Варакин Л.Е. Теория систем сигналов (1978) (1151881), страница 27

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 27)

5.3 представлена структурная схема приемника. Он является адаптивным,так как подстраивается под помеху, максимизируя отношение сигнал/помеха (5.38). Адаптивный приемник состоит из Л каналов по числу элементов. Каждый канал представляет собой последовательное соединение элементного согласованного фильтра, каскада стробирования, линии задержки и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Элементный согласованный фильтр (СФ) осуществляет оптимальный прием элемента.

Если элементы не перекрываются по частоте, то он состоит из полосового фильтра и фильтра, согласованного с элементом в выделяемой полосе частот. Так осуществляется селекция по частоте. В момент окончания элемента в каскаде стробирования производится отсчет напряжения на выходе согласованного фильтра. Импульс отсчета (строб-импульс) поступает от синхронизатора, который на рис. 5.3 не показан. Отсчет напряжения на выходе элементного согласованного фильтра в момент окончания элемента эквивалентен селекции элемента во времени, поскольку в этом отсчете сосредоточена вся информация об элементе 120 с точки зрения оптимального приема. Отсчет с помощью линии задержки смещается во времени так, чтобы отсчеты были совмещены друг с другом в момент окончания сигналов.

Отсчеты с выходов всех каналов поступают на анализатор каналов (АК), который производит анализ отсчетов и па основе анализа определяет значения весовых коэффициентов ~р (5.37). В соответствии с полученными значениями гр в усилителях устанавливаются коэффициенты усиления, пропорциональные р . Поэтому на выходах усилителей уровни отсчетов будут пропорциональны слагаемым <р г , а на выходе сумматора получим сумму г (5.30), в которую слагаемые входят с весовыми коэффициентами (5.37). Вычисление весовых коэффициентов ч~ требует знания как сигнальной составляющей Р, так и дисперсии помехи о', хотя в процессе приема элементов известны только величины г = )/ + $ (5.19).

Относительно Р можно предположить, что они известны. Но даже и при этом необходимо находить оценки аД по измеренным значениям г . Отметим, что определение оценок дисперсии помехи о' является статистической задачей и заслуживает отдельного глубокого исследования. Не решая этого вопроса, будем полагать, что весовые коэффициенты ~р определены. Помехоустойчивость адаптивного приемника (рис.

5.3) зависит от отношения числа пораженных элементов Я к общему числу элементов Л (рис. 5.2). Повышение помехоустойчивости основано на селекции пораженных элементов и уменьшении соответствующих весовых коэффициентов. Адаптивный приемник производит селекцию по частоте, времени и форме элементов. Селекция по частоте и времени осуществляется элементными согласованными фильтрами, которые согласованы с элементами с учетом несущей частоты этих элементов. Селекция по времени обусловлена отсчетом напряжения на выходе элементного согласованного фильтра в момент окончания элемента. Число элементов сигналаЛ может быть выбрано, исходя из условия повышения помехоустойчивости, и в общем случае может не совпадать с числом элементов, из которых сигнал сформирован. Поясним это.

Обратимся к рис. 5.1. Допустим для простоты, что базисный прямоугольник разбит на М частотных полос (каналов) и на М временных полос (каналов). Число полученных прямоугольников равно М'. Если в каждом из них расположен элемент сигнала, то число элементов равно Л =- М'. При этом и число каналов в адаптивном приемнике также М'. Если действует узкополосная помеха (жирная горизонтальная полоса на рис. 5.1), то число пораженных элементов равно М, а отношение Я/Л = 1/М.

Точно такое же положение будет и в случае действия импульсной помехи (жнрная вертикальная полоса на рис. 5.1), и в случае помехи в виде ДЧ сигнала первого порядка (вертикальная штриховка). Если используется ДЧ сигнал первого порядка (наклонная штриховка) с числом элементов Л =- М, то при действии тех же помех в соответствии с рис. 5.1 отношение Я/Л = 1/М. 121 Допустим теперь, что осуществляется прием частотного сигнала (см. рис. 1.3, 1.4), состоящего из Л/ частотных элементов.

Этот сигнал занимает весь базисный прямоугольник. Для оптимального приема с оптимальным накоплением такой сигнал надо представить не в виде частотных элементов, а в виде элементов, занимающих отдельные частотно-временные прямоугольники согласно рис. 5.1. Число таких элементов Л может быть и не равным /1/. Точно такое же положение будет и в случае приема дискретного сигнала. Из сравнения приема дискретных, частотных и дискретных частотных сигналов следует, что адаптивный приемник будет наиболее простым для дискретных частотных сигналов.

Квазиоптимальное линейное накопление. Вычисление весовых коэффициентов ~р (5.37) требует определения дисперсии о' и сигнальной составляющей У , если последняя неизвестна, по отсчету з на выходе элементного согласованного фильтра. Можно предложить квазиоптимальное определение весовых коэффициентов, при котором нет необходимости находить отдельно оценку о'.

Положим, что У известно, и будем находить оценку величины Р =У* + о', равной средней мощности и-го отсчета. Образуем весовой коэффициент р следующим образом: ~р,„= У /(У' + о'). (5.42) В этом случае согласно (5.20), (5,35) отношение сигнал/помеха будет равно л да= ~ ~', дз (1+да) ' ~чг~ дз (1+дз) ' (5.43) ~т=! т.= ! Проиллюстрируем полученную формулу на том же простом примере, для которого были найдены формулы (5.39). Положим,что в Я каналах элементное отношение сигнал(помеха равно дз„а в Л— — каналах — д~„причем дэ (( дз. Подставляя эти значения в (5.43) и учитывая, что д' „,„, = Лд'„получаем (5.44) Зависимость (5.44) при различных отношениях д,'/дз изображается кривыми, которые близки к кривой б на рис.

5.2. Отметим, что структурная схема приемника с квазиоптимальным накоплением совпадает со схемой приемника, изображенного на рис. 5.3. Сравнение оптимального и квазиоптимального накопления. Из рассмотрения графиков рис. 5.2 можно сделать следующие выроды. 1. Оптимальное и квазиоптимальное накопление при числе пораженных элементов Я ( Л всегда обеспечивает выигрыш в отношении сигнал/помеха по сравнению с линейным накоплениеь1.

Этот 122 выигрыш имеет наибольшее значение при малом числе пораженных элементов и тем больше, чем больше мощность помехи, действующей на пораженных элементах. 2. Если мощная помеха воздействует на все элементы (Я = Л), то любое накопление обеспечивает одно и то же отношение сигнал/ помеха. 3. С увеличением мощной помехи отношение сигнал/помеха при оптимальном и квазиоптимальном накоплениях стремится к значению, определяемому формулой (5.40) (кривая 5 на рис.

5.2). Эта формула характеризует приемник, в котором каналы с малым элементным отношением сигнал/помеха д', (с большой помехой) просто отключаются от сумматора. Структурная схема такого при- /гони г емника совпадает со схемой ъ ъ приемника, изображенного на рис. 5.3, с той разницей, что усилители превращаются в' клю- ~ ' ' ' ~4' чи: или пропускают отсчеты в Ханпп Л сумматор, или не пропускают. Нелинейный приемник. Реализация оптимальных и квазиоптимальных приемников в соответствии со структурной схемой, представленной на рис.

5.3, требует определения структуры анализатора каналов (АК). Иногда вместо АК и усилителей с регулируемым коэффициентом усиления в каждом канале используют ограничители ]6, 7, 66, 186], которые подавляют мощные помехи, но вносят потери в остальные каналы. При действии шумовых помех в виде нормального случайного стационарного процесса потери составляют примерно 2 дБ ]102, 185]. Наличие ограничителя в канале с согласованным фильтром приводит к тому, что такой канал является оптимальным фазовым обнаружителем сигнала ]104, 185], так как ограничитель устраняет все амплитудные изменения, в том числе вызванные мощной помехой. На рис. 5.4 приведена структурная схема одного из возможных нелинейных приемников ]6, 7].

На входе приемника стоит широкополосный полосовой фильтр, полоса пропускания которого не меньше ширины спектра сигнала Р. Следующий за ним ограничитель предназначен для ограничения возможных импульсных помех. Уровень ограничения должен устанавливаться по эффективному значению суммы сигнала и помех. Затем спектр сигнала разбивается на Л неперекрывающихся полос. Каждый канал состоит из полосового фильтра с полосой пропускания Е, = г/Л. Напряжения с выходов полосовых фильтров поступают на «жесткие» ограничители, которые подавляют возможные узкополосные помехи. Напряжение с выходов ограничителей поступает на согласованный фильтр. Так как такой приемник подавляет мощные узкополосные и импульсные помехи, то он подавляет любые мощные 123 помехи, действующие в тех или иных элементных прямоугольниках на частотно-временной плоскости. При шумовых помехах такой приемник близок к оптимальному фазовому обнару- жителю.

5А. Фильтрация сосредоточенных помех В 2 5.2 было рассмотрено воздействие шумовой помехи, действующей на произвольный элемент сигнала. Обратимся к воздействию сосредоточенной шумовой помехи, полностью перекрывающей спектр всего сигнала. Сосредоточенная помеха с равномерным спектром.

Характеристики

Список файлов книги