Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Сигнал опорного канала используется для нормировки, Довольно часто вычисление корреляционного интеграла и нормировка (с помощью автоматической регулировки усиления) могут выполняться в общем тракте приемника. Также приближенно может вычисляться производная корреляционного интеграла.
В основе приближенного вычисления лежит замена производной алгебраической разностью корреляционных интегралов, вычисленных для близких параметров рассогласования. Примеры таких дискриминаторов приведены ниже. 5. Основы теории измерения параметров сигналов Временные дискриминаторы. Рассмотрим примеры реализации временных дискриминаторов при обработке сигнала на фоне белого шума. При реализации временнбго дискриминатора с линейным амплитудным детектором операцию дифференцирования аЕ(т)/с/т можно заменить (с точностью до константы) вычислением конечной разности: Ы(т) /с/т~,, = У(т, + Лт/2)- в (т, — Лт/2). Сигнал рассогласования (/ = (/(Л), пропорциональный производной корреляционного интеграла, можно получить на выходе устройства, схема которого представлена на рис.
5.9. Здесь генератор опорного напряжения формирует стробируюи/ий импульс (/,„(/) = (/,(/ — (т, + /1. / 2)) — (/,(/ — (т, — /1т / 2)), (5.35) где 1 при О<1<Т„ (/,(/) = 0 дляостальных/, и/О' согласованный фильтр 1 3 ,' Детектор о л тз Рне. 5.9.
Обобщенная структурная схема временного дискриминатора 248 состоящий из двух полустробов (рис. 5,10, б): (/, = 1/,(т, + з5т/2) и (/з = — (/,(т, — Лт/2). Положение середины стробирующего импульса на оси времени соответствует точке априорной оценки времени запаздывания т, и определяется напряжением, поступающим на управляющий вход генератора. На первый вход перемножителя поступает сигнал (/„с выхода приемника, а на второй — стробирующий импульс.
При обработке прямоугольного импульса форма сигнала на выходе детектора показана рис. 5. 10, а. В перемножителе формируются сигналы, пропорциональные площадям перекрытия импульса (/„ со стробами, т:е. пропорциональные произведениям 1/, (/,(т, ь Лт/2) и 5.3. Следящие измерители дальности и даплераескага сдвига часталзы л л е тз тз>тз тз~тз /гвд а т, л тз Сигнал па выходе переипожителя Рис.
5.10. Диаграммы, поясняющие работу временного дискриминатора: а — сигнал па выходе детектора; б — стробируюпзее напряжение; е — сигнал пв выходе перемпожитеяя; г — сигнал па выходе интегратора (/,л(/,(тз — Лт/2) (рис. 5.10, в). Выходное напряжение интегратора т, (/(Л) = ~(/ У, (/)г// о (5,36) Ь, =Ке г(т) . (5.37) При практической реализации операция дифференцирования заменяется вычислением конечной разности (с точностью до константы): Ле - -Рхе((г(т, ч- Лт/2) — г(т, — Лт/2))г (т,)).
(5.38) пропорционально разности площадей перекрытия указанных импульсов. Оно характеризует величину и знак ошибки совмещения середины строба с полезным сигналом (рис. 5.10, г), Во временных дискриминаторах с фазовым детектированием выходной сигнал пропорционален [39) 5. Основы теории измерения параметров сигналов Схема одного из возможных вариантов построения такого временного дискриминатора представлена на рис. 5.11. В дискриминаторе осуществляется корреляционно-фильтровая обработка л (г принимаемого (например, фазоманипулированного) сигнала.
Генератор опорных наРнс. 5.11. СтРУктУРнаЯ схема вРеменного днс- пряжений вырабатывает накримннатора с фазовым детектированием пряжения с комплексными амплитудами в, (б т,), в, (б т, +г5т!2) (опережающее) и в, (б т, — Лт!2) (отстающее). При совпадении по времени принимаемого сигнала в(г) во входной реализации и(г) = в(1) ч- п(г), где пЯ вЂ” шум, и опорного сигнала в(б т,) осуществляется полная фазовая демодуляция. После фильтрации это напряжение используется как опорное в выходном перемножителе. Частотные дискриминаторы. Существует несколько разновидностей дискриминаторов, использующихся в системах слежения за частотой принимаемого сигнала. В частотных дискриминаторах с амплитудным детектированием, схема которого приведена на рис.
5.12, вычисляется конечная разность вида г5 = Е(г' ч- Лг У2) — 2(гд — ЛР'!2). (5,39) Здесь Е(г" ч- Лг /2), е(г' — Лг /2) — выходные сигналы каналов, расстроенных по частоте на Ьг. Управляемый гетеродин вырабатывает коле- л иир Рис. 5.12. Структурная схема частотного дискриминатора с амплитуд- ным детектированием 250 5.3. Следящие изнеритечи дачьности и доп1еровского сдвига частоты п гд гд Гд — ЬГ!2 Где лг!2 Р Гд ЬГ/2 Гд '" Л272 Г Рис.
5.!3. Сигналы на выходе каналов частотного дискриминатора с амплитудным детектированием: а — при Рд = Р; о — при Р < Г д л' л д бание, частота которого определяется напряжением, пропорциональным ожидаемому доплеровскому сдвигу частоты сигнала К . Принимаемое колебание преобразуется в смесителе на промежуточную частоту.
Преобразованное (демодулированное) колебание поступает на два канала обработки, в которых полосовые фильтры ПФ, и ПФ. расстроены по частоте. В каналах осушествляется вычисление модулей 2(Г ч-г!К!2) и г(Кд — ЬГ!2). Разность напряжений на выходе детекторов (сигнал ошибки) будет пропорциональна разности априорной и текушей оценок доплеровской частоты. На рис.
5.13 представлены амплитудно-частотные характеристики К,(Г) и К (Р) фильтров, а также спектр б(Г) сигнала на выходе смесителя. Напряжение на выходе детектора каждого канала определяется степенью перекрытия амплитудно- частотного спектра сигнала и амплитудно-частотной характеристики соответствуюшего фильтра. Если частота сигнала совпадает с Кд, то амплитуды сигналов на выходах фильтров в среднем одинаковы (рис. 5,13, а). Если частота сигнала уменьшается, то амплитуда сигнала на выходе первого фильтра (с амплитудно-частотной характеристикой К,(Г)) возрастает (рнс.
5,! 3, о), а на выходе второго фильтра (с амплитудно-частотной характеристикой К (Й) уменьшается. Если частота сигнала увеличивается, то картина меняется на обратную. При построении частотных дискриминаторов с фазовым детектированием используют соотношение 251 5. Основы теории измврвнин параметров сигналов Рис. 5.14.
Структурная схема частотного дискриминатора с фазовым детектированием Ле — — Ке д г (гд) (5.40) при Гд = Рд, или его представление в виде ЬЕ м Ке Цг(Гд + ЬГ ( 2) — г(рд — ЬГ ! 2)) г (гд)1. (5.41) На рис. 5.14 представлен вариант построения схемы частотного дискриминатора с фазовым детектированием, формирующего выходной сигнал в соответствии с формулой (5.41). На фазовый детектор поступают напряжения двух фильтровых каналов.
Параметры первого канала, включающего фильтр К1(г), согласованы со спектром сигнала. На его выходе формируется величина, пропорциональная г (Кд). Сигнал на выходе второго канала, включающего фильтры, настроенные на частоты Кд + ЬГ! 2 и Гд — г1Г! 2 и усз- ройство вычитания, пропорционален разности я(Кд, л- АГ /2) — г(Гд + ЬГ /2). После перемножения сигналов в фазовом детекторе и фильтрации формируется сигнал ошибки. 5.4. Измерение угловых координат Измерение угловых координат основано на определении положения волнового фронта отраженной от цели электромагнитной волны относительно приемной апертуры. Процесс измерения угловых координат часто называют пеленгацией, а соответствующие измерители — пеленгаторами. Последние могут содержать один или несколько приемных каналов.
Соответственно, методы пеленгации подразделяются на одноканальные и многоканальные. 252 5.4. Изиерение угловых координат 5.4.1. Многоканальные измерители угловых координат и,(г)=в 1+ — ')л-п,Я, О < 1< Ф вЂ” 1, (5. 42) о с где п,(1) — компонента аддитивного шума, г;ге — скалярное произведение векторов, с = 3 1О м/с. В случае линейной эквидистантной антенной решетки гге — — (1 — 1)а'з)пОе, где Ое — угол между направлением распространения сигнала и нормалью к антенной решетки; а' — расстояние между антенными элементами, 1 — порядковый номер антенного элемента. Введем вектор-столбец А, называемый опорным вектором и характеризующий ориентацию основного лепестка диаграммы направленности антенны, элементы которого имеют вид (,2к а, =Ь, ехр~ у' — г,.г, (5.43) где Ь, — элемент вектора весовых коэффициентов. Формирование результирующего сигнала происходит путем суммирования выходных сигналов элементов антенной решетки с весами Ь, и задержками г,г/с: О г; ° ° ° ° ° Ф у=А 'П, Рис.
5.15. Плоская антенная решетка 253 В общем случае сигнал я(О Х), отраженный от цели, принимается антенной решеткой, состоящей из Ж элементов. На рис. 5.15 обозначено: г,— единичный вектор, характеризующий направление прихода электромагнитной волны; г, — вектор, определяющий положение 1'-го элемента антенной решетки; г — единичный вектор, характеризующий положение основного лепестка диаграммы направленности антенны в пространстве. Предположим также, что сигнал является узкополосным, т. е.
интервал корреляции комплексной огибающей сигнала (для сигналов без внутри- импульсной модуляции — длительность импульса) существенно превышает временнбй интервал между моментами прихода сигнала в наиболее разнесенные точки апертуры антенны. Это допущение позволяет разделить пространственно-временную обработку на пространственную и временную и далее рассматривать только пространственную обработку. Сигнал на выходе элементов антенны запишем в виде Ю-мерного вектора П(г) с компонентами 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
