Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 27
Текст из файла (страница 27)
3.3.5. Обнаружение пачки сигналов Сигнал, отраженный от цели, представляет собой последовательность радиоимпульсов (пачку радиоимпульсов). Число М импульсов в пачке зависит от времени облучения Т,в, цели, периода повторения радиоимпульсов Т„ и определяется отношением Ю=тж(Т„. В режиме кругового обзора Т, =ЛЕ„(а, где ЛОв — ширина диаграммы направленности по уровню 0,5, й — угловая скорость вращения луча антенны. Огибающая пачки определяется формой диаграммы направленности антенны. В некоторых случаях удобно в качестве аппроксимации использовать пачку с прямоугольной огибающей, имеющую ту же энергию, но меньшее число импульсов.
Пачка радиоимпульсов называется когерентной, если начальные фазы радиоимпульсов связаны детерминированной зависимостью. Если начальные фазы радиоимпульсов случайны, то пачка радиоимпульсов называется некогерентной. Когерентность пачки отраженных радиоимпульсов возможна при выполнении следующих условий: 1) излученные радиоимпульсы должны быть когерентны; 2) сдвиг фаз при отражении сигнала от объекта и при распространении его в среде должен быть одинаков для всех радиоимпульсов; 3) интервал корреляции флуктуаций должен быть больше длительности пачки: тчфч ~ Тиачк Д~в' 151 3. Основы теории обнаружения и различения сигналов 1 Ут Когерентность излучаемых сигСФ1 СН ПУ палов можно обеспечить нх формиро- у, ванием по схеме: высокостабильный СФ на пачку генератор — модулятор — усилитель ' ,релиояыпуяьсов ~ Порог 1 Рне.
3.11. Структурная схема апти- Прн решении задачи обнаружемельного обнаружнтеля когерентной ния когерентной пачки радиоимпульпачки импульсов сов рассматривают следующие основ- ные модели: 1) пачка радиоимпульсов с полностью известными параметрами (детерминированная модель); 2) пачка радиоимпульсов со случайной начальной фазой; 3) пачка радноимпульсов со случайными начальной фазой и амплитудой, Синтез оптимальных обнаружителей для указанных выше моделей когерентной пачки радиоимпульсов практически ничем не отличается от синтеза обнаружителей одиночных сигналов, рассмотренного в п.
3.3.3. Структурные схемы обнаружителей когерентных пачек радиоимпульсов совпадают со структурными схемами обнаружителей, представленных на рнс. 3.5 и 3.8. Однако в корреляционных схемах в качестве опорного сигнала необходимо использовать сигналы, описывающие пачки радиоимпульсов, а в фнльтровых схемах оптимальный фильтр должен быть согласован с пачкой радиоимпульсов. Согласованный фильтр для когерентной пачки радиоимпульсов можно представить (рис.
3.11) в виде каскадного соединения фильтра, согласованного с одиночным радионмпульсом (СФ1), и синхронного накопителя (СН). Синхронный накопитель (рис. 3,12) состоит из линии задержки с отводами, усилителей с коэффициентами усиления К„пропорциональными амплитудам импульсов пачки, и СУММИРУЮЩЕГО УСтРОйСтВа (Е). Вход (ту-т) т„ На рис. 3.13 представлена т, структурная схема оптимального обнаружнтеля когерентных пачек радноимпульсов со случайной началь- «н км, к, ной фазой.
Эта схема отличается от схемы, представленной на рис. 3.11, наличием детектора огибаюшей (ДО). Выход Заметим, что техническая Е реализация синхронного накопителя на радиочастоте представляет собой Рнс. 3.12. Структурная схема согласосложную задачу.
Нестабильность ванного фильтра лля когерентной пачки параметров линии задержки и не- раднонмпульсов 152 3.3. Обнаружение сигналое Порог ~ища,-ср,) Рис. 3.14. Фильтрационно-корреляционная схема построения обнаружителя 153 точность РасположениЯ отводов ип) не позволяют в полной мере реа- СФ~ СН до ПУ лизовать синхронное накопление то сигнала, что приводит к снижению помехоустойчивости обна- Рис. 3 13. Структурная схема оптимальноружител . ужителя.
го обнаружнтеля когерентных пачек им- Для когерентной пачки ра- „л диоимпульсов со случайной начальной фазой можно использовать фильтрационно-корреляционную схему построения обнаружителя (рис. 3.14), включающую фильтр, согласованный с одиночным радиоимпульсом (СФ1); два квадратурных канала, каждый из которых состоит из фазового детектора (ФД), синхронного накопителя (СН) и квадратора (Кв); сумматор (Е) и пороговое устройство (ПУ) (281. Частота гоо опорных колебаний Ясов(вог+~р,) и Яз)п(соог+~р,) должна совпадать с частотой радиоимпульсов на выходе СФь а их фаза <р, должна меняться от одного периода следования к другому на величину оооТ„. Рассмотренная схема обнаружителя обеспечивает такую же помехоустойчивость, что и схема, показанная на рис.
3.13, однако она проще в реализации, так как синхронное накопление осуществляется на видеочастоте, Для обработки когерентной пачки радиоимпульсов со случайной начальной фазой можно применять также корреляционно-фильтровую схему (рис. 3.15) (30). Пусть е,(г) — радиоимпульс длительности Т =(Ф вЂ” 1)Т„+ т„. Тогда когерентную пачку радиоимпульсов з(г) можно представить формулой е(г) = з,(г)хе (г), где з (г) — периодическая последовательность видеоимпульсов (стробов), длительность которых т„, а период повторения Т„. С учетом изложенного выше корреляционный интеграл имеет вид т т т ')и(т)лЯсй = ~иЯз (г'в1Ясй = )и Ят1 Яй.
(3.104) о о о 3. Основы теории обнаружения и раэлиненил сигналов Из формулы (3.104) следует, и( Х СФ ДО ПУ что процедура обнаружения коге- рентной пачки радиоимпульсов со и «3 Порог случайной начальной фазой свор 3.15. Корреляцнонно-фильтровая схе- дитса " "ерем~о~ели~ принлтого ма построения обнаружителя сигнала и(г) и последовательности видеоимпульсов в (~) с дальнейшей обработкой в фильтре, согласованном с сигналом в,(г). В отличие от ранее рассмотренных схем (рис.
3.12 — 3.14) при корреляционно-фильтровой обработке отсутствуют сложные накопители на основе многоотводных линий задержек н квадратурные каналы. В то же время существенным недостатком корреляционно-фильтровой схемы является то, что она не обладает свойством инвариантности к запаздыванию сигнала. Поэтому при обработке когерентной пачки радиоимпульсов с неизвестным моментом прихода необходимо применять многоканальную схему. Фильтровая и фильрационно-корреляционные схемы обработки инвариантны к запаздыванию сигнала и, соответственно, могут быть одноканальными по дальности. Помехоустойчивость рассмотренных оптимальных обнаружителей когерентной пачки радиоимпульсов можно оценить по ранее полученным формулам (3.60), (3.61), (3.88), (3.89). При этом энергию Е понимают как суммарную энергию всех импульсов, образующих пачку. В случае прямоугольной пачки (когда амплитуды всех импульсов одинаковы) отношение сигнал — шум на выходе синхронного накопителя (см.
Рис. 3.13, 3.14) будет в Ф раз больше„чем на выходе фильтра, согласованного с одиночным радиоимпульсом. Рассмотрим теперь обнаружение некогерентной пачки радиоимпульсов, когда амплитуды радиоимпульсов известны, а их начальные фазы представляют собой независимые случайные величины с равномерным законом Распределения. Для решения этой задачи необходимо вычислить отношение пРавдоподобия, которое с учетом статистической независимости начальных фаз Радноимпульсов можно записать в виде где 1,(и) — отношение правдоподобия для 1-го радиоимпульса, определяемое для рассматриваемого случая формулой (3.80), Ф вЂ” число импульсов в пачке.
Таким образом, 154 З.З. Обнаружение сигналов (3.105) где Е, — энергия 1-го радиоимпульса, У, — огибающая йго радиоимпульса на выходе фильтра, согласованного с одиночным радиоимпульсом. Прологарифмируем выражение (3.105) и перенесем постоянные величины в правую часть. Тогда алгоритм работы оптимального обнаружителя можно записать в виде (3.106) Л7; м 1,37/т„.
Характеристика детектора огибающей в соответствии с (3.106) должна описываться функцией 7'(х) = 1п1с(х). Поскольку г — х, х~1, 1п1с(х) = 4 х, х~1, то характеристика ДО прн малых отношениях сигнал — шум является квадратичной, а при больших отношениях сигнал — шум— линейной. Соответственно, ре- Порог Рнс. 3.16.
Структурная схема оптимального обнаружнтеля некогерентной пачки импульсов 155 где С вЂ” величина порога, выбираемая из условия обеспечения заданной вероятности ложной тревоги. В соответствии с алгоритмом (3.106) на рис. 3.16 представлена структурная схема оптимального обнаружителя некогерентной пачки радиоимпульсов с известными амплитудами и случайными фазами. Обнаружнтель состоит из фильтра, согласованного с одиночным радиоимпульсом (СФ|), детектора огибающей (ДО), синхронного накопителя (СН) и порогового устройства (ПУ). На практике вместо согласованного фильтра СФ1 часто используют квазиоптимальный фильтр, полоса пропускания которого выбирается нз условия получения максимально возможного отношения сигнал — шум на выходе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
