Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 230
Скачиваний: 0
Выражение (6.5.2) можно использовать для определения отклоне ний выходного параметра при известных детерминированных значе ниях отклонений Ар;.
Отклонения Ар; могут обусловливаться начальными отклонения ми параметров элементов, тогда их нужно рассматривать как случай ные величины и описывать функциями w (p;„), m (р;„) и D (р;„). При этом удобно за точки, относительно которых ведется разложение, при нять m (р;„), т. е. р;0 = m (ріп). Тогда Ар;п — центрированные слу чайные величины.
Пользуясь правилами оперирования с числовыми характеристи ками случайных величин, из (6.5.2) можно получить выражение для математического ожидания и дисперсии выходного параметра при
наличии |
первоначальных |
отклонений |
элементов: |
|
|
|
m (L„) •= L 0 - f m (ALn) = |
/ [m (pl n ), m (p2 l I ),..., |
m (pn H )] |
+ |
|||
1 |
" |
-i |
m(Ар;н |
АрЛ і ) = / [p1 0 , p2 0 |
p n 0 ] -f- |
|
+ — S hi m(Apî„) + |
2 ki} |
где AL и = |
L H — L 0 , |
L 0 = / (p1 0 , |
p2 0 , |
pn 0 ), r 0 - — коэффициент |
корреляции |
между р ; н и р7 -н . |
слабо |
выраженных нелинейности |
|
При небольших |
отклонениях, |
и корреляции для расчетов можно пользоваться приближенным выра жением
m (LH ) ж f [p1 0 , p2 0 , •••> P,iol = L 0 . |
(6.5.4) |
Дисперсия выходного параметра при использовании только пер вого члена разложения (6.5.2) будет равна
n
D (L H ) « £ kt D ( P i n ) + 2 Y k-t kj f ij Y D (p;H ) D (P ; ,,). (6.5.5)
Из (6.5.5) можно получить более удобную для расчетов зависи мость относительной дисперсии выходного параметра от относитель ных дисперсий D (ApiJpio):
D (LJL0) |
= D ( ALJL0) |
n |
ti* |
D (APia/Pi0) |
+ |
|
« 2 |
|
|||||
+ 2 |
2 |
kJk}ri}VD(APiJPt0)D^pjJpjo), |
(6.5.6) |
|||
|
i <! |
|
|
|
|
|
|
àf (PlH. P2H - • • • . Pnn) Pio' |
|
|
|||
|
ÖPi/(Pio> |
P 2 0 . - - . . |
Pna) |
Р ін p io |
|
|
211
6.5.2. Определение влияния изменения температуры и времени на числовые характеристики параметров устройств
Наиболее существенными дестабилизирующими факторами яв ляются температура и время [6.12—6.14]. В практических приложе ниях часто используются приближенные методы, предполагающие наличие квазидетерминированной линейной зависимости параметров от температуры и времени как у элементов, так и у устройств.
Если для температурных отклонений принять, что
|
L ( A T ° ) - Z . 0 ( H - a L |
|
j ! M - ( A T ° ) |
|
|
A T ° H L 0 |
|
||
|
(AT) = |
pi0 (1 |
- I - ap i AT°), |
(6.5.7 |
где |
aL и ар, — соответственно случайные температурные |
коэффициен |
||
ты |
выходного параметра и параметров |
элементов; АТ° — отклонение |
температуры от номинального значения, то, взяв частную производ ную по температуре от (6.5.1), можно получить,
п |
m (api), |
D (aL) = |
п |
D (ap i ), |
m (aL) = ^kf |
У, fe*2 |
|||
i= 1 |
|
|
i= 1 |
|
так как |
|
|
|
|
aL-- |
dL 1 |
dpi |
J_ |
|
|
|
|
|
(6.5.8)
(6.5.9)
Тогда выражения для условного математического ожидания и ус ловной дисперсии относительного отклонения выходного параметра при температуре АТ° будут иметь вид:
m |
AL (ДТ°) |
m (aL) AT° = AT° У] |
k*m(api), |
D AL |
(AT) |
D (aL) (AT°)2 = (AT°)2 |
kV D (ap i ). (6.5.10) |
|
L 0 |
|
|
Аналогично, допуская в первом приближении, что справедлива линейная квазидетерминированная зависимость изменения выходных параметров и параметров элементов от времени, т. е.
L (At) = Lo (1 + |
cLAt) |
= |
L 0 |
[1 + |
AL |
(A/)/L0 l, |
Pi (At) |
= |
p i 0 |
(1 + |
cpi |
At), |
(6.5.11) |
212
где At — интервал времени, по истечении которого определяется изме нение параметра; срі и с,_. — случайные коэффициенты старения, можно получить
|
m |
A L (1st) |
--= m (cL) At |
At |
2 |
k* m |
(cPi), |
|
||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
І=І |
|
|
|
D |
AL (At) |
= D(cL)(Atf |
= |
(Atf |
І |
kV |
D(cpj). |
(6.5.12) |
||
|
|
|
|
|
|
|
i = |
l |
|
|
6.5.3. Определение числовых характеристик параметров |
||||||||||
при |
совместном действии |
дестабилизирующих |
факторов |
|||||||
и начальных |
|
отклонений |
|
|
|
|
|
|||
Одной из задач при анализе |
схем |
реальных устройств |
является |
определение условных числовых характеристик выходного параметра при совместном воздействии ряда дестабилизирующих факторов, имею щих конкретные значения.
Из (6.5.3), (6.5.7) и (6.5.11) можно получить, что при одновременном воздействии дестабилизирующих факторов, наличии начальных от
клонений и при |
ALJL0 |
С |
1, |
|
|
|
|
|
AL |
(AT°)/L0 |
« 1 |
и |
AL {At)/L0 |
« 1 |
|
||
L ( H ' |
^Т°' |
A t ) |
|
[L0 |
+ AL (H, AT0 , At)]/L0 |
ça |
||
|
ça |
1 + |
ALJL0 |
+ |
a/_AT° + |
cLAt. |
(6.5.13) |
При этом, считая математическое ожидание ухода выходного параметра для начальных (производственных) отклонений равным нулю, можно получить
m [AL (и, АТ°, At)!Lu] |
ça m (aL) AT + m (cL) At, |
|
D [AL (H, AT°, At)/L0] |
ça D (ALJL0) |
+D (<xL) (AT°)2 + D (cL)At2. (6.5.14) |
Полученные выражения позволяют определить границы изменения |
||
выходного параметра |
при заданных изменениях дестабилизирующих |
факторов. Для получения верхней границы относительного отклонения выходного параметра необходимо выявить максимальные значения дестабилизирующих факторов, определяющие положительные откло нения условных математических ожиданий, и для этих значений найти суммарный уход математических ожиданий, к которому необходимо прибавить утроенное значение суммарного среднеквадратичного от клонения. Аналогично определяется нижняя граница отклонения вы ходного параметра [6.14].
Учет действия других дестабилизирующих факторов (влажности, запыленности и т. д.) обычно учитывается введением коэффициента £ соответствующей величины.
213
6.5.4. Определение функций распределения для коэффициентов передачи каналов и эквивалентного смещения порога
Как уже отмечалось выше, во многих случаях недостаточно знать числовые характеристики и необходимо использовать функции рас пределения параметров. Рассмотрим их определение для тех пара метров, влияние которых на достоверность и потери энергии изуча лось в § 6.4.
Коэффициент передачи реального канала устройства оптимальной обработки /Скр в общем случае является произведением коэффициентов
передачи функциональных устройств |
Куір |
(в § 6.4. для Ккр в за |
висимости от вида схемы использовались |
обозначения Kz р и Ки р): |
|
КкР П Куг |
|
(6.5.15) |
I— 1 |
|
|
где пу — количество функциональных |
устройств в канале. Логариф |
|
мируя (6.5.15), получаем |
|
|
|
|
(6.5.16) |
Следовательно, по центральной предельной теореме закон рас |
||
пределения логарифма коэффициента |
усиления канала будет прибли |
жаться к нормальному при любых распределениях логарифмов ко
эффициентов |
передачи |
отдельных функциональных |
устройств, т. е. |
коэффициент |
усиления |
канала имеет закон распределения, близкий |
|
к логарифмически нормальному. Обычно это справедливо и при не |
|||
большом количестве функциональных устройств, так как в свою оче |
|||
редь In Куір |
имеет распределение, приближающееся |
к нормальному, |
ввиду того, что КУІР является произведением |
коэффициентов усиле |
|||
ния отдельных каскадов, |
входящих |
в функциональные устройства. |
||
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
(6.5.17) |
где параметры функции |
распределения: |
|
||
|
Лу |
\пт(Кѵі)= |
Пу |
т(КУі)&Кк .0» |
т(1п/С К р) ^ |
2 |
П |
D ( l n K K p ) « D ( K K p ) / m 2 ( K K p ) ~
"У
2 D (KVl)/n? (КѴІ) =--- D (Ккр/Кко)-
214
Выражения (6.4.3) и (6.4.10) дают зависимость потерь от относи тельных отклонений коэффициента усиления или от отношения коэф фициентов усиления двух каналов. Для относительных отклонений коэффициентов передачи из (6.5.17)
J
x e x p f - 1 " ^ ^ " ! , |
(6 5 18) |
Очевидно, что для отношения коэффициентов передачи каналов /Скр і/Лкрг. использовавшегося в (6.4.5) и (6.4.10), закон распре деления аналогичен (6.5.18), но
D (/еК рі/ЯкР 2) « |
2D (Ккѵ/Кко). |
|
Эквивалентное изменение |
уровня порога канала |
определяет |
ся величинами паразитных напряжений, возникающих в отдельных
функциональных |
устройствах, |
реализованных |
на постоянном |
токе, |
|||||||||
и изменением уровня срабатывания порогового |
устройства |
(в |
§ 6.4 |
||||||||||
эквивалентное изменение уровня порога |
в зависимости от схемы обо |
||||||||||||
значалось |
ô z |
или ô„.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
одноканальных |
схем |
приема |
сигнала |
с пассивной |
паузой |
|||||||
|
|
|
|
|
|
"У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 K / " S K= 2 |
оуі/ы.у,, |
|
(6.5.19) |
||||||
|
|
|
|
|
|
t = î |
|
|
|
|
|
|
|
где u e K и |
usyi |
— отклик |
на |
сигнал |
на |
выходе |
канала и функцио |
||||||
нального |
устройства. |
|
|
|
|
|
|
|
w (ôK ) |
|
|
||
Из (6.5.19) |
следует, |
что |
функция |
распределения |
близка |
||||||||
к нормальной, тем более, что обычно |
функции w (ôy,) |
близки к нор |
|||||||||||
мальным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для числовых характеристик, которые использовались при рас |
|||||||||||||
четах по (6.4.2.) |
и (6.4.4), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
"У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m ( ô K / « s K ) |
= |
2 |
|
т(8Уі/и8Уі) |
|
|
|
|
и
«У
D(ôK/tlsK)= 2 £>(Ôy;/Wsy;).
1 = I
В схемах распознавания [см. (6.4.6) и (6.4.14)] сказывается влия ние только отклонения от среднего, поэтому
m ( C W « S K ) = |
0 |
|
и |
|
|
"у |
|
|
D (ààK/us к ) = 2 S D (ЬУі/изУі) |
= 2D (ôK/usK), |
. |
a закон распределения близок к нормальному.
215