Куприянов А.И., Сахаров А.В. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте (2003) (1186258), страница 13
Текст из файла (страница 13)
4.3) лля известного значения коэффициеита глубины модуляции т определяется пороговое соотношение сигиал/шум иа входе (в полосе приемника ралиоразведки), при котором достигается выходное соотношение сигиал/шум ие ниже минимального для обеспечения разборчивости речи. Все полученные результаты справедливы в предположении о линейности демодулятора, работающего без подавления, т.е. ие увеличивающего уровень выходного шума по сравнению со входным. Это утверждеиие является довольно сильной идеализацией по следующим причинам. 1, Линейный демодулятор — это синхронный детектор, использующий умножение входного принятого сигнала, наблюдаемого в аддитивиой смеси с шумом, иа опорное колебание, когереитиое составля- 4.!. Перехват аналоговых сообщений ющей на несущей частоте. Для формирования такого когерентного колебания необходим следящий фильтр, обычно реализуемый по схеме фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).
Но система ФАПЧ не может иметь бесконечно узкую полосу. Следовательно, сформированное им опорное колебание непременно будет содержать шумовую компоненту с мощностью (4. 13) где ду' — эквивалентная шумовая полоса системы ФАПЧ. Этот шум статистически независим от выходного шума демодулятора и, слеловательно, складывается с ним по мощности, уменьшая тем самым выходное соотношение сигнал/шум: Чиых = ' — = Чшвх 1 — р = Чшвх 1 р (4.14) в меру соотношения Щ„Р,„в„шумовой полосы ФАПЧ и ширины спектра сообщения. 2. Сам синхронный детектор технически невозможно выполнить в виде идеального перемножителя. Обычно перемножитель двух колебаний и1(г) и из(г) работает в соответствии с правилом и,(г) из(г) = 0,25(((и,(г) + и,(г)3~ — 1(и,(г) — из(г)))~, (4.15) т.е. по схеме (рис.
4.4). ,(и ойп Рис. 4.4. Аналоговый неремнолеитель В частности, подобные технические решения применяют при использовании в качестве фазовых детекторов балансных перемножителей, интегральных перемножителей на основе дифференциальных каскадов. Если схемы возведения в квадрат неидентичны, после выходного вычитаюшего устройства не будет полной компенсации случайных 82 Глава 4. Качество выделения сообщений средствами радиоразведки (шумовых) компонент, образованных биениями сигнала с шумом на нелинейностях квадраторов, Этот эффект проявляется тем сильнее, чем меньше соотношение сигнал/шум на входе.
Если считать, что обычная инструментальная точность возведения в квадрат составляет порядка 5% (это характерный уровень приведенной погрешности хорошего квадратичного вольтметра), то разница погрешностей двух независимых квадраторов будет в,/2 раз больше, т.е. примерно 7%. На эти 7% увеличится мощность флуктуационной составляющей шума на выходе перемножителя (синхронного детектора). Соответственно на эту же величину уменьшится выхолное соотношение сигнал/шум.
3. В спектре балансно-модулированного сигнала отсутствует составляющая на несущей частоте. Поэтому для демодуляции такого колебания необходимо применять специальные схемы восстановления несущей. Такие схемы используют нелинейные преобразования входного процесса. Но нелинейные преобразования всегда сопровождаются подавлением сигнала шумом. 4.Демодулятор сигнала с ОБП вЂ” это смеситель, переносящий спектр входного колебания из окрестности частоты несущего/а в полосу сообщения (О; Р'„я„]. Для реализации такого переноса обычно в спектре сигнала с ОБП оставляют несущую, пропорционально уменьшая тем самым мощность сигнальных составляющих.
Кроме того, при демодуляции колебаний с ОБП возможны подавления слабого сигнала шумом на нелинейностях смесителя. Но эти эффекты поддаются учету только для конкретных схем демодуляторов и структур модулированного сигнала. 5. Если вместо синхронного детектора, оптимального для выделения сигнала с линейной модуляцией из шума, используется амплитудный детектор, демодуляция принципиально будет сопровождаться подавлением слабых сигналов, когда 87,„< 1. Известно [10], что амплитудный детектор при слабых сигналах хорошо описывается моделью квадратичного преобразования входного колебания.
В процессе такого преобразования образуются дополнительные флуктуационные составляющие, мощность которых добавляется к мощности шума и уменьшает выходное соотношение сигнал/шум. В [10] показано, что для квадратичного детектора справелливо соотношение (в наших обозначениях) 8788 ? 8 Ы Л (4.1 6) 8788 При слабых сигналах, когда 87,„< 1, из (4.16) следует, что 87, „= д Зм. В противоположной ситуации при 87„» 1 соотношение (4.16) лает 4.
!. Перехват аналоговых еообшеннй 83 г),н„= — '"", т.е. в 2 Раза меньше, чем на выходе линейного (и синхронного) детектора. Этот эффект можно объяснить тем, что при квадратичном детектировании сигнал выносит помеху на участки характеристики с большей крутизной. При этом влияние помехи увеличивается, а выходное соотношение сигнал/шум падает, хотя и не так быстро, как при слабых сигналах. Соотношение (4.16) получено в предположении, что на квадратичный детектор вместе с узкополосным нормальным шумом действует немолулированный синусоидальный сигнал, Но его можно полностью и точно распространить на случай детектирования прямоугольных радиоимпульсов.
Наличие амплитудной модуляции сигнала, если ее рассматривать как медленные изменения амплитуды входного сигнала, не оказывает существенного влияния на изменение выходного соотношения сигнал/шум. Иначе говоря, и в этом случае соотношение (4.16) можно рассматривать как оценочное для соотношения сигнал/шум на выходе амплитудного детектора, используемого для демодуляции колебания с линейной модуляции. Разумеется, для таких оценок в (4,16) следует учитывать мошность только сигнальных, зависяших от сообшения, составляющих спектра сигнала.
С учетом сказанного, а также того, что суммарная мошность информационных составляюших в соответствии с (4.11) тз„, Ре, соотношение (4.16) можно преобразовать к нилу Чвнх (1 ь 2г(„т,„) (4.17) Диаграмма обмена между мошностью входного сигнала и коэффициентом глубины модуляции, аналогичная рис. 4.4. для оптимального демодулятора, приведена на рис. 4.5. Для сравнения обе диаграммы изображены на одном рис. 4.6. Заштрихованная на рис. 4.6 область содержит все возможные диаграммы лля любых практически применимых приемников.
Нижняя граница этой области соответствует оптимальному демодулятору сигнала с линейной модуляции„а верхняя— квадратичному детектору. Таким образом, заштрихованная на рис. 4.6 полоса дает представление о разбросе оценок порогового соотношения сигнал/шум при линейных видах модуляции. Разброс обусловлен различием моделей процесса демодуляции. Любая реальная схема демодулятора обеспечивает пороговое выходное соотношение сигнал/шум при д,„большем, чем нижняя граница заштрихованной на рис. 4.6 области, но меньшем верхней границы. 84 Глава 4. Качество вьыеленвя сообщений средствами радиоразаелки Таким образом, при линейных видах модуляции выходное соотношение сигналгшум никогда не бывает больше входного.
Принципиально иное положение складывается при нелинейной модуляции. 100 10 0,1 0,01 О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Рис. 4.5. Диаграмма обмена входного соотноигенил сигнал/шум на глубину АМ при оптимальнои демодуляции 100 10 0,1 0,01 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Рис. 4.б. Область пороговых АМ сигналов длл приемников РРТР При малых индексах ЧМ т„„< 1 ширина спектра сигнала не превосходит двойной ширины спектра сообщения (узкополосная ЧМ) и соотношение сигнал/шум при демодуляции не увеличивается. Мощность информационных компонент в спектре Ч М сигнала такая же, как и при АМ.
Поэтому при анализе пороговых свойств узкополосных ЧМ сигналов (т„и<1) можно пользоваться теми же соотношениями и диаграммами рис. 4.3, что и для АМ. 85 4.!. Перехват аналоговых сообшений (4.19) зм»х — зава = 2т,„а < 2а. Поэтому информационная производная ! ел (г) ач— (4.20) и приращение сообщения а(х(г) не больше вызываемого им прираще- ния сигнала ~егз(г'( < ~г/х(г~, (4,21) Значит, если к сигналу прикладывается шум, искажающий его на некоторую величину бз, демодулированное сообщение х" будет искажаться на бх» < бз не больше, чем на бк В случае нелинейной (фазовой или частотной) модуляции модуль вектора сигнала остается постоянным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
