Курсовая работа: Анализ современных цифровых радиоприемных устройств

Полученный результат не отличается от (5), что доказывает идентичность полной и канонической схем рекурсивного ЦФ.

Преимуществами цифровых фильтров перед аналоговыми являются:

-высокая точность (точность аналоговых фильтров ограничена допусками на элементы);

-в отличие от аналогового фильтра передаточная функция не зависит от дрейфа характеристик элементов;

-гибкость настройки, лёгкость изменения;

-компактность — аналоговый фильтр на очень низкую частоту (доли герца, например) потребовал бы чрезвычайно громоздких конденсаторов или индуктивностей.

Недостатки:

Недостатками цифровых фильтров по сравнению с аналоговыми являются:

-трудность работы с высокочастотными сигналами. Полоса частот ограничена частотой Найквиста, равной половине частоты дискретизации

сигнала. Поэтому для высокочастотных сигналов применяют аналоговые фильтры, либо, если на высоких частотах нет полезного сигнала, сначала подавляют высокочастотные составляющие с помощью аналогового фильтра, затем обрабатывают сигнал цифровым фильтром.

-трудность работы в реальном времени — вычисления должны быть завершены в течение периода дискретизации.

Для большой точности и высокой скорости обработки сигналов требуется не только мощный процессор, но и дополнительное, аппаратное обеспечение в виде высокоточных и быстрых ЦАП и АЦП.

2.2 Детекторы отношений (цифровые детекторы)

Фазовый детектор на логических дискретных элементах.

Структурная схема фазового подобнаго детектора показана на рисунке (9)

Рисунок. 9

Устройство формирования преобразует аналоговый гармонический сигнал в импульсное напряжение.

Возможная схемная реализация такого фазового детектора показана на рисунке (9). Детектор имеет два входа: на первый подается ФМ - колебание (рис.9,а), на второй – опорное напряжение (рис. 9,в). В качестве УФ₁ и УФ₂ (рис.11) использованы компараторы с гистерезисом DA₁ иDA_2. Диаграммы напряжений u₁ и u₂ на выходе УФ₁ и УФ₂ показаны на рис.( 9,б,г ). Напряжения u₁ и u₂ подаются на цепь И, в качестве которой используются два логических элемента И-НЕ DD1.3 и DD1.4. Напряжение u на выходе цепи И создается только при одновременном действии напряжений u₁ и u₂ . Диаграмма напряжения на выходе цепи И показана на рисунке (9,д). Фильтр нижних частот выделяет постоянную составляющую напряжения Е_д = U₀ | π – φ | / 2 π = 0,5 U₀ | 1 – φ/ π| (4) ;

Согласно(4) напряжение Е_д линейно зависит от фазы φ. Характеристика детектирования ФД показана на рис. (12).Если на рисунке (10) вместо цепи И использовать цепь на основе элементов исключающее И-НЕ рис. (11), то характеристика детектирования становится в 2 раза круче и при равенстве фаз входного и опорного напряжений Е_д = 0. Напряжение u на выходе цепи И, состоящей из элементов И-НЕ, имеет место при одновременном наличии либо отсутствии напряжений u₁ и u₂

ВЫВОД: В ФД на логических дискретных элементах ФМ – колебание преобразуется в импульсное напряжение, скважность которого зависит от фазы входного сигнала. Импульсный ФД реализуется в интегральном исполнении.

2.3 Цифровая индикация, контроль и управление ЦРПУ

Появление цифровых процессоров обработки сигналов или сигнальных процессоров (СП) позволяет создавать устройства цифровой обработки сигналов с присущими им преимуществами, которые по массогабаритным показателям и энергопотреблению не превышают такие же показатели аналоговых устройств обработки сигналов.

Появившееся в последнее годы целое семейство сигнальных процессоров привело к тому, что во многих приемниках специального назначения, выпускаемых в России, США, Японии, Швеции и других странах, используют выходные устройства на сигнальных процессорах. В этих устройствах осуществляется фильтрация, детектирование, последетекторная обработка и другие преобразования сигналов.

Например, цифровой сигнальный процессор КМ 1867 ВМ1 (ЦСП) был разработан в середине 80-х годов. Он использует 32-разрядную внутреннюю архитектуру и 16-разрядный ввод-вывод при скорости обмена до 40 Мбит в секунду. Развитая система команд процессора разработана для поддержки широкого круга вычислительных задач в областях цифровой обработки сигналов, в распознавании речи, в модемах систем связи, в устройствах анализа — синтеза речи, в машинной графике, обработке изображений, спектральном анализе, вычислениях корреляции и быстрого преобразования Фурье (БПФ). Введены особые команды для приспособления процессора к требованиям цифровой обработки сигналов и устройств связи. Система прерываний обеспечивает сохранение информации о состоянии процессора.

Арифметика чисел с фиксированной точкой и знаком в двоичном дополнительном коде.

В настоящее время выпускают ЦСП, выполняющие до 1-2 миллиарда операций в секунду в формате с фиксированной или плавающей точкой. Архитектура этих ЦСП поддерживает конвейеризацию, предсказание и распараллеливание вычислений, аппаратную поддержку наиболее критических операций (например, умножение) [14].

Параллельная работа нескольких микропроцессоров (МП) общего назначения, разрядно - модульных МП или ЦСП в настоящее время неактуальна в связи с появлением мощных ЦСП, в которых несколько параллельно работающих процессоров располагаются внутри одного кристалла.