Файл: Радиоприемные устройства учебник..pdf

реализация импульсного напряжения на выходе видеоусилителя для случаев, когда сигнала пет (интервал АТг) и сигнал есть (интервал АТ2).

Отметим, что в результате изменения полосы пропускания стробируемого видеоусилителя может измениться его коэффициент передачи К, что, однако, не влияет на форму распределений w (гвых) и ш((7п вых)- Действительно, режим стробирования выбран так, что видеоусилитель усиливает короткие импульсы длительностью ти со случайными пиковыми значениями. Уменьшение полосы пропускания видеоусилителя приведет только к тому, что импульсы на его выходе за время тс п не достигнут максимального значения, но пропорциональность зависимости между пиками входных и выходных импульсов по-прежнему со-

Рнс. 11.37

хранится. Коэффициент передачи К видеоусилителя, как это следует из сказан­ ного, должен определяться в динамическом режиме при действии на входе стро­ бированного сигнала Uu d x :

, , K —UaBbi\/V ивх-

Нормирующий каскад является составной частью многих распространенных схем НЧ трактов импульсных приемников. В качестве этого устройства могут быть использованы известные типы спусковых устройств: заторможенный муль­ тивибратор, блокинг-генератор, триггер и т. д. Точный анализ их реакции на случайные воздействия не оправдывает себя из-за большой сложности. Поэтому обычно независимо от схемной реализации нормирующего каскада пользуются его представлением в виде идеализированной модели, обладающей следующими свойствами. Срабатывание нормирующего каскада происходит каждый раз в мо­ мент превышения входным напряжением порогового уровня Н. Длительность выходного нормированного импульса, возникающего в момент срабатывания, соизмерима с длительностью сигнала, а его форма не зависит от характера вход­ ного воздействия и определяется только внутренними параметрами схемы кас­ када. Чувствительность нормирующего каскада, т. е. его способность к повтор­ ному срабатыванию, восстанавливается мгновенно после прекращения нормиро­ ванного импульса. Последнее свойство послужило поводом называть такой нор­ мирующий каскад безынерционным.

На рис. 11.37 отмечен уровень порога Н срабатывания нормирующего кас­ када. Мешающее действие шума при приеме отдельных импульсов сигнала сле­ дует оценивать с двух точек зрения. Во-первых, когда сигнала нет, то стробиро­ ванный шум может превысить порог Н и вызывать ложное срабатывание норми­ рующего каскада. Это событие отмечено на рис. 11.37 индексом X. Во-вторых, когда сигнал есть, то шум вызывает флюктуации уровня Un вых (0 пиковых зна­ чений импульсов сигнала; в результате стробированный импульс сигнала может оказаться ниже порога Н, и произойдет событие, которое называется пропуском (йли подавлением) импульса сигнала (индекс Y на рис. 11.37), Количественно работа нормирующего каскада оценивается вероятностями указанных событий, т. е. вероятностями Ра ложного срабатывания и Р,л пропуска импульса сигнала.

432

Выражения (11.141) и (11.142), входящие з (11.143), были составлены в ос­ новном для иллюстрации возможных изменений законов распределения для сигнала и шума при их прохождении через отдельные каскады НЧ тракта. Для практических расчетов величин Рл и Рп удобнее пользоваться записью закона Райса для огибающей (11.4G) в таком виде:

На рис. 11.38 показана графическая интерпретация определения вероят­ ностей Рл и Рп, где результаты расчетов по (11.145) численно равны площадям фигур, отмеченных штриховкой

Предположим, что длительность сигнала Т не ограничена, и введем в рассмотрение новые величины: среднее число Nc нормированных импульсов

где Fc п — частота повторения стробимпульсов, равная частоте повторения импульсов сигнала.

433

Не касаясь пока конкретных способов регистрации сигнала, можно утвер­ ждать, что обнаружение сигнала на фоне шума тем надежнее, чем в большей степени различаются величины Nc и Ул, т. е. чем больше отношение L = Nc/Na. Из (11.146) следует:

боты радиоприемного устройства интенсивность шума заметно упадет (напри­

сигнала.

Число нормированных импульсов усредняется с помощью так называемых

434

3.Б у н и м о в и ч В. И. Флуктуационные процессы в радиоприемных устрой­ ствах. М., «Сов. радио», 1951.

4.Л е в и и Б. Р. Теория случайных процессов и ее применение в радиотехни­ ке. М., «Сов. радио», 1966.

12.Статистическая теория радиоприема

12.1. Задачи статистической теории радиоприема

Приемное устройство является элементом системы связи, состоя­ щей из источника сообщений, модулятора, канала связи и приемника (рис. 12.1). Источник сообщений формирует модулирующий сигнал как функцию времени р(/). Модулятор изменяет параметры высокоча­ стотного колебания в соответствии с р((), перенося спектр модулиру­ ющего сигнала в диапазон частот, необходимый для обеспечения луч­ ших условий излучения и распространения в канале связи. Канал связи обеспечивает передачу сигналов. Приемное устройство демодулирует сигналы и выделяет |л(0.

В основе статистической теории радиоприема лежит выявление воз­ можностей приемного устройства как демодулятора сигналов, т. е. оп­ ределение операций, которые должен совершать приемник для лучшего

435

выделения сообщений из принимаемых сигналов. Поставленная задача может быть рассмотрена в рамках статистической модели процесса радиоприема по нескольким причинам.

Содержащее информацию сообщение всегда имеет элементы не­ известности, и для его описания можно использовать вероятностные методы. Из-за различий в системах связи, в методах описания процессов и в способах решения задач удобно разделить модулирующие сигналы на три группы.

Рис. 12.1

В системах связи с дискретным временем и дискретными состоя­ ниями модулирующий сигнал может находиться в одном из несколь­ ких состояний, причем переход из состояния в состояние совершается в дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на интервал Т.

+1

Типичная реализация такого сигнала представлена на рис. 12.2, а. В частном случае этот сигнал может иметь два состояния (например,

С формальной точки зрения удобно аппроксимировать последователь­ ность состояний цепью Маркова.

436

В системах с непрерывным временем и непрерывными состояниями р(0 может рассматриваться как «гладкая» реализация случайного процесса (рис. 12.2, б). В теоретических рассмотрениях иногда исполь­ зуют модель процесса ц(/), который является одновременно и гауссов­ ским и марковским. При этом предполагается, что модулирующий сигнал р(0 удовлетворяет линейному дифференциальному уравне­ нию

где y(t) — величина, характеризующая «белый» шум с мощностью на единицу полосы Gt/; а — некоторая постоянная величина.

Аппроксимация (12.1) используется для таких сообщений, как речь, музыка, изображение. Во всех этих случаях представление (12.1) является весьма грубым приближением к действительности, позволяющим, однако, использовать аппарат марковских процессов и найти основные закономерности построения приемных устройств.

Наконец, сигнал с дискретным временем и непрерывными состоя­ ниями получается, если из процесса с непрерывным временем произ­ водятся выборки р,! = р(/х), р2 = р(/г), ... в моменты tx, t2, ... и моду­ лирующий сигнал в интервале tk+\ — th остается постоянным и рав­ ным p(/ft) (рис. 12.2, в). Подобный вид имеет иногда телеметрическая информация.

При построении теории иногда удобно предполагать, что процесс р(/) является одновременно и гауссовским и марковским и удовлетво­ ряет уравнению (12.1).

Искажения случайного характера возникают при распространении сигналов в канале связи. В простейших случаях, например, амплитуда принимаемого сигнала неизвестна, так как неизвестны Точные значения параметров приемо-передающих трактов и затухания Ь канале связи. В более сложных случаях амплитуда принимаемого сигнала изменя­ ется во времени случайным образом. Например, при наличии не­ скольких блестящих точек на поверхности радиолокационной цели или нескольких отражающих слоев в ионосфере при распространении сигналов системы связи (многолучевое распространение) к месту приема приходит несколько сигналов с разными амплитудами и на­ чальными фазами высокочастотного заполнения. Из-за : изменения фаз (в результате «колебаний» цели) и интерференции принимаемых сигна­ лов амплитуда входного сигнала меняется во времени. Для достаточно большого числа блестящих точек при облучении цели гармоническим сигналом, распределение принимаемого сигнала становится гауссо­ вским. При этом амплитуда (огибающая) распределена по релеевскому закону (рис. 12.3).

В канале связи к сигналам могут добавляться помехи естественного происхождения (электрические разряды te атмосфере, промышленные помехи), помехи от других радиотехнических средств или помехи, спе­ циально создаваемые. Для описания всех этих помех можно использо­ вать теорию случайных процессов.

437