менной составляющей амплитуды, в качестве которой выбирается апостериор ное среднее в /-м такте.
Входной сигнал приемника состоит из периодически следующих (с перио дом Т) прямоугольных импульсов длительностью т; форма каждого импульса изменяется по закону
|
(v + р.^) s (t —tj) cos ((at + ф;-), |
|
где |
— выборки из гауссовского марковского процесса (12.39). |
|
> |
Уравнение фильтрации AM колебаний при больших значениях ро = |
о^/о3 > |
а Т имеет вид |
|
|
|
|
Afn+i |
М п — |
—v — М п ) . |
(12.68) |
|
Из (12.68), (12.67) следует, |
что |
|
|
An+i' Кп —(х/С) Кп (С—Кп /"n+i)-
Считая коэффициент усиления функцией регулирующего напряжения ип:
Кп = К (и„), АКп —Ки (ад) Аип,
получаем уравнение движения в системе АРУ
кК
ип + 1 ип ~ “77 |
777" (ип) (С—К (Un) rn+i)i |
(12.69) |
Ь |
Ли |
|
представленной на рис. 12.42.
Сигнал х (0 после согласованного с импульсом длительностью т фильтра, детектора огибающей и селектора проходит через регулируемый усилитель с ко эффициентом усиления К («п)> зависящим от регулирующего напряжения ип, сравнивается с уровнем стабилизации С и подается на нелинейный элемент.
Коэффициент передачи нелинейного элемента зависит как от параметра рд
Рис. 12.42
отношение мощности переменной составляющей амплитуды к мощности шума на выходе согласованного фильтра), так и от вида регулировочной характеристи ки усилителя.
Можно показать, что роль нелинейности в цепи обратной связи состоит в том, что она исключает зависимость быстродействия АРУ от вида регулировоч ной характеристики усилителя.
Сглаживание сигнала ошибки производится интегратором в цепи обратной связи.
Учитывая, что операции умножения на коэффициент усиления и детекти рования переставимы, можно считать, что регулирование в схеме рис. 12.42 происходит на радиочастоте.
Описанная схема АРУ производит нормировку сигналов дискриминаторов приемных устройств ФМ, ЧМ и ВМ сигналов. Другая сторона вопроса состоит
в том, что при выделении ФМ, ЧМи ВМ колебаний эквивалентная полоса сгла живающих цепей через весовой коэффициент к зависит от текущего отношения сигнал/шум, расширяясь при больших отношениях сигнал/шум (к -*■ I) и су
жаясь при мрлых (и ->■ 0). Зависимость установившегося к от ро представлена
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
рис. |
12.33, причем ро = |
2сщЦ, |
ро = 2<тд6аО и ро = 2o^y'D для ФМ, ЧМ |
и |
ВМ соответственно. |
|
происходит достаточно медленно, то процес |
|
Если изменение |
амплитуды |
сы в сглаживающей цепи, выделяющей сообщение, устанавливаются при |
прак |
тически |
постоянной |
амплитуде |
и |
для определения х можно пользоваться |
рис. 12.33. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В соответствии с (12.56) в частных случаях больших и умеренных значений |
ро |
получаются зависимости |
х = |
1 — Pj/D, х = |
Р2| D. |
|
|
|
Для |
умеренных значений |
ро |
нормированные с помощью АРУ делением на |
А единичные замеры с выхода дискриминатора |
вновь умножаются на А, |
т. |
е. |
нормировка |
«уничтожается». |
|
|
|
|
с |
по |
|
Целесообразность |
использования АРУ состоит здесь в обеспечении |
мощью |
регулировки |
усиления большого динамического диапазона приемного |
устройства, что необходимо для неискаженной передачи сообщений. |
|
|
|
Наличие |
весовой |
обработки |
приводит к тому, что измерительная система |
становится системой с переменными параметрами. Использование весовой обра ботки требует отдельного канала для измерения текущего отношения сигнал/шум.
Следует отметить, что приемные устройства с системой АЕУ, н о |
без весовой |
обработки единичных |
замеров могут проигрывать оптимальным |
устройствам |
в отношении величины |
шумовой ошибки в несколько раз. |
|
Необходимость весовой обработки подчеркивает значение цифровой техники в приемных устройствах, поскольку сглаживание сигналов ошибки с перемен ными весовыми коэффициентами удобнее выполнять в цифровом виде. Эта часть приемного устройства заменяется цифровой вычислительной машиной и преоб разователями выходных сигналов в цифровой вид.
Алгоритм работы описывается рассмотренными оптимальными операто рами.
Цифровая техника может использоваться и в устройствах управления опор ными сигналами дискриминаторов, таких, как задержка стробов при ВМ импуль сах. управление частотой и фазой опорных сигналов в ЧМ и ФМ демодуляторах.
Необходимо учитывать также возможность построения цифровых дискри минаторов в соответствии с идеями, описанными при рассмотрении способов ре ализации согласованных фильтров.
Список литературы
1. К о л м о г о р о |
в А . |
Н. |
Интегрирование и экстраполирование стационар |
ных случайных |
последовательностей.—«Известия АН СССР, Сер. матема |
тическая», 1941, т. 5, |
№ |
1. |
2.W i е п е г N. Extrapolation, interpolating and smoothing of stationary time series. J. Wiley and Sons., N. Y.1949.
3.К о т е л ь н и к о в В . А. Теория потенциальной помехоустойчивости. M. — Л., Госэнергоиздат, 1958.
4.В у д в о р д Ф. М. Теория вероятностей и теория информации с примене
5. |
ниями в радиолокации. |
М., «Сов. радио», 1955. |
С т р а т о н о в и ч Р. |
Л. Условные процессы Маркова. —«Теория вероят |
6. |
ностей и ее применения», 1960, |
т. 5, № 2. |
Н о р с Д. |
О. |
Анализ |
факторов, |
определяющих обнаружение сигнала на |
|
фоне шумов |
в системах |
с импульсной |
модуляцией несущей. — «ТИИЭР», |
7. |
1963, № 7. |
|
В. И. Статистическая |
радиотехника. М., «Сов. радио», 1966. |
Т и х о н о в |
А. |
8. |
Л е о н о в |
И., Ф о м и ч е в |
К- |
И. |
Моноимпульсная радиолокация. М., |
|
«Сов. радио», |
1970. |
|
|
|
|
9.А м и а в т о в И. Н. Избранные вопросы статистической теории связи. М., «Сов. радио», 1971.
13. Особенности приемников
различного назначения
13.1. Общие способы построения схем приемников различного назначения
В зависимости от назначения радиотехнической системы, одним из основных элементов которой является радиоприемное устройство, различают: радиолокационные, радиовещательные, телевизионные и т. п. приемники. При проектировании радиоприемных устройств различных радиотехнических систем часто необходимо обеспечить выполнение самых разнообразных требований к их электрическим, конструктивным или эксплуатационным характеристикам. Это еще больше расширяет множество типов радиоприемных устройств, которые находят практическое применение.
Радиоприемные устройства строят на основе определенного соче тания различных каскадов, процессы в которых были подробно рас смотрены в предыдущих главах. Закономерности такого сочетания изу чаются теорией оптимального радиоприема, которая позволяет найти наиболее рациональные способы построения радиоприемных устройств. Все эти способы основаны на согласовании параметров ожидаемого радиосигнала с параметрами радиотехнических цепей, входящих в со став приемника. Такое согласование характерно для любых радио приемных устройств. Однако в каждом случае проектирования прием ника могут быть использованы различные априорные сведения, т. е. сведения, известные к моменту начала проектирования, об ограниче ниях на значения функций, описывающих колебания на входе и выходе радиоприемного устройства. Для каждого заданного объема таких сведений в теории оптимального радиоприема, элементы которой были рассмотрены в гл. 12, устанавливается единственная рациональная последовательность математических операций над этими колебаниями, которая определяет процессы в приемнике, согласованном с ожидае
мым радиосигналом.
Любой современный приемник м.ожно рассматривать как комбина цию линейных и нелинейных радиотехнических цепей. На рис. 1.2 была приведена типовая схема такой комбинации. Радиосигнал, ^при нятый антенной, вызывает появление колебания на выходе линейных высокочастотных цепей. В качестве таких цепей можно рассматривать входную цепь и усилитель радиочастоты в приемниках прямого уси ления или входную цепь, усилитель радиочастоты, смеситель и уси литель промежуточной частоты в супергетеродинных приемниках. Выход линейных высокочастотных цепей связан с детектором, в кото ром могут быть использованы линейные цепи с переменными пара метрами или нелинейные цепи. Модулирующее колебание, выделенное на выходе детектора, воздействует на линейные низкочастотные цепи (усилитель низких частот), вызывая появление колебания на их выходе.
•1.М
Рассмотрим, как может быть осуществлено согласование параметров радиотехнических цепей с параметрами ожидаемого радиосигнала.
Используя импульсные характеристики [1] hb (х, а) и hB (t, т) соответственно высокочастотных и низкочастотных цепей приемника (см. рис. 1.2), можно записать аналитическое выражение, описывающее колебание на его выходе
z{t) = Д М *, |
т) Д к |
л в (т, о) х (о) do] dx. |
(13.1) |
о |
lo |
J |
|
Здесь х (t) — колебание на |
входе |
приемника; Д — функция, |
описы |
вающая процессы в детекторе.
Выражение (13.1) следует рассматривать как описывающее опера ции над входным колебанием х (t), которые могут быть реализованы
в типовом приемнике.
В общем случае к значениям функции, описывающей колебание 2 (0, при проектировании радиоприемных устройств различного наз начения могут быть предъявлены самые разнообразные требования. Зти требования формулируются на основании условий эксплуатации приемника и, в частности, условий регистрации колебания на его вы ходе. В большинстве случаев такие требования сводятся к тому, что факт наличия ожидаемого радиосигнала на входе приемника отож дествляется с наблюдением в произвольный момент времени t мак симального значения колебания z (t). Это требование позволяет найти аналитические выражения для условий согласования параметров ожидаемого радиосигнала с параметрами радиотехнических цепей
в приемнике.
Действительно, используя свойства импульсных характеристик линейных радиотехнических цепей [2], можно записать
Лв (т>°) ~ (т, а) ехр (ава), Л„ (/, т) = k u {t, т) exp (а„т).
где а в, а„ — постоянные величины, характеризующие энергетиче ские потери в высокочастотных и низкочастотных цепях приемника соответственно, а функции /гв (т, о), kn (t, т) определяются схемами соединения радиотехнических элементов: резисторов, конденсаторов, индуктивностей и т. п. в высокочастотных и низкочастотных цепях приемника. Тогда на основании неравенства Буняковского — Шварца [33 можно дать следующую оценку величины (13.1):
*(Т
т ) д |5 * в(т, о) х (о) ехр (о:в о) do ехр (ан т) dx^
оСо
<т)ехр (ант) dx х
X |
(т, о) х (а) ехр (ав а) do\ ехр (а„ г) dx. |
