Файл: Тверской, В. И. Дисперсионно-временные методы измерений спектров радиосигналов.pdf

стоты) соответствующих гармонических составляющих

Д^п/2|а| в спектре входного сигнала. Длительность эле­

элементарных отклика одинаковой амплитуды разделя­ ются, если интервал времени между их максимумами не менее 4я|а|/т, а интервал частот между соответствую­ щими гармоническими составляющими сигнала f(t) не менее

(Дсоо=2я/т. (3.1.8)

Величина Асо0 определяет разрешающую способность анализатора для гармонических сигналов одинакового

ства удобно ввести величину jV = A g) / A coo, обратную отно­ сительному разрешению, которую мы будем называть «числом каналов анализа». Эта величина определяет число параллельных фильтров многоканального анализа­ тора одновременного анализа с шириной полосы обзора, равной Дсо, и разрешающей способностью, равной Д©».

66

в виду (1.3.1), получаем (в последнем соотношении для предельного случая оставляем знак равенства)

на частоте сог. Требование совпадения полосы спектра

представляет собой последовательность радиоимпульсов. Если период повторения импульсов больше длительно­ сти выборок, в интервал выборки не может попасть больше одного импульса. Задержка приходящего радио­ импульса относительно момента начала выборки (т. е. относительно фронта соответствующего гетеродинного импульса) не сказывается на результатах измерений амплитудного спектра импульса; от нее зависит только фазовый спектр. При некратности периода следования радиоимпульсов и длительности выборок некоторые ра­ диоимпульсы могут попадать на границу раздела двух соседних выборок. Тогда соответствующие этим выбор­ кам последовательные выходные отклики определят спектры первой и второй частей импульса.

Если период следования меньше длительности выбо­ рок, то в интервал времени одной выборки может по­ пасть сразу несколько импульсов. При когерентности такого сигнала его можно описать соотношением типа (3.1.4) и применить результаты, полученные ранее для гармонических колебаний. В общем случае каждый из выходных откликов будет определяться спектральной функцией группы импульсов, поступающих на вход устройства в течение соответствующей выборки.

Положим, что несущие частоты радиоимпульсов оди­ наковы и что каждый из радиоимпульсов, поступающих

ния радиоимпульсов. Обозначим период следования им­ пульсов через Tv, а величину интервала времени от ка-

68

чала выборки до момента прихода первого из попадаю­ щих в нее импульсов — через АТР. Для спектральной функции i-ro импульса можно получить

Fi (со) = 0,5^о (со—coo) exp[jфг—j ю (AТP + iTР—Тр)\

где /?о(оо—соо)— спектр огибающей импульса. Отклик на выходе ДЛЗ определится выражением

= ^ I 2 у jitfl exp [j0(O -jQ A Tp] X

При случайном характере фазовых сдвигов фг форма отклика может существенным образом отличаться от функции F0(Q—соо), что не позволяет провести удовле­ творительные измерения. Здесь мы сталкиваемся при­ мерно с таким же положением, как при анализе им­ пульсных некогерентных сигналов с помощью фильтро­ вых анализаторов. Когда частота посылок импульсов больше ширины полосы фильтра в таком устройстве, сигнал на выходе фильтра имеет случайный характер и анализатор не позволяет определить спектральную функцию импульса.

Если фазовые сдвиги фг одинаковы (равны, напри­ мер, cpi), мы имеем дело с одним из видов когерентного сигнала и модуль суммы в (3.1.14) равен

| sin (0,5Q«o7'p)/sm (0,5QTP) |.

Таким образом, выходной сигнал распадается на эле­ ментарные отклики длительностью 4я|а|/го7’р~ 4 п |а |/т (при больших io), отстоящие один от другого на интер­ валы времени, равные 4 я |а |/Г р. Закон изменения ма­ ксимальных значений этих откликов определяется функ­ цией F0(Q—wo).

Дисперсионно-временной анализатор можно исполь­ зовать для измерения спектров случайных стационарных процессов. (В этом случае отклики, соответствующие по­ следовательным выборкам сигнала, которые мы обозна­ чаем gi(t), детектируются, а их огибающие возводятся в квадрат. Затем производится синхронное суммирова­ ние сигналов goiz(i), поступающих с выхода квадратора.

69

При этом складываются значения импульсов, соответст­ вующие одним и тем же t (т. е. одним и тем же часто­ там Q). Как показано в [23], полученный после сложе­ ния достаточно большого числа импульсов сигнал

определит спектр случайного процесса, по-

i

ступающего на вход анализатора (на рис. 3.4 приведена

Рис. 3.4.

функциональная схема его интегрирующей части). В качестве синхронного интегратора может быть исполь­ зован циркулятор — накопитель па педисперсионной ли­ нии задержки или вычислительное устройство.

3.2. Амплитудно-импульсная весовая обработка сигналов

Форма элементарного отклика на выходе ДЛЗ при подаче на ее вход гармонического колебания опреде­ ляется, как показано в § 3.1, функцией вида |sinx/.r|. Из-за медленного убывания амплитуд боковых «лепест­ ков» отклика при отходе от его центра селективность анализирующего устройства будет невелика, и даже не слишком слабые составляющие спектра оказываются неразличимыми на фоне больших (отклик на относи­ тельно слабый сигнал маскируется боковыми лепестками отклика на больший сигнал). Обычный путь повышения селективности анализа заключается в предварительной (перед разложением в спектр) весовой обработке сиг­ нала, т. е. в преобразовании формы выборки таким об­ разом, чтобы ее фронт и спад имели плавный характер. В случае гармонических сигналов выборкам соответст­ вуют «многочастотные» радиоимпульсы с плавной оги­ бающей (без обработки они имеют прямоугольную фор­ му). Поскольку форма элементарного отклика опреде­ ляется модулем спектра огибающей радиоимпульса, подаваемого на вход линии, введение весовой обработки значительно уменьшает боковые крылья отклика.

70

В дисперсионно-временном анализаторе весовая об­ работка сигнала может осуществляться двумя способа­ ми: либо за счет амплитудно-импульсной модуляции вы­ борок сигнала, или гетеродинных радиоимпульсов; либо за счет частотно-весовой обработки гетеродинного сиг­ нала, при которой он пропускается через полосовой фильтр с соответствующим коэффициентом передачи.

Амплитудно-импульсная обработка выборок может производиться путем модуляции или входного сигнала до смесителя или радиоимпульсов промежуточной ча­ стоты перед подачей их на ДЛЗ. Начало и конец каж­ дого модулирующего импульса должны точно совпадать с началом и концом соответствующего гетеродинного радиоимпульса. Если осуществляется импульсная или частотно-весовая обработка гетеродинного сигнала, амплитуда сигнала промежуточной частоты на выходе смесителя должна линейным образом зависеть как от амплитуды анализируемого сигнала, так и от амплитуды гетеродинных импульсов.

Такими функциями описываются видеоимпульсы, ко­ торые используются для модуляции выборок сигнала.

Оценим влияние весовой обработки на характеристики анализи­ рующего устройства при i = 1 и (= 2. Сигнал, поступающий на вход ДЛЗ за время одной выборки, будет описываться формулой, анало­ гичной (3.1.5), в которую введен лишь соответствующий весовой множитель.

Для огибающих элементарных откликов на выходе линии можно получить:

при г=1

где х„= (О—'(Ооп)т/2зт.

Отсюда аналогично (3.1.9) и на таком же относительном уровне (около 0,7) можно найти разрешающую способность анализатора: при i= 1

7!