Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Тогда формируемую оптимальным дискриминатором оценку малого отклонения параметра можно представить формулой Л„= т®ЕГ(Л). Выражение (5.33) определяет структуру оптимального дискриминатора: в нем должны формироваться первая и вторая производные 2(Л) в опорной точке, а затем вычисляться их отношение. При этом обеспечиваются: нечетная симметрия и линейность дискриминационной характеристики (которая является зависимостью выходного напряжения дискриминатора ЕЕ,„, от отклонения параметра) при малых рассогласованиях и независимость выходного напряжения дискриминатора от амплитуды принимаемого сигнала. 246 5.3.
Следящие измерители дальности и доплеровского сдвига частоты Пример дискриминационной характеристики представлен на рис. 5,8, г. Участок Л)с, в пределах которого дискриминационная характеристика линейна, называется рабочим. На том же рисунке приведены графики, ил- с люстрирующие изменения модуля корреляционного интеграла и его первой и второй производных от отклонения параметров. При большом отношении сигнал — шум зависимость модульного значения корреляционного интеграла от параметра рассогласования г. — ). можно аппроксимировать квадратичной функцией (рис, е 5.8, а), первой производной — линейной функцией (рис.
5.8, о), а второй производной — постоянным значением (рис. 5.8, в). Поскольку амплитуда сигнала входит как множитель в функции Г()с) и г'().), отношение г.'(Х)/г,"().) на рабочем уча- О Рис. 5.8. Дискриминационная характе- ристика н ее формирование: а — изменение модуля корреляпнонного интеграла 2(). — Хс); б — первая пронзвол- ная с'(). — )с); в — вторая пронзволная 2"(). — ).ь); г — лнспсрснонная характерис- тика 247 стке от нее не зависит. ! Учитывая, что корреляционный интеграл и его вторая производная меняются примерно одинаково, хотя и имеют противоположные знаки, можно упростить дискриминатор, заменив отношение Г(/с)/г."(Х) на -г'(Х)/г,().).
Модифицированный дискриминатор содержит два канала обработки входного сигнала: измерительный и опорный. В измерительном канале формируется нечетная функция рассогласования. Сигнал опорного канала используется для нормировки, Довольно часто вычисление корреляционного интеграла и нормировка (с помощью автоматической регулировки усиления) могут выполняться в общем тракте приемника.
Также приближенно может вычисляться производная корреляционного интеграла. В основе приближенного вычисления лежит замена производной алгебраической разностью корреляционных интегралов, вычисленных для близких параметров рассогласования. Примеры таких дискриминаторов приведены ниже. 5.
Основы теории измерения параметров сигналов Временные дискриминаторы. Рассмотрим примеры реализации временных дискриминаторов при обработке сигнала на фоне белого шума. При реализации временнбго дискриминатора с линейным амплитудным детектором операцию дифференцирования аЕ(т)/с/т можно заменить (с точностью до константы) вычислением конечной разности: Ы(т) /с/т~,, = У(т, + Лт/2)- в (т, — Лт/2). Сигнал рассогласования (/ = (/(Л), пропорциональный производной корреляционного интеграла, можно получить на выходе устройства, схема которого представлена на рис. 5.9. Здесь генератор опорного напряжения формирует стробируюи/ий импульс (/,„(/) = (/,(/ — (т, + /1.
/ 2)) — (/,(/ — (т, — /1т / 2)), (5.35) где 1 при О<1<Т„ (/,(/) = 0 дляостальных/, и/О' согласованный фильтр 1 3 ,' Детектор о л тз Рне. 5.9. Обобщенная структурная схема временного дискриминатора 248 состоящий из двух полустробов (рис. 5,10, б): (/, = 1/,(т, + з5т/2) и (/з = — (/,(т, — Лт/2). Положение середины стробирующего импульса на оси времени соответствует точке априорной оценки времени запаздывания т, и определяется напряжением, поступающим на управляющий вход генератора. На первый вход перемножителя поступает сигнал (/„с выхода приемника, а на второй — стробирующий импульс. При обработке прямоугольного импульса форма сигнала на выходе детектора показана рис.
5. 10, а. В перемножителе формируются сигналы, пропорциональные площадям перекрытия импульса (/„ со стробами, т:е. пропорциональные произведениям 1/, (/,(т, ь Лт/2) и 5.3. Следящие измерители дальности и даплераескага сдвига часталзы л л е тз тз>тз тз~тз /гвд а т, л тз Сигнал па выходе переипожителя Рис. 5.10. Диаграммы, поясняющие работу временного дискриминатора: а — сигнал па выходе детектора; б — стробируюпзее напряжение; е — сигнал пв выходе перемпожитеяя; г — сигнал па выходе интегратора (/,л(/,(тз — Лт/2) (рис. 5.10, в).
Выходное напряжение интегратора т, (/(Л) = ~(/ У, (/)г// о (5,36) Ь, =Ке г(т) . (5.37) При практической реализации операция дифференцирования заменяется вычислением конечной разности (с точностью до константы): Ле - -Рхе((г(т, ч- Лт/2) — г(т, — Лт/2))г (т,)). (5.38) пропорционально разности площадей перекрытия указанных импульсов. Оно характеризует величину и знак ошибки совмещения середины строба с полезным сигналом (рис. 5.10, г), Во временных дискриминаторах с фазовым детектированием выходной сигнал пропорционален [39) 5. Основы теории измерения параметров сигналов Схема одного из возможных вариантов построения такого временного дискриминатора представлена на рис.
5.11. В дискриминаторе осуществляется корреляционно-фильтровая обработка л (г принимаемого (например, фазоманипулированного) сигнала. Генератор опорных наРнс. 5.11. СтРУктУРнаЯ схема вРеменного днс- пряжений вырабатывает накримннатора с фазовым детектированием пряжения с комплексными амплитудами в, (б т,), в, (б т, +г5т!2) (опережающее) и в, (б т, — Лт!2) (отстающее). При совпадении по времени принимаемого сигнала в(г) во входной реализации и(г) = в(1) ч- п(г), где пЯ вЂ” шум, и опорного сигнала в(б т,) осуществляется полная фазовая демодуляция.
После фильтрации это напряжение используется как опорное в выходном перемножителе. Частотные дискриминаторы. Существует несколько разновидностей дискриминаторов, использующихся в системах слежения за частотой принимаемого сигнала. В частотных дискриминаторах с амплитудным детектированием, схема которого приведена на рис. 5.12, вычисляется конечная разность вида г5 = Е(г' ч- Лг У2) — 2(гд — ЛР'!2). (5,39) Здесь Е(г" ч- Лг /2), е(г' — Лг /2) — выходные сигналы каналов, расстроенных по частоте на Ьг. Управляемый гетеродин вырабатывает коле- л иир Рис.
5.12. Структурная схема частотного дискриминатора с амплитуд- ным детектированием 250 5.3. Следящие изнеритечи дачьности и доп1еровского сдвига частоты п гд гд Гд — ЬГ!2 Где лг!2 Р Гд ЬГ/2 Гд '" Л272 Г Рис. 5.!3. Сигналы на выходе каналов частотного дискриминатора с амплитудным детектированием: а — при Рд = Р; о — при Р < Г д л' л д бание, частота которого определяется напряжением, пропорциональным ожидаемому доплеровскому сдвигу частоты сигнала К . Принимаемое колебание преобразуется в смесителе на промежуточную частоту. Преобразованное (демодулированное) колебание поступает на два канала обработки, в которых полосовые фильтры ПФ, и ПФ.
расстроены по частоте. В каналах осушествляется вычисление модулей 2(Г ч-г!К!2) и г(Кд — ЬГ!2). Разность напряжений на выходе детекторов (сигнал ошибки) будет пропорциональна разности априорной и текушей оценок доплеровской частоты. На рис. 5.13 представлены амплитудно-частотные характеристики К,(Г) и К (Р) фильтров, а также спектр б(Г) сигнала на выходе смесителя. Напряжение на выходе детектора каждого канала определяется степенью перекрытия амплитудно- частотного спектра сигнала и амплитудно-частотной характеристики соответствуюшего фильтра. Если частота сигнала совпадает с Кд, то амплитуды сигналов на выходах фильтров в среднем одинаковы (рис. 5,13, а).
Если частота сигнала уменьшается, то амплитуда сигнала на выходе первого фильтра (с амплитудно-частотной характеристикой К,(Г)) возрастает (рнс. 5,! 3, о), а на выходе второго фильтра (с амплитудно-частотной характеристикой К (Й) уменьшается. Если частота сигнала увеличивается, то картина меняется на обратную. При построении частотных дискриминаторов с фазовым детектированием используют соотношение 251 5. Основы теории измврвнин параметров сигналов Рис. 5.14.
Структурная схема частотного дискриминатора с фазовым детектированием Ле — — Ке д г (гд) (5.40) при Гд = Рд, или его представление в виде ЬЕ м Ке Цг(Гд + ЬГ ( 2) — г(рд — ЬГ ! 2)) г (гд)1. (5.41) На рис. 5.14 представлен вариант построения схемы частотного дискриминатора с фазовым детектированием, формирующего выходной сигнал в соответствии с формулой (5.41). На фазовый детектор поступают напряжения двух фильтровых каналов. Параметры первого канала, включающего фильтр К1(г), согласованы со спектром сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
