Микропроцессорное устройство цифровой обработки сигналов. Функциональная схема одноканальной импульсной РЛС, страница 4

Минимальная дальность действия РЛС:

Минимальная дальность (величина мертвой зоны) рассчитывается исходя из длительности импульса и времени переключения антенны с передачи на прием Тпер. Величина Тпер определяется временем деионизации газа в разряднике антенного переключателя и равна примерно 1 – 3 мкс. Примем ее равной 2 мкс.

D_мин = ((Т_пер +  τ_и ) _* с) / 2 = ((2 _* 10^-6 + 2 _* 10^-6)_* 3 _* 10⁸) / 2 = 600 м;

Разрешение по дальности:

Разрешение по дальности рассчитывается исходя из длительности  зондирующего импульса:

ΔD = (τ_{и *} с) / 2 = (2 _* 10^-6 _* 3 _* 10⁸) / 2 = 300 м;

Сектор обзора:

Сектор обзора был выбран равным 9° по азимуту и 9° по углу места;

Разрешение по азимуту:

Разрешение по азимуту можно вычислить по выбранному коэффициенту перекрытия по азимуту, а также зная ширину диаграммы направленности антенны:

Δφ_аз = φ_аз / Кп = 2 / 40 = 3°°

Разрешение по углу места:

Разрешение по углу места вычисляется аналогично разрешению по азимуту:

Δφ_ум = φ_ум / Кп = 2 / 40 = 3°°

СКО измерения угла:

Ширина диаграммы направленности равна 2°. СКО рассчитывается по следующей формуле:  σ_φ = Θ / (q)^½. То есть мы можем сказать, что для обеспечения СКО, равного 10^-2 необходимо обеспечить отношение сигнал/шум:

q = (Θ / σ_φ)² = 2500;

Выбор частоты дискретизации

Согласно теореме Котельникова частота дискретизации должна быть такова, чтобы в длительность одного импульса укладывалось как минимум 2 – 3 такта. Длительность импульса у нас: τ_и = 2 мкс, значит отсчеты должны следовать с периодом не более 1 мкс.

F_{дискр мин} = 1 / 10^-6 = 1 МГц;

Исходя из выбранной частоты дискретизации, а также рассчитанных параметров определим требуемые параметры процессора:

Разрядность процессора:

В нашем случае будет производиться цифровая реализация алгоритма сглаживания координат по углу места и азимуту, поэтому разрядность процессора рассчитывается исходя из размера просматриваемого сектора пространства и разрешения по угловым координатам. Сектор обзора имеет квадратную форму, разрешение по обеим координатам одинакова, а значит рассчитывать разрядность процессора два раза не требуется.

m_φ = log₂(φ_макс/Δφ) = log₂(9°/3°°) ≈ 7.5,  значит m_φ = 8;

Тактовая частота:

Тактовая частота процессора, реализующего заданный алгоритм, выбирается исходя из количества машинных циклов, за которое выполняется программа, реализующая данный алгоритм. Также необходимо учесть, что программа должна быть полностью «отработана» до того, как поступит новый отсчет сигнала, поэтому:

N_ц = 22;                        F_{дискр мин} = 1 МГц;

F_{такт мин} = N_{ц  *} F_{дискр мин} = 1_* 22 = 22 МГц;

6.Разработка структурной схемы.

Выбор процессора.

Рассчитанные данные позволяют нам выбрать микропроцессор, на котором можно будет произвести цифровую реализацию заданного алгоритма:

Нам подходит процессор MCS – 51  80C52

Его характеристики:

Тактовая частота:                                24 МГц

Память программ ПЗУ:                       8 к

ОЗУ:                                                      256   

Количество таймеров/счетчиков:      3

Линий ввода/вывода:                          32 

Аналоговый вход:                               отсутствует     

Тип корпуса:                                        44LPLCC, 40LDPDIP, 44LDQPF 

Защита:                                                 1 Lock Bits

 

(a)

 

(б)

Рис. 4. (а) типовая структура микропроцессора серии MCS – 51,

(б) укрупненная структура микропроцессора серии MCS –51.

Выбор индикатора

Структурная схема, соответствующая выбранным элементам и ранее описанной общей структурной схеме приведена в приложении.

7.Цифровая реализация алгоритма сглаживания.