Спосіб додаткового стробування відліків аналого-цифрового перетворювача

1. Спосіб додаткового стробування відліків аналого-цифрового перетворювача, який полягає у частковому підсумовуванні відліків аналогоцифрового перетворювача (АЦП) у фіксованих інтервалах часу (стробах), що не перекриваються, при цьому накопичення сигнальних відліків в межах стробів здійснюється шляхом вагової обробки, який відрізняється тим, що формуванню сигнальних відліків стробів за результатами накопичення відліків АЦП передує попередня цифрова фільтрація відліків АЦП в режимі "ковзаючого вікна" відповідно до виразів: 3 46666 Недоліком відомого способу є неоптимальність обробки сигналів. Найбільш близьким за своєю сутністю до корисної моделі, що заявляється, є спосіб додаткового стробування відліків аналого-цифрового перетворювача [3], сутність якого полягає у Uic i 1N 1 t iN Ut cos 0 частковому підсумовуванні відліків АЦП у фіксованих інтервалах часу (стробах), що не перекриваються, при цьому накопичення сигнальних відліків в межах стробів здійснюється шляхом вагової обробки за виразом: s Wy y 1N 1 t yN y 1N 1 t yN Uc cos t i 1N 1 t , Uis t iN Ut sin t , (1) 0 відліків АЦП є її нечутливість до постійних зсувів напруги нуля АЦП. Недоліком способу-прототипу є порівняно високий рівень бокових пелюсток амплітудночастотної характеристики цифрового фільтру додаткового стробування. З урахуванням сказаного, технічне завдання, що вирішується заявленою корисною моделлю, полягає у зменшенні рівнів бокових пелюсток амплітудно-частотної характеристики операції додаткового стробування відліків аналого-цифрового перетворювача з метою підвищення завадозахищеності. Сутність корисної моделі полягає в тому, що формуванню сигнальних відліків стробів за результатами накопичення відліків АЦП передує попередня цифрова фільтрація відліків АЦП в режимі «ковзаючого вікна» відповідно до виразів [4]: де i 0, 1 - номер строба, N - кількість від,... ліків АЦП, над якими здійснюється операція додаткового стробування (для усунення паразитного набігу початкової фази сигналу від стробу до стробу має бути кратною 4), 0 - центральна частота фільтру додаткового стробування, - період дискретизації АЦП, t - порядковий номер відліку АЦП. Наведений вираз (1) фактично описує операцію цифрової фільтрації сигналів і може бути отриманий з співвідношення, викладеного у [3], шляхом розгляду дійсного аналогового сигналу,  тобто за умови lm Ut 0 . Спосіб-прототип дозволяє здійснити оптимальне проріджування даних на виході АЦП для гармонійного сигналу з частотою 0 , яке зводиться до формування одного, сумарного сигналу по вибірці з кількох відліків із заданою періодичністю [3]. Таке проріджування (децимація) сигнальної вибірки дозволяє уникнути енергетичних втрат, а сформовані зазначеним чином нові відліки сигналів більш декорельовані за шумом. Крім того, це дозволяє узгодити високі швидкості передачі даних АЦП з продуктивністю подальших цифрових пристроїв обробки сигналів. Важливою властивістю застосування операції додаткового стробування c Wy 4 Uc t Ut 11 Ut Us t 5 Ut 1 2 15 Ut 15 Ut 3 4 11 Ut 5 Ut 5 6, Ut , (2) 7 де t - порядковий номер відліку АЦП, додаткове стробування отриманих у такий спосіб відліків напруг сигналів виконують шляхом вагової обробки за виразами [3]: 0 t Us sin t 0 t Uc sin t 0 t , 0 t , (3) Us cos t де Uc s – квадратурні складові сигналу на виt ході операції «ковзаючого вікна», y 0, Y 1 - порядковий номер стробу, N - кількість відліків АЦП, над якими здійснюється операція додаткового стробування, 0 - центральна частота фільтру додаткового стробування, - період дискретизації АЦП. Конкретний варіант заявленого способу відрізняється тим, що аналого-цифрове перетворення сигналу здійснюють з періодом дискретизації, кратним непарному числу чвертей періоду носійної частоти. Суттєвою відмінністю заявленого способу є застосування для одноканальної (безквадратурної) схеми аналого-цифрового перетворення напруг сигналів вагової обробки відліків АЦП в режимі «ковзаючого вікна» згідно з відомою з [4] операцією цифрової фільтрації й подальше використання результатів вказаної операції вагової обробки сигналів в режимі «ковзаючого вікна» в якості вхідного масиву квадратурних відліків сиг налів для двоканальної операції додаткового стробування відліків АЦП, відомої з [3]. Для доказу працездатності заявленого способу додаткового стробування відліків АЦП було проведене його математичне моделювання за допомогою програми, розробленої в пакеті MathCad. В результаті моделювання була досліджена амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) сукупності операцій, що реалізують заявлений спосіб додаткового стробування. Зазначені характеристики у нормованому вигляді наведені на Фіг.1 для випадку, коли протяжність стробу дорівнює 16 відлікам АЦП (відлікам сигналів після операції «ковзаючого вікна»), а аналого-цифрове перетворення сигналу здійснюється через чверть періоду його носійної частоти. На Фіг.1 АЧХ, що відповідає сукупності операцій заявленого способу, наведена суцільною лінією, а пунктирною лінією зображена АЧХ способупрототипу, описаного виразом (1). Із графіків Фіг.1 видно, що максимальний рівень перших бокових пелюсток АЧХ при використанні заявленого способу зменшено майже у двічі (~5дБ), а других бо 5 46666 кових пелюсток - приблизно у 3 рази. Крім того, спостерігається певне звуження головної пелюстки АЧХ. Все це підвищує завадозахищеність операції додаткового стробування відліків АЦП. Практична реалізація заявленого способу зводиться до застосування у приймачі інформаційного повідомлення цифрового сигнального процесора чи програмованих матриць логічних елементів, наприклад, від фірми Xilinx, за допомогою яких мають виконуватись передбачені заявленим способом операції над отриманими в результаті аналого-цифрового перетворення відліками цифрових напруг сигналів. В якості АЦП можуть застосовуватись мікросхеми фірми Analog Devices, Texas Instruments тощо. Джерела інформації: 1. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / В.Н. Анти Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 пов, В.Т. Горяинов, А.Н. Кулин и др. Под ред. В.Т. Горяинова. - М.: Радио и связь. - 1988. - С. 41. 2. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / В.Н. Антипов, В.Т. Горяинов, А.Н. Кулин и др. Под ред. В.Т. Горяинова. - М: Радио и связь. - 1988. - С. 42-43. 3. Слюсар В.И. Синтез алгоритмов измерения дальности М источников при дополнительном стробировании отсчетов АЦП // Радиоэлектроника. - 1996. - №5. - С. 55-62. (Изв. вузов). http://www.slyusar.kiev.ua/IZV_VUZ_l996_5.pdf. прототип. 4. Jan-Erik Eklund and Ragnar Arvidsson. A Multiple Sampling, Single A/D Conversion Technique for Demodulation in CMOS. // IEEE Journal of SolidState Circuits, Vol. 31, No. 12, December 1996. - Pp. 1987 1994. http://iroi.seu.edu.en/jssc9697/data/31_12_08.PDF. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601