Трухачев А.А. Радиолокационные сигналы и их применения (2005) (1151792), страница 10
Текст из файла (страница 10)
11а- !е ' ча об Я,'~ мо сн П 48 "~ й Представим канал обнаружения в виде фильтра. Комплексная частотная характеристика фильтра НЕ(не) = 5,"(1ш.-1ей), смещенная в область видеочастот. определяется ~!юрмулой 5, ((ее) =- ~ (7. (1)е'е' А1 = ~ (l, (г)е ' е'1, где Т вЂ” — длительность импульса. В то же время, если Ц(1) является огибающей прямоугольного импульса, можно записать фнпр, с помо~лью дополнительных фивыров, полавляюц1их час885тные составляющие, удаленные от основной частоты.
!;:- Далее в данном параграфе рассматриваюзся примеры, иллюстри~~~е16ьцие ошибочность высказанного предположения и раскрывающие яф~уость явлений при подавлении мешавлцего сигнала с помогцью вдовой обработки. ;:От мешающих сигналов можно попытаться отстроиться с помо. е'ььЮ предварительного фильтра, включаемого вместе с приемным .~,.„;.,'~..,;,фяьльтром по схеме рис.1.2. Мешающие сигналы должны распола- ~~~'-~~~!,,:.",~ся вне полосы пропускания предварительного фильтра. Коэффи- „." «~~-,";::~)~)вите подавления мешающего сигнала в этом случае оценивается с '-„::-',~~ ",."~мощью формул для 97де, приведенных в 9 1.6 .:;;-' .-.:;!! ",1Та рис.2.11 представлен вариант частотных характеристик пред- ''!' 1..;,.-!~~~цтельного полосового фильтра и приемного фильтра, Полосовой -' ';;.'-;:,-~рдьтр имеет прямоугольную амплитудно-частотную характеристи,'-:;;.;=,,!;ф","-:с относительной шириной по.юсы пропускания А = 10. Полуши::.:;у,„,".-'„'яж1на полосы пропускания, используемая в формулах (1.6.5).
равна ;.*:"~~',-'ф~=',' Ак7~Т. Приемный фильтр представляег собой канал, предназна- '::,:::1'-;;~$1~ядый для обнаружения прялюугольного импульса ш1ительностью ::,:„«;~~~1е)ба фильтра настроены на одну и ту же частоту еоь Численные -"';:;."~хи коэффициента подавлениЯ т1 = фее длл пРедс.сваленных час- ".:, ~~,"-'„,",;,~Мйв1х характеристик даны на рис. 2.12 ..'.':~'::.'-;~~'":Мели нет предварительного фильтра (рис. 2.12,а), то зависимость „-";::1ф~ффициенга подавления от расстройки между частотой приемного ."'4( 1 тра <о, и частотой сигнала ш„предсзавляет собой сечение квад=;::",~я~р~в-'модуля автокорреляционной функции прямоуч ольного импуль'.:;«.'„-'-!~~~"Щ;-':При наличии предварительного фильтра (рис.2.12,б), но прн ма- ':,-";«~;:расстройках ео, — ие (когда частота мешающего сигнала ш, нахо; .:::-''."„-.,~фяця в полосе пропускания предварительного фильтра)„коэффици- ~;-',,';,':,'~'-~~Нодавления оказывается практически таким же, как и без предва:,: ';~~~фуФйьного фильтра.
Наличие предварительного фильтра начинает '-)уФ68ыйаться лишь тогда, когда частота мешающего сигнала выходит 'лосы пропускания !''~'!':."'-:,'-"„', Ое 0 ш 1 ш1 ) ,'З;(1 — ...)~ е> — Ы1 Рвс. 2.11. Частотные характерлстикл лредвари гельного полосового филь гра (а) и приемного фильгра (61 10100 0 Г 1010 д о, ш К чо — 30 до -до ед -шо 50 ! щг-езв 10 15 2л~Т 0 5 10 15 2л)Т а) б) Рис.
2.12. Коэффициент подавления мешающего сигнала при отсутствии (а) и грп наличии (б) полосового фильтра с параметром А = 10; пунктир огибающие боковых велес~лов Как видно из рис. 2.12, если частота мешающего сигнала находится вне полосы пропускания предварительного фильтра, то подавление сигнала дополнительно увеличивается на бдБ. Полученный результат мох~но объяснить следуклцим образом. Представим, что предварительный фильтр отсутствует, а частота мешающего сигнала отличаегся от частоты настройки приемного фильтра.
Можно допустить, что огклик приемного фильтра формируется, в основном, из двух компонент. Одна компонента появляегся в результате прохождения частотных составляющих главного лепестка спектра мешающего сигнала, когда этот лепесток накладывается на боковой лепесток частотной харакгеристики фильтра.
Другая компонента есть ре5ультат прохождения составляющих бокового лепестка спектра сигнала, расположенного в полосе главного лепестка частотной характеристики фильтра. При некоторых расстройках го1 — ш, эти две компоненты складываются "в фазе" и суммарный сигнал оказывается на бдБ интенсивнее каждой из компонент, Если с помощью предварительного фильтра подавить составляющие главного лепестка спектра сигнала, то одна из компонент исчезнет и„следовательно, уровень боковых лепестков на выходе приемного устройства снизится на 6дЬ.
Дополнительный фильтр увеличиваез подавление мешающего сигнала всего на 6дБ. Эффект от предварительного фильтра мзл по сравнению с тем, что можно получить от весовой обработки сигнала. Следовательно высказанное ранее предпшюжение о том, что полезные свойства весовой обработки обусловлены уменьшением боковых лепестков часглной характеристики приемного фильтра, оказывается несос.гоятельным. Теперь уместно вспомнить, что весовая обработка не только умсньшаег боковые лепестки частотнои характеристики приемного фильтра, но и расширяет главный лепесток этой характеристики. По- мому эффективное число боковых лепестков спектра сигнала, умещающихся в полосе главного лепестка характеристики фильтра, ока- -взберется равно двум.
Амплит)ды соседних боковых лепестков спек~я~)ь'",,вида (з|п х)2х имеют разные знаки. частотные составляющие двух ,!~$,"Еедних боковых лепестков, расположенных в полосе главного ле,;":.',~1агтка характеристики фильтра„при прохождении через фильтр вза- "~~~~!;"=':;"'~Но компенсируются. Эффективность подавления сигнала, частота ;"'ф'-"„,''~~изгорого расположена вне полосы пропускания предварительного "::«~~~~':::.'~~идьтра, существенно возрастает ;;;!~~".-",";:::;:;-Цтобы провери~ь высказанную гипотезу, рассмотрим приемное ';-;,:=,~!:::;:;~строиство, состоящее из предварительного фильтра и приемного "'~~-':.";,".;:фиодьтра.
На входе устройства действует мешающий сигнал с огищей в виде прямоугольного импульса длительностью Те.Предва, ','„';;:- р)1тельный фильтр имеет прямоугольную амплитудно-частотную ха,! „''енктеристику и пропускает частоты в полосе: Ье, где бе — — Ал21„, А— ;::...'й)зэффициент (параметр). Приемный фильтр рассчитан на оптималь'.':;:,.-Нмй прием прямоу1ольного импульса длительностью Т, = Ф.Т„, при',:.;;:"'"'-'чем':,)г< 1. Частота настройки приемного фильтра совпадает с резо;,-'.';цаионрй частотой предварительного фильтра Уменьшение коэффициента 1: приводит к расширению полосы ':,:; .,.111йзпускания приемного усзройства (по сравнению со случаем , .".'.;;:Т,:::=:::Те).
1':.',,::.,'.,"'.,:.",..':.,,Свойства рассматриваемого приемного устройства аналогичны ,',,',.;:;;",::~гфтветствующим свойствам канала обнаружения с весовой обработ.*',.':::;;;;::::~.бигнала. Удаленные боковые лепестки частотных характеристик :~;.".";;;:! .",-:Мрнбмников либо имеют нулевой уровень, либо сравнительно малы. ::,'„: Кроме того, и в том и в другом случае ~лавный лепесток часготной --, ' ~фйктеристики приемника шире главного лепестка спектра прини.„°;,-„хй1)емого сигнала '1",:":;".„'-':~,',''':::,::,На рис.2.13 приведены оценки коэффициента подавления ме- :1' '::::':;:::::-:$$а~ащего сигнала.
Пунктирныс линии на рис. 2.13 (а также на после':",-'-"-,йд9ощих рисунках) заимствованы с рис.2.12 и приводятся лишь для -,, ''5'".!УМобства анализа зависи мое гей 1 3";*~";"„- ' '101ят1 -'"'20 -20 "','--'40 -40 10100 1'- '::.':::1 ":бо о еь-щв щг-ш, 2лЛ' О 5 1О 15 10 О 2л11о а) б) ,',""~~~"'..'.;; ~г.;-'2.! 3. Коэффициент подавления мешающего сигнала при отсутствии (а) ' ' " И ПРИ наличии (б) лолосового фильтда с паРаметРомА = 10; Т, = 0,2 Тв 5 \ 10)я д 0 — 20 — 40 .:зя 52 По данным, представленным на рис.2.13,6, убеждаемся, что расширение полосы пропускания приемного фильтра обеспечивает существенное подавление мешающего сигнала, частота которого располагается вне полосы пропускания предварительного фильтра. Можно также сделать вывод, что к расширению главного лепестка частотной характеристики фильтра при классической весовой обработке не следует относиться как к каким-либо издержкам.
Расширение главно~о лепестка является атрибутом успешного решения задачи. Когда на входе приемника действует полезный сигнал, то значение т1 = фдо представляет собой коэффициент энергетических потерь, обусловленных неоптимальностью приема. Если параметры полезного сигнала (задержка и частота) совпадают с соответствующими значениями параметров настройки приемного устройства, то при отсутствии предварительного фильтра з) = Т, 'Та.
Для случая„соответствующего рис. 2.13, 10 1я Т~ ~Тв — — — 1,55 дБ. При добавлении в схему обработки предварительного фильтра коэффициент потерь изменяется несущественно. В анализируемое устройство можно дополнительно ввести весовую обработку. Устройство будет состоять из предварительного фильтра и приемного фильтра с уменьшенной длительностью опорного сигнала. В приемном фильтре осуществляется обработка с весевой функцией, форма которой согласована с длительностью опорного сигнала, т.е. при уменьшении длительное~и опорного сигнала весовая функция соответственно "сжимается" вдоль временной оси. На рис.
2.14 представлены оценки для подобно~о устройства. — 40 -00 -60 —.кд~ г5 -30 о 1О 15 2т:(Ти 0 5 10 15 2к(То а) 6) Рис. 2.14. Коэффициент подавления мешающего сигнала при отсугствии (а) и при наличии (6) полосового фильтра с параметром А = 10; Т| = 0,7.ТБ обработка сигнала с хемминговской весовой функцией Из рис. 2.14 видно, что при весовой обработке мешающий сигнал подавляется более эффективно, Но при этом возрастают и энергетические потери при обработке полезного сигнала.
Для случаев, представленных на рис.2.14,а и 6, коэффициент потерь составляет -2,89 дБ. Аналогичные оценки можно выполнить и для приемного устройСгва, в котором в качестве предварительного филгпра используется режекторный фильтр с частотной харакгеристикой 1 1 Н(1ш) =- — — — ТТ,(1и — п0эа) — — Н,( — мо ~0 ) 2 2 ' 2 при ~ ш ~ < Ак/7„, Н,(но) = 0 при других ьц "::.„':-'".,5 Здесь А — параметр, являющийся о~носительной шириной полосы ; —;::::-;":;:,~!:.,';:::,'режекции. Соответствующие результа.гы представлены на рис.2.15 .. 2.17 ::,:;;:,::;.~': Частота шз является частотой мешающего сигнала, а закже частотой, 'на когорую настроен режекторный фильтр. Частота шь как и прежде, -, .':,- является часготой„на которую настроен канал обнаружения Представим, что режекторный фильтр настроен на нулевую дон.(;" =',; перовскую частоту пассивной помехи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
