Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов (4-е изд., 1999) (1095908), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Сигнал с этого датчика управляет приводом заслонки или диафрагмы. Ю.Г. Якушенкое. Теория и расчет оптико-электронных приборов Рис.11.17. Функциональная схема системы АРУ Ббльшим быстродействием обладают системы, отключающие электронный канал или, например, цепь питания фотоприемника при достижении сигналом некоторого критического уровня либо по сигналу от дополнительного датчика помехи. Возвращение схемы в исход ное состояние происходит либо по заранее выбранной программе в заданное время, либо после снижения сигнала до уровня меньшего критического. Значительное распространение получили системы АРЧ или АРУ.
Функциональная схема типовой системы представлена на рис. 11.17. Напряжение с выхода линейной ф век ая луг ив рг системы «приемник излучения— предусилитель (ПИ+НУ)» постувв влив Е ,к пает одновременно на усилитель сигнала УС и на детектор АРУ— Д . Сюда же подается выбранное напряжение задержки Вы После усилителя У и фильтра Ф сигнал АРУ поступает в регулируемые звенья(при АРЧ обычно для изменения напряжения питания приемника, при АРУ вЂ” для изменения, коэффициента усиления ПУ). Ситца"и АРУ п(ти цвых ~ Вз П, = КеК„К„(и,„„— Е,), где К, Кх Ку передаточные коэффициенты фильтра, детектора и усилителя АРУ соответственно.
Инерционность системы АРЧ или АРУ для заданного диапазона изменения и,„выбирают из расчета допустимой демодуляции сигналов в частотном диапазоне работы ОЭП. В некоторых ОЭП, например радиометрах, для устранения перегрузки выходных электронных звеньев используют логарифмические усилители, амплитуда выходного напряжения которых, начиная с некоторого значения входного сигнала, приблизительно пропорциональна логарифму относительного изменения этого сигнала. Компенсация помех. В некоторых случаях в ОЭП наряду с основным каналом предусматривают дополнительный канал, принимающий только сигнал от помехи. При линейных преобразованиях в основном и дополнительном каналах, когда обеспечивается равенство уровня помех в них, можно значительно снизить влияние помех путем вычитания из сигнала основного канала, являюхцегося суммой сигнала и помехи, сигнала дополнительного канала, обусловленного помехой.
Глава 11. Фильтрация сигналов в оптико-электронных приборах Такой способ был описан в 8 11.б, где говорилось о схеме вычитания низкочастотного (в области пространственных частот) фона из сложного сигнала с наиболее информативной высокочастотной областью. Достаточно успешно этот способ используется и применительно к электрическим сигналам, когда помимо компенсации с помощью дополнительного канала используется также черезпериодная компенсация помех или их декорреляция.
Частотная селекция. Этот распространенный вид селекции основан из различии спектров полезного сигнала и помех (шумов). Выше, в гл. 9, при описании процессов модуляции и демодуляции сигналов об этом уже говорилось. Частотная селекция обеспечивается подбором надлежащего спектра сигнала и максимально возможным сужением полосы пропускания электронного тракта. Очень часто этот вид селекции сочетается с пространственной селекцией и сканированием (см. 8 11.5). Наиболее распространенное средство частотной фильтрации - это полосовые (узкополосные) фильтры, пропускающие основные гармоники полезного сигнала и по возможности подавляющие наиболее мощные составляющие спектра помех (шумов). Эффективным методом частотной селекции является синхронное детектирование (см.
8 9.2), при котором уничтожаются несинфазные относительно полезного сигнала составляющие помехи. Амплитудная селекция. Простейший вид селекции сигнала в электронном тракте — амплитудная селекция, основанная на различии амплитуд полезного сигнала и помехи в рабочем диапазоне частот. Для отделения помех, которые имеют меньшую амплитуду, чем сигнал, достаточно использовать в электронном тракте ограничитель снизу ОСН.
Используя раздельные ограничители сверху ОСВ и снизу ОСН, а затем суммируя выходные сигналы ограничителей в сумматоре Х (рис. 11.18, в), можно отфильтровать все составляющие входных сигналов помех, отвечающие условиям 1и,„~ < и,„~. п, ид Я) Рис 11.18. Функциональная схема двустороннего амплитудного селектора: з — характеристика ограничителя снизу; б — характеристика ограничителя сверху; в — функциональная схема 348 349 Гитлял Лятллл 4) Г г 4) 350 351 Ю.Г. Якувтенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов Иногда, особенно в импульсных системах, когда амплитуда импульсов помехи превышает уровень полезного сигнала, применяют селекторы импульсов по уровню, исключающие прохождение импульсов помехи, которые превышают заданный уровень полезного сит нала.
При этом используется ограничитель снизу ОСН. выделяющий лишь помехи, и схема НЕ (рис. 11.19). НасхемуНЕподаются выходпк зиял ные сигналы и„„, ограничителя и пб смесь полезного сигнала и помехи и НЕ "' При совпадении сигна ов помехи выходной сигнал схемы НЕ равен нулю, а при несовпадении (наличие полезРис.11. 19.
Функциональная схема селектора импульсов по уровню ного сигнала) она пропускает сигнал на выход. Временная селекция импульсных сигналов. Этот вид селекции основан на различиях в импульсах сигналов и помех по длительности, моментам их появления и частоте повторения. Селектор импульсов по длительности пропускает сигналы, длительность которых лежит в заранее установленном диапазоне.
Например, если длительность импульса сигнала больше длительности импульса помехи (рис. 11.20), то, пропуская эти импульсы через линию задержки ЛЗ, задержка т которой немного меньше длительности сигнала, побольше длительности помехи, и схему совпадений И, можно выделить полезный сигнал. Рис.11.20. Функциональная схема селектора импульсов по длительности: а — функциональная схема; б — впюры сигналов Селекция импульсов по временнбму их положению используется, например, в импульсных оптико-электронных дальномерах и локаторах, электронный канал которых включается лишь на время действия принимаемого полезного сигнала (стробирование).
Можно изменять момент стробирования, что применяется, например, в системах Глава 11. Фильтрация сигнмтов в онтико-эявктроннык приборах автоматического сопровождения по дальности. Для исключения шумовых импульсов, возникающих в фотоприемнике, может служить схема, представленная на рис.
11.21. Поток, приходящий на вход ОЭП, делится на две части и поступает на два фотоприемника, ПИ1 н ПИ2, выходы которых подключены к схеме совпадения И. Шумовые импульсы фотоприемников совпадают по времени с малой вероятностью, поэтому большинство из них не проходит схему И. Рис.
11.21. Функциональная схема селектора для подавления импульсов шума фотоприемника Селекция импульсов сигнала по частоте их повторения Г„осуществляется с помощью схемы И и линии задержки ЛЗ (ем. рис. 11. 20), задержка т которой равна периоду повторения Т„=1)Г„. Если частота импульсов помех, длительность которых близка к длительности сигнала, не равна Г„, то схема И их не пропустит. Возможна настройка схемы на заранее заданную частоту Г„, а также задание этой частоты путем формирования последовательности опорных импульсов, с частотой которых сравниваются частоты поступающих извне сигналов.
При точно известном и постоянном периоде повторения импульсов можно применять не одну, а несколько линий задержки (рис. 11.22), используя различные комбинации совпадений, а также реализуя метод накопления сигнала, который получает все большее распространение в ОЭП с многоэлементными фотоприемниками, например ПЗС. Рис.11.22. Функциональная схема селектора импульсов по частоте их повторения с несколькими линиями задержки: а — последовательно; б — параллельно Ю.Г.
Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов Метод иакоплеиия. Этот метод состоит в том, что решение о наличии сигнала принимается ие сразу после его поступления в прибор, а после суммирования или интегрирования ряда конечных выборок смеси сигнала и помех. Разделяя во времени эту смесь иа и равных частей, соответствующих периоду повтореиия сигнала Т, и производя суммироваиие или интегрирование их, можно в случае аддитивиых широкополосных помех и иекоррелироваииых выборок получить выигрыш в отношении сигнал/помеха по мощности полезного сигнала в п раз, а по амплитуде в /и раз. Действительно, мощность полезного сигнала амплитуды и, иа выходе сумматора будет равна Р;(пи,)~, а мощность помех (сумма постоянных в каждой из и выборок дисперсий ~ц ) Р - им~ . Отсюда отношение сигнал/помеха Р, пи~ рл= пои пои При постоянном входном сигнале Т иэ рл = /тт„,„и„„ где пт„и — время (радиус) корреляции помех.
Увеличение отношения сигнал/помеха при методе накопления достигается ценой увеличения времени обработки и принятия решения о наличии сигнала или ценой расширеиия полосы пропускаиия электронного тракта. Метод накопления можно использовать ие только при суммироваиии сигналов, отсчитываемых в разные моменты времени, ио и сигиалов, поступающих из и независимых каналов одновременно. Этот метод успешно реелизуется в ОЭП с миогоэлемеитиыми приемниками излучения при последовательном сканировании (см.
З 8. 1). Обиаружительная способность приемника В* при использовании и выборок увеличивается в чlи раз. Метод накопления в последнее время часто используют применительно к пространственным реализациям смеси сигнала и помех, иапример при выделении изображения источника сигнала иа фоне меияющих свое положение помех путем сложения мгновенных картин (снимков) сигнала и помех. Как правило, такое сложение проводится после преобразования оптического изображения в цифровую (электроииую) форму.
Многоэлементные приемники в таких системах играют роль ие только преобразователей потока в электрический сигнал, ио и развертывающих (скаиирующих) устройств, а вместе со схемой обработки Глава 11. Фильтрация ситналов в оптико-электронных приборах выходного сигнала — и анализаторов изображения. Наибольшее распростраиеиие получили системы с ПЗС. В таких системах выборка сигнала и интегрирование осуществляются в электронном канале, т.е. реализации сигнала и шума являются Функциями времени. Поэтому, если за время Т„берется п выборок, то каждая из иих должна быть задержана относительно последующей иа Т„/и, а относительно последней первая выборка — на (и — 1)Т„/п, вторая — иа (и-2) Т„/и, третья — иа (п-3) Т„и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
