Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 134
Текст из файла (страница 134)
Сводится к обеспечению максимума главного лепестка отклика фильтра при ограничении суммы квадратов боковых лепестков. Для выбранного иллюстративного примера обеспе- чивает максимум !г4 = из+ з7 — г! при ограничении д=з — 7 ж, — 47' =О, 2 2 ю~4 где з — допустимый уровень суммы квадратов боковых лепестков, !/- добавочная переменная нелинейного про- граммирования (разд.
14.5.2). Функция Лагранжа (!4.12) принимает вид Е г иэ+Г2 Г!+ЧЗ ГО -(Г!+ГО) 2 2 (г2+и! го) (и4+иэ г2) 2 2 2 2 2 (г4 иэ ) !'4 К необходимым условиям оптимизации относят уравнения дЕ/ди!= О, дЕ/дг', = О (! = О, 1, 2, 3, 4). Их решения имеют вид и! = О, -и ! = гз = 7го/4, г2 = 3 го, г4 = го. При этом зг! = -и'7 = гО, и'2 = згб = (3/4)го, згэ = — зг5 = го/4, и 4 = 13 го/2, где значение гО выражается через заданную величину з. Отношение пикового уровня сигнала к максимальному уровню бокового лепестка (6,5) несколько меньше, зато и среднеквадратичный уровень боковых лепестков меньше, чем в предыдущем примере. Спектральный вариант подавления боковых лепестков.
Сводится к ° исключению глубоких осцнлляций амплитудно- частотного спектра входного сигнала фильтра; ° округлению этого спектра (!.30, разд. 1.6]. Подавление боковых лепестков вместе со сжатием обеспечивается частотной характеристикой фильтра К(/) = К (/) Х(/). Здесь К,и!(/) — оптимальная частотная характеристика при обнаружении на фоне стационарного небелого шума, выравнивающая амплитудно-частотный спектр; 7((/) — вспомогательная частотная характеристика, округляющая амплитудно-частотный спектр. 18.14.
Случайные рассогласования н деоптнмнзацнн Оптима!бная обработка может нарушаться за счет: ° непреднамеренных рассогласований систем накопления энергии приходящих снгныюв (разд. 16, 17), наряду с рассогласованиями, рассмотренными в настоящем разделе, как неслучайные; ° непреднамеренных деоптнмизаций систем компенсации помех, т.е. отклонений параметров систем компенсации (разд. 17) от параметров помех, на которые они рассчитаны. ° преднамеренного создания модулирующих помех, рассогласующих прием полезных сигналов и деоптимизирующие компенсацию мешающих (1.23]. Случайные рассогласования. Пусть, как и ранее, вводятся принимаемый и ожидаемый сигналы в отсутствие помехи. Первый Х(г, а, + р,) имеет параметр ас + (3„а второй Х(6 а + (3) имеет параметр а + (), причем и р,, и р — случайные параметры.
Функция рассогласования оказывается при этом сзучайной. При малых различиях р, — р = ор ее можно выразить в виде о7 =ч!(/1(3]сг„сг). Случайную функцию !!г можно охарактеризовать ее математическим ожиданием и дисперсией, зависящими от сг„а. Для антенн вводят, например, средние характеристики направленности (1.18]. Неидентичностн антенн большой протяженности и сред распространения приводят к расширению средних характеристик направленности и к замазыванию провалов между боковыми лепестками.
То же самое проявляется для отгшиков фгшьтров сзкап7ия при воздействиях непреднамеренных модулирующих помех (1.23], обусловленных непостоянством параметров среды распространения и цели, а также не- идентичностями фильтров сжатия. Приходится добиваться робастношпи (устойчивости) систем по отношению к случайным рассогласованиям или адаптации к ним.
Случайные деоптимизации. Могут приводить к значительному понижению эффективности неадаптивной компенсации помех. При интенсивных помехах малые деоптимизации по их параметрам помехи обычно нарушают работу РЭС более существенно, чем аналогичные рассогласования по параметрам сигнала. Это определяет существенное значение адаптачии при компенсации помех (разд. 25). гйг 19. ТЕХНОЛОГИИ АНАЛОГОВОГО И ЦИФРОВОГО ОБНАРУЖЕНИЯ вЂ” РАЗРЕШЕНИЯ СИГНАЛОВ 19.1. Общие сведения Разд. 19 посвящен технологиям обработки сигналов прн обнаружении-разрешении различных сигналов, включая широкополосные.
Обработка при измерении параметров сигналов описана к разд. 20 — 23, а при классификации, кодировании и адаптации к помехам — к разд. 23 — 25. Аналоговая обработка. Сводится к вычислительным операциям над недискретизированными вепичинами на основе аналогий законов изменения их и доступных величин произвольной физической природы. Цифровая обработка. Сводится к вычислительным операциям над числами с ограниченной, но гарантированной разрядностью, обычно в двоичной системе счисления. Понижая частоту принимаемых колебаний, их дискретизируют па времени (рис. 19.1,а) и' и па уровням мгно- б б 5 5 венных значений (рнс.
19.1,6). Преоб- 2 г 3 разоватепи непре- ! рывно изменяюших- о о ся величин в цифровую форму называют аналого-цифровыми Рис. 19.1 пр еобр азова т езди и (АЦП). Требования к устройствам обработки; ° большой динамический диапазон входных сигналов, обеспечивающий работу в помеховых ситуациях; ° обеспечение обработки как широкополосных (дяя повышения разрешающей способности по дальности), так н протяженных снгнапов (для повышения разрешающей способности по радиальной скорости); ° точность выполнения вычислительных операций; ° адаптивность обработки; ° простота эксппуатации; ° надежность; ° стандартизация; ° микроминнатюризация обработки; ° малая стоимость.
По совокупности требований цифровые методы обработки н сочетания цифровых методов обработки с аналоговыми акустическими методами в новых разработках практически вытеснили аналоговые. Аналоговые методы, однако, еше используются в эксплуатируемой аппаратуре. Их изучение необходимо дпя лучшего понимания цифровых методов обработки. 19.2. Аналоговая согласованная фильтрация сигналов на фоне белого шума Оптимальной на фоне белого шума (разд, 16 и 17) анапоговой обработкой сигналов на фоне белого шума является согласованная фильтрация. Ниже детализируются технические особенности согласованной фипьтрации ЧМ, пачечных и фазоманипупированных сигналов. Наряду с одноканальной по допдеровской частоте фильтрацией рассматривается многоканальная. 19.2.1.
Фильтрация ЛЧМ сигналов Проводится с использованием линейных дисперсионных фильтров, групповое запаздывание в которых зависит от частоты, см. разд. 8.7.3 и [0,3, 0.8, 1.30, !.57, 1.90, 2.2-2-6, 2.9 — 2.12, 2.15, 2.15а, 2.18, 2.35, 2.52, 2.76). Импульсная характеристика у согласованного фильтра. Представляет собой ЛЧМ колебание, зеркальное сигнальному (см. раза..го !6.3.2). Если мгновенная частота сигнала со временем нарастает .
У' (рис. 19.2, штриховая линия), то """ 2 мгновенная частота импульсной хв ! характеристики (сплошная линия) убывает, и наоборот. Днсперснонная характеристика согласованного фильтра. Это зависимость группового запаздывания в фильтре от частоты. Удобна при синтезе импульсных характеристик и анализе фильтрации ЧМ колебаний. Согласно (3.56) дисперсионная характеристика является производной от фазочастотной характеристики (ФЧХ) фильтра. ФЧХ согласованного фильтра (! 6.49) выражается через аргумент спектральной плотности ожидаемого снгнапа либо ее комплексной амплитуды: аг8 8(7) = аг8 О(à — 7О), 7 > О. Дисперсионная характеристика согласованного фильтра г„р = го+ (2я) д аг8 8(1) (дз .
(19.1) ДпЯ больших и = сяду; когда агс!8 п = и!2, выРажение дисперсионной характеристики (19.1) согласованного фильтра ЛЧМ сигнала согласно (18.26) приобретает вид Г р = ГΠ— ти (à — ЗО) ! ЧГ. (19.2) Это выражение поясняет формирование импульсной характеристики фипьтра„согпасованного с ЛЧМ сигналом, под воздействием дельта-функции. Группы ее гармоник низких мгновенных частот задерживаются в фильтре на большее время, чем группы гармоник более высоких частот. Дисперсионные фильтры используют также при формировании сигналов, осуществляемом под воздействием на них коротких видеоимпупьсов. Механизм сжатия ЛЧМ сигналов. Группы колебаний низких мгновенных частот (штриховая линия рис. 19.2) воздействуют в моменты гроза(7) раньше, но задерживаются на большее время ггр(7).
Группы колебаний более высоких частот воздействуют позже, но задерживаются меньше. Группы радиоимпупьсов с различными несущими частотами поэтому напагаются, если (19.3) !оозд(7) ' згр(г) соп51. При наложении в момент времени го формируется сжатый радиоимпупьс. Другие трактовки сжатия рассматривались в разд. 16.3 и! 3.4.
Фильтры сжатия с искусственной дисперсией на акустических линиях задержки с поверхностными волнами. Малогабаритные акустические (ультразвуковые) линии обеспечивают необходимые задержки за счет существенно меньшей скорости распространения механических колебаний по сравнению с электромагнитными. Поверхностный вид акустических волн используется в .инагоатвадных тиният задержки, обеспечивая эффект искусственной дисперсии.
293 Звукопровод (рис. 19.3,а) выполняют из пьезоэлектрического монокристалла (кварц, ниобат лития и т.д.). На поверхность монокристалла наносят проводящие металлические электроды, например, фотоспособом. Под воздействием напряжения между входными электродами создается переменное электрическое поле. Вследствие пьезоэлектрического эффекта вдоль поверхности электрода возбуждается акустическая волна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
