Файл: Радиоприемные устройства учебник..pdf

бранные весовые коэффициенты, сумматора и оконечного фильтра. Весовые коэффициенты отличаются по амплитуде п знаку, так что для построения фильтра требуются фазовращатели па я и усилители (ат­ тенюаторы).

Последовательность символов выходного сигнала имеет вид

— 1, —1, 1, —1, 0, 1, 15, —1, 0, 1, 1, 1, —1.

Выходной сигнал уже не является симметричной функцией. Его главный лепесток в 15 раз больше, бокового (вместо 5 раз для автокор­ реляционной функции).

Подавление боковых лепестков ФМ сигнала сопровождается рас­ ширением области боковых лепестков и уменьшением отношения енг-

нал/шум. В приведенном примере область боковых лепестков увеличи­ вается в 7/5 раза, а отношение сигпал/шум составляет 0,88 ог оптималь­ ного.

Более подробные сведения о приемных устройствах, измеряющих задержку, и зондирующих сигналах, используемых для целей изме­ рения задержки, приведены в [91.

В предыдущем материале были выяснены возможности и преиму­

замираний в каналах связи и принципы построения соответствующих приемных устройств. Предположим, что по каналу связи с частотной манипуляцией (несущие частоты /у и/'.,) передается информация, прием которой затруднен в результате замираний сигналов. Причиной зами­ раний является наличие нескольких путей распространения сигна­ лов. Принимаемые колебания интерферируют, и при неблагоприятных фазах их амплитуда уменьшается. Средством устранения замираний является разрешение по задержке сигналов', принятых по различным путям. Для увеличения разрешающей способности по задержке посыл­ ки длительностью т на частотах /\ и /ф дели гея на п позиций и произво­ дится фазовая манипуляция в соответствии с выбранным кодом.

Структурная схема приемного устройства представлена на рис. 12.28, а. Приемник состоит из двух согласованных фильтров, настроен­ ных па центральные частоты /у и /,; детекторов; специальных схем ве­ совой обработки и блока, осуществляющего вычитание и сравнение раз­ ности с порогом в нужный момент времени,

453

Согласованные фильтры укорачивают входные сигналы тар, что па выходе фильтров сигналы, распространившиеся по различным путям, разрешены но задержке и не интерферируют. Группа разрешен­ ных сигналов появляется на выходе «своего» канала (т, е. капала, настроенного на частоту передаваемой посылки) и отсутствует на вы­ ходе «чужого» канала.

После детектирования группу импульсов можно подвергнуть ве­ совой обработке для последетекторного сложения с нужными весами импульсов группы. Эта операция необходима для использования энер­ гии всех импульсов группы и увеличения отношения еигнал/шум.

Рис. 12.23

Впростых случаях можно ограничиться выделением информации

спомощью одного выбранного импульса. Вычитание сигналов кана­ лов и сравнение с порогом, позволяют решить, сигнал какой частоты

f(/i или/2) посылается в данный момент. При наличии нескольких путей распространения сигнала наиболее правильно информация воспроиз­ водится в системе с фазовой манипуляцией, в которой замирания устраняются за счет расширения полосы сигналов в п раз.

12.4.Предельная точность измерения задержки

идругих параметров сигналов

Выходные сигналы приемника, выделяющего апостериорную ве­ роятность какого-либо параметра р принимаемого сигнала s (t , р), можно использовать для определения переданной величины р. Из-за влияния шума ее найденные значения будут отличаться от истинных переданных.

459

Ошибка определения значения параметра р, возникающая из-за влияния шума, называется флюктуационной (шумовой). Мерой шу­ мовой ошибки может служить разброс апостериорного распределения относительно апостериорного среднего, в частности дисперсия апосте­ риорного распределения.

Приемник, выделяющий апостериорную вероятность параметра р, обеспечивает минимально возможную (предельную) шумовую ошиб­ ку измерений.

Фактически шумовая ошибка возникает при измерении значений р с помощью дискриминаторов, т. е. устройств, превращающих выходные сигналы приемника апостериорной вероятности в величины, пропор­ циональные и.

Дисперсию апостериорного распределения задержки можно найти следующим образом. При достаточно широком апостериорном распре­ делении, апостериорная дисперсия равна дисперсии функции правдо­

Огибающая выходного сигнала согласованного фильтра R (р) при больших значениях отношения сигнал/шум приблизительно равна мо­ дулю ненормированной автокорреляционной функции сигнала

Поскольку в окрестности истинного значения р аргумент функции Бесселя z « 2E/G0 1, то вместо функции Бесселя можно пользо­ ваться ее асимптотическим представлением /0(г) ж exp г.

В большинстве случаев автокорреляционная функция имеет до­ статочно гладкую вершину и может быть представлена в виде

где у2— вторая производная от нормированной автокорреляционной функции сигнала по параметру р, вычисленная в точке р = р0. Отметим, что первая производная равна нулю, так как автокорреля­ ционная функция имеет максимум в точке р = р0.

Учитывая (12.21), имеем

Функция правдоподобия задержки р при большом отношении сиг­ нал/шум E/G0 > 1 изменяется по гауссовскому закону со средним значением М , равным истинному значению задержки р0, и дисперсией

Здесь у — величина, обратная ширине автокорреляционной функции сигнала и пропорциональная полосе зондирующего сигнала; D = = E/G0 — отношение сигнал/шум по мощности на выходе согласован­ ного фильтра.

460

Соотношение (12.23) характеризует предельную точность измере­ ния задержки и указывает, что неточность измерения задержки прямо пропорциональна квадрату ширины автокорреляционной функции сигнала и обратно пропорциональна отношению сигнал/шум по мощ­ ности.

При использовании Л Ч М импульсов с максимальной девиацией F автокорреляционная функция в области значения р0имеет вид

При измерении других параметров сигналов, таких, как частота высокочастотного заполнения, амплитуда синусоидального сигнала, можно пользоваться аналогичными методами. Во всех этих случаях функция правдоподобия изменяется по гауссовскому закону и ее дис­ персия определяет предельную точность измерении параметров. Основ­ ную роль при этом играет «ширина» автокорреляционной функции сиг­ нала по измеряемому параметру.

Апостериорная дисперсия, а тем самым и предельная точность из­ мерения различных параметров, вычисляется с помощью формул, све­ денных в табл. 12.1.

461

Предельная точность измерения амплитуды зависит только от уров­ ня шума G0 и длительности интервала наблюдения т. Относительная предельная точность измерения амплитуды т2/ц 2 — 1/2D обратно про­ порциональна отношению сигнал/шум по мощности.

Предельная точность измерения частоты обратно пропорциональна квадрату длительности сигнала и отношению сигнал/шум по мощности. Ширина автокорреляционной функции сигнала по частоте обратно пропорциональна длительности сигнала.

Наконец, точность измерения фазы зависит от величины отношения сигнал/шум.

12.5. Приемные устройства для измерения угловых координат источника радиоизлучений

Приемные устройства, входящие в состав различного рода радио­ пеленгаторов и радиолокаторов, должны решать задачи измерения угловых координат источника радиоизлучений. Входная часть по­ добных приборов состоит обычно из антенного зеркала, четырехру­ порного излучателя и четырех приемников, подключенных к облучате­ лям.

На выходе каждого из четырех рупоров формируется парциальная

считать столь небольшими, что фазы высокочастотных колебаний, при­ нимаемых парциальными каналами, практически одинаковы. В этом случае измеритель угловых координат называется амплитудным пелен­ гатором.

Полоса парциального приемника значительно меньше несущей час­ тоты: А/ С / = со/2я, так что сигнал и шум на выходе приемника яв­ ляются узкополосными процессами,

462