Куприянов А.И., Сахаров А.В. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте (2003) (1186258), страница 51
Текст из файла (страница 51)
И это утверждение справедливо для характеристик любых показателей скрытности (энергетической, структурной, информационной). Величина базы сигнала определяет его помехоустойчивость. Помехоустойчивость характеризует качество функционирования РЭС в условиях действия помех естественного происхождения. Вообще говоря, качество функционирования оценивается вероятностью выполнения радиоэлектронным средством своей задачи (обнаружения и сопровождения цели, правильной передачи или воспроизведения сообщения, наведения оружия). В большинстве случаев показатели помехоустой- 336 Глава 14.
Ралнонезаметность широкополосных сигналов чивости, измеренные по разным шкалам, пересчитываются к порого- вому соотношению сигнал/помеха (шум) (14.4) требуемому лля выполнения поставленной задачи с заданным качеством. Чем выше д, тем хуже помехоустойчивость РЭС. Обычно помехи естественного происхожления — это случайные процессы со спектром, более или менее равномерным в полосе о/; спектра сигнала. При этом соотношение сигнач/помеха в полосе оптимального (согласованного с сигналом) приемника составит (14 5) и тем больше, чем больше база.
Вообще соотношение (14.5) носит ловольно универсальный характер показателя помехоустойчивости. Оно приемлемо не только лля оценки устойчивости против шумовых помех с равномерным в полосе Л/, спектром (это очевидно), но и против узкополосных помех. Действительно, оптимальный для каждого ланного сигнала приемник лолжен вычислять функцию взаимной корреляции принимаемого колебания с опорным, точно соответствующим ожидаемому сигналу по всем известным в точке приема и неинформативным параметрам.
Спектр опорного колебания совпадает со спектром ожилаемого сигнала. Если на коррелятор (или на согласованный фильтр) вместе с сигналом действует помеха мощностью Р„и ~ораздо более узким по сравнению с сигналом спектром о/;,«д/;, то после перемножения с опорным колебанием спектр помехи расширяется до полосы о/;-ь 22)/; =/'. т.е, не меньше чем ло ф, В результате перемножения спектральная плотность помехи становится равной Л'„н Р,/лТс, а ее мощность после интегрирования за время длительности сигнала Р„' = Лг„— 1 Р„ " Т, о/',.Т, (интегрирование за время Т эквивалентно фильтрации в полосе д~ = — ). Иначе говоря, мощность узкополосной помехи на выходе 1 Т, приемйика, оптимального для широкополосного сигнала, уменьшается пропорционально базе этого сигнала. Таким образом, в результате «сво- рачиваниял сигнала с базой В = ф; Т, при когерентном приеме узко- 337 14.2.
Классы широкополосных сигналов Р„ полосная помеха «разворачивается» в колебание с мощностью Р' = — ", н В а входное соотношение сигнал/помеха трансформируется в Р, Р, Р, = — = — 'В = — '4;т,. (14.7) С базой сигнала связана помехозащищенность использующих его РЭС. Вообще говоря, помехозащищенность может быть определена только по отношению к кажлой конкретной помехе (иногда по отношению к классу помех, если показатель помехозашишенности можно определить как функцию классификационного параметра). Иногда вводят осторожные (пессимистические) оценки помехозашищенности: рассматривают эффективность РЭС при самой опасной помехе, т.е. эффективность в соответствии с минимаксным критерием — минимум максимальной потери эффективности.
Иногда говорят о гарантированной помехозащишенности, при которой по отношению к любой помехе эффективность будет не хуже некоторого порогового уровня. Но в более или менее общем случае считается, что помехозащищенность является производной от двух показателей: скрытности и помехоустойчивости. Подобное утверждение имеет вполне приемлемое основание: для того, чтобы поставить более или менее эффективную прицельную помеху, нужно предварительно разведать параметры сигнала, то есть преодолеть его энергетическую и структурную скрытность. Если скрытность хорошая и разведка параметров затруднена, самой лучшей помехой будет шум.
А сохранение эффективности в присутствии шума характеризуется помехоустойчивостью. Но, как уже было показано, обе составляющие показателя помехозащищенности — как скрытность, так и помехоустойчивость — монотонно связаны с величиной базы сигнала. Это означает, что для увеличения помехозашишенности базу сигнала нужно расширять. 14.2. Классы широкополосных сигналов Широкополосные сигналы занимают полосу частот, существенно превышающую ширину спектра переносимого ими сообщения.
Образуются широкополосные сигналы за счет расширения полосы или за счет расширения спектра (рис. 14.2). Для сравнения двух методов образования широкополосных сигналов на рис. 14.2. привелены структурные схемы устройств формирования сигнала с расширением полосы (рис. 14.2, а) и с расширением спектра (рис. !4.2, о). 338 Глава 14. Ралионезаметность широкополосных сигналов Широкополосные сигналы Когерентные Некогерентные Когерентные Некогерентные Иге. 14. 1.
Классификация широкополосных сигналоо а) галс. )4.2 а) расширение полосы; о) расширение спектра Расширение полосы достигается за счет такой молуляции несушего колебания ио(г), при которой формируется сигнал с полосой спектра более широкой, чем у модулируюшей функпии о(г). Классический и типичный пример сигнала с расширением полосы — ЧМ колебание с гг); большим индексом гп = — ' »1.
Расширяется полоса также и пифчи ос ровыми сигналами, когда применяют помехоустойчивое копирование. Обшим недостатком систем, используюших расширение полосы, является то, что они способны удовлетворительно работать лишь при больших отношениях сигнал/шум во входной полосе д,„» 1, т.е. во всей полосе спектра сигнала. Так, аналоговая ЧМ обеспечивает хорошую работу и позволяет реализовать преимушества широкополосных сигналов лишь при 4,„> гп„.
При меньших д,„наступает подавление сигнала шумом. Расширение спектра образуется в результате модуляпии несушсго колебания специальной функпией «(г), не зависяшей от перелаваемого сообшения. Поэтому сигналы с расширением спектра иначе называются сложными сигналами или сигналами с многоступенчатой модуляпией. Операпии, которые выполняются для расширения спектра модуляторами Мод.! и Мод.2 схемы рис.
14.2, б, можно поменять местами: сначала модулировать передаваемым сигналом э(Г) расширяю- 339 14.2. Классы широкополосных сигналов шую функцию я(г), а потом колебанием с расширенным спектром, модулировать несущую ие(!). В этом случае 5(г) называется поднесущим колебанием, а сформированный на выходе сигнал — сложным сигналом с многоступенчатой модуляцией и с поднесущими (чаше всего— импульсными поднесущими) [17!.
Как правило, за счет расширения спектра формируются сигналы, занимающие более широкую полосу частот, чем при расширении полосы. Расширяющая функция л(г) выбирается одинаковой для передатчика и приемника, так что на приемной стороне имеется возможность провести обратное преобразование («сворачивание») спектра, при котором снимается модуляция и сигнал фильтруется в полосе сообщения. Для расширения спектра модулируют амплитуду, фазу или частоту сигнала: з(г) = 1;(г) А (г)созЕсоог+ ср(г)Д, (14.15) где А,(г) — амплитуда, а фг) — фаза сигнала, модулированного сообщением 5(г). В результате модуляции расширяющей функцией д(г) образуются следующие колебания.
При балансной модуляции сигнала (БМ): 5(г) = фг) А, (г)сов[ оз,г» <р(г)); (!4.!6) при фазовой модуляции сигнала (ФМ): 5 (г) = А (г)со5( 03»г» Ьсрф(г) «(р(г) ); (!4.17) и при частотной модуляции (ЧМ) (14. 18) К расширяющей функции предъявляются определенные требования. Во-первых, «(г) должна быть детерминированной: иначе невозможно иметь идентичные реализации расширяющей функции на приемной и на передающей стороне. Во-вторых, сама я(!) должна иметь широкий равномерный спектр (большую базу), а следовательно, относительно большую длительность и узкую автокорреляционную функцию с малыми боковыми выбросами. В-третьих, ансамбль разных расширяющих функций я,(г), (е1:7, используемых разными системами или одной многоканальной системой, лолжен обладать хорошими взаимокорреляционными свойствами: любые л,(г) и я,(г), /~ й /, (е 1:! должны 340 Глава 14.
Ралионезаметность широкополосных сигналов Характеристики сигналов с расширением спектра Свойства расширяющей функции В(1) Хорошие автокоррепя ционные свойства Равномерный широкий спектр Хорошие взаимокоррвпяионные свойства Структурная скрытность Периодичность и простота генерации фуикцвв В(1) Помехоустойчивость Точность синхронизации рис. (4.3, Своиства сигналов с расширенггелг спектра В некоторых случаях возможно одновременное расширение спектра и полосы сигнала.
Например, наряду с применением расширяющей функции е(!) используют цифровое помехоустойчивое кодирование. Сигналы с расширением спектра делятся на когерентные и некогерентные. Пример некогерентного сигнала с расширением спектра— пачка радиоимпульсов, модулированных по амплитуде (АИМ). У такого сигнала информацию переносит амплитуда сигнала, а импульсная последовательность расширяет спектр.
Другой характерный при- быть коррелированны в минимальной степени. В-четвертых, желатсльно, чтобы расширяющая функция была периолической, так как это облегчает построение генераторов (синтезаторов) я(г), Связь свойств расширяющей функции л(г) со свойствами полученных в результате расширения спектра широкополосных сигналов, иллюстрируется графом рис. !4.3. Расширяющая функция а(г) может быть аналоговой, импульсной, дискретной или цифровой. Самые большие возможности для создания широкополосных сигналов открывает применение дискретных по уровню и по времени расширяющих функций, получаемых на основе цифровых кодовых последовательностей.
34! 14.3. Широкополосные сигналы с ЧМ мер — сигналы с перестройкой частоты по случайному или псевдослучайному закону (ППРЧ вЂ” псевдослучайная перестройка частоты, скачки частоты). Некогерентные сложные сигналы характеризуются отношением полосы спектра сигнала к информационной полосе ЛГ",,„ф или, что то же самое, к скорости передачи информации Я: ду«ь~.
2!!ииф (14.19) 14.3. Широкополосные сигналы с ЧМ Ширина спектра ЧМ сигнала ог';с 2ги,„(ти„«1) примерно равна лвойной девиации частоты ~; при больших индексах модуляции гл„и> 1 и равна удвоенной верхней частоте г,ии„в спектре модулируюшей функ- Это соотношение является эквивалентом базы для некогерентных сигналов и определяет выигрыш в помехоустойчивости при выделении широкополосных сигналов на фоне шумов. Когерентные сложные сигналы по большинству показателей превосходят сигналы с некогерентным расширением спектра.
Но некогерентные сигналы проше для реализации как приемников, так и передатчиков (модуляторов). В процессе приема и обработки широкополосного сигнала в оптимальном приемнике происходит уже упомянутое выше «сворачивание» или «сжатие» сигнала с базой В» 1 в простой сигнал с базой В в 1, содержаший сообшение. Эффект сжатия — это основная особенность как самого сложного когерентного сигнала, так и оптимального приемника для него. Различают два вида сжатия сигнала: по времени и по частоте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
