Лекция №19-20. Конспекты к слайдам (1186400), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Слайд 35
Рисунок 10 – Диаграммы, поясняющие работу временного дискриминатора:
а – сигнал на выходе детектора,
б – стробирующее напряжение,
в – сигнал на выходе перемножителя,
г – сигнал на выходе интегратора
Слайд 36
Во временных дискриминаторах с фазовым детектированием выходной сигнал пропорционален
(41)
При практической реализации операция дифференцирования заменяется вычислением конечной разности (с точностью до константы):
(42)
Слайд 37
Схема одного из возможных вариантов построения такого временного дискриминатора представлена на рис.11.
В дискриминаторе осуществляется корреляционно-фильтровая обработка принимаемого (например, фазоманипулированного) сигнала.
Рисунок 11 – Структурная схема временного дискриминатора с фазовым детектированием
Слайд 37
4 ИЗМЕРЕНИЕ РАДИАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ЦЕЛИ
4.1 Неследящие измерители скорости
Радиальную скорость цели обычно оценивают по результатам измерения доплеровского сдвига частоты отраженного сигнала.
Для получения оценки 
необходимо по принятой реализации вычислить модуль (либо квадрат модуля) комплексного корреляционного интеграла как функцию доплеровской частоты и найти аргумент (частоту), соответствующий максимуму этого модуля.
В общем случае неследящий измеритель скорости состоит из 
каналов, каждый из которых содержит согласованный фильтр (СФ), настроенный на соответствующее значение доплеровского сдвига частоты, и амплитудный детектор.
По номеру канала, на выходе которого амплитуда сигнала максимальна, оценивают доплеровскую частоту.
При этом расстройка соседних частотных каналов должна быть как минимум в 3—5 раз меньше разрешающей способности измерителя по частоте.
Для реализации точности измерения, близкой к потенциальной, по соседним отсчетам в окрестности максимума следует осуществлять параболическую аппроксимацию выходных данных, а за оценку доплеровского сдвига частоты принимать соответствующую координату вершины аппроксимирующей функции.
Слайд 38
Устройство, предназначенное для совместного измерения запаздывания и доплеровского сдвига частоты, должно формировать функцию правдоподобия (или логарифм от нее) в интересующем нас диапазоне изменения оцениваемых параметров, а в качестве оценки принимать те значения, при которых эта функция имеет максимум.
На рис. 12, а представлен пример обобщенной структурной схемы такого устройства.
Оно состоит из множества каналов, перекрывающих весь ожидаемый частотный диапазон доплеровского сдвига частоты сигнала цели.
Слайд 39
Каждый канал настроен на определенную частоту, обеспечивает согласованную обработку сигнала с фиксированным доплеровским сдвигом и включает согласованный фильтр и детектор огибающей. На выходе каждого канала (см. рис. 12, б) формируется функция правдоподобия по задержке для фиксированной частоты.
Сигнал на выходе всего устройства воспроизводит функцию правдоподобия в координатах «запаздывание—доплеровский сдвиг частоты» в заданной области изменения параметров.
Поскольку исходный процесс — сумма полезного сигнала и шума, выходной сигнал содержит три компонента.
Первый компонент соответствует сигнальной составляющей. Его амплитуда зависит от мощности принимаемого сигнала, форма определяется функцией рассогласования, а координаты максимума соответствуют параметрам сигнала, отраженного от цели.
Второй и третий компоненты обусловлены шумом и взаимодействием сигнала и шума при обработке. Они являются случайными, приводят к смещению максимума и, следовательно, к ошибкам измерения.
Слайд 40
Если бы функция рассогласования сигнала имела один очень узкий центральный пик и амплитуда сигнальной составляющей существенно превышала шумовую, то шум практически не влиял бы на положение максимума и, следовательно, не приводил бы к ошибкам измерения.
Возможным приближением к такой функции может рассматриваться функция рассогласования сигнала в виде одиночного прямоугольного импульса длительностью 
.
Она имеет единственный пик, ширина которого по оси 
прямо пропорциональна, а по оси 
— обратно пропорциональна длительности импульса.
Поскольку протяженность пика конечна, шум приводит к смещению максимума функции, т. е. к ошибкам измерения.
При регулярных измерениях ошибки лежат в окрестности главного максимума, определяемой параметрами импульса.
Уменьшение, например, длительности импульса приводит к уменьшению ширины пика функции рассогласования по оси .
При этом точность измерения времени запаздывания возрастает.
Однако возрастают ошибки измерения частоты, поскольку ширина пика функции рассогласования по оси увеличивается.
Таким образом, варьируя единственным параметром — длительностью импульса, можно влиять на ошибки измерения дальности (скорости), однако уменьшение ошибок измерения по одной координате приводит к увеличению ошибок измерения по другой.
Рисунок 12 – Обобщенная структурная схема измерителя запаздывания и доплеровского сдвига частоты (а) и эпюры сигналов на выходах каналов (б)
Если требуется одновременно уменьшать ошибки измерения и дальности, и скорости, необходимо переходить к сложным сигналам, например когерентным импульсным последовательностям.
Анализ функции рассогласования сигнала данного типа показывает, что ширину главного пика по оси частот, а следовательно, и ошибки измерения частоты, можно уменьшить, увеличив длительность последовательности.
Укорачивая импульсы, можно уменьшить ширину главного пика по оси времени.
Таким образом, увеличивая длительность последовательности и ширину спектра импульсов, можно уменьшать площадь области высокой корреляции функции рассогласования сигнала в окрестности максимума, что дает возможность одновременно повысить точность измерения и времени запаздывания, и доплеровского сдвига частоты.
Однако платой за это является появление побочных пиков функции рассогласования, что может приводить к грубым ошибкам измерений.
Слайд 41
4.2 Следящие измерители дальности и доплеровского сдвига частоты
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. 13, вычисляется конечная разность вида
(43)
Здесь 
, 
— выходные сигналы каналов, расстроенных по частоте на 
.
Рисунок 13 – Структурная схема частотного дискриминатора с амплитудным детектированием
Слайд 42
Управляемый гетеродин вырабатывает колебание, частота которого определяется напряжением, пропорциональным ожидаемому доплеровскому сдвигу частоты сигнала.
Принимаемое колебание преобразуется в смесителе на промежуточную частоту.
Преобразованное (демодулированное) колебание поступает на два канала обработки, в которых полосовые фильтры ПФ1 и ПФ2 расстроены по частоте.
В каналах осуществляется вычисление модулей и .
Разность напряжений на выходе детекторов (сигнал ошибки) будет пропорциональна разности априорной и текущей оценок доплеровской частоты.
Слайд 43
На рис. 14 представлены амплитудно-частотные характеристики фильтров, а также спектр сигнала на выходе смесителя.
Напряжение на выходе детектора каждого канала определяется степенью перекрытия амплитудно-частотного спектра сигнала и амплитудно-частотной характеристики соответствующего фильтра.
Рисунок 14 – Сигналы на выходе каналов частотного дискриминатора с амплитудным детектированием
Слайд 44
При построении частотных дискриминаторов с фазовым детектированием используют соотношение
(44)
или его представление в виде
(45)
На рис. 15 представлен вариант построения схемы частотного дискриминатора с фазовым детектированием, формирующего выходной сигнал в соответствии с формулой (45).
Рисунок 15 – Структурная схема частотного дискриминатора с фазовым детектированием
Слайд 45
На фазовый детектор поступают напряжения двух фильтровых каналов.
Параметры первого канала, включающего фильтр 
, согласованы со спектром сигнала.
На его выходе формируется величина, пропорциональная 
.
Сигнал на выходе второго канала, включающего фильтры, настроенные на частоты 
и 
и устройство вычитания, пропорционален разности 
.
После перемножения сигналов в фазовом детекторе и фильтрации формируется сигнал ошибки.
Слайд 46
4.3 Точность измерения параметров
Будем предполагать, что измерения регулярны.
Для регулярного измерения, характеризующегося тем, что отношение сигнал—шум велико (более 8... 10), а функция правдоподобия унимодальна и дважды дифференцируема, ошибки измерения можно считать распределенными по нормальному закону с нулевым математическим ожиданием.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
