Билет 13 Роль и устройство направленного ответвителя в приемо-передатчике свч блока рл датчика
Билет 21 1. Чем определяется разрешающая способность по фазе в измерителе «Пульсар»?
жүктеу/скачать 1.82 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2. В чем состоит адаптивность метода скользящего окна усреднения ВАЩЕ НЕ ЕБУ
Билет 21 1. Чем определяется разрешающая способность по фазе в измерителе «Пульсар»? Разрешающая способность радиолокационного измерителя «Пульсар» зависит от следующих факторов: - от чувствительности РЛ измерителя, т.е. от способности выделять полезный сигнал из шума; - от отношения с/ш на входе РЛ измерителя и квадратурных составляющих на входе АЦП, а также от разрядности АЦП; - от методов и алгоритмов обработки сигналов в аппаратных и программных средствах. Источники шума. 1. На входе РЛ измерителя присутствуют мешающие переотражения от металлических предметов, находящихся рядом с отражающим объектом – шкафы, столы, приборы и т.п. Переотраженные сигналы попадают в ДНА по разным путям с разными задержками и, попадая на вход СВЧ смесителя совместно с полезным сигналом, создают дополнительные мешающие колебания, накладывающиеся на основной сигнал как помеха. На выходе смесителя получается смесь сигналов, из которой необходимо выделить полезный сигнал. Методы борьбы с переотраженными сигналами: убрать отражающие предметы, находящиеся в зоне облучения антенны измерителя; применять узкую ДНА в измерителе; в КВЧ тракте использовать вентили для подавления внешних и внутренних мешающих сигналов; использовать программные алгоритмы, улучшающие отношение с/ш. 2. Сигналы, просачивающиеся из передающего тракта по волноводам на вход КВЧ смесителей. Методы борьбы с просачивающимися сигналами: улучшение всех внутренних аппаратных развязок путем использования вентилей; в случае двухантенного варианта измерителя - оптимальное расположение антенн в конструкции измерителя. Качественный подбор КВЧ компонентов – генераторов, смесителей, направленных ответвителей, делителей мощности, отрезков волноводов и др. Применение двойного преобразование частоты входного сигнала: f0 = 60 ГГц, fупч= 200 МГц, fвых = (0 Доп) Разрядность АЦП На входах двухканального 12 - ти разрядного АЦП присутствует двухполярный квадратурный доплеровский сигнал. При стандартном напряжении питания АЦП напряжением +5 В на каждом из двух каналов максимальное отклонение амплитуды входного сигнала будет иметь значение ± 1,25 В (рис.1.58). Тогда на каждый канал АЦП придется по 212 = 4096 разрядов и 1 минимальный знаковый разряд (м.з.р.) будет соответствовать: 2,5В/4096 = 0,6 мВ. Пусть амплитуда сигнала дыхания на входе АЦП равна 1,25 В, а амплитуда сигнала пульса, наложенного на сигнал дыхания, равна 0.25 В. Тогда Uп = 0,25 В 0,25 В / 0,006 В = 42 уровней квантованияАЦП. Средние смещения облучаемой поверхности тела в районе грудной клетки (из практики) равны: за счет функции дыхания Lдых = 5 мм, за счет функции пульса Lпульса= 0,5 мм. Считая напряжение на входе АЦП пропорциональным смещению облучаемой поверхности, получим: 1з.р. 0,25мм / 42 = 0,006 мм - это оценочное значение пространственного разрешения для 12 - ти разрядного АЦП. Разрешение по пространству Пусть минимальное значение функции смещения Х(t) в радиальном направлении будет равно Lмин , [Lмин = Х(t)]. При этом условии:  .
Пусть Uдоп – минимальный допустимый уровень сигнала на входе АЦП, соответствующий 1 м.з.р. АЦП (как мы рассмотрели выше, этот уровень равен около 0,6 мВ для 12 - ти разрядного АЦП). При таком условии должно выполняться неравенство:  .
Для малых значений смещения отражающей поверхности Lмин : (sin ) 
Оценочный расчет разрешающей способности по пространству: Uдоп =1 МЗР = 2.5 В/4096 = 0,6 мВ= 6 ·10 –4 В Lмин = 0,1λ Uдоп/ Uc = 3· 10 –4/ Uc ; Пусть Uc =1 В, тогда Lмин = 0,3 мкм. Отношение С / Ш на входе АЦП. Алгоритм спектральной обработки отраженного от объекта сигнала должен предусматривать отношение полезной компоненты спектра к шумовой спектральной составляющей не хуже 40-50 дБ. При этом точность оценки ритмов сердца составляет 1-3% . Факторы, увеличивающие отношение С/Ш: спектральный анализ во временном окне длительностью 200 отсчетов (10 секунд при F дискр = 20 Гц) - дает выигрыш в  ,
децимация с 200 Гц до 20 Гц улучшает отношение С/Ш в  ; драйвер: децимация 2000 Гц 200 Гц улучшает С/Ш на 10 дБ.
Итого: 23 + 10 + 10 = 43 дБ - общий выигрыш за счет обработки сигнала, следовательно, на входе АЦП необходимо обеспечить отношение С/Ш не менее 7-10 дБ. 2. В чем состоит адаптивность метода скользящего окна усреднения? ВАЩЕ НЕ ЕБУ Адаптивный алгоритм поиска основной гармоники пульса последовательно перебирает все частоты спектра S(n) в диапазоне поиска основной гармоники пульса, и для каждого ni он выполняет следующее: Делает предположение, что на этой частоте находится основная гармоника пульса и строит для этого случая маску с текущим номером m. Затем скалярно умножает амплитудный спектр пульсового компонента на сформированную маску на этой частоте ni:  , (16)
где: M(ni,m) – спектральная маска (согласованный фильтр) с текущим номером m = ni ; ni= i·Fдискр / N;, i= 1,2,3…N; N – максимальное число отсчетов по частотной шкале. Fдискр- частота дискретизации сигнала. В качестве основной гармоники пульса выбирается та частота, на которой скалярное произведение маски и спектра максимально. Очевидно, что максимум P(m) соответствует совпадению одноименных гармоник спектра сигнала пульса и маски. При этом шумовая составляющая сигнала на выходе согласованного фильтра уменьшается за счет действия спектральной маски. Вид маски, наложенной на обрабатываемый спектр реального сигнала, а также результат перемножения маски на спектр представлен на рисунке 6. 
Рисунок 6 – Маска, наложенная на обрабатываемый спектр пульсового компонента сигнала. На рисунке: сплошная тонкая линия – программная спектральная маска; сплошная толстая линия – огибающая реального спектра; пунктирная линия – результат скалярного перемножения маски на спектр. Описанный алгоритм реализует процедуру согласованной фильтрации сигнала пульсового компонента, спектр Sвх (ω) которого представляет собой сумму сигнала, подобного сигналу при контактном измерении (рис.1) и шума, возникающего в процессе обработки сигнала при радиолокационном методе измерения [6]. Алгоритм реализует с минимальной ошибкой поиск на частотной оси положения главной гармоники спектра пульсового компонента сигнала, построенного по 4-х секундной временной выборке. Затем окно выборки скачком сдвигается на одну секунду вправо по сигналу и вся процедура поиска основной гармоники пульса повторяется с интервалом цикла равным одной секунде. Таким образом удается отследить изменение мгновенного значения частоты сигнала пульса и построить график ритмограммы сердца. жүктеу/скачать 1.82 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
– амплитудный спектр пульсового компонента;