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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 ) ~

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

§ 6.4

эквивалентное изменение уровня порога

в зависимости от схемы обо­

значалось

ô z

или ô„.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

одноканальных

схем

приема

сигнала

с пассивной

паузой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 K )

 

 

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),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m ( ô K / « s K )

=

2

 

т(8Уі8Уі)

 

 

 

 

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

 

 

 

 

D (ààK/us к ) = 2 S D (ЬУізУі)

= 2D (ôK/usK),

.

a закон распределения близок к нормальному.

215