектронноїапаратурі.

1.Обзор сучасних схемпобудови ЦРПУ

1.1 Схеми побудовицифрових РПУ

Узагальнена схемацифрового радіоприймального пристрою представлена ​​на малюнку 1.

Малюнок 1

Розвиток техніки ітехнології цифрових інтегральних схем призвело до того, що заключнезмішування і фільтрація, здійснювані в каскадах ПЧ, можуть проводитися вжев цифровий області. У приймачах з цифровою ПЧ відбувається оцифруваннябезпосередньо сигналу ПЧ. В якості ПЧ гетеродина використовується прямийцифровий синтезатор частот ПЦС званий іноді генератором з цифровим(Програмним) управлінням. Це пристрій реалізовано повністю звикористанням цифрової техніки і виконується у вигляді спеціалізованоїінтегральної схеми. Генератор формує цифрові вибірки двох синусоїд з точнимзсувом по фазі на 90 градусів

Важливим є те, щоінтенсивність формування вихідних вибірок синусоїди завжди визначаєтьсяопорної частотою, незалежно від номіналу генерується частоти. Номінал вихіднийчастоти встановлюється шляхом зміни величини приросту фази на вибірку.Малий приріст фази на вибірку відповідає низьким частотам, великаприрощення - високих частотах. Величина приросту фази на вибірку прямопропорційна вихідний частоті і програмується в діапазоні від 0 до. Важливим компонентом такогоприймача є цифровий змішувач, фактично складається з двох цифровихперемножителя. Цифрові вибірки вхідного сигналу від АЦП математичноперемножуються з цифровими вибірками синуса і косинуса, які надходять з виходуцифрового гетеродина. На відміну від аналогових змішувачів, які створюють такожбагато небажаних компонент на виході змішувача, цифрові змішувачі єпрактично ідеальними пристроями і виробляють лише два вихідних сигналисумарної і різницевої частот.

Опорний сигнал АЦПподається на гетеродин ПЦС. Цифрові вибірки синусоїди з виходу гетеродинавизначаються опорної частотою, ігенеруються зі швидкістю, рівній частоті вибірки АЦП, будучи синхронізованимиодним опорним сигналом. Використанняцифровий ПЧ крім усього іншого дозволяє уникнути прояву розбалансуканалів I і Q, що призводить до хорошого придушення дзеркального каналу. Цяархітектура, проте, вимагає застосування швидкодіючого АЦП, а це тягне засобою збільшення струму споживання всього тракту прийому.

Основа приймального каналу -АЦП. Аналого-цифровий перетворювач (АЦП, Analog-to-digital converter, ADC) -пристрій, що перетворює вхідний аналоговий сигнал в дискретний код (цифровийсигнал). Зворотне перетворення здійснюється за допомогою ЦАП(Цифро-аналогового перетворювача, DAC).

Як правило, АЦП -електронний пристрій, що перетворює напругу в двійковий цифровий код. ТимПроте, деякі неелектронних пристрої з цифровим виходом, слід такожвідносити до АЦП, наприклад, деякі типи перетворювачів кут-код. Найпростішимоднорозрядним двійковим АЦП є компаратор.

АЦП дозволяє перейти віданалогового до цифрового поданням сигналу для подальшого його аналізу всхемою цифрової обробки сигналу.

Для коректної роботи АЦПв каналі також присутні ще два устройства.МШУ - малошумящий підсилювачпіднімає амплітуду сигналу до необхідного рівня для подальшоїоціфровкі.Устройство захисту приймача - в простому випадку - звичайний розрядникне дозволяє перева...нтажити приймальний канал високим рівнем сигналу (перешкоди).

На малюнку 2 зображеноструктурна схема одного каналу сучасного приймального багатоканальногокомплексу, в якому використані сучасні технічні рішення в областіцифрової обробки радіосигналу на ПЧ.

Малюнок 2

АЦП перетворюєаналоговий сигнал, що надходить з виходу широкосмугової ПЧ, в цифровий потіквідліків і подальша обробка виконується цифровим чином.

Основні елементицифрової частини приймача зосереджені в модулі цифрового приймача. Цеймодуль виробляє канальну фільтрацію і демодуляцію сигналу. Модуль можеобробляти один або кілька каналів прийому. Основні компоненти модуля -високочастотний АЦП, цифровий квадратура понижуючий перетворювач DDC (їхможе бути декілька) і сигнальний процесор (процесори).

Крім перерахованихфункцій, модуль цифрового приймача може виробляти моніторинг спектрувхідного сигналу за допомогою ШПФ.

З виходу модуляінформаційний потік Демодулірованний даних від одного або декількох каналівпрема надходить в обчислювальне середовище для подальшої обробки. У цюобчислювальне середовище надходять дані і від інших аналогічних приймальних модулів,які підключені до виходу ПЧ аналогових приймальних трактів інших діапазонів.

У модулі цифровогоприймача відліки з виходу АЦП обробляються спеціалізованим сигнальнимпроцесором DDC (Digital Down Converter). Функції цього процесора -перетворення інформативного спектру частот в область низьких (нульових) частот,квадратурна фільтрація і децимації відліків сигналу. За реалізованим функціям -це цифровий приймач прямого перетворення. DDC має два перемножителя,генератор відліків SIN та COS, ідентичні канали НЧ децімірующіх фільтрів.Частота настройки внутрішнього генератора може змінюватися в діапазоні від 0 до25МГц (до половини тактової частоти DDC). Частота зрізу фільтрів змінюється відсотень Гц до сотень кГц. Процесор виробляє децимації відліків сигналу длятого, щоб швидкість потоку даних з виходу DDC була сообразна ширині спектравихідного сигналу.

Малюнок 3

На малюнку 3 показаноперетворення спектру сигналу з виходу АЦП, вироблене DDC.

Слід зазначити, що навиході DDC відношення Сигнал/Шум вище, ніж на вході, через ефект процесорногопосилення. Зростання відносини Сигнал/Шум вельми значне і становить20-40дБ.

1.2Подання сигналів у цифровій формі

Перехід від аналогового сигналудо цифрового може вироблятися як по сигналу з виходу підсилювача радіо-абопроміжної частоти (з радіосигналу), так і по сигналу після аналоговогодетектора (по відеосигналів). При цьому істотне значення має видпараметра, що піддається аналого-цифрового перетворення.

Розглянемо спочаткурадіосигнал, який можна представити у вигляді

,

де і - сигнальна і шумова складові вхідного процесу;

і - йогоамплітуда і фаза; - центральначастота спектра.

Спектр дискретногоцифрового сигналу.

Малюнок 4.

При відомій частоті вхідний процес настільки жповно описується за допомогою комплексної огинаючої

,

де і - квадратурніскладові комплексної огинаючої.

Аналого-цифрове перетворенняявляє собою дискретизацію за часом і квантування за рівнем, якимможе піддаватися безпосередньо вхідний процес.Однак при цьому спектр вхідного процесу повинен цілком розміщуватися воднієї із спектральних зон, де, - період дискретизації. Вцьому випадку спектр дискретних відліків процесу (де, ) в першій спектральнійзоні повністю відповідаєвихідного спектру, тому за дискретними відліками можнабез спотворень відновити безперервний процес.В іншому випадку спектр при дискретизації спотворюється.

Графіки дискретизації іквантування сигналу.

а) відліковогопослідовність;

б) вихідний аналоговийсигнал;

в) Дискретизованийсигнал;

г) цифровий сигнал;

д) помилка квантування.

Малюнок 5.

Для придушення спектральнихскладових вихідного процесу поза спектральною зони цей процес переддискретизацією пропускають через аналоговий смуговий фільтр з високимкоефіцієнтом прямокутності. Нерідко для зниження необхідної швидкодіїАЦП вхідний процес гетеродініруют в область частот першого спектральної зони. У цьому випадку підуникнути спотворень спектру по дзеркальному каналу смуговий фільтр з високимкоефіцієнтом прямокутності застосовують перед гетеродінірованія.

Обробку отриманихтаким чином відліків називають фрезеруван o ї миттєвих значень або обробкою речовинногосигналу.

В іншому способі цифровийобробки аналого-цифрового перетворення піддають квадратурні складовіі, які можна отриматимноженням вхідного процесу на дваквадратурних гетеродинних коливання з частотою інаступною фільтрацією ніжнечастотних складових результатів перемноження здопомогою ФНЧ.

У розглянутому способівідсутня необхідність застосування смугового фільтра з високим коефіцієнтомпрямокутності. Однак спектр квадратурних складових повинен цілкомрозташовуватися в першій спектральній зоні. Для забезпечення цієї умови можезнадобитися ФНЧ з високим коефіцієнтом прямокутності. Відліки квадратурнихскладових можна також отримати шляхом дискретизації вхідного процесу в моменти часу і, зсунуті щодоодин одного на чверть періоду коливання з частотою .

Обробку квадратурнихскладових називають обробкою комплексного сигналу. Зазвичай для такої обробки потрібно більш складна цифрова частина,але більш проста аналогова (смуговий фільтр з високим коефіцієнтомпрямокутності складніше ФНЧ). При егом іноді кілька поліпшуютьсяхарактеристики обробки.

Обробка квадратурнихскладових рівноцінна (при неврахуванні технічної реалізації)обробці амплітуди і фази вхідного процесу, тобтоАмплітудно-фазової обробці. У ряді випадків відмовляються відвикористання інформації, укладеної в амплітуді,і обробляють лише відліки фази (фазоваобробка). При цьому відліки фази часто отримують шляхом вимірювання тимчасовогопроміжку між нулем (під нулем деякого коливання розуміється моментпроходження цим коливанням нульового рівня з похідною певного знака(Наприклад, позитивної). опорного коливання і першим наступним за ним нулемвхідного процесу). Таким чином вдається побудувати найбільш прості цифровіпристрої для розв'язання деяких задач. Однак подібний метод обробки даєзадовільні результати лише при досить вузькополосному вхідному процесі іне занадто малому відношенні сигнал-шум.

Перейдемо тепер дорозгляду обробки відеосигналу. Тут найбільш поширеною єобробка його миттєвих значень. Проте в деяких випадках (наприклад, врадіонавігації і в техніці передачі дискретних повідомлень) застосовують такожфазову обробку. Такий спосіб застосовується при відносно високому відношеннісигнал-шум на вході АЦП.

Істотне значення маєвибір числа рівнів квантування в АЦП. При обробці адитивної суміші сигналу іширокосмугового гауссовского шуму, особливо якщо потужність шуму на вході АЦПперевищує потужність сигналу, широко застосовують бінарне квантування. Вонодозволяє різко спростити цифрову обробку, зокрема, відмовитися від АРУ ізамінити АЦП більш простим пристроєм, що фіксує в моменти дискретизаціїзнак відліку квантуемого напруги. Однак при негауссовских перешкодах(Наприклад, гармонійних) характеристики цифрової обробки через бінарногоквантування можуть сильно погіршитися, в цьому випадку переходять до багаторівневогоквантуванню.

Багаторівневе квантування застосовується також тоді,коли потужність сигналу значно більше потужності шуму, причому неприпустимопомітне погіршення відношення сигнал-шум за рахунок квантування.

Відзначимо, що в останні роки широке поширенняотримали лінії з псевдошумовимі (ПШ) сигналами. Найчастіше в РПУ здійснюютьаналогову згортку ПШ сигна...лу, тобто перемножування вхідний суміші ПШ радіосигналуз перешкодою на опорний ПШ відеосигнал і узкополосную (у порівнянні з шириноюспектру ПШ сигналу) фільтрацію результату перемноження. При згортку перешкоди збудь-яким розподілом нормалізуються, що дозволяє використовувати бінарнеквантування згорнутого сигналу при будь-яких розподілах вихідної перешкоди.

2.Елементи цифрових РПУ

Основними елементамицифрових радіоприймальних пристроїв можна вважати, враховуючи викладене вище, такіелементи як цифрові фільтри, цифрові детектори, пристрої цифровоїіндикації й пристрої контролю та управління ЦРПУ. Розглянемо їх більшдокладно.

2.1Цифрові фільтри

У загальному випадку в лінійномустаціонарному цифровому фільтрі k-ївихідний відлік y (k) (в момент часу t = kО”) лінійно залежить від k-го вхідного відліку x (k) і деякогокількості попередніх відліків x () (

Числа L і M в різницевої рівнянні (1) називають відповідновідносної пам'яттю ЦФ по входу і виходу. ЦФ з пам'яттю по входу називаютьсярекурсивним, а без такої пам'яті нерекурсівние.

Малюнок 6.

Структурна схема

Вона

Z -1

Z -1

Z -1

Z -1

Z -1

Z -1

Структурна схема

Малюнок 7.

рівняння:

визначається формулою:

рівняння

Позначившивигляді:

тобто

Z -1

Z -1

Z -1

td>

b 1

b 2

b M

Канонічна схемареалізації рекурсивного ЦФ

Малюнок 8.

Канонічна схемаідентична раніше розглянутій схемі рекурсивного ЦФ.

Щоб це довести,визначимо системну функцію ЦФ по канонічної схемою. Позначимо значеннядискретного відліку в k-ймомент часу на виході першого суматора через W (k). Згідносхемою, очевидна справедливість рівняння

Дискретний сигнал навиході другого суматора в k-ймомент часу

Виконаємо Z-перетворення над правою і лівоючастинами (13-14). Отримаємо:

Прирівнявши значення W (z) з (15) і (16), маємо

Отриманий результат невідрізняється від (5), що доводить ідентичність повної і канонічної схемрекурсивного ЦФ.

Перевагамицифрових фільтрів перед аналоговими є:

-висока точність (точністьаналогових фільтрів обмежена допусками на елементи);

-на відміну від аналоговогофільтра передатна функція не залежить від дрейфу характеристик елементів;

-гнучкість настройки,легкість зміни;

-компактність -аналоговий фільтр на дуже низьку частоту (частки герца, наприклад) зажадав бинадзвичайно громіздких конденсаторів або індуктивностей.

Недоліки:

Недоліками цифровихфільтрів у порівнянні з аналоговими є:

-трудність роботи звисокочастотними сигналами. Смуга частот обмежена частотою Найквіста, що дорівнюєполовині частоти дискретизації

сигналу. Тому длявисокочастотних сигналів застосовують аналогові фільтри, або, якщо на високихчастотах немає корисного сигналу, спочатку пригнічують високочастотні складовіза допомогою аналогового фільтра, потім обробляють сигнал цифровим фільтром.

-трудність роботи вреальному часі - обчислення повинні бути завершені протягом періодудискретизації.

Для великої точності тависокої швидкості обробки сигналів потрібно не тільки потужний процесор, але ідодаткове, апаратне забезпечення у вигляді високоточних і швидких ЦАП і АЦП.

2.2Детектори відносин (цифрові детектори)

Фазовий детектор на логічних дискретних елементах.

Структурна схемафазового подібного детектора показана на малюнку (9)

Малюнок. 9

Пристрій формування перетворитьаналоговий гармонійний сигнал в імпульсну напругу.

Можлива схемнареалізація такого фазового детектора показана на малюнку (9). Детектор маєдва входи: на перший подається ФМ - коливання (рис.9, а), на другий - опорненапруга (рис. 9, в). В якості УФ 1 і УФ 2 (рис.11)використані компаратори з гістерезисом DA 1 і DA 2. Діаграми напруг u 1 і u 2 на виході УФ 1 і УФ 2 показані на рис. (9, б, г). Напруги u 1 і u 2 подаються на ланцюг І, в якості якої використовуютьсядва логічних елемента І-НЕ DD1.3і DD1.4. Напруга u на виході ланцюга І створюється тількипри одночасній дії напруг u 1 і u 2 . Діаграма напруги на виході ланцюга І показана намалюнку (9, д). Фільтр нижніх частот виділяє постійну складову напругиЕ д = U 0 | ПЂ - П†|/2 ПЂ = 0,5 U 0 | 1 - П† /ПЂ | (4);

Згідно (4) напруга Е д лінійно залежить від фази П†.Характеристика детектування ФД показана на рис. (12). Якщо на малюнку (10) замістьланцюга І використовувати ланцюг на основі елементів виключає І-НЕ рис. (11), тохарактеристика детектування стає в 2 рази крутіше і при рівності фазвхідного і опорного напруг Е д = 0. Напруга u на виході ланцюга І, що складається зелементів І-НЕ, має місце при одночасній наявності або відсутностінапруг u 1 і u 2

ВИСНОВОК: В ФД на логічнихдискретних елементах ФМ - коливання перетвориться в імпульсну напругу,шпаруватість якого залежить від фази вхідного сигналу. Імпульсний ФД реалізуєтьсяв інтегральному виконанні.

2.3Цифрова індикація, контроль і управління ЦРПУ

Появацифрових процесорів обробки сигналів або сигнальних процесорів (СП)дозволяє створювати пристрої цифрової обробки сигналів з притаманними їмперевагами, які по масогабаритні показники таенергоспоживанню не перевищують такі ж показники аналогових пристроїв обробкисигналів.

появилосьв останнє роки ціле сімейство сигнальних процесорів призвело до того, що підбагатьох приймачах спеціального призначення, що випускаються в Росії, США, Японії,Швеції та інших країнах, використовують вихідні пристрої на сигнальних процесорах.У цих пристроях здійснюється фільтрація, детектування, последетекторнаяобробка та інші перетворення сигналів.

Наприклад,цифровий сигнальний процесор КМ 1867 ВМ1 (ЦСП) був розроблений у середині 80-хроків. Він використовує 32-розрядну внутрішню архітектуру і 16-розряднийввід-висновок при швидкості обміну до 40 Мбіт за секунду. Розвинена система командпроцесора розроблена для підтримки широкого кола обчислювальних задач вобластях цифрової обробки сигналів, в розпізнаванні мови, в модемах системзв'язку, в пристроях аналізу - синтезу мови, в машинній графіці, обробцізображень, спектральному аналізі, обчисленнях кореляції і швидкогоперетворення Фур'є (ШПФ). Введені особливі команди для пристосуванняпроцесора до вимог цифрової обробки сигналів і пристроїв зв'язку. Системапереривань забезпечує збереження інформації про стан процесора.

Арифметикачисел з фіксованою крапкою і знаком в двійковому додатковому коді.

В данийчас випускають ЦСП, що виконують до 1-2 мільярда операцій на секунду у форматіз фіксованою або плаваючою крапкою. Архітектура цих ЦСП підтримуєконвеєризацію, пророкування і розпаралелювання обчислень, апаратнупідтримку найбільш критичних операцій (наприклад, множення) [14].

Паралельнаробота декількох мікропроцесорів (МП) загального призначення, розрядно - модульнихМП або ЦСП в даний час неактуальна у зв'язку з появою потужних ЦСП, вяких декілька паралельно працюючих процесорів розташовуються всерединіодного кристала.

В данийчас найбільш широко застосовуються ЦСП компаній Texas Instruments, Analog Devices і Motorola.Сучасні ЦСП оптимізовані за критерієм продуктивність/вартість/енергоспоживаннядля різних областей застосування. Всі ЦСП використовують вбудовані модулі дляапаратного виконання часто виконуваних операцій (наприклад, множення). Можнавиділити чотири групи ЦСП.

До першоїгрупи відносять 16-розрядні ЦСП, що працюють також в форматі з фіксованоюточкою. Це платформа С2х(Texas Instruments), ADSP2100 (An...alog Devices) іDSP56xx (Motorola). Вони орієнтовані на реалізаціюнескладних алгоритмів в широко вироблених виробах (контролери для телефоннихапаратів і управлінняпобутовою технікою). Ці ЦСП мають швидкість роботи близько 40 MIPS (мільйонівоперацій з фіксованою точкою в секунду) і відрізняються низькою вартістю.

До другоїгрупи відносять 16-розрядні ЦСП, також працюють у форматі з фіксованоюточкою. Вони мають знижене енергоспоживання і пов'язану з цим підвищенушвидкість роботи до 200 MIPS. Цеплатформа С5х (Texas Instruments). Ці ЦСПорієнтовані на використання в серверах корпоративних мереж, модемах,цифрових радіотелефонах та ін Мають більш високу вартість. Длядодаткового підвищення швидкості роботи в телекомунікаційних пристрояхці ЦСП мають вбудований прискорювач Витерби. До цієї ж групи можна віднести24-розрядні ЦСП з фіксованою точкою платформи DSP5630 (Motorola).

До третьоїгрупи відносять 32-розрядні ЦСП, що працюють у форматі з фіксованою точкою.Це платформа СЗГ компанії Texas Instruments, ADSP2100 (Analog Devices) і DSP96xx (Motorola). Вониорієнтовані на реалізацію досить складних алгоритмів в портативнихпристроях і мобільного зв'язку. Ці ЦСП мають швидкість роботи близько 150 MIPS і більшевисоку вартість.

До четвертоїгрупи відносять високопродуктивні 32-розрядні ЦСП, що працюють у форматі зплаваючою крапкою. Це платформи Сбх і С8х (Texas Instruments), SHARS ADSP21100 (Analog Devices і Motorola),орієнтовані на реалізацію складних алгоритмів в інформаційних системах(Відеоконференції та ін.) Ці ЦСП мають швидкість понад 1GFLOPS (мільярдаоперацій з плаваючою крапкою в секунду) і відрізняються підвищеною вартістю.

Малюнок 10.

Всі ЦСПпоставляються разом з налагоджувальною засобами: стартовий набір дляпочаткового вивчення (включає плату з процесором і периферією вмінімальній конфігурації), засоби програмування (асемблер, С-компілятор,лінкер, дебаггер), симулятор (перевірка алгоритму без процесора і керованихпристроїв), емулятор (перевірка алгоритму з використанням процесора, але безкерованих систем), налагоджувальний модуль (емулятор з керованими пристроями).В останніх версіях поставляється компоузер коду (універсальна програма звізуальними засобами відладки).

3. Завадостійкість ЦРПУ

Сприйнятливістьцифрових ІМС. Використання сигналів складної форми, робастнихалгоритмів обробки їх на тлі комплексу перешкод, застосування принципів адаптаціїв техніці зв'язки базуються на використанні ІМС, МП, засобів обчислювальноїтехніки (ВТ).

Для цифровихІМС характерні мала енергія робочих сигналів (на 40 ... 60 дБ нижче енергіїперешкод), використання в якості сигналів наносекундних відеоімпульсів істрибків струму або напруги. Зазвичай цифрові ІМС взаємопов'язані через шинихарчування. Тому ІРП, що виникають при зміні логічних станів ІМС, можутьвикликати збої в роботі апаратури. Найбільш сильний вплив на ІМС і засобиВТ надають перепади напруги в мережі живлення.

Вз'єднувальних лініях між ЕОМ радіосистем, до складу яких входять РПрУ,спостерігаються випадкові потоки імпульсів з амплітудою до 10 В, тривалістю60 ... 400 не, частотою проходження 50 ... 400 Гц і числом імпульсів у пакеті до300. Причинами їх служать ІРП, комутація ланцюгів живлення і функціональнихелементів системи, нееквіпотенціальность точок заземлення корпусів окремихЕОМ. Зовнішні високочастотнімагнітні поля також можуть викликати порушення роботи ІМС і міні-ЕОМ.Напруженість таких полів зазвичай не перевищує 0,1 В/м, але в окремих випадках,наприклад, при грозових розрядах, може досягати 1 ... 15 А/м. Вплив такихполів проявляється у вигляді накопичення зарядів на діелектричних носіяхінформації засобів Вт

Нормативніпараметри ІРП для цифрових елементів та засобів обчислювальної технікирадіоприймальної апаратури. Нормативна документація щодо захистуцифрових пристроїв і засобів ВТ від ІРП містить вимоги до параметрівджерел перешкод, сприйнятливості цифрових елементів до кондуктивним ірадіаційним перешкодам, рекомендації щодо забезпечення їх ЕМС.

В якостіпоказника сприйнятливості засобів ВТ щодо імпульсних ІРП в ланцюгаххарчування іноді використовують величину р (м) = F C Q/Fc, b де F C 6 - середня частота збоїв апаратури,викликаних перешкодами, наступних з частотою F cn . Однаквекторний характер залежності ft (m) відсукупності т параметрів завад ускладнюєпрактичне користування цим показником.

До числанормативних параметрів ІРП, значення яких не повинні бути перевищені впроцесі експлуатації засобів ВТ, відносяться [7]:

максимальнаамплітуда імпульсів мережевих перешкод 100 ... 1000 В при тривалості імпульсів100 ... 500 не;

допустиматривалість провалів напруги живлення 5 ... 10 мс для ЕОМ зістабілізованими ВІП і 50 ... 200 мс при бестрансформаторних джерелаххарчування;

пороговаамплітуда перенапруги харчування, складова 25 ... 35% номінального значенняпри тривалості викидів 100 ... 500 не;

максимальнаамплітуда імпульсів напруженості зовнішніх електромагнітних полів джерела,віддаленого на 1 м, при апертурі приймальної антени 1м 1 ... 6 кВ, тривалість імпульсів 100 ... 500 не.

Середцифрових ІМС найбільший рівень перешкод створюють ТТЛ-схеми. Освітаімпульсного струму при перемиканні схем викликає імпульсне падіння напруги вшинах харчування. Високий рівень перешкод в шинах харчування спостерігається приодночасному спрацьовуванні багатьох цифрових елементів, наприклад при установцібагаторозрядних регістрів декодерів та ін Такі перешкоди можуть викликати помилковеспрацьовування ІМС, спотворення інформаційних сигналів

Захистцифрових і обчислювальних пристроїв радіоприймачів від перешкод. Властивостінизькою сприйнятливості цифрових пристроїв РПрУ до зовнішніх перешкод і малі рівністворюваних власних перешкод повинні закладатися на етапі проектування,реалізовуватися в процесі технологічної розробки і підтримуватися притехнічному обслуговуванні. Заходами захисту є високоякісне виконаннязовнішніх з'єднань, екранування, мережева фільтрація, резервуванняджерел живлення.

До зовнішніх з'єднань відносятьсяінтерфейсні інформаційнімагістралі, лінії первинного мережевого живлення, з'єднання між корпусамипристроїв і шинами ВІП, кола заземлення (металізації). Якість зовнішніхз'єднань істотно впливає на сприйнятливість до ЕМП і на рівень створюванихкондуктивних перешкод. Металлізіруемие з'єднання повинні мати мінімальніактивне і реактивне опору, а їх довжина не повинна перевищувати 15 м. В В§ 8.9 дана характеристика видів систем заземлення радіоапаратури - сигнального,екрануючого, захисного. Для міні-ЕОМ ці системи рідко вдається виконатиавтономними, і їх зазвичай поєднують. Однак це погіршує ЕМС радіоапаратури,так як протікання зворотних струмів створює падіння напруги на активних ііндуктивних елементах ланцюгів сигнального заземлення, що порушує еквіпотенційнеточок заземлення - основного призначення сигнального заземлення. Длямікропроцесорних пристроїв набули поширення уніфіковані інтерфейситипу загальної шини; при цьому блоки апаратури з'єднуються багатоканальнимидвонаправленими магістралями і уникнути суміщення ланцюгів сигнального таповоротного заземлень неможливо. Як правило, ЕОМ мають декілька об'єктівзаземлення - корпус, логічні пристрої, ип, і вони повинні з'єднуватися міжсобою тільки в одній точці - опорному вузлі. Таких вузлів може бути кілька, іопір ланцюга від опорного вузла до фізичної землі не повинно перевищувати 30Ом.

Для захистуІМС і міні-ЕОМ від зовнішніх електромагнітних полів і мережевих перешкод служатьелектромагнітні екрани та мережеві протизавадні фільтри (ППФ).

Висновок

У цій роботі,відповідно до завдання, проаналізовано цифрові радіоприймальні пристрої таїх функціональні складові.

Стрімкий розвитокмікроелектронної цифровий та аналого-цифрової елементної бази та поява новихкомпонентів дозволяє виконати високоякісний приймач на основі ци...фровихпринципів обробки радіосигналу.

До теперішнього часувирішені далеко не всі задачі аналізу та синтезу цифрових приймачів.Неможливість висвітлити всі різновиди ЦРПУ, що розрізняються призначенням ідіапазоном частот, змушує розглядати загальні принципи цифрової обробкиприйнятих сигналів.

Одним з основнихнапрямів розвитку сучасної авіаційної радіоприймальної апаратури єїї мініатюризація, яка дозволяє реалізувати наростаючу складність прийомнихпристроїв великої складності. Перехід до інтегральних мікросхем даєможливість виграти в щільності монтажу, а також спростити ЦРПУ за рахунокзменшення номенклуатури комплектуючих виробів. При цьому поліпшуютьсяякісні показники Арпу. Відбувається перехід до індикаторів, якідозволяють споживачу отримати повну візуальну інформацію про прийнятомусигналі, необхідну для правильної експлуатації Арпу.

З вищевикладеного можназробити висновок про те, що швидкий розвиток цифрової техніки і електронікидозволяє приблизно один раз на 5 - 6 років розробляти нове покоління бортовогорадіоелектронного устаткування.

Використовуваналітература

1. К.Є. Румянцев В«Прийом і обробкасигналів В», Москва, 2004р.

2. О.В. Головін В«Радіоприймальніпристрої В», Москва, 1997р.

3. В.В. Зеленевскій В«Проектуванняцифрових каналів зв'язку В», Серпухов, 1992р.

4. Е.С. Побережскій В«Цифровірадіоприймальні пристрої В», Москва, 1987р.