ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.07.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 1
с лу ч аях дисперсии оши бок оказываются близки ми к предельно мини мальной. Степень этого приближения удобно ха рактеризовать коэффици ентом
ч = |
^ п р м 1 > ? , |
(Ю.З) |
|
|
|||
который |
|
о т р а ж а е т |
каче |
|
|
||
ство |
|
к в а з и о п т н м а л ы ю п Рис. 10. |
Трапецеидальный |
видео |
|||
фильтрации . |
|
|
импульс |
|
|||
Будем |
считать, |
что |
с |
|
|||
|
|
||||||
генератора |
сигнала |
(на |
|
|
|||
пример, |
видикона) |
на |
вход транзисторного видеоусили |
||||
теля |
поступает трапецеидальный |
видеоимпульс |
(рис. |
10.1), модуль спектральной плотности которого имеет вид
|
\Si (ш)| = -Ц*- |
sin ^ |
sin (1 + |
К) ^ |
, |
(Ю.4) |
|
|
со2 |
tH |
2 |
|
|
2 |
|
где / м |
— амплитуда видеоимпульса; tn |
— |
длительность |
||||
фронта |
видеоимпульса; |
kr=TB/tu; |
Тв — длительность |
вер |
|||
шины |
видеоимпульса. |
|
|
|
|
|
|
Спектральна я плотность шума (по н а п р я ж е н и ю ) , |
при |
||||||
веденного ко входу |
транзисторного |
видеоусилителя с |
простой противошумовой коррекцией, на основании вы
водов предыдущей главы |
получается |
равной |
||||
|
1 |
|
|
М и |
|
(10.5) |
|
|
|
|
|
|
|
где Ап. = 2лЩА\ |
ВЦ = |
ВR% |
D n |
DJR|/4 IT3 . |
||
Подставив (10.4) и |
(10.5) |
в (10.2), |
а зате м в (10.3), |
|||
и учитывая, что |
|5(со) | = |
|Sf((o) | |Ze|, |
получим |
|||
|
|
|
|
|
|
(10.6 |
г Д е |
Чб — |
° f б пр мин/ |
|
(10.7) |
||
|
t б пр мин = |
But„/2Ul |
(10.8) |
— предельно минимальна я дисперсия ошибки при белом
шуме ( Л и = Л ц = 0); |
иы = |
1ыЯб; |
- п ,) х |
[2 я С 0 + |
л: + (3/4 лг ) Сц х 3 |
о |
|
|
|
|
I4P |
— коэффициент, учитывающий влияние неравномерности спектральной плотности шума на величину предельно минимальной дисперсии ошибки
|
б пр мш/"7 |
пр мин)' |
|
|
л = ш/„; |
C0--=AtjB; |
(10.9) |
||
C! = D/3Btl. |
|
(10.10) |
||
Зависимость I=f(d, |
Со) |
д л я |
некоторых |
значений kr |
приведена на рис. 10.2. |
|
|
|
|
10.2. О П Т И М А Л Ь Н А Я |
П О Л О С А |
ЧАСТОТ В |
С Л У Ч А Е |
И З М Е Р Е Н И Я В Р Е М Е Н Н О Г О П О Л О Ж Е Н И Я Ф Р О Н Т А В И Д Е О И М П У Л Ь С А (85]
П р е д п о л о ж и м , что модуль нормированного коэффи циента передачи фильтра, включенного на выходе видео усилителя с простой противошумовой коррекцией, опи сывается выражением *)
*) Предполагается, что общая полоса пропускания определяет ся фильтром.
|
14-(ф—l)sin2 |
я ш/2йв |
при |
и н < ш < с о в |
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.11) |
Км |
О |
|
При © 0 Н ) |
І |
||
где Кио — коэффициент передачи |
фильтра |
на |
средних |
|||
частотах |
(для простоты в |
д а л ь н е й ш е м |
будем |
полагать |
||
Д и о = 1 ) ; |
ф — с т е п е н ь подъема ( ф > 1 ) |
или |
спада (Ф<1) |
частотной характеристики на верхней граничной частоте усиления сов (рис. 10.3).
Ки
1,6
іЛ
|
0,8 |
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
0,в |
0,8' |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. Ю.З. Частотные характеристики фильтра |
|
|
||||||||
Аппроксимация (10.11) используется |
в |
|
литературе |
||||||||
[86] при |
ф < ; 1 . В случае |
ф > 1 ф о р м у л а |
(10.11) |
совпадает |
|||||||
с в ы р а ж е н и е м д л я |
модуля |
коэффициента передачи |
раз |
||||||||
ностного |
апертурного корректора |
[87]. П р и |
ф = 1 |
имеем |
|||||||
П - образную частотную характеристику |
в полосе |
частот |
|||||||||
от сон до |
сов- Фазовую характеристику |
|
усилителя |
будем |
|||||||
считать |
линейной, |
а тангенс |
угла |
наклона |
|
ее — |
рав |
||||
ным U. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и |
подаче на |
вход |
фильтра |
сигнала с |
линейно |
на |
|||||
р а с т а ю щ и м фронтом сигнал на выходе |
его |
будет |
иметь |
||||||||
вид [86] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т + т |
Т |
W |
s i n O , 5 c o / „ |
sin |
CD (і!— |
/0 ) |
|
|
||
|
at,, |
|
|
со |
|
|
|
|
(10.12)
После дифференцирования выражения (10.12) по t и интегрирования по со с учетом формулы (10.11) при ц>„ ж 0 получим
(10.13)
где s = t7M //H — крутизна фронта видеоимпульса на входе фильтра;
ф = |
Ф + 1 |
_ . ( ф _ 1) |
Si[Ji(aD + 1)1-1- Si[n(a„— 1)] |
|
|
2 |
|
4 Si (л ав) |
' |
здесь Si (х) = |
z |
2я |
|
|
|
|
|
||
П р и |
выводе |
формулы |
(10.13) предполагалось, |
что от |
носительный уровень срабатывания порогового устрой ства
|
|
|
a = (UMZW-Un)lUM~ |
|
0,5, |
|
|||||
где С/М анс — максимальное |
значение |
н а п р я ж е н и я видео |
|||||||||
импульса; Un |
— н а п р я ж е н и е |
с р а б а т ы в а н и я |
порогового |
||||||||
устройства. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Дисперсия |
шума па выходе фильтра |
равна |
||||||||
|
|
|
о 2 = |
- ^ - Г ^ |
ф (со)|К н | 2 йсо, |
|
(10.14) |
||||
|
|
|
|
|
2я J |
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ ( c o ) - - ^ i - T |
- B 1 1 + |
z |
w |
|
(10.5а) |
|||
— |
спектральная |
плотность |
шума |
на входе фильтра . |
|||||||
|
Подставив |
в ы р а ж е н и я |
(10.5а) |
и |
(10.11) |
в формулу |
|||||
(10.14) |
и проинтегрировав, |
при сов З>сон |
получим |
||||||||
|
|
а 2 |
= — |
(Ьо + Ь 1 |
а в + Ьг&1), |
|
(10.15) |
||||
|
|
|
|
2л |
|
|
|
|
|
|
|
где |
b0 = An [di (ф — 1 f + 2 й2 |
(ф — 1) + In (шв /сон )], |
|||||||||
|
* = |
і { 4 |
[ С |
І |
( ^ ) - а |
« ] - С І |
( 2 |
" - ї ) + |
|||
|
+ |
Сі ( 2 я ) + |
31п -^5-1, |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Шн J |
|
|
|
|
|
|
СІ (я) + ІП-
С0В
Ci(y) |
= |
- |
J - ^ d z ; |
61 = |
fiu |
Y. |
|
У = ( 3 / 8 ) ( Ф - 1 ) 2 + Ф ; |
|
62 = |
D11 |
Ids (<p - l ) 2 + 2 d 4 (tp - |
1) + |
(1/3)] |
|
||||
d-з = |
(2 it 2 — 15) /16 n 2 , |
ck = |
(6 + |
n2 )/6n2 . |
|
||||
Подставив в ы р а ж е н и я |
(10.13) |
и |
(10.14) в |
формулу |
|||||
(10.1) |
с учетом соотношений |
(10.12) |
и (10.6) |
получим |
|||||
где |
|
|
ri = |
r | 6 / Q i / , |
|
|
|
(10.16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T|6 = 2<7iSia (naB )/Ji?aD |
(10.17) |
|||||
— значение коэффициента rj при |
белом шуме |
на входе |
|||||||
(Ап = 0, D u |
= |
0) ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ф 2 |
|
CTf (ф = |
1) |
|
||
|
|
|
91 |
|
|
|
|
|
|
— коэффициент, численно равный (в случае белого шу ма) отношению дисперсии ошибки при идеальном фильт ре 'нижних частот (ср=1) к дисперсии ошибки при нерав номерной характеристике (ср=?М);
|
|
Q1 |
|
|
h„t |
|
1 |
4 я 2 |
b» at |
+ 1. |
|
|
|
|
||
|
|
= |
|
М» |
|
|
|
L±. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
2пВ11уав |
|
|
|
B^tly |
|
|
|
|
|
|
||
Н а |
рис. 10.4 показаны зависимости if\=f(aB), |
подсчи |
||||||||||||||
танные по формуле (10.16), где |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Ян = |
ш„/ н /2я . |
|
|
|
|
(10.18) |
|||||
Максимальное |
значение |
т]=т)макс |
получается |
при |
||||||||||||
ОВ = ЙВ |
oni—f(Co, |
Сі, |
аи). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Эта зависимость, найденная численным методом, при |
||||||||||||||||
ведена |
на рис. 10.5, откуда |
видно, |
что при |
белом |
|
шуме |
||||||||||
на входе ( С о = С і = 0) |
в |
случае ср=1 имеем |
а В О п т = 0,685, |
|||||||||||||
т. е. fв опт = 0,685/^ш а |
если |
ср = 0, |
то |
получим |
ав опт |
=1,2, |
||||||||||
причем |
эквивалентная |
шумовая |
полоса |
<fm—yfa |
оказы |
|||||||||||
вается |
равной |
верхней |
граничной |
частоте |
|
на |
уровне |
|||||||||
0,707: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/вэ |
= / в 0 , 7 |
= |
0,45/^. |
|
|
|
|
|
|
|||
При |
а в |
= йвопт |
дл я ср = 1 и ф = 0 соответственно |
имеем |
||||||||||||
т|макс = 0,83 |
и 0,9, |
т. е. ошибка |
незначительно |
превышает |
||||||||||||
предельно |
минимальную, в то |
время |
как в случае |
|
апер- |
|||||||||||
турной |
коррекции |
( ф = 2 ) т]маііс = 0,55-4-0,76. |
|
|
|
|