Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf

(УЛЗ) от базы сигнала, обусловленных наличием начальных отклоне­ ний и температурной нестабильности (ДТ = 40°).

Рис. 6.10.6. Рис. 6.10.7.

При получении зависимостей были взяты ориентировочные пара­ метры линий задержки из табл. 6.9.1. Кроме того, предполагалось, что для электрических МЛЗ характерны независимые отклонения величин задержки между отводами, а для ультразвуковых — общие для всей линии задержки.

Из этого рисунка видно, что несмотря на то, что начальные от­ клонения и температурная нестабильность УЛЗ значительно меньше, чем для ЭЛЗ, потери в радиочастотном фильтре получаются больше в силу принятого характера отклонений (Атн ', а'х) для УЛЗ и их большего влияния в радиочастотном фильтре.

6.10.8. Оценка потерь энергии в согласованных фильтрах на МЛЗ

Потери энергии в согласованных фильтрах на МЛЗ определяются и неидеальностью выполнения функций, и влиянием паразитных пара­ метров, а также отклонениями и нестабильностью параметров эле­ ментов .

При прочих равных условиях потери в радиочастотных фильтрах больше, чем в видеочастотных, что делает использование последних более целесообразным, несмотря на некоторое усложнение схем, обус­ ловленное квадратурными каналами. Большое значение имеет то обстоятельство, что влияние некоторых факторов на потери возрастает

256

с увеличением базы сигнала, что приводит к ограничению ее реали­ зуемой максимальной величины.

Наибольшее влияние на величину потерь энергии и на ограниче­ ние максимальной базы имеет неравномерность частотной характери­ стики, а также первоначальные отклонения и нестабильность задерж­ ки. Остальные факторы, такие, как отклонение результирующего коэффициента передачи фильтра, неидеальность суммирования и от­ клонения в величине суммируемых напряжений, использование ква­ зиоптимального предварительного фильтра, дают общие потери при­ мерно 2 дБ для точной РЭА и 6 дБ для грубой и не определяют возмож­ ностей и ограничений реальных согласованных фильтров.

Величина максимальной базы и потери энергии изменяются в за­ висимости от принципа построения МЛЗ.

Электрические линии задержки практически могут иметь очень большое количество отводов, но неравномерность и ограниченность частотной характеристики, а также отклонения и нестабильность задержки приводят к тому, что они в основном могут применяться в видеочастотных фильтрах для ФМн сигналов на небольшую базу (примерно до 100), при условии использования наиболее точных и ста­ бильных модификаций этих линий задержки. Причем и частотная характеристика, и отклонения задержки ограничивают величину базы примерно в одинаковой степени.

Ультразвуковые линии задержки обладают широкой полосой про­ пускания (до 3—10 МГц), что, казалось бы, допускает реализацию фильтров на большие базы, но имеют место значительные трудности при увеличении количества отводов (обычно их не более чем 20—50), поэтому их применение наиболее целесообразно при приеме ЧМн сигналов. Однако именно для этих сигналов особенно существенно влияние отклонений и нестабильностей, так как фильтры для них должны быть реализованы как радиочастотные и в то же время в этих линиях отклонения скорости распространения ультразвука и темпе­ ратурный коэффициент задержки оказывают при увеличении базы наи­ большее влияние на потери, что и приводит к ограничению базы, ве­ личина которой обычно не может превышать 400—1000 при использо­ вании наиболее точных и стабильных модификаций этих линий. Кроме того, при больших базах начинают существенно сказываться паразит­ ные отражения.

Все это объясняет важность создания комбинированных или много­ каскадных фильтров, а также квазиоптимальных методов пассивной фильтровой обработки сигналов с большой базой, которые рассмотре­ ны в гл. 7.

6.11.Многоканальные согласованные фильтры

Принципы построения многоканальных согласованных фильтроь (термины «канал» и «многоканальный» относятся в данном случае к виду реализации согласованного фильтра и их не следует смешивать с понятиями «канала», используемыми в других местах книги) удобно рассматривать с точки зрения формирования их частотной характе-

ристики. При реализации такого фильтра участок частот, занимаемый ШПС, разбивается с помощью элементарных узкополосных фильтров (ЭФ) на отдельные элементарные участки, в пределах которых ампли­ тудно-частотный и фазо-частотный спектры сигнала можно считать имеющими постоянное значение. Напряжения с элементарных фильтров суммируются с соответствующими сдвигами фаз и амплитудами. После­ довательное соединение элементарного фильтра, аттенюатора и фазосдвигающей цепи образует элементарный канал.

и 2Б8 , может быть проиллюстрирована на примере приема последо­ вательности регулярно повторяющихся фазоманипулированных ШПС, спектр которой состоит из дискретных линий с интервалом 1/TS, т. е.

вательность фазоманипулированных ШПС удобно представить состоя­ щими из 2Б 8 частотных составляющих длительностью Ts. Спектр сигнала в этом случае становится практически сплошным, и элементар­ ные фильтры каналов должны равномерно перекрывать этот спектр.

Во временной области принцип работы многоканального согласо­ ванного фильтра может быть пояснен следующим образом. С момента прихода ШПС в элементарных фильтрах начинают накапливаться соответствующие спектральные составляющие этого сигнала, что упро­ щенно показано на рис. 6.11.2, а. К моменту окончания сигнала ам­ плитуды напряжений в элементарных фильтрах будут максимальными, а фазы будут соответствать фазо-частотному спектру сигнала. Фазо­ вращатели, формирующие фазо-частотную характеристику фильтра, зеркальную фазо-частотному спектру сигнала, обеспечат такой сдвиг фаз в элементарных каналах, что в этот момент все напряжения, посту­ пающие на сумматор, будут в фазе, что проиллюстрировано на

258

спектры этого сигнала и показано их разбиение на элементарные уча­ стки, в пределах которых значения этих спектров можно считать по-

ЗФ2

ЭФЗ*

ЗФп

Рис. 6.11.2.

стоянными. Амплитудно-частотная характеристика фильтра должна иметь вид характеристики рис. 6.11.3, а, а фазо-частотная должна быть «зеркальна» характеристике, изображенной на рис. 6.11.3, б. С не-

3

значительными потерями достоверности, учитывая, что ф = у я = = — 4р и что невозможно реализовать звенья с опережением, можно

перейти от характеристики рис. 6.11.3, б к более удобной для реа­ лизации характеристике рис. 6.11.3, е. На рис. 6.11.4 представлен пример схемы, реализующей такую фазо-частотную характеристику.

Как видно из рис. 6.11.4, даже при сравнительно простой реа­ лизации элементарных каналов, согласованный фильтр в целом полу­ чается сложным, особенно для сигналов с большой базой.

Следует отметить, что реализация многоканальных .видеочастотных СФ для фазоманипулированных ШПС сопряжена со сложностью со­ здания узкополосных элементарных фильтров на очень низких ча­ стотах и с большим различием относительной широкополосности эле­ ментарных фильтров.

Возможности реализации многоканальных радиочастотных СФ для сигналов с большой базой ограничиваются, кроме того, рядом тех­ нических трудностей. Нетрудно убедиться, что при применении эле­ ментарных фильтров в виде одиночных контуров их необходимая доб­ ротность Q3 (1К) « Bs A/s /2/s о, в виде двухконтурных — Q3 (2К) « »: 2Bä A/s /2/s о и т. д. Из этого следует, что при применении обычных

<P(J) \ зл

1

л

П Д2 r±

j(C<P) Z1201918171615141312 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Рис. 6.11.3.

260