Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 143
Текст из файла (страница 143)
! 9.28,а). 67 а) 1 5!5!5!5! 4 4 б) .1.Ш -б -4 -7 Рис. !9.28 Использование ТЧП при вычислении сверток. Подобно использованию ДПФ для этой цели. Отсчеты преобразованных реализаций и импульсной характеристики перемножают. Обратное преобразование полученного произведения дает искомую свертку. 19.10. Параллелизм и архитектура устройств цифровой обработки сигналов Устройства цифровой обработки информации должны обеспечивать высокую производительность.
Повышение производительности достигается в первую очередь за счет параллелшма обработки, т.е, согласованного использования ряда арифметика-логических устройств. Примером расчленения вычислений на простые элементы является конвейерная абрабопгка, выполняемая на однотипных элементах «бабочка» (рис. 19.26а). Наряду с конвейерной используется систолическая обработка. Термин «систола» заимствован из биологии и медицины (сокращения сердца, обеспечивающие проталкивание крови по сосудам).
Систолические устройства строят на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС). В СБИС «вталкиваются» исходные данные и «выталкивается» обработанная информация. Структуру вычислитегя (коивейерную, систолическую) обеспечивающую требуемый параллелизм обработки, называют его архитектурой (8.16-8.18, 8.20, 8.21, 8.23, 8.24] или архитектурой вычислитегьной платформы.
Архитектура вычислительных платформ предусматривает взаимосвязь вычислений и управления вычислениями, обеспечиваемую путем создания, оптимизации н адаптации их программного обеспечения к конкретным платформам. Во многих случаях возникают проблемы с неэкономной трансляцией языков программирования высокого уровня к простейшим машинным языкам, специфичным для различных платформ. Выясняется, что часто не столь важен поиск «наилучших» алгоритмов, сколь автоматизированное сведение сложных программ к простым и составление компактных библиотек подпрограмм, адаптированных к условиям их применения и задачам РЭС (8.43]. 19 11. Оптическая и акустооптическая обработка сигналов Оптической называют обработку сигналов, связанную с их переносом на оптическую несущую.
Если сигнал переносится также на акустическую несущую, обработку называют акустаоптической. К достоинствам оптической обработки относят: ° простоту реализации фурье-преобразований; ° широкополосность и многоканальность; ° возможность запоминания информации; ° возможность обратного ее переноса в диапазон радиочастот. Перенос электрических колебаний на оптическую несущую осуществляется пространственно-временным модулятором света (ПВМС). В функции ПВМС включают и запоминание, и воспроизведение информации. В этом смысле ПВМС называют транспарантом. Акустоаптические методы обеспечивают большую оперативность обработки, чем чисто оптические с фоторегистрацией поступающей информации. Ограниченный динамический диапазон несколько сужает пока дальнейшее применение акустооптических методов, хотя прогресс в этом направлении наблюдается. Оперативными транспарантами при использовании акустооптических методов являются прозрачные ультразвуковые пластинчатые зв>копроводы.
Распространяющиеся по ним акустические колебания меняют значения показателя преломления и. Звукопровод приобретает свойства дифракционной решетки. Шаг решетки изменяется при наличии частотной модуляции. Можно возбуждать несколько волн, распространяющихся в параллельных направлениях. Это обеспечивает многоканальность пространственно-временной модуляции [1,57, 2.9, 2.12, 2. ! 5а, 2.30, 2.35, 9.23]. 19.11.1.
Оптическое преобразование Фурье (О!7Ф1 Может быть одномерным и двумерным. Одномерное ОПФ. Осуществляется цилиндрической линзой рис. !9.29 2 (образующие цилиндра 11 перпендикулярны ллос- о кости чертежа). В одной о из фокальных плоско- я о' отей цилиндрической 8 „- и„о линзы 1-1 установлен г х г акустооптический транспарант, облучаемый параллельным пучком света. В другой фокальной плоскости 2 — 2 наблюдается его ОПФ. Для вывода уравнения ОПФ соединяют произвольную точку х фокальной плоскости 2 — 2 с центром линзы с',. Любая совокупность оптических лучей, параллельная прямой Тх, близкой к осевой О « ! (парааксиальной), собирается, как известно, в точке х фокальной плоскости.
Для всех точек плоскости Х-Х, перпендикулярной прямой 1х, длины оптических путей до точки х оказываются одинаковыми. В точке интегрируется поэтому поле отсчетной плоскости Х-Х выражаемое через поле Ег(г) в плоскости транспаранта 1-! в через разности хода. Разности хода от точек транспаранта г в направлении Тх до отсчетной плоскости равны 5 сбп 0 = сО м 5х1л; они соответствуют фазовым запаздываниям 311 2я~ я1п 6/Хе м 2я~х'. (19.61) Здесь з — фокусное расстояние, х' = х/зЛе — нормированная координата в плоскости 2-2, Хе — длина световой волны.
Интегрирование распределения поля в отсчетной плоскости с точностью до постоянного множителя приводит к уравнению Ез(х) = )Е!(ч)е эг™ аЦ. (19.62) Двумерное ОПФ. Перейдя к линзе двойной кривизны с одинаковыми фокусными расстояниями в обеих плоскостях, можно прийти к двумерному ОПФ: Ез(х'„у)= ЦЕ!(Р„ц)е э я(. +чу)яс(ц. (1963) Здесь у' = у/зХ~ — нормированное значение второй декартовой координаты в плоскости 2 — 2.
Для реализации неискаженной обработки достаточно большого объема информации при двумерных (так же, как и одномерных) ОПФ приходится применять оптические системы, содержащие несколько преобразующих линз. 19.11.2. Приягенение ОПФ Возможно в ряде случаев обработки сигналов в РЭС. Обработка когерентных пачек раднонмпульсов без внутрнимпульсной модуляции. Обсуждается применительно к локационным средствам с протяженными пачечными сигналами, работающими в диапазоне доплеровских частот.
Транспарантом служит упомянутый выше акустический ПВМС, в данном случае — многоканальный, на каналы которого поступают незадержанные и задержанные на целые числа периодов посылки 1гТ(к = О, 1, 2, ...) напряжения, Транспарант (рис. 19.29) облучается параллельным пучком света, что обеспечивается специальным оптическим устройством — колли.иаторол~ света. Прошедший через транспарант свет поступает на цилиндрическую линзу.
Бе образующие перпендикулярны плоскости чертежа и направлению распространения акустических волн. В направлении, перпендикулярном последнему, за счет разностей хода проводится доплеровский спектральный анализ. Благодаря двойной кривизне линзы спектральный анализ одновременно реализуется для всевозможных временных запаздываний отраженных радиоимпульсов относительно зондирующих. Обработанные колебания через щель поступают на передающую телевизионную трубку, преобразующую нх в напряжение вндеочастоты. Обработка когерентных пачек ЛЧМ радиоимпульсов с большой частотной девиацией.
Радиоимпулъсы подвергаются частотной демодуляции (разд. 19.3.3) и совмещаются по времени с помощью задержек на целое число периодов посылки )гТЦс = О, 1, 2, ...) и поступают на транспарант — многоканальный акустооптический ПВМС, облучаемый параллельным пучком света. Прошедший через ПВМС свет поступает на сферическую линзу. Это обеспечивает двумерное ОПФ колебаний, подаваемых затем на передающую телевизионную трубку. ОПФ по одной из координат обеспечивает при этом спектральный анализ частот дальности, ОПФ по другой координате— спектральный анализ доплеровских частот. Формирование угловых и частотных каналов.
Может быть реализовано в широком диапазоне радиочастот при использовании двумерных ОПФ, например, в приемных устройствах радиотехнической разведки. 312 Фильтрация временных процессов с произвольными частотными характеристиками. Реализуется на основе одномерных, но двукратных (прямых и обрат- 2 3 ных) ОПФ(рис. !9.30). При прямом преобразовании временная плоскость 1-! переводится в частотную 2-2, при обратном — частотная 2 3 плоскость 2-2 — во временную 3-3. Частотную характеристиРис.
19.30 ку можно ввести с помощью транспаранта, помешаемого в частотную плоскость. Аналоговая фильтрация изображений. Является составной частью обработки изображений (см, разд. 23.11). За счет ОПФ, прямого и обратного, и постановки промежуточного пространственного фильтра-маски часто удается скорректировать изображение. 19.11.3. Оптическое преобразование Френеля (ОПФр) В отличие от (19.62), показатель степени экспоненциального сомножителя, линейно зависящий от старой с и новой х' переменных, заменяется квадратичной формой от них. Это учитывает переход от дифракции Фраунгофера к дифракции Френеля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
