Обработка амплитудно-частотного спектра радиосигнала

На рис. 8 представлены блок-схема алгоритма обработки спектра радиосигнала РДУ-Х2, а в таблице 4.1 - описание функций каждого блока.

Таблица 4.1

Описание функций блоков

№ блока	Краткое описание функций блока
	инициализация параметров обработки спектра; заполнения массива SPR текущего спектра информационного сигнала
	рекурсивное усреднения спектра глубиной CT_spr в массиве SPR_AVR
	команда сохранения фона «Фон динамический»
	сохранение спектра фона в массиве SPR_FON
	команд активизации фона «Фон активный»
	формирования массива SPR_REZ результирующего спектра
	ограничения диапазона гармоник обрабатываемой части спектра [NU_beg, NU_end]
	определение номера гармоники N_max спектра с максимальной амплитудой
	проверка определенной гармоники на локальный максимум
	выделение областей шумов в обрабатываемой части спектра и вычисления среднего уровня шума CDST
	определения по уровню порога A_por области информативного сигнала S_u, содержащей гармонику N_max
	Расчет номера NF_ср средневзвешенной гармоники информативного сигнала
	вычисления значения средневзвешенной частоты F_cp информативного сигнала
	Расчет расстояния DF к поверхности шихты, определенного по средневзвешенной частоте спектра радиосигнала РДУ-Х2

Рис. 8. Блок-схема алгоритма обработки спектра радиосигнала РДУ-Х2

Обработка сигнала начинается с момента приема излученного сигнала радиолокатором. Вычисляется разность частот излученного и принятого радиосигналов, а полученная частота переводится в номер гармоники

(3)

Для передачи сигнала от радиолокатора к компьютеру или другому регистрирующего устройства сигнал превращают в двоичный формат

(4)

После приема цифрового сигнала на ЭВМ его необходимо декодировать, для чего необходимо выполнить обратные операции:

1) перевести двоичное число n_f номера гармоники N_f

; (5)

2) перевести номер гармоники N_f в средневзвешенную частоту f_ср

(6)

Расстояние D, измеренное РДУ, можно вычислить по следующей формуле.

(7)

где а_f и b_f - константы калибровки радара, которые исчисляются непосредственно на месте установки радара; f_ср - средневзвешенная частота.

4.2 Визуализация радиосигнала и его спектра

Для возможности визуального анализа формы информативного сигнала РДУ-Х2 с целью диагностирования его работы должна быть реализована функция построения видеокадров разностного сигнала и его спектра в логарифмическом масштабе (дБ) относительно гармоники с максимальной амплитудой (рис. 9).

Эти видеокадры служат для контроля функционирования РДУ-Х2. Видеокадры содержат отображения кадра сигнала (128 дискретов) и отображение его амплитудно-частотного спектра, а также значения параметров настройки и функционирования РДУ-Х2.

Амплитудно-частотный спектр представляет собой полигон, вершинами которого являются 64 значения амплитуд (в дБ) спектральных гармоник сигнала, передаваемых от РДУ-Х2 по цифровому интерфейсу RS-485.

На нижней оси абсцисс откладываются номера гармоник спектра. Ось ординат представляет собой амплитуду гармоник отраженного сигнала А (дБ).

Гармоники 0 ... 3 отражают зону нечувствительности РДУ. Эта часть спектра используется для диагностики состояния линзы антенны РДУ, а также отсутствия помех внутри внешнего радиоволновода (при его наличии).

В правой части кадра указываются настройки режима работы и параметры функционирования соответствующего РДУ-Х2.

При работе РДУ-Х2 на экране дисплея воспроизводится видеокадр разностного сигнала и его спектра. Этот видеокадр служит для визуализации параметров РДУ-Х2 (рис. 9).

Верхний график представляет собой значение 128 дискретов сигнала, соединенных сплошной линией. Абсциссы графика сигнала - номера его дискретов.

Рис. 9. Видеокадр сигнала, его спектра и параметров РДУ-Х2

Амплитуда сигнала переведена в напряжение по формуле

U_i = S_i / 4096 • 5120 мВ, (8)

где S_i - принятый код значение i-го дискрет сигнала.

На спектре, построенном в процессоре РДУ помощью БПФ-преобразование сигнала, амплитуды 64-х гармоник представлены в логарифмической шкале согласно выражению

B_i = 20 lg (A_i / A_max), дБ, (9)

где A_i - принятый код значения амплитуды i-й гармоники спектра,

A_max - принятый код значения максимальной амплитуды спектра.

Верхняя шкала графика соответствует расстоянию до объекта в метрах, а нижняя - номерами гармоник спектрального разложения сигнала.

Диапазон гармоник 0 ... 3 отображает зону нечувствительности РДУ. Эта часть спектра используется для диагностики состояния линзы антенны РДУ, а также отсутствия помех непосредственно перед ней.

В правой части экрана приводятся значения параметров работы РДУ:

ВДМ 1111 0000 - положение движков ручной настройки РДУ-Х2.

Пост. времени 10 с - значение постоянной времени показаний.

Uгенератора 4.8 В - напряжение питания СВЧ генератора.

Коэф. усиления 2 - значение коэффициента усиления сигнала при
автоматическом регулировании его уровня микропроцессором РДУ-Х2.

Тсвч 30.2 С.° - измеренное значение температуры СВЧ модуля в °С.

Частота 4256 Гц - вычислена средневзвешенная частота сигнала.

Дальность 1.91 м - измеренная РДУ дальность до отражает объекта.

Лабораторная работа № 1
Определения метрологических характеристик
радиолокационного датчика уровня

Цель: Получить практические навыки работы с радиолокатором РДУ-Х2, определить величину инструментальной погрешности измерений

Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 193;