Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 140
Текст из файла (страница 140)
На вход элемента «бабочка» (рис. ! 9.26,а) поступают комплексные числа бчы и !л»кь На выходе вырабатываются компоненты ДПФ О и бм+л/2 Элемент «бабочка» проводит вычислительные операции (19.31), (19.32): умножения на зч, чг = е /~™; суммирования н вычитания. а) у ОЗУ Р и ОЗУ со с Р' сс ОЗУ О б) Рис. 19.26 Конвейер элементов «бабочка» (рис. 19.26,б) включает р = 3 процессора по и/2 «бабочек». Рассчитан на последовательность из и = 2Р элементов. Содержит рл/2 микропроцессоров «бабочка». Всего выполняется рп/2 операций умножения за такт работы. 19.6.6.
Основные применения БПФ и ДПФ Преимущества фильтрации в частотной области проявляются при больших размерах выборок и и использовании БПФ даже с учетач увеличения затрат иа память, особенно при необходимости наращивать число каналов обработки. Согласованные фильтры для ЛЧМ радиоимпуль- 4 сов. Обеспечивают сжатие более 1О . Сжатие может дополняться весовой обработкой, предусматриваемой общей частотной характеристикой. В ряде устройств обработки сигналов обходятся без обратного Фурье- преобразования.
Однако дисперсионных аналоговых фильтров сжатия они пока не вытеснили. Цифровые спектроанализаторы. Заменяют наборы узкополосных фильтров (скоростных в импульснодоплеровских РЛС или дальностных в РЛС с полной демодуляцией ЧМ сигналов при обобщенном гетеродинировании). Синтезаторы угловых каналов в РЛС с ФАР. Являются аналогами спектральных анализаторов напряжений.
Для формирования двумерных угловых каналов используют двуиерлые БПФ (разд. 23.12). Фильтровые устройства защиты от пассивных помех. Восьмиточечные, а иногда и шестнадцатиточечные устройства БПФ широко применяются для защиты от пассивных помех в многоканальных устройствах, обеспечивая приемлемое качество защиты при не очень высоких уровнях этих помех относительно шума. Частотные каналы, забитые помехами, отключаются. Чтобы предотвратить попадание помех в рабочие каналы, их частотные характеристики тщательно подбираются за счет весовой обработки, что равносильно ком- пенсации помех.
Спектральный анализ субпачек при различных частотах зондирования в РЛС 36Д6 (см. разд. 2.2.12) проводят для устранения слепых скоростей. Несмотря на достигнутые результаты, фильтровые устройства защиты еще не полностью реализуют возможности оптимальной адаптивной обработки при интенсивных нестационарных помехах. При малом числе импульсов в пачке когереитное накопление сигналов дает небольшой выли рыш по сравнению с некогерентным.
т 9.6.6. Разновидности дискретного и быстрого преобразований Фурье в вещественной области Привлекают серьезное внимание, поскольку операции с комплексными числами более «трудоемки» (по крайней мере, в настоящее время), чем операции с вещественными числами !8.14, 8.26, 8.27, 8.43]. Дискретное преобразование Хартли. Относится к и-элементным выборкам вещественных величин уь /с = = 1, 2, ..., и. Элементы выборок можно представить в виде уг = 0,5(уь 4 уи-1) 4- 0 5(ук — ус-Л). (19 34) Первое слагаемое разлагается в ряд по косинусам, а второе — в ряд по синусам. Используя свойства прямых и обратных косинус-преобразования и синус-преобразования,можно прийти к ДПХ и ОДПХ вида 2пт/с 1 " ' 2кт/г 8 = ~ ~улсаз —, ул = — ~~~ 8 саз .
(!9.35) 4=о л лю=О Здесь саз О = соз О 4- бп О. Обозначение саз — аббревиатура английского словосочетания Сосйппз Апд Бйпщ. Разновидность преобразования Хартли в простом числовом поле Галуа. Если величина и выражается простым числом, существует примитивный элемент а простого поля Галуа (см. разд. 283.1 и 19.9.!), такой, что все значения ш и /с от 1 до и — 1 (а, значит, и от 1 до и — 2) являются степенями а по модулю ж Тогда для ненулевых лз и /! значения 8ы = 8(а л)(пюдл), 1=а 9(пюди), уо --у(0) и по модулю п(8.43) 8(п л) =у(0)ь „у~ил Е р=о Быстрое преобразование Хартли.
Реализуемо, например,при и = 2" путем прореживания последовательностей [8.14, 8.26, 8.27). БПФ в области вещественных чисел. Объединялись М. Фриго и С. Джонсоном в период 1998 — 2005 гг. в так называемые ачгарилгиы РРТй/ (Раз!ез! РТ !и !пе 1/!/ез1) различных модификаций, в частности РРТ%-3. Идея РРТУ!/ (БПФВ) сводится к использованию равенства ДПФ (Аь/В)= ДПФ (А) чу ДПФ (В), где А и  — произвольные наборы вещественных чисел- векторные или матричные. Тем самым вводятся только синусные и Касилусные Фурье-преобразования.
Одновременно учитывают возникающую пока несогласованность между языками программирования высокого уровня и простыми машинными языками. Обычный транслятор программ заменяют поэтому устройством «8епЛ!» выбора оптимальной программы и ее параметров, работающим на основе динамического программирования.
306 Закладывают возможность автоматического создания библиотек программ вычислительных платформ РЭС, адаптированных к задачам этих РЭС и используемой элементной базе. Этот же принцип переносят в настоящее время на архитектуру вычислительных платформ РЭС в целом (разд. 19.! О) [8.43]. 59.7. Подавление боковых лепестков в технике цифровой фильтрации Связано с двумя видами ограничений: ° ограничениями спектра частот сигналов; ° ограничениями длительности сигналов.
Ограничения спектра частот сигналов. Влияют на работу РЭС. Спектр ограничивают из соображений ЭМС (об его расширении в интересах ЭМС см. разд. 6.3.2 и 19.!3). Сигнал с ограниченным спектром описывается финитной (почти финитной) функцией времени. Почти финитной можно назвать функцию со спектром, подавленным до заданного уровня за пределами установленной полосы. Фильтры коррекции сигналов, имеющих прямоугольные АЧС. Снижают максимальный уровень боковых лепестков, обеспечивая возможность генерации ЛЧМ сигналов постоянной амплитуды. Выполняются обычно по трансверсальной схеме и могут включаться в тракты как временной, так и частотной обработки.
Характеризуются взаимосвязанными импульсными характеристиками (весовыми функциями, окнами). Их основная функция — подавление боковых лепестков выходного сигнала гйпс х — описывается максимальными уровнями этих лепестков в дБ по отношению к уровню главного лепестка. При низком их уровне можно наблюдать малоразмерные цели на фоне боковых лепестков отражений от крупноразмерных. Типичные максимальные уровни боковых лепестков составляют в настоящее время -30...-40 дБ. Чем больше достижимое подавление, тем больше и потери энергии на рассогласование обработки.
Рассогласования не требуется при допустимости исходного уровня бокового лепестка -13 дБ. Уровни порядка — 30 дБ удается достичь за счет потерь 1... 1,1 дБ в зависимости от методики подавления. Уровни -40 дБ достигаются за счет потерь 1,2...1,4 дБ. Дальнейшему увеличению подавления мешают как дестабилизирующие факторы, так и увеличение потерь на рассогласование, поскольку их приходится возмещать повышением энергетики передатчика. При потерях 1,2 дБ достаточно повысить энергетику на 32'4.
При потерях в 3 дБ потребовалось бы удвоение энергии сигнала. Недостатком подавления боковых лепестков является также расширение главного лепестка выходного импульса. Но оно компенсируется увеличением сжатия и реализуется проще, чем повышение энергетики передатчика. Еще одной характеристикой подавления является степень спада боковых лепестков по мере удаления от главного лепестка. При высокой степени спада конструктор РЛС может ограничить их подавление.
Фильтр Хэмминга. Его частотная характеристика в окрестности центральной частоты, спадающая не до нуля к краям полосы пропускания, имеет вид 306 ))( )- +Π— ) [ ], ( ( (ч — )()2. П936) При а=0,54 обеспечивает подавление первого бокового лепестка до уровня — 42,8 дБ относительно главного с дополнительным линейным убыванием остальных лепестков [дБ], пропорциональным их расстоянию от главного лепестка. Это достигается счет потерь на рассогласование обработки 1,34 дБ и расширения главного лепестка на 47'Ъ.
Простейший фильтр Хемминга можно построить на основе трехотводной линии задержки. Фильтр Кайзера. Имеет импульсную характеристику ) (Р~б-($) 2)(ч — ))! ] , И<[)У вЂ” 1)/2, зоЫ где ]1 — параметр, связывающий подавление боковых лепестков с потерями энергии на рассогласование, а Щ)- модифицированная бесселева функция нулевого порядка. При ]3=2 подавление 46 дБ достигается за счет потерь энергии на 1,8 дБ или в 1,5 раза. При )3=3,5 подавление 82 дБ достигается, в принципе, за счет потерь энергии на 2,9 дБ или в 1,93 раза [8.2]. Фильтры Кравченко создаются на основе атомарных функций (см.
разд. 13.6.6) и их сочетаний с другими функциями. Основное внимание уделялось пока фильтрам с высокой степенью подавления [6.118]. Подавление боковых лепестков при использовании нелинейно-модулированных ЧМ (НЛЧМ) сигналов. Обеспечивается и при сохранении постоянной мощности излучения, и без дополнительных потерь на рассогласование. АЧС зондирующего и отфильтрованного сигналов плавно спадают к краям за счет повышения производной частоты на краях сигнала (см, рис, 18.9). Однако при использовании НЛЧМ техники требуется повышение степени стабильности аппаратуры. Подавление боковых лепестков в частотной и частотно-временной областях.
Боковые лепестки в частотной области обусловлены ограничениями сигналов по длительности, а лепестки во временной области обусловлены ограничениями сигналов по спектру частот (и, добавим, лепестки диаграммы направленности— апертурными ограничениями). Это позволяет перенести большинство результатов, описанных для временной области, на частотную область и пространственную. Переходя в частотно-временную область, следует напомнить, что сигналы «олокольной формы без внутриимульсной и с линейной — частотной модуляцией вообще не имеют боковых лепестков по времени и частоте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
