Многоканальный обнаружитель
9.2. Многоканальный обнаружитель.
Такой обнаружитель включает в себя набор частотных каналов, каждый из которых реализует квадратурную обработку для некоторой фиксированной частоты Доплера , где
- ширина полосы пропускания каждого канала;
и
соответственно
и
частоты Доплера;
- число каналов. Очевидно, что при точном совпадении частоты Доплера с частотой опорного гетеродина одного из каналов
данная схема обеспечивает оптимальную обработку. Если же частоты
и
различаются, то амплитуда импульсов на выходе когерентного детектора будет изменяться в процессе накопления по синусоидальному закону, что приводит к потерям накопленного отношения сигнал/шум. Оценим число каналов, необходимое для того, чтобы эти потери не превышали заданной величины.
Пусть в начале накопления разность сигнала и опорного генератора равно нулю, а амплитуда импульса на выходе когерентного детектора . В конце накопления сигнал на выходе когерентного детектора будет иметь уже амплитуду
, где
- время накопления;
. Если считать допустимым уменьшение амплитуды в конце накопления в
раз, то из условия
, следует :
, или
. Максимальная абсолютная величина расстройки равна половине ширины полосы пропускания канала
откуда
или
. При приеме последовательности
импульсов время наблюдения
. Тогда необходимое число каналов
.
Рекомендация для Вас - 2.6 Письменность и литература древнего Египта.
Объекты могут как удаляться, так и приближаться, вследствие чего , соответственно
.
Если превосходит
диапазон однозначного измерения доплеровских частот, равный величине 1/Т, то диапазон частот перекрываемых набором фильтров составляет 2/Т, тогда
.
Таким образом, число частотных каналов, необходимых для обеспечения допустимых потерь накопления, прямо пропорционально времени наблюдения . При использовании последовательных правил, когда длительность зондирующей пачки заранее не фиксируется , число частотных каналов и полоса пропускания каждого из них должны меняться на каждом шаге наблюдения. Реализация такого многоканального по частоте устройства (если учесть еще и многоканальность по дальности) оказывается весьма сложной.
Указанная сложность устраняется при использовании когерентно-некогерентная (“пачечной”) обработки, позволяющей при фиксированном числе квадратурных каналов реализовать процедуру, близкую к оптимальной. При такой обработке для некоторой выборки (“пачки”) заранее фиксированного объема в каждом из квадратурных каналов вычисляется логарифм отношения правдоподобия
Статистика
сравнивается с решающими порогами последовательной процедуры. Если решение о наличии или отсутствии сигнала не принято, то излучается новая пачка длительности
, и вычисляется статистика
, которая некогерентно суммируется со значением
, и полученная сумма вновь сравнивается с порогами, т.е. реализуется обычная последовательная процедура. Однако в отличие от случаев, рассмотренных нами ранее, здесь возможность принятия решения проверяется не после излучения каждого импульса, а после излучения “пачки” из
импульсов.
Объем когерентно накапливаемой пачки и соответствующее ему число доплеровских каналов могут быть выбраны на основе следующих соображений. Известно, что при отношениях сигнал/шум порядка 6-10дБ некогерентная обработка почти не уступает по эффективности когерентной. Следовательно объем когерентно накапливаемой пачки
должен выбираться из условия , что при отношении сигнал / шум в одном отсчете, равном
, накопленное отношение сигнал/шум
составит примерно 6-10 дБ. Отношение сигнал /шум возрастает при когерентном накоплении пропорционально
, следовательно
.
Соответствующее объему пачки число каналов
выбирается с учетом соотношений, приведенных выше. Расчеты и результаты математического моделирования показывают, что при
максимальная величина потерь пачечной обработки не превышает 2 дБ; средние (при равномерном распределении доплеровского сдвига) потери < 1 дБ. Отметим, что если ставится задача не только когерентного накопления, но и оценки доплеровского сдвига обнаруженного сигнала, то число каналов должно выбираться исходя из заданной точности оценки.