Максимов М. В. - Защита от радиопомех, страница 2

В целом теория оптимальной обработки сведена в данной книге не к набору рецептур для получения наилучших схем, а к выработке общей ориентировки при отыскании оптимальных структур радиотехнических устройств. Создание же совершенных помехоустойчивых РЗС, б по-видимому, будет в течение длительного времени в значительной степени искусством, в котором помимо интуиции разработчика должно проявляться его умение сочетать эвристические приемы с рекомендациями, даваемыми теорией оптимальной обработки сигналов.

Все материалы гл. 5 — 9 размещены и написаны так, что после углубленного изучения гл. 4 можно подробно знаюмиться сразу с тем методом помехозащиты, который представляет непосредственный интерес. При этом не обязательно последовательно читать всю книгу. В гл. 5 рассматриваются методы защиты радиоприемников от перегрузок в условиях действия помех (применение логарифмических усилителей и систем АРУ), а также методы компенсации помех. В гл. 6 приведены материалы, относящиеся к пространственной, поляризационной, частотной и фазовой селекциям полезных сигналов на фоне помех, а гл.

7 посвящена временной и амплитудной селекциям. Вопросы функциональной, структурной и комбинированной селекций рассмотрены в гл. 8. При этом под функциональной селекцией понимается выделение сигнала с помощью нескольких независимых каналов приема с последующей обработкой всей совокупности сигналов, которые действуют на РЗС.

Из большого числа возможных способов комбинированной селекции детально проанализированы лишь наиболее широко известные амплитудно-частотная селекция, основанная на применении схемы «широкая полоса — ограничитель — узкая полоса», и пространственно- временная селекция, обеспечиваемая при голографической обработке сигналов.

Наконец, гл. 9 посвящена сравнительно детальному анализу метода защиты от помех, реализуемого при комплексировании радиотехнических и нерадиотехнических измерителей координат и их производных по в))емени. Основные результаты теоретического анализа, приведенного в книге, иллюстрируются числовыми примерами, данными экспериментальных исследований, графиками и таблицами. При этом все числовые характеристики заимствованы из открытой отечественной и иностранной литературы или получены авторами при выполнении расчетов на основе имеющихся теоретических формул. Исходные данные, используемые при расчетах, являются гипотетическими.

1 ош = 4ИТРЬ|акв (1.1.1) Рио 1.1. Математический аппарат, используемый в книге, а также необходимый для ее понимания объем предварительных сведений по рздиоэлектронике не выходят за пределы программ радиотехнических вузов. Однако при этом предполагается, что читатель достаточно хорошо знает основы теории и техники радиолокации, радиоуправления, радионавигации и телефонно-телеграфной радиосвязи. Книга рассчитана на широкий круг радиоинженеров, аспирантов и научных работников, связанных с разработкой и эксплуатацией радиотехничесиих устройств и систем.

Она может служить также учебным пособием для студентов по различным учебным дисциплинам на радиотехнических факультетах вузов. Авторы благодарны рецензентам профессорам, докторам технических наук Васильеву Б. В. и Нарькову Н. М, за их полезные советы, способствовавшие улучшению книги. Труд по написанию книги был распределен между авторами следуюц1им образом: Бобнев М. П.

— гл. 9 и 9 8.4 (совместно с Шустовым Л. Н.); Горгонов Г. И. — ~ 4.4; Ильин В. А. — гл. 3 и ~ 2.3; Кривицкий Б. Х.— ~ 1.1, 5.1, 6.5 и 7.1; Максимов М. В.— Введение, З 4.! — 4.3, 5,2 — 5.4, 7.2.3 и 8.2; Степанов Б. М. — з 2.1, 6.2 — 6.4, 7.2.1, 7.2.2 и 8.3; Шустов Л. Н.— з 1.2, 2.2, 2.4, 6.1, 7,2.4, 8.1, 8.4 (совместно с Бобневым М. П.). Глава 1 ЕСТЕСТВЕННЫЕ РАДИОПОМЕХИ 1.1. РАДИОПОМЕХИ, СОЗДАВАЕМЫЕ АКТИВНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ 1.

Внутренние шумы радиоприемника Внутренние шумы радиоприемника обусловлены флуктуациями напряжений и токов в усилительных приборах (лампах и транзисторах), а также электрическими флуктуациями в резисторах и активных составляющих комплексных сопротивлений. Основное значение имеет шум, действующий во входных каскадах радиоприемника, поскольку он подвергается наибольшему усилению.

Известно, что любое активное сопротивление Я (так же, как и активная составляющая комплексного сопротивления) является источником широкополосного нормального шума [38, 94, 114). Дисперсия напряжения а' этого шума в эквивалентной (энергетической) полосе 51,„, равна Здесь А = 1,38 10-м Дж!град — постоянная Больцмана, Т вЂ” абсолютная температура, К. Активное сопротивление как источник шума может быть представлено эквивалентным генератором напряжения и с внутренним (нешумящим) сопротивлением )Т (рис. 1.1, и) или генератором тока 1 с внутренней проводимостью У = = 1!Я (рис. 1.1, б); причем дисперсия этого напряжения вы- Рш = АТЬ|а«а = Ю4Я.

(1.1.3) Часто вместо о' и о,' удобно рассматривать спектральные плотности бн н О! шумовых напряжений н токов, рав- ные (1.1.4) (1 . 1 .6) б„= о' IЬ~»нв = 4йТК 6! = п)ш/А|в«в = 4ата Спектральные плотности постоянны в очень широком диапазоне частот, начиная с самых низких до частот порядка Г= 10" Гц, На более высоких частотах б„является функцией частоты 7' и определяется следующей формулой: (1.1.6) Здесь Ь = 6,62 ° 1О-" Лж с — постоянная Планка. Аналогичное выражение для б! записывается путем замены Я на )'. Приемник как усилительное устройство в отношении внутренних шумов характеризуется коэффициентом шума (шум-фактором). Коэффициентом шума называют отношение ~- Рь ш ! а аых/~ ш аых (1.1.7) гдеР, „/Рш и Р„„,~Р „„, — отношения располагаемых (номинальных) мощностей сигнала и шума на входе и выходе приемника, согласованного с источником сигнала и шума.

Здесь н далее в этом параграфе под радиоприемником понимается его линейная часть (от входа до детектора). Если бы приемник был нешумящим, то отношения сигнал/шум на выходе и входе были одинаковыми и Р = 1, Превышение Р над 1, т. е. величина Р— 1, называемая избыточным коэффициентом шума, дает представление о !О ражается формулой (1.1.1), а дисперсия аа тока ! состав- ляет о', = 4АТУЬ|.,ни (1.!.2) Активное сопротивление как источник шума можно харак- теризовать номинальной (или располагаемой) мощностью мощности шума, добавляемой самим приемником.

Обозна- чим коэффициент усиления приемника по мощности кр " а вых'Ра аш Тогда (1.1.7) можно записать в виде Рш = Рш вых(крРи' (1.1.8) Это отношение может служить другим определением ко- эффициента шума. Так как приемник — устройство ли- нейное, выходную мощность Р,„, можно разбить на две составляющие: одну крР, обусловленную усиленным шумом источника, н другую Р, обусловленную внутрен- ними (собственными) шумами. Тогда Р = (Р и!Р кр) + 1. (1.1.9) Здесь | К(!«э) ! — амплитудно-частотная характеристика приемника, а К(ш,р) †коэффицие усиления приемника на номинальной промежуточной частоте н» „.

Подставив значение Р , в формулу (1.1.10), получим Рш = 1 + (Ршан!атаман»КР). Отсюда Ршнн (Рш 1) йт«Ма«акр' (1.1.12) (1.1.13) Внутренний шум можно отнести не только к выходу, но и ко входу приемника. Тогда вместо (1,1,13) будем иметь Р,н,„= (Р— Ц йТД,„ш (1;1.14) 11 Из этого соотношения ясно, что коэффициент шума однозначно характеризует внутренний шум приемника, если только «стандартизовать» величину Р . В качестве такого источника шума может выступать активное сопротивление Я при температуре Т, = 293 К.

Тогда Р =1+ (Р lкрР а), (1.1.10) где Р, = кт«Ц,„, — располагаемая мощность шума сопротивления !г. величина которого не влияет на Р Энергетическая полоса приемника А7„, = ! ~ (К(!н»)) ~о/К (шнр). (1.1.1 1) а Ркс. К2. 1(оэффициеит шума приемника Р может быть выражен через коэффициенты шума отдельных каскадов по формуле (85): (1 .1 .1 5) кр~ КШ к„ Здесь Т и. Тш ' кш, кры "— коэффициенты шума и коэффициенты усиления по мощности соответственно первого, второго и т. д.

каскадов (при написании этой формулы полагается, что частотная характеристика каждого каскада близка к прямоугольной, хотя формула может быть обобщена и для характеристик других видов). Шумы, свойственные электронной лампе как электронному прибору, образуются дробовым шумом, шумом распределения, наведенным шумом и шумом мерцания [85, 94, 181). Дробовой шум обусловлен дискретной природой электрического тока: число электронов, поступающих в единицу времени на анод, непостоянно и быстро флуктуирует относительно среднего значения. Шум тока распределения имеется в многосеточных радиолампах и является следствием случайного распределения электронов между электродами (главным образом анодом и экранной сеткой) лампы.

Оба названных шума †широкополосные и нормальные. Они могут быть характеризованы случайной э. д. с. и р (рис. 1,2), которую можно приписать некоторому эквивалентному сопротивлению )с р, находящемуся при заранее обусловленной (стандартной) температуре Т,. Дисперсия этого шума окр = 4йТвйвр баев в. (1.1, Гб) Величина шумового сопротивления )с зависит от типа кр и параметров лампы. Для триода И ж 2,5/5, где 5— крутизна анодного тока, а для пентодов (94) !2 здесь )„, 1„— постоянные .составляющие анодного и экранного токов лампы.