Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 [159] 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

20.2. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ПРИЕМ

Пусть входной сигнал Ui (t) отличается от ожидаемого входного сигнала «2(0> тогда на выходе фильтра, согласованного с «2(0, получим напряжение

Ueux2{t) = 7 «i(T)«2(/o-/ + T)dT = \Ji2(0-0. (20.10)

совпадающее по форме с взаимно корреляционной функцией сигналов «1(0 и «2(/).

Свойство линейных фильтров «вычислять» взаимно корреляционную функцию входного сигнала и импульсной характеристики лежит в основе ряда методов приема, объединенных под общим названием корреляционного приема [48].

В качестве примера рассмотрим случай, когда на вход фильтра, согласованного с сигналом, поступает сигнал «(-то) той же формы, но с неизвестным временем запаздывания то (такая ситуация обычна для радиолокации).

Подставляя в (20.10) вместо «i (т) величину «(т-То), а вместо U2{to-t+x) величину u{tQ - t+x), находим

Ueuxit)=°f u{x-XQ)u{tQ-t+x)dx={t-to-Xo). (20.11)

Это соотношение напоминает по виду (20.9), однако здесь величина То неизвестна. Чтобы ее определить, надо найти максимум выходного напряжения, после чего этот максимум следует сравнить с порогом и вынести решение о наличии или отсутствии сигнала.

Структурная схема приемника для этого случая получается модификацией схемы на рис. 20.3. Между детектором и сравнивающим устройством надо включить блок отыскания максимума. Таким блоком может быть устройство поиска, которое выносит решение о наличии сигнала и определяет время его прихода.

Система согласованный фильтр - блок отыскания максимума эквивалентна системе, состоящей из бесконечного числа параллельных согласованных фильтров, каждый из которых согласован с сигналом «(/ - То) для всех возможных значений то.

Построенный по такой схеме приемник является оптимальным. Приемники, построенные по другим схемам, могут иметь те или иные преимущества, но не могут превосходить оптимальный по принятому критерию качества.

Корреляционный приемник. Структурная схема корреляционного приемника показана на рис. 20.4. Корреляционный приемник эквивалентен приемнику с согласованным фильтром, что вытекает из эквивалентности оптимальной фильтрации и вычисления взаимно корреляционной функции, доказанной выше.

Автокорреляционный приемник. Ранее предполагалось, что форма сигнала известна. В схеме на рнс. 20.3 от формы сигнала зависит характеристика согласованного фильтра, а в схеме на рис. 20.4 - напряжение, подаваемое на перемножитель. На прак-



) *

/(••) at

Устройство сравнения с порогом

Рис. 20.4. Структурная схема корреляционного приемника

U,„(t)fU(tl

Линия задертки

ПГХ1ХХХГ1

/ / / /

Устройство обработки донных

Индикатор

Рис. 20.5. Структурная схема автокорреляционного приемника

тике форма принимаемого сигнала часто неизвестна. Даже в радиолокации, где форма излучаемого сигнала может быть известной, отраженный сигнал может сильно отличаться от излучаемого, например, вследствие эффекта Доплера. Если форма сигнала неизвестна, то можно использовать так называемый автокорреляционный приемник (рис. 20.5), который не являясь оптимальным, имеет ухудшение отношения сигнал-шум по сравнению с оптимальными приемниками.

20.3. КВАЗИОПТИМАЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Как правило, осуществить на практике оптимальный приемник затруднительно. Поэтому часто применяют приемники с фильтрами, амплитудно-частотные характеристики которых отличаются по форме от огибающей спектра принимаемого сигнала. Например, часто при приеме радиоимпульсов с прямоугольной огибающей применяют многокаскадные резонансные усилители с характеристикой, близкой либо к колоколообразной, либо к прямоугольной.

Хотя амплитудно-частотная характеристика усилителя сильно отличается по форме от огибающей спектра импульса, можно выбрать такую ширину полосы пропускания усилителя, чтобы отношение сигнал-шум было максимальным. Такие фильтры, не



имеющие оптимальной формы амплитудно-частотной характеристики, но имеющие оптимальную ширину ее полосы, иногда называют квазиоптимальными.

Как показал В. И. Сифоров, оптимальная ширина полосы колоколообразной амплитудно-частотной характеристики на уровне 0,7

A/opt=0,72/T, (20.12)

где т - длительность прямоугольного радиоимпульса. Такой фильтр ухудшает отношение сигнал-шум примерно на 1 дБ по сравнению с оптимальным фильтром [43].

Оптимальная ширина полосы фильтра усилителя с прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой для радиоимпульса с 11рямоугольной огибающей, имеющего длительность т, равна

A/opt =1,37/т.

(20.13)

При этом проигрыш в отношении сигнал-шум по сравнению с оптимальным фильтром составляет 1,7 дБ [43].

На практике полосу пропускания радиоприемных устройств берут больше оптимальной, чтобы уменьшить влияние ухода частоты гетеродина приемника. Дополнительный проигрыш при этом может быть около 3 дБ.

Оптимальные полосы фильтров, определенные из других условий, должны отличаться от найденных значений. Например, оптимальная полоса полосового фильтра с прямоугольной характеристикой, определенная из условия максимальной точности фиксации момента отсчета,

Afopt«l/T86, (20.14)

где тев - длительность фронта радиоимпульса.

20.4. ВЛИЯНИЕ ПОМЕХ ПРИ АМПЛИТУДНОЙ И ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Влияние помех при амплитудной и частотной модуляции рассматривается во многих работах [42-52]. Настотная модуляция является эффективным средством подавления помех при малых отношениях помехи к сигналу на входе детектора.

Сравним отношение сигнал-помеха на выходе детектора при амплитудной и частотной модуляции [53]. При амплитудной модуляции напряжение сигнала на входе детектора

Uit) = Umoii+tn cos Qt) cos (Hot.

Мощность колебания несущей на входе детектора (на сопротивлении 1 Ом)

со вж =

Uiol2.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 [159] 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0015