биение амплитуды при оцифровке синусоиды AD1871 Опции

[hoochie_coochie_...]

Подскажите новичку что это. При оцифровке синусоиды с генератора (АЦП AD1871, 48кГц) с частотами близкими к 4кГц, 8кГц, 16кГц, на оцифрованном массиве вижу биения амплитуды. По мере приближения к 1/2 частоте сэмплирования их размах достигает 90%!!. аналоговый ФНЧ на входе картину не меняет. Чё с этим делать?

[Vascom]

У цифровой фильтрации много достоинств, однако если на выходе АЦП полезного сигнала фактически нет, напр., из-за подавления мощной помехой, то никакие цифровые методы не помогут.
Я согласен, что сканировать помеху, особенно мощную, с неизвестными параметрами в цифре проще. Однако...

...устранять ее в полосе сигнала в цифре можно, только если отношение мощностей сигнал/(помеха+шум) позволяет для данного вида модуляции и детектора. Для ваших -70 дБ вряд ли это возможно, во всяком случае уж точно не для GPS L1 C/A, для которого -30 дБ предел.

Как раз таки возможно. Например, 10-разрядный АЦП даёт динамический диапазон 54 дБ, при такой помехе потерь в корреляторе практически не будет, далее ещё ~25 дБ даёт коррелятор.
К тому же, даже если помеха находится в полосе сигнала, то с ней борется не коррелятор, а цифровой адаптивный фильтр.

..."любой" - это не техническая постановка задачи, и соответственно оптимального решения может не иметь.

Все помехи имеют свою классификацию и параметры, а приемник - свои слабые места. Вот из этого и надо исходить.

Согласен. Однако, у меня и нет конкретного технического задания и конкретных параметров помех. Просто стоит задача создать АРУ, чтобы при отсутствии помех потерь не было, а при их наличии потери были минимальными. В результате проведённых исследований такая АРУ эффективна на большом диапазоне помех, при некоторых особых параметрах помехи эта АРУ уже неэффективна, но и помехи такие маловероятны.

Сообщение отредактировал Vascom - Sep 27 2009, 11:48

[samurad]

Как раз таки возможно. Например, 10-разрядный АЦП даёт динамический диапазон 54 дБ, при такой помехе потерь в корреляторе практически не будет, далее ещё ~25 дБ даёт коррелятор.
К тому же, даже если помеха находится в полосе сигнала, то с ней борется не коррелятор, а цифровой адаптивный фильтр.

Интесно, как 10 разрядов дают диапазон уровня в 54 дБ? Мой калькуляятор дает 10*log10(2^10)=30 дБ.

"...ещё ~25 дБ даёт коррелятор" - вы складываете "коровы" и "бульдозеры"?

[Vascom]

Интесно, как 10 разрядов дают диапазон уровня в 54 дБ? Мой калькуляятор дает 10*log10(2^10)=30 дБ.

"...ещё ~25 дБ даёт коррелятор" - вы складываете "коровы" и "бульдозеры"?

У вас калькулятор с багом. Во первых, АЦП работает с амплитудой, а не с мощностью, поэтому умножать надо на 20. Во вторых, 1 разряд отводится на знак, поэтому 2 должна быть в 9-й степени. То есть 20*log10(2^9)=54.185.

Почему же коровы и будьдозеры. Гляди, при амплитуде помехи 54 дБ она полность давится фильтром и на выходе коррелятора нет ни каких потерь. Далее, если амплитуда помехи возрастает, появляются потери на корреляторе, линейно зависящие от амплитуды помехи. Но сигнал со спутников имеет достаточную мощность, чтобы принимать его при потерях до 20 дБ, соответсвенно и помеха может быть на 20 дБ больше. Так понятно?

Возможно вы подумали, что я мерил помеху по мощности в dBm или т.п.? А я имел в виду отношение амплитуды помехи к сигме шума на входе антенны приёмника.

[samurad]

У вас калькулятор с багом. Во первых, АЦП работает с амплитудой, а не с мощностью, поэтому умножать надо на 20. Во вторых, 1 разряд отводится на знак, поэтому 2 должна быть в 9-й степени. То есть 20*log10(2^9)=54.185.

Почему же коровы и будьдозеры. Гляди, при амплитуде помехи 54 дБ она полность давится фильтром и на выходе коррелятора нет ни каких потерь. Далее, если амплитуда помехи возрастает, появляются потери на корреляторе, линейно зависящие от амплитуды помехи. Но сигнал со спутников имеет достаточную мощность, чтобы принимать его при потерях до 20 дБ, соответсвенно и помеха может быть на 20 дБ больше. Так понятно?

Возможно вы подумали, что я мерил помеху по мощности в dBm или т.п.? А я имел в виду отношение амплитуды помехи к сигме шума на входе антенны приёмника.

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.

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

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

Эскизы прикрепленных изображений