Быков В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике (1014573), страница 46
Текст из файла (страница 46)
[у (1 (с)[ тз (ч)— у (1)+<) р К5 и,к ч-г'%те. Отсюда прв отсутствии помех у шз (з) = Ь, [з Я[ [а Я = — й, [з Я), и,а ° н»».. ми+»и»+ +зз(4)/2(с н Я»+аз(1) Ч», то ж (а)» ь,[гл (1)[/2(~. Прн выводе формулы (4.55) учтено. что з т)- — ~ (() ((=— 1 Г т„ т [ т т з если импульс не выходит за пределы строба. Задаваясь конкретнымн аппроксимациями сигнальной функции з(1), можно по формулам (4.55) и (4.59) найти конкретные дискриминационные кривые.
Однако можно сделать некоторые выводы, справедливые при любых формах сигнальной функции. Действительно, нз формул (4.58) и (4.59) видно, что дискриминационная крнвап деформируется в результате воздействия помех: при переходе от Я=О к ЯЛ>! дискриминационная крнвап нзменвесси так, как если бы вместо сигнальной функции з(Г) азата зх(1).
Эта, вообще говоря, приводит к некоторому сужению дискриминационной кривой, например прн га)тсовой форме кривой з(1) сужение будет и )г2 раз. Однако зто сужение незначительно (при прямоугольной аппроксимации сигнальной функции сужении, очевидно, вообще пе происходит). Длк нахождении крутизны дискриминатора при произвольной форме сигнальной функции воспользуемся следующим допущением. При Т,=Т»=тч сигнальная функция з(1) обычно полностью свмещаетси» в мнтервал ( — т»„ тз), тзк что можно считать з(1) взй при '[1[~с . Тогда р, (1,Я) =)~ з» (г)-[-О~~сонат, [1[~~„, (450) где сонат Ю. Нетрудно показатв, что прн выполнеаин условии (4.60) независимо от формы сигнальной функции крутизна днснримниационпой кривой Ье[у»(й ())[ равна удвоенной разности рю(0, ٠— рт(тч, Ю) т.
е. лз 5.[Р (1 1с)Ц,=о=2 Р" +Ф вЂ” О. д Используя зто свойство, легко получим следующие выражения Лли кРутизны дискриминатора, номинальной крутизны и зависимо-сти А'Щ): 2 (и' 1 -(- 1с» — 14) 2 2Т у(х(()) = ° )(ва — — — — = —. р (1. Ф '" з(Г) т.' )((4)) ~ "'+а' — О. К()= т Лля вычнсленвя р, (~,Я) функцню з (1) бзз существенной погрешноств можяо заменить эквивалентным по плошадн прямоутольмшом длительностью гк, тогда а,Ка=е+ф (У~+а — ()). Отсюда 1 КЯ)= ! () !+в " ~Т+а — е В случае больших помех К (()) 2У(гт (4.61) ~з е (с) =2а Т [1 — г.), г '=,> — 1, (4.62) с 7; где у, х у,— коэффицяенты усреднения флюктуацвй У'(1) пря ннтсгрнрованин их цо интервалам длнной т„и 2т соответственно; г, — коэффнпнент корреляции ннтегралов з, н ль Значения укя н г, определяются произведением т,д)т, где Лтт — ширина спектра флюктуацяй (м(4).
В оптнчальном прнемннке т бГт ш!, тогда согласно (62) т~ = 0,5. г = 6,15. Отсюда ч~ ~(з) = 0,85а~г см за (4.63) Таким образом, при больших помехах крутизна дискриминатора с АРУ нзмепяетоя обратно пропорционально отношению шум!сигнал по мошностн. Рассмотрим флюктуацнояные характерлстикн дискриминатора с ЛРУ. Лля нахождения нх согласно (4.53) требуется вычислить дисперсию равности интегралов х~ и зт от пентрярованного случайного процесса Рч(1). Нестационарвость этого процесса существенно затрудняет нахождение и~тенсниюсти флюктуаций на выходе дискриминатора аналитическим путем.
Однако е двух крайних случаях — прн отсутствия помех н при больших помехах — зто нетрудно сделать. При отсутствии помех ввиду того, что приняты идеальные сглаживаюшие свойства ЛРУ, флюктуацни на выходе дискриминатора пренебрежимо малы. Прн больших помехах влиянием сигнала на величину дисперсии флюктуацяй на выходе дискриминатора можно пренебречь, т, е. положить процесс Е(1) стацнонабным с параметрвмн, определяемымн формулами ~(4.56) прн ос=О. Тогда, учитывая (455), найдем„по дисперсия процесса 1гя(1) равна а, =( — 1)ч Лисперсня разности интегралов х~ я зз в формуле (4.51) согласно (62) равна и срсхпеквадратнчегкое значение флюкттаций па выходе дискриминатора, псресчита~н~ых яо флюктуацин измеряемого параметра Я. равно ъ.
Таким образом, получили, что при действии мощного шума ия. тенсивность флюктуаций на выходе дискриминатора с АРУ стремится к постоянной величине, определяемой формулой (4.64). Дискриминатор с логарифмическим приемником Напряжение У(!) в этом случае имеет вид У(1)-1п [1+[)Е(!)[. Для нахождения дискриминационных характеристик согласно выражению (4.ЬЗ) требуется знать математическое ожидание напряжения У(Г), т.
е. величину тг(1) = М(!п[1+рЕ(!)[). Поскольку при принятых допущениях Е(!) — релеевский случайный процесс с плотностью вероятностей , (Е 1) Е,— /хяи "(О (4.66) то можно записать 7 Е тг (!) = ~ —, 1п (! + уе) е ь гш !г1 г!е=- 1п [1 + о + В(!)[ е — аЧ2 рг)р (4.66) где " (О ' (г) + ()'. В (!) = г (!).
Интеграл (4.66) не выражается в замкнутом виде в элементарных или ранее табулнрованных функциях. Величина етого ннтеграла. как показано в [64[ ~утем вычисления на ЦВМ, лежит в пределах от 1п(1+В) [~ау2 до!п(1+В) прр Ос,В ° со, причем отношение значения интеграла к величине 1п(1+В) тем ближе к единице, чен больше В, и уже при В=! составляет 1,1. Случай В>1 в решаемой задаче с.токует считать типовым, так как он соответствует такой интенсивности сигнала и шума, когда наиболее вероятные значения нх амплитуды выходят за пределы линейного участка амплитудной характеристики логарифмического приемника н начинает сказываться действие логарифмической нормировки.
Поэтому без существенной погрешности можно положить тг (!) = 1и [1 + В (4)[ = 1п [1 + у )г з' (!) + !ее[. 20 — 160 лз(е) 4 й [1п(! + Р Рг зз(!)+1~з))=Ь, [уз(1,Г))[, (4.67) где р.(!.!)) =!о(!+! "г' "(г)+()'). (4.63) Кнк и н дискриминаторе с АРУ, с увеличением уровня гпума дискриминационная кривая зд.сь имеет тенлепцию к сужению. Действительно, согласно (4.67) дискриминационная кривая изменяется от гла (а) = л ° [1п (! + уз (!))[, !4 =О, (4.69а) до д, [зз (!![ гиз (е) 2() + ~~! Д, [зз (!)[ ~~, ()з ' Ц)~ 1.
(4.69б) Длительность функции 1п(!+рз(!)) ~(напьвимер, на уровне 05), оче. видно, больше длительности функции з (!). ~В результате размах линейного участка дискриминационной кривой прн !с=О будет больше, чем прн (;>Ъ"1. Изменение формы дискриминационной кривой тем меньше, чем круче фршггы с~шпальной функции. При прямоугольной аппроксимапин сигнальной функции з(!) деформации кривой вообще не происходит. Крутизну дискриминатора, как и в случае приемщнса с АРУ, можно найти независимо от формы сигнальной функции по формуле К„= 2 [й.
(О, ()) — р. ( ° Ф[. (4.70) если принять, что у,(г, Я) =сонэ! при [([~т~ [при выполнении условия (4.60) по отнош«иню к функции рт(1, Я)). Подставляя (463) в (4.70), Кд — — 2 [1и (! + р У1 + () ) — 1п (! + )())[. (4.71) 3 К ((') пи 2()(1 + )()) 1п (! + )) = 2!п (!.+ )) ()* ~> ' Видим, что прн большом уровне шума мрутнзна дискрвминатора с логарифмическим приемником глк же, кач крутизна дискриминатора с АРУ, изменнегся обратно пропорпионально отношению помеха/сигнал по мощности, причем коэффициент пропорциональности определяетсн относительным уровнем сигнала [!.
Заметим, что формулы,(4.71) и !(4.72) в отличие от случаи дисвримннатора с АРУ справедливы прн любых отношениях поиска!сигнал, если выполняется )тление (4.60). Флюктуациопные характеристики дискриминатора с логарифмическим УПЧ ванду нестацгюнарностя шюцесса РЧ(!) пе представляется возможным аналитически в полной мере исследовать. Про- 298 Отсюда К =- 21п (! -1- р), К Я)— лн и ' 1п(1-[-р) (4.72) (4.73) ч, 1 К „41п (1+ !) (4.75) Итак, интенсяаность флюкгуаций на иыхоле лискриминагора с логарифмическим приемником при большом уроаие шума осгаегся почти неизменной к определяется формулой (4.75).
В ааключениг заметим, что получегшые аналитические оценки характеристик дискриминатора антодальномера кроме того что оии нспользукпся и далы|ейшем прслсгааляюг также и самосгоителыгый интерес. 7. Некоторые результаты исследования характеристик автодальномера методом цифрового моделирования Алгоритм цифровой модели дискриминатора автодальнонера с АРУ, описывасмый Формулами (4.43)— (4.4о), был реализован на ЦВМ з!(-20. дискриминационные и флюктуационные характеристики снимались путем нахождения статистического среднего и дисперсии случайной величины г[л) для различных значений дискретного рассогласования г н для различных отношений поз!еха!сирнал (,» одновременно.
При этом (дискретные квадратуриые компоненты шума Еош! а[л,т) для данного и в целях экономии вычислений оставались неизменными при различных значениях параметрон г и Я. Замена дискретных реализаций Еи,! [и, гл) стао тистнчески независимыми реализациями производилась только прн переходе от л к и + 1. Решение осуществлялось при следующих значениях параметров. яоа 299 нолем липгь оценку Гпкжсрсип фзюкгуаций на выходе лискрнманатора при большом уровне гиума, когда можно пренебречь сигнальной составляющей флкжтуацнй. Положив н формулах:(4.%) и (4.66) СГ»'1, лисперсию напряжения Р(Г) можно иыразить н виде сю /сч '( а чг,= ) 1пз (!+ Яу) е л гауггу — ~ 1п(! + у()у) е ус(у (474) о й Разность ннтегралоа (4.71) как функция параметра рг,! вычислена а (64).