PL200721B1 - Kwadraturowy układ detekcji fazy i sposób kompensacji dryftów stałoprądowych - Google Patents

Abstract

Wynalazek pozwala uzyskać kompensację dryftów stałoprądowych w radarowych torach odbiorczych nowoczesnych systemów radiolokacyjnych. W kwadraturowym układzie detekcji fazy składowa kwadraturowa sygnału (Q) z wyjścia detektora fazy (QDF) dołączona jest do układu obliczającego (ADD/SUB) jej sumę z sygnałem kompensującym (SCMP). Sekwencja obliczania sumy sterowana jest sygnałem dzielnika impulsów (CLK) zegara odległości (D2). Składowa synfazowa (I) podlega opóźnieniu o jeden cykl zegara odległości (CLK) w rejestrze (D) wyrównującym czasy propagacji składowych ortogonalnych. Sposób kompensacji dryftów stałoprądowych polega na tym, że składową kwadraturowa (Q) wyjściowego sygnału detektora fazy (QDF) modyfikuje się poprzez dodawanie do niej sygnału kompensującego (SCMP). Najpierw wyznacza się estymatę dryftów stałoprądowych, a następnie, o ile, tak wyznaczona estymata jest mniejsza od 0, sygnał kompensujący (SCMP) zwiększa się o 1, zaś jeśli estymata jest większa od 0, sygnał kompensujący (SCMP) zmniejsza się o 1.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są kwadraturowy układ detekcji fazy i sposób kompensacji dryftów stałoprądowych przeznaczone głównie do stosowania w radarowych torach odbiorczych nowoczesnych systemów radiolokacyjnych.

W rozwiązaniach systemów przetwarzania sygnałów, znanych między innymi, z literatury, John Wiley & Sons Ltd 2000, Advanced Digital Signal Processing and Noise Reduction, nowoczesny układ cyfrowej kwadraturowej detekcji fazy składa się z połączonych kaskadowo mieszacza z pasmowo-przepustowym filtrem antyaliazingowym oraz z konwertera analogowo-cyfrowego do którego wyjścia dołączony jest kwadraturowy detektor fazy. Taki zestaw elementów umożliwia realizację wysokojakościowego kwadraturowego układu detekcji fazy pośredniej częstotliwości.

Jednak we współczesnych konwerterach analogowo-cyfrowych, z racji zastosowania w nich symetrycznej struktury toru analogowego, nie zapewniono kompensacji dryftów stałoprądowych. Podstawowymi parametrami jakościowymi kwadraturowego układu detekcji fazy są błąd kwadratury i zakres dynamiki. W obecności dryftów stałoprądowych, których źródłem jest konwerter analogowocyfrowy, parametry jakościowe układu znacznie się pogarszają.

Kwadraturowy układ detekcji fazy według wynalazku wyróżnia się tym, że składowa kwadraturowa sygnału z wyjścia detektora fazy dołączona jest do układu obliczającego jej sumę z sygnałem kompensującym. Sekwencja obliczania sumy sterowana jest sygnałem dzielnika impulsów zegara odległości. Składowa synfazowa podlega opóźnieniu o jeden cykl zegara odległości w rejestrze wyrównującym czasy propagacji składowych ortogonalnych.

Sposób kompensacji dryftów stałoprądowych według wynalazku wyróżnia się tym, że składową kwadraturową wyjściowego sygnału detektora fazy modyfikuje się poprzez dodawanie do niej sygnału kompensującego. Najpierw wyznacza się estymatę dryftów stałoprądowych, a następnie, o ile tak wyznaczona estymata jest mniejsza od 0, sygnał kompensujący zwiększa się o 1, jeśli zaś estymata jest większa od 0, sygnał kompensujący zmniejsza się o 1.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania, na rysunku, na którym pokazany jest schemat blokowo-funkcjonalny kwadraturowego układu detekcji fazy.

W sposobie kompensacji dryftów stałoprądowych składową kwadraturową Q sygnału wyjściowego detektora fazy QDF poddaje się obróbce w układzie cyfrowego przetwarzania sygnałów UCPS, w wyniku której wyznacza się sygnał kompensujący SCMP. Wartość estymaty dryftów stałoprądowych jest równa połowie sum: N kolejnych próbek parzystych sygnału, np. N=160, i N kolejnych próbek nieparzystych składowej kwadraturowej Q sygnału wyjściowego detektora fazy QDF. Jeżeli estymata jest dodatnia, to dekrementuje się sygnał kompensujący dryft stałoprądowy, natomiast gdy estymata jest ujemna, następuje inkrementacja sygnału kompensującego. Wartość początkowa sygnału kompensującego SCMP jest zerowa.

Sygnał radiolokacyjny doprowadzony do wejścia kwadraturowego układu detekcji fazy podlega dodatkowej przemianie częstotliwości. Do układu mieszacza MIX doprowadzone są sygnały pośredniej częstotliwości WE i heterodyny HET. Przemiana częstotliwości obniża częstotliwość widma sygnałów, co ułatwia proces konwersji analogowo-cyfrowej realizowanej przez konwerter analogowocyfrowy A/C. Filtr pasmowo-przepustowy FPP o częstotliwości środkowej równej 5 MHz i o szerokości pasma 6 MHz tłumi niepożądane składowe widma produktu przemiany częstotliwości i pełni rolę filtru antyaliazingowego. Konwerter analogowo-cyfrowy A/C przetwarza sygnał pośredniej częstotliwości 5 MHz na 14-bitowy kod uzupełnień do dwóch. Przetwarzanie analogowo-cyfrowe synchronizowane jest impulsami zegarowymi CLK1 o częstotliwości 20 MHz. Sygnał wyjściowy konwertera analogowocyfrowego A/C podlega obróbce w układzie scalonego, kwadraturowego detektora fazy QDF. Na jego wyjściach otrzymuje się składową synfazową I i składową kwadraturową Q dolnopasmowej reprezentacji sygnału pośredniej częstotliwości. Składowa kwadraturowa Q zaburzona dryftem stałoprądowym konwertera analogowo-cyfrowego A/C doprowadzona jest do układu obliczającego ADD/SUB, zaś algebraiczne operacje sumy i różnicy +/- są sterowane przez dzielnik D2 impulsów zegara odległości CLK. Do wyrównania czasów propagacji składowych sygnału detektora fazy QDF: składowej synfazowej I i składowej kwadraturowej Q' służy rejestr D zwiększający czas propagacji składowej synfazowej I. Sygnał I na wyjściu rejestru D ma identyczny czas propagacji, co składowa kwadraturowa Q'.

Claims (2)

1. Kwadraturowy układ detekcji fazy składający się z połączonych kaskadowo mieszacza z pasmowo-przepustowym filtrem antyaliazingowym oraz z konwertera analogowo-cyfrowego do którego wyjścia dołączony jest kwadraturowy detektor fazy, znamienny tym, że składowa kwadraturowa sygnału (Q) z wyjścia detektora fazy (QDF) dołączona jest do układu obliczającego (ADD/SUB) jej sumę z sygnałem kompensującym (SCMP), zaś sama sekwencja obliczania sumy sterowana jest sygnałem dzielnika impulsów (CLK) zegara odległości (D2), przy czym składowa synfazowa (I) podlega opóźnieniu o jeden cykl zegara odległości (CLK) w rejestrze (D) wyrównującym czasy propagacji składowych ortogonalnych.

2. Sposób kompensacji dryftów stałoprądowych znamienny tym, że składową kwadraturową (Q) wyjściowego sygnału detektora fazy (QDF) modyfikuje się poprzez dodawanie do niej sygnału kompensującego (SCMP), przy czym najpierw wyznacza się estymatę dryftów stałoprądowych, a następnie, o ile tak wyznaczona estymata jest mniejsza od 0, sygnał kompensujący (SCMP) zwiększa się o 1, jeśli zaś estymata jest większa od 0, sygnał kompensujący (SCMP) zmniejsza się o 1.