насчет АЦП вы глубоко не правы LTC2209 16 бит 160мгц, AD9461 16бит 130мгц.

Не понял причем тут небо и два канала - просто с одного приемного вч тракта сигнал цифруется двумя ацп настроеными на разный уровень сигнала и в цифре принимается решение с какого канала использовать информацию.
Плюс если вы управляете АРУ через цифру то почему не используете в обработке информацию о текушем уровне аттенюаторов (чтото вродже АЦП с плаваюшей точкой)

Вы неподскажете почему мой калькулятор считает 20*log(2^10)=60дБ?

Чем дальше в лес, тем больше дров...

1. Немного введения. Стандартная формула децибельного выражения любой величины X: X_dB-U := 10*log10(X), где ":=" - по определению, а "U" - физическая размерность X, напр., dB-W, либо ничего, если X безразмерная, напр. отношение мощностей сигнал/шум. "20" перед log10(.) возникает, когда X = Y^2 и X_dB = 10*log10(Y^2) = 2*10*log10(Y), напр., когда Y - амплитуда колебания, а X - его мощность. Но мы то говорим об амплитуде, не так ли?

2. Говоря о динамическом диапазоне D обычно подразумевают амплитуду, а точнее (максимальную) разницу амплитуд суммы сигнала с шумом и всеми помехами: D := А_sum_max - A_sum_min. Для АЦП с 10-ю разрядами, на его выходе А_sum_max = 2^(10-1)-1, А_sum_min = -2^(10-1), соответственно
D = 2^(10-1) - 1 - (-2^(10-1)) = 2*2^(10-1) - 1 ~= 2^10.
Поэтому динамический диапазон на выходе вашего АЦП остается 30 дБ-В. Это "коровы". Но они не главное. А главное, брат, в чем? Правильно, в "бульдозерах", т.е., отношении мощностей сигнала к шуму и помехи на входе АЦП.

3. За отсутствием перегрузки (пересыщении) разрядности АЦП, которая безвозвратно и полностью искажает сигнал, следит аналоговая или аналогово-цифровая АРУ (AGC) перед АЦП (ADC). Пусть N_ADC и e_AGC разрядность АЦП и относительная доля динамического диапазона на выходе АЦП, реально используемая для предотвращения перегрузки из-за шума, соответственно. Тогда для линейного АРУ-АЦП нетрудно показать, что все уровни сигнала будут оцифровываться на выходе АЦП ровно в ноль, т.е., полностью теряться, если сигнал/помеха q < q_min, где
q_min = 0.25/(e_AGC*2^(N_ADC-1))^2.
Графики q_min показаны на прилагаемом рисунке. Отсюда видно, что для N_ADC = 10 и e_AGC = 0.9, q_min = -60 dB.

4. На входе вашей системы, как вы писали, помеха может превышать шум на 70 дБ, допустим по мощности, а как известно GPS L1 C/A сигнал ниже шума прим. на 20 дБ по мощности, соответственно отношение мощностей q = -90 dB. Как видно из рисунка, при такой помехе для прохождения минимально полезного сигнала через АЦП необходимо мин. 15 бит (при относительно большом входном сигнал/шум, т.е., если приемник плавает в криогене , иначе и 16 бит не хватит).

Заметьте, про коррелятор пока было сказано ни слова. Если сигнала на его входе нет, то и на выходе ждать нечего.


Правильный калькулятор, похоже , а у автора 20*log(2^9). Только в данной теме "20*log" смысла не имеет, как я объяснил выше.

Э нет, в вашем примере в пункте 2 D := А_sum_max - A_sum_min есть амплитуда, а мощность в данном случае будет амплитуда в квадрате. Значит это не 30 дБ (не понятно, что у вас означает дБ-В), а 60 дБ, не так ли, согласно вашему пункту 1?
Здесь стоит уточнить, что в GPS информация заложена не в амплитуде, а в фазе сигнала. Когда мы проводим корреляцию, мы умножаем входной сигнал на его несущую, тем самым сдвигая сигнал в 0 по частоте. Затем, мы умножаем входной сигнал (который в идеале уже представляет последовательность положительных и отрицательных импульсов типа меандра но псевдослучайно) на опорную псевдослучайную последовательность из 1 и -1. В итоге (в идеальном случае) получаем постоянный уровень 1*А_входного_сигнала. То есть из 2^10 остаётся только 2^9 (остаётся только модуль сигнала), то есть 54 дБ.



Сразу скажу, я указывал выше, что помеха может превышать шум (а не сигнал) по амплитуде (а не помощности) на 70 дБ. Если быть точным то сигму (корень из дисперсии) шума.

Здесь вы в корне не правы, похоже не имеете достаточно знаний по GPS сигналу.
Да, сигнал ниже шума, но это не имеет значения. Достаточно оцифровать смесь сигнала с шумом 1 битом и мы уже будем иметь потери не более 3 дБ вне зависимости от отношения сигнал/шум. Если стоит 10-разрядный АЦП, то АРУ не допускает падения сигнала на входе этого АЦП до такого уровня, когда весь сигнал оцифровывается нулями. Одним словом, если нет помех (не шума, а именно помех), то для беспроблемной оцифровки сигнала достаточно 2 бит (уровни -1 0 1).
Далее, если помеха есть, то АРУ укладывает эту помеху точно в раскрыв АЦП, то есть помеха+шум+сигнал оцифровывается без искажений. Затем цифровой фильтр отсекает помеху, остаётся только сигнал+шум, который идёт на коррелятор. Соответственно этот сигнал+шум может содержаться в 1 бите после удаления помехи - этого достаточно для обычной работы коррелятора без потерь. Отсюда, помеха может быть на 54 дБ больше, но мы её удаляем и работаем спокойно. Если же помеха превышает 54 дБ, то это не означает, что сигнал+шум на входе коррелятора будет равен 0, там просто будет дополнительный шум, который приведёт к потерям, но коррелятор позволяет работать при потерях до 20 дБ.




Примеры ваших АЦП не дотягиваю до моих требований, мне нужно 200 МГц тактовая (при 100 МГц полосы), как я уже говорил. Например, Analog Devices может обеспечить лишь 12 бит для требуемых условий. При этом я не упоминал о потребляемой мощности данного АЦП, считая это несущественным в свете разбираемой проблемы. На деле же я не могу поставить микросхему AD9410, потребляющую 2.4 Вт, это нереальная печка. Требуется не более 0.3 Вт.
Так же, два АЦП потребляют слишком много и удваивают число входных ножек для микросхемы обработки. Мне нужна двухантенная система со всеми возможными диапазонами (L1, L2, E5), при 10-разрядном АЦП это будет 60 входных ножек, при вашем варианте уже 120 входных ножек, сигнал по которым идёт с частотой 200 МГц. При современно технологическом уровне изготовления микросхем (40 нм) это очень много, такой чип будет греться сильно и требовать принудительного охлаждения. Для GPS-приёмников это крайне много и нежелательно.
К тому же даже два АЦП не спасут, если помеха импульсная. Если амплитуда резко повышается, обе АЦП тут же перегружаются и быстрая АРУ в любом случае необходима.

Так же не надо слепо верить характеристикам, указанным на сайте. Для вашей микросхемы AD9461 16бит 130мгц достаточно заглянуть в даташит, где чёрным по белому указана интегральная нелинейность INL +-7 младших разрядов (LSB) то есть от их 16 бит остаётся один пшик. (Для микросхем на 10 бит INL составляет +-0.7 разряда.)

Сообщение отредактировал Vascom - Sep 30 2009, 20:45

Не в даташит не заглядывал. хотя я как понимаю вам должен больше быть интересен snr и sfdr поскольку измерения вам не производить а необходимо оцифровать сигнал с наибольшим динамическим диапазоном. (у аудио ацп INL тоже не блешет)

дБ-В = дБ-Вольт. Остальное и ежу ясно.


Хорошо, пусть по амплитуде. Тогда ваше уловие только ухудшается, уменьшая вдвое возможное отношение мощностей сигнал/помеха q_dB.


Бой с тенью? Я про коррелятор ничего подробно не говорил, т.к. остановился на нетривиальном случае наличия мощной помехи на входе незащищенного АЦП, а именно когда АЦП не пропускает сигнал, а такое возможно.


Если нет помех, то достаточно 1 бита АЦП (уровни -1 1). Погрешность определения координат ухудшится, но не катастрофично. Я же рассматривал только вариант наличия помехи, как строго ограничивающее условие.

Кстати, год назад я моделировал прохождение сигнала GPS L1 C/A на фоне гармонических импульсных помех с различной скважностью через приемник (BPF, ADC, DLL и PLL), поэтому знаком с этой проблемой достаточно.


Судя по (2), вы наивно полагаете, что в сумме помеха+шум+сигнал все слагаемые оцифровываются в АЦП одинаково точно при любом отношении сигнал/помеха? Вы немного учебник отодвинте и включите воображение.

Еще лучше, сделайте простенькую модельку в Simulink: три канала, в каждом канале - источники в виде сигнала (ШПС или меандр с полосой 2 МГц, ФМ-модулированный ПЧ-несущей, напр., как в вашем примере) и гармонической помехи (sin, ПЧ-несущая ниже сигнала на 500 кГц), шума для простоты нет, хотя можете и его вкл. (сигнал/шум >= 20 дБ), сумма источников подается на линейный АЦП (10 бит), после чего стоит коррелятор с источником сигнала. Выход коррелятора показывает скоуп. Отношение сигнал/помеха q_dB в одном канале -inf дБ (помеха отсутствует), во втором (-30) дБ и в третьем (-60) дБ.

Пока вы это не сделаете, похоже, дальше обсуждать безполезно.

Можете не верить, но это действительно так. При двух условиях:
- амплитуда сигнала меньше сигмы шума;
- сигма шума меньше амплитуды помехи не более чем в 512 раз (для 10-разрядного АЦП).
Если эти условия выполняются, то отношение сигнал/помеха совершенно не важно. Главное, чтобы нормально оцифровался шум, он за собой протащит и сигнал. Второе условие равноценно оцифровке сигнал+шум 1 битом (после удаления помехи).



Я могу это сделать и верю приведённым цифрам, только не понимаю что это доказывает? Что вы хотели этим сказать?

P.S. Что то мы удалились от первоначальной темы. Может создадим отдельную тему, тем более свой вопрос я успешно решил.