Н. Ф. Николенко. Основы теории РЭБ. М., Воениздат, 1987 (1083410), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Г 4.5,1. Цифровые методы и устройства спектрального анализа Для вычисления спектра используют алгоритм дискретного преобразования Фурье (ДПФ), который позволяет пересчитать совокупность временных отсчетов в комплексный дискретный спектр: и-! ц» = ~ /7 (!) х (/,Ъ/) соз— ~у ... 2ыэ г=о М (4.2) м — г Ь„= ~ й (!) з(!о/) з!и и г —.о яг где а» и Ь» — вещественная и мнимая части комплексного коэффициента спектра Фурье соотвстствсипо; /е — номер гармонической составляющей спектра анализируемой реализации; 6(!) — весовой коэффициент, определяемый объемом выборки М; М вЂ” объем выборки; з(!ц/) — дискретный процесс, описывающий входной сигнал; й/ — интервалы времени отсчета, По полученным коэффициентам а» и Ь» вычисляют коэффициенты спектра амплитуд С„= и а»+ Ь».
г/я, я (4.3) 78 В совокупности коэффициентов С» содержится вся информация о распределении энергии сигнала по частоте, Поэтому оиа в определенном смысле является аналогом спектральной характеристики сигнала, получаемой при фнльтровых методах анализа. Цифровые методы позволяют также вычислить фазочастотный спектр (ФЧС) анализируемой реализации ф» — — — агс1я (Ь»/а»). Коэффициенты ФЧС широко используются для восстановления временных характеристик одного или нескольких узкополосных сигналов из всей совокупности излучений, попадающих в полосу анализа.
Фазочастотные спектры радиосигналов могут использоваться при распознавании РЭС. Структурная схема цифрового анализатора спектра изображена на рис. 4.15. Для обработки отсчетов по алгоритму ДПФ необходимо накопить реализацию длительностью Т, т. е. М отсчетов сигнала. Это осуществляется буферным накопителем, на вход которого поступают кодовые комбинации с выхода АПП. После умножения анализируемой реализации на требуемую выделяющую функцию отсчеты сигнала поступают в блоки, производяшие вычисления по алгоритму ДПФ, и па получеииьт отсче- Рис.
ядз. Структурная схема цнфроаого анализаторе спектра там комплексного спектра а» и Ь» рассчитываются коэффициенты спектра амплитуд С». При этом объем вычислений, а следовательно, и время, затраченное иа него, определяется числом одновременно обрабатываемых отсчетов М. Если для вычисления всей совокупности иэ М/2 коэффициентов С» требуется яре~~ Темп(Т, то возможен спектральный анализ в реальном масштабе времени, При работе в реальном масштабе времени конечный результат вычислений должен быть получен за время, пс превышающее длительность обрабатываемой реализации. В настоящее время разработаны алгоритмы, позволяюшие значительно уменьшить объем вычислений, а следовательно, и время, затрачиваемое на них. Такис алгоритмы получили обшсс название — быстрое преобразование Фурье (БПФ).
Пересчет полученных в результате ДПФ коэффициеятов комплексного спектра Фурье в коэффициенты спектра амплитуд С» производится по алгоритму (4.3). Однако часто требуется оценить не сам спектр реализации, а спектральную плотность энергии илн мощность сигнала. В этом случае используют коэффициенты С»', для получения полной совокупности которых в соответствии с алгоритмом (4,3) требуется произвести дополнительно М операций умножения и М/2 сложсния.
Результаты окопчателыюго вычисления спектра сигнала могут иидицироваться на ЭЛТ так жс, как в аналоговом спектроанализаторе, н могут быть использованы для дальнейшей авгоматизированной обработки результатов спектральных измерений.
Предельная разрешающая способность аппаратуры цифрового спектрального анализа практически не зависит от стабильности параметров фильтров и определяется только максимально возможной длительностью Т обрабатываемой реализации, Практически существующие цифровые устройства спектрального анализа позволяют получать разрешающую способность в десятые и сотые доли герца. 79 6 Зак. 5621 81 4.5.2. Аналоговые устройства спектрального анализа Спектральный анализ сигналов осуществляется параллельными, последовательными и комбинированными устройствами. Сущность п а р а л л е л ь н о г о ч а с т о т н о г о а п а л и з а заключается в том, что все частотные составляющие в определенной полосе частот, называемой полосой обзора, выявляются одновременно и практически мгновенно, Рнс.
4.!6. Анализатор спектра сигналов параллельного тапа Структурная схема параллслыюго устройства приведена па рис. 4.16. В широкополосном тракте (ШПТ), в состав которого входят все каскады от входной цепи до смесителя, происходит усиление составляющих анализируемого спектра до уровня, нсобходимога для нормальной работы последующих элементов анализатора. В смесителе (См) спектр греобразуется в область более низких (обычию промежуточных) частот, которые поступагот в узкополосные фильтры, Каждый фильтр откликается иа воздействие частотной составляющей,' находящейся в предедах его полосы пропускання.
Точность измерения, частот спектральных составляющих будет определяться шириной полосы пропускания каждого филътра. Общее число фильтров должно быть таким, чтобы их суммарная полоса пронускания равнялась полосе обзора. Сущность последовательного частотного ан ал нз а состоит в том, что частотньге составляющие исследуемого радиоизлучения в определенной полосе обзора выявляются последовательно.
Широко используются панорамныс устройства с перестройкой резонатора (рнс. 4.17) н с перемещением спектра по осн час~от. В процессе перестройки резонатора его частота, плавно изменяясь, последовательно совпадает с частотными составляющими исследуемого радиоизлучения.
Для определения частоты каждой составляющей спектра и частотного интервала между ними перестройка резонатора должна быть согласована по времени с процессом отображения результатов анализа на индикаторе. Для этого используется генератор развертки (ГР), обеспечивающий перестройку резонатора синхронно с горизонтальной разверткой луча на индикаторе.
В качестве индикатора применяют ЭЛТ. На экране ЭЛТ будут наблюдаться импульсы, которые расположены вдоль линии развертки соответственно частотным составляющим исследуемого процесса. Рнс. 4дт. Аналнзатор спектра снгналоп последовательного тнпа Устройства последовательного спектрального анализа применяют прн исследовании процессов, характер которых изменяется достаточно медленно по сравнению со временем ведения анализа. При исследовании быстро меняющихся процессов или кратковременных радиоизлучений последовательный анализ возможен лишь прн нх периодическом повторении, причем периодичность повторения должна быть выше или во всяком случае соизмерима с периодом просмотра полосы обзора.
Комбинированный частотный анализ основан на комплексном исполъзовании в одном панорааиом устройстве параллельного и последовательного анализаторов спектров. При комбинированном анализе можно реализовать преимущества каждого анализатора, сочетая их в различных вариантах. Анализ ведется одновременно с помощью большого числа резонаторов, но напряжение с них снимается последовательно (поочередно) (рнс. 4.\8). Комбинированный анализ используется в тех случаях, когда необходимо сократить время анализа или когда последовательный анализ невозможен нз-за очень широкой общей полосы обзора.
Физические процессы в резонансных системах комбинированных устройств пе отличаются от процессов в параллельных н последовательных устройствах. А Рис. 4ЛВ. Структурная схема панорамного анализатора коибпнпроваппо го типа 4.6. РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ РЭС ПО СОВОКУПНОСТИ РАЗВЕДАННЫХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ Понятие распознавания образов относится к множеству объектов, которым присуши общие параметры, позволяющие объединить их, рассматривать как сходные и в то же время отличать от объектов с какими-то другими параметрами, которые следует отнести к другим множествам. Для обозначения множества объектов пользуются термином о б р а з и л и к л а с с, а для обозначения процедуры отнесения какого-либо конкретного объекта к одному из классов — термином р а си оз и анан не. Распознавание образов РЭС (их назначения и типа) и определение их тактико-технических данных производятся по результатам анализа сигналов РЭС, принимаемых станцией РТР.
Указанный процесс может осуществляться как оператором, так и автоматически путем- сравнештя параметров РЭС, измеренных в процессе РТР, с априори известными. При автоматическом распознавании выполняются две основные операции: формирование вектора признаков на основании апостериорных сведений и его сопоставление с вектором признаков, образованным па основании априорных данных. В качестве признаков разведывасмого РЭС могут быть приняты следующие параметры излучаемого радиосигнала: несущая частота, длительность, период повторения импульсов, амплитуда, поляризация, вид и частота модуляции и т.
д. Если при распознавании используется Т. параметров сигнала (4.1), то каждый сигнал (каждое РЭС) можно представить в виде точки в Е-мерном метрическом пространстве снгналон, Параметры разведываемых сигналов носят случайный характер. Случайный характер разведываемых сигналов каждого образа РЭС может быть обусловлен рядом причин: случайными ошибками, прнсушими устройству измерения или формирования признаков сигналов; естественными и искусе~асиными помехами в канале распространения сигналов от распознаваемых объектов до станции РТР (к устройству измерения или формирования признаков системы РТР); случайностью параметров каждого образа; случайностью выбора конкретного образа в каждом акте распознавания, В большинстве задач распознавания имеют место, если не все, то, по крайней мере, некоторые из указанных причин.
Если рассматривать сигнал Х как вектор, параметры которого могут принимать любыс значения на оси действительных чисел, то это предполагает, что сигнал является 1'.-мерпойг случайной вели'тиной, принимающей непрерывный ряд значений и имеющей определенную плотность вероятностей ю(Х). Дли онрсдслапи гого, какому образу прн1п1длгжнт сигнал, использУетсм паРаметР пРннадлсжпости сигнала Ть который равен пь если сигнал Х; действительно принадлежит образу а1. Сигнал Х; имеет условную плотность вероятности ш (Х/у). Для обозначения плотности вероятности, соответствуюшей определенному образу ги (1= 1, ..., с ), можно записать частную плотность вероятности ь и (Х) =то(Х/,.).
В зависимости от причин, обусловливающих случайный характер сигналов, отличие частных распределений ь а (Х) и ву (Х) какой-либо пары образов (РЭС) г1 и га проявляется по- ''Л разному. В наиболее простых ситуациях, когда случайность сигналов допустимо рассматривать как результат добавления случайных ошибок к истинным неслучайным значениям признаков (различным для разных образов), распределения юа.(Х) и юа„(Х) описывают вероятностные свойства ошибок и равны друг другу с точностью до математического ожидания. В тех случаях, когда имеют место искусствспныс н естественные помехи, возможно более существенное отличие распределений и,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
