(левая колонка импульсов). В противном случае порог ограничения превзойден не будет.

Практические схемы селекции могут быть очень простыми [170]. Например, на рис. 7.11 представлена функциональная схема селектора с короткозамкнутой на конце линией. Волны напряжения при отражении от конца линии меняют полярность. Если длительность входного импульса равна удвоенному времени задержки, то через время ти на входе линии образуется перепад, равный двойной амплитуде импульсов (средняя диаграмма на рис. 7.12). Поэтому дифференцированный импульс имеет наибольшую амплитуду, превышающую порог ограничения ограничителя (Огр) и на выходе схемы образуется импульс. При других соотношениях между т„ и t3 выходные импульсы не появляются (левые и правые диаграммы рис. 7.12).

7.2. АМПЛИТУДНАЯ СЕЛЕКЦИЯ

1. Селекция сигналов при ограничении их снизу

Этот вид селекции применяется в тех случаях, когда амплитуда полезного сигнала существенно превышает амплитуду помехи. Селекция осуществляется амплитудным селектором, представляющим собой ограничитель снизу или ждущий генератор импульсов. При использовании ограничителя снизу напряжение £7ВЫХ на его выходе появляется только в том случае, когда входное напряжение ивх превышает уровень ограничения Uorp.

Характеристика ограничителя С/ВЫх = / (UBX), а также его входное UBX (t) и выходное UBUX (t) напряжения показаны на рис, 7.13, а, б, в.

Ограничитель сверху

Ограничитель снизу

Сумматор -1-

Рис. 7.14.

Применительно к высокочастотным сигналам подобную селекцию можно назвать селекцией при ограничении по минимуму. Применяя раздельное ограничение высокочастотных колебаний снизу и сверху и затем суммируя выходные напряжения ограничителей, можно «вырезать» все те значения входного напряжения, которые характеризуются соотношением

I «вх (0 I < огр-

Соответствующая функциональная схема селектирующего устройства изображена на рис. 7.14. Входное напряжение иах (/), характеристика ограничителя сверху ивьт =

- fi ("вх). напряжение на выходе этого ограничителя "вых1 (0. характеристика ограничителя снизу «ВЫх2 =

= fi ("вх)> выходное напряжение ограничителя снизу «вып (0 и, наконец, переменная составляющая суммар-

Сигнал

Помеха

Рис. 7.15,

2317

ного напряжения ивыхл (г) на выходе схемы селекции представлены на позициях а, 6, в, г, д, е рис. 7.15.

При использовании ждущего генератора импульсов, например мультивибратора или блокинг-генератора, в качестве селектора пороговый уровень представляет собой запирающее напряжение (напряжение смещения). Превышение входным напряжением порогового уровня приводит в данном случае к образованию стандартного импульса напряжения с заданными значениями амплитуды и длительности.

2. Селекция импульсов по уровню

Селекция такого вида целесообразна в тех случаях, когда амплитуда полезных сигналов существенно меньше амплитуды помехи либо амплитуда полезных сигналов колеблется вблизи какого-то уровня.

Можно выделить импульсы напряжения, амплитуда Uвх которых меньше заданного порогового уровня Uorp; на выход селектора проходят сигналы, для которых выполняется условие UBX < U0rV.

Для селекции импульсов малой амплитуды совместно используются ограничитель снизу и логическая схема запрещения (ЗАПРЕТ). Функциональная схема селектирующего устройства изображена на рис. 7.Т6. Через ограничитель снизу проходят те импульсы, амплитуда которых превышает пороговый уровень. С выхода ограничителя импульсы напряжения с амплитудой U„Mn поступают к запрещающему входу схемы ЗАПРЕТ. Ко второму входу этой схемы (информационному) подводят входное напряжение. Импульсное напряжение передается с информационного входа на выход схемы ЗАПРЕТ только в том случае, когда отсутствует напряжение на ее запрещающем входе. Следовательно, на выход схемы ЗАПРЕТ в селекторе, изображенном на рис. 7.16, пройдут только те импульсные сигналы, для которых справедливо соотношение UBX < c/orp.

Можно использовать селектирующее устройство, которое пропускает только такие импульсные сигналы, амплитуда UBX которых не выходит из заданных границ: Uогр1 <

У вх огр2-

Функциональная схема подобного селектора изображена на рис. 7.17. Входные импульсы напряжения пропуска-

Ограничитель снизу

ЗАПРЕТ

ивых

Ограничитель снизу иагр2

Ограничитель снизу иогр1

% Запрещающий \ вход

и>ьа

ЗАПРЕТ

j Информации»

ный Вход

Рис. 7.16.

Рис. 7.17.

ются через два ограничителя снизу, имеющие уровни ограничения Uorm и UorV2 С выходов первого и второго ограничителей напряжения с амплитудами Ux и U.2 подводятся к информационному и запрещающему входам схемы ЗАПРЕТ. Если UBX < Uorpl < Uoro2, то импульсы не проходят через селектор, так как нет напряжения на информационном входе схемы ЗАПРЕТ. При UBX > > oipa импульсы также не проходят, поскольку имеется напряжение на запрещающем входе. Только при Uorvl < < UBX <С иого2 на информационном входе схемы ЗАПРЕТ появляется напряжение, а на ее запрещающем входе оно отсутствует.

3. Накопление

Метод накопления представляет собой частный случай метода согласованной фильтрации, при которой обеспечивается максимальное отношение мощностей полезного сигнала и помехи, если последняя является белым шумом. При согласованной фильтрации передаточная функция фильтра с точностью до постоянного множителя и постоянной задержки является комплексно-сопряженной со спектром полезного сигнала. В то же время метод накопления независимо от формы полезного сигнала реализуется с помощью сумматора или интегратора, именуемых накопителями.

Сущность метода накопления при использовании сумматора сводится к тому, что в течение заданного времени Тн в смеси ысм (0 сигнала и помехи берется заранее установленное количество отчетов. Значения исм (t) в точках отсчета суммируются, а затем на основании суммарного сигнала решающее (пороговое) устройство дает ответ о наличии или отсутствии полезного сигнала в смеси исм (t).

Когда применяется интегратор, на решающее устройство поступает сигнал, пропорциональный

1 тн

Тп J "см (t) dt.

Задача накопителя заключается в улучшении условий обнаружения полезного сигнала, поступающего на вход приемника вместе с помехами. Достаточно действенным накопление оказывается в тех случаях, когда помеха является аддитивным широкополосным шумом, и может применяться в радиоэлектронных устройствах самого различного назначения.

Для иллюстрации возможностей метода накопления рассмотрим прежде всего задачу обнаружения видеоимпульсов с неизменной амплитудой Uc, действующих вместе с белым шумом (t). При этом предполагается, что интервалы между соседними периодически следующими импульсами превышают время корреляции помех, а в накопителе используется сумматор.

Если накопитель реагирует на п выходных импульсов, то сигнал us на выходе сумматора равен

"s = £ (Uc + h) = nUc+ £ 1„

i= 1 £= 1

где It - значение функции 1(f) в момент времени tt (I = = 1, 2, п), соответствующий фиксации амплитуды г-го

импульса. Напряжения n(Jc и Д] характеризуют полез-

ный сигнал и помеху при решении вопроса о наличии сигнала в принимаемой смеси исм (t).

Так как случайные величины 1Ъ 2,..., 1п взаимно не коррелированы, то при нулевом математическом ожидании функции \ (t), которая считается стационарной, дисперсия

оп помехи 2j h определяется следующей формулой: 1=1

а„ = по\.

Здесь of - дисперсия случайной функции £ (t). Тогда 348

отношение <?н квадрата амплитуды n2U\, которую имеет полезный сигнал, к дисперсии о-2, оказывается равным

qBnUHa\.

Если бы накопления не было, то отношение q6H квадрата амплитуды UI к дисперсии о помех (/) составило

q6a = Ul/al

Следовательно,

<?н = "<?бн- (7-2Л)

Отсюда следует, что накопление улучшает отношение мощностей сигнала и помехи в п раз и соответственно увеличивается вероятность того, что полезный сигнал будет обнаружен.

Наличие взаимной корреляции между £2,..., in Де" лает отношение qjq6„ равным не п, а меньшей величине. Действительно, в этом случае дисперсия al равна

al = М £ h J = М ( £ If j +2 £ Д М & tt+l),

где символ М {•} характеризует операцию статистического усреднения.

Если обозначить ttt произведение любой пары значений функции ((), отсчитываемых через / периодов Та, то получим

п- 1

Здесь R (0 = М {Hi) - второй смешанный центральный момент для случайных величин и £г. Поэтому

Я»

"~ п - 1

i+2 -(О

где г (Г) = R (t)la\ - коэффициент корреляции случай ных величин £ и г.