Устройства цифрового кодирования

Трансверсальные фильтры

Всем знакомы простые фильтры нижних и верхних частот и полосовые фильтры, собранные из резисторов, конденсаторов и индуктивностей. Такие фильтры удобны для подавления сигналов нежелательных частот и для выделения сигналов в нужном частотном диапазоне, что необходимо, например, в радио- и телевизонной технике.

С развитием локационной техники и техники связи появился интерес к более сложным методам фильтрации, которые реализуются на основе трансверсалъных фильтров.

Трансверсальные фильтры представляют собой многоотводные линии задержки, в которых каждый отвод соединен с общей входной или выходной линией.

Если необходимо обнаружить сигнал, уровень которого ниже уровня шума, то большую помощь оказывает предварительное знание структуры нужного нам сигнала. Например, узкополосный фильтр выделяет определенный узкополосный сигнал и увеличивает его амплитуду по сравнению с шумом, исключая мешающие сигналы, за счет чего повышается отношение сигнал/шум. Это — хорошо известный пример фильтра, работающего в частотной области.

В случае если исходный сигнал содержит цифровой код или определенную структуру, то отношение сигнал/шум можно увеличить с помощью согласованного с этим кодом или структурой фильтра называемого корреляционным фильтром.

В общем случае такие фильтры позволяют вводить в согласованный трансверсальный фильтр длинный код и получать сжатый выходной импульс. Поскольку энергия входного и выходного сигнала одинакова, амплитуда сжатого выходного импульса будет значительно выше, чем у входного сигнала. Шум же преобразуется иначе, поскольку фильтр не согласован с ним; за счет этого увеличивается отношение сигнал/шум.

(код, сигнал определенной структуры, сложная модуляция и т.п.)

Рассмотрим ПАВ-фильтр с цифровым кодированием.

Рисунок 41 – ПАВ-фильтр с цифровым кодированием

При подаче на входной преобразователь короткого электрического импульса любой полярности, в линии задержки формируется кодированная последовательность, в виде акустических импульсов, определяемая геометрией электродов и их электрическим соединением. Количество импульсов N (разрядность кода) в кодовой посылке определяется количеством пар штырей в преобразователе и может быть произвольной. Приемный преобразователь последовательно преобразует поступающие на него акустические импульсы в электрические, полярность каждого из которых определяется конфигурацией излучающего преобразователя. Такой код называется бифазным цифровым кодом.

Для обнаружения в сигнальной посылке определенного цифрового кода используются импульсные фильтры, согласованные с заданным цифровым кодом.

Рисунок 42 – Импульсный фильтр, согласованный с определенным цифровым кодом

В случае, когда сформированные излучающим преобразователем акустические импульсы соответствуют коду приемного преобразователя и синхронно приходят на соответствующие пары электродов, происходит одновременное преобразование в электрические сигнал одной полярности. Так как электроды приемного преобразователя электрически соединены параллельно, происходит формирование короткого импульса, амплитуда которого в N раз выше, чем от отдельно взятого электрода. (увеличение количества пар электродов в приемном преобразователе позволяет увеличивать битность кодов, с другой стороны амплитуду выходного импульса).

Это простой пример способности трансверсального фильтра к распознаванию образов и к выбору сигнала с заданным кодом из всех остальных сигналов.

Когда мы говорим об импульсных фильтрах, согласованных с цифровыми кодами, следует ввести такое понятие как ортогональный набор кодов (пояснить). Ортогональным называется набор кодов, для которого выходной сигнал имеет единичную амплитуду при рассогласовании кодов и амплитуду в N раз большую для согласованных кодов длинной в N элементов.

Таблица – К вопросу определения ортогонального набора кодов для случая N=3 (Код преобразователя: 111)

Электрод 1	Электрод 2	Электрод 3	Сигнал на выходе фильтра
Рисунок 43 – Импульсный отклик и автокорреляционная функция, полученные посредством 127-отводного устройства на ПАВ

Дата добавления: 2014-01-07