Файл: Ширман, Я. Д. Разрешение и сжатие сигналов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 122

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Здесь

 

 

 

 

 

 

 

U* У) = —

$

/?„ (s) 11а (f,

s) ds,

£/р (*) =

j R 0(s) ilß (г*,

s) fife;

 

—oo

 

 

 

—cc

 

в частности,

для

четвертой

модели в силу

(13)

имеем

 

 

 

 

^ ds

То / 2

 

 

 

и а { і ) = - ^ - Ъ

^ 7?o(s) р/Г(^—s) X

 

 

 

h l п >\t I

0

 

 

 

 

 

 

'

- с о

— Г о / 2

 

 

 

X Рл(/ ■—s) U0 (tи —А) и * (s—Д—ф) 0а dft.

(20)

Представим искомые функции R 0 (/), /?а (/), /?р (/) как интегралы Фурье от спектральных плотностей Gro if), Gro, if), GRß if). Тогда пу­ тем Фурье-преобразования интегральные уравнения (19) с разност­ ным ядром сведем к алгебраическим для спектральных плотностей

G j?o ( Ш 1 + * ( f ) ]

=

G u a (f),

 

GRa( f n i + K ( m = Ga (f),

(21)

G«ß ( f ) l l + * ( D l

=

G p (f) .

 

Здесь x if) — нормированное относительно уровня шума значение спектральной плотности мощности помехи, заданной (в нулевом при­ ближении четвертой модели) выражением вида

оо

 

х(/) = § ті(т)е-/'2л^ т ,

(22)

—с»

 

Ga if) и Gß if) — спектральные плотности функций Ua it) и Щ (/). Решение для модели 3 не содержит членов с множителями или ин­

дексами ß. Оно отличается от предыдущего заменой г| на ф в выраже­ ниях для к if) и Ua it). Для модели 3

 

со

 

 

 

 

 

 

7t(f)= J ф ( т ) е - '2я^ т ,

 

(23)

 

— со

 

 

 

 

 

Ua it) —~~

Ra is) 9p i t s )

и A i t - fl) U% is -

fl) fl2 ds dtt.

(24)

Nn JO

 

 

 

 

 

—oo

 

 

 

 

 

Выражения (21)

для Grk if) и

 

if) допускают дальнейшие пре­

образования. Применительно к модели 3 и у (F) =

ö (Т) можно полу­

чить

 

 

 

 

 

 

aGRaf )

aGa if)

a

2

J L U+x(f)l-

(25)

g ro (/)

JUA if)

3TJ

T,

df2

 

 

где Ttf = 2 ]/a — протяженность отражений по уровню 1/е.

§ 2.3.6.

309


§ 2.3.7. ВЫВОДЫ ИЗ АНАЛИЗА ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖУЩЕЙСЯ ТОЧЕЧНОЙ ЦЕЛИ В ОБЛАКЕ ОТРАЖАТЕЛЕЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1.Имеет место определенная зависимость алгоритма оптимальной обработки от структуры облака.

2.Для сосредоточенного распределения отражателей по дальности (модели 1, 2) оптимальная обработка в целом (15) строго распадается

на

межпериодную,

характеризуемую набором коэффициентов Н„,,

и

внутрипериодиую,

характеризуемую функцией £70 (/). Последняя

остается такой же, как и в отсутствие мешающих отражателей. Межпе­ риодная обработка зависит от корреляционных моментов напряжений

D mß после внутриперподной обработки,

несколько различающихся

для моделей 1 п 2.

рассматривать модель с 0 -

Может

возникнуть вопрос, стоило ли

с р е д о т

о ч е II и о й пассивной помехи? Действительно под таким

наименованием она обычно не фигурирует. Однако часто заранее при­ нимают внутрипериодиую обработку согласованной, т. е. такой же, как II в отсутствие пассивной помехи. Это не нарушает оптимальности обработки в целом, когда отражения от помехи и цели имеют одинако­ вую структуру, т. е. помеха столь же сосредоточена по дальности, как п сама цель.

Наряду с различием в распределении отражателей цели и помехи по дальности, при обзоре пространства сказываются различия в рас­ пределении отражателей по угловым координатам. В литературе, от­ казываясь от рассмотрения углового обзора, часто исходят из форми­ рования пачечных сигналов в передатчике. Учесть различия в угловом распределении отражателей цели и помехи при этом также невоз­ можно.

Совместное использование предположений о согласованной внутрипериодной обработке и формировании пачки в передатчике [431 эквивалентно оптимизации обработки в целом с использованием моде­ ли сосредоточенной по дальности и угловой координате помехи.

2. Третья модель соответствует помехе, сосредоточенной только по угловой координате. Ей также соответствует замена обзора по угло­ вой координате излучением пачки импульсов ограниченной длитель­ ности. Нулевое приближение модели [70] может эффективно исполь­ зоваться, если протяженность облака в единицах временного запазды­ вания превышает длительность сигнала. Пределы применимости при­ ближения количественно определяются из [(25), § 2.3.6].

Пусть излучаемый сигнал является одиночным экспоненциальным

импульсом Uл (t) = Uü it) = е~і/хя (/ >- 0), принимающим нулевые зна­ чения для t < 0. В отсутствие разброса скоростей отражателей (т) = = 1 функция корреляции отраженных от облака колебаний согласно

[(4), (8), §2.3.6] будет ф (х) = (D0/2Af0)e_l х l/T“, нормированная спек­ тральная плотность их мощности % (/) = (О0/уѴ0)ти2 (1 -|- 4я/2г2п)_1 (далее полагаем D0xn2/N0 = 1). В случае 2я/т„ « 1 относительная поправка [(25), § 2.3.6)1 наиболее заметна и будет

a GHa (f)/GR0(f) ~ 2хЦх%.

(1)

310

§ 2.3.7.


Значение (1) сравнительно мало, если протяженность отражений т* превышает в 3—4 раза длительность единственного облучающего им­ пульса т„. Когда же тп > Тф, кривая х (/)/т$ сужается, роль второй производной в [(25), § 2.3.6) резко возрастает и относительная по­ правка (1) может стать заметно больше единицы.

Аналогичное резкое возрастание поправки [(25), §2.3.6] имеет мес­ то, когда зондирующий сигнал представляет собой пачку радиоим­ пульсов, период которых заметно превышает протяженность отраже­ ний Тф. Действительно, спектр пачки состоит из гребней, ширина ко­ торых обратно пропорциональна длительности пачки. Чем меньше эта ширина, тем больше вторая производная в [(25), § 2.3.6]. Соответ­ ственно резко возрастает относительная поправка первого приближе­ ния. Использование третьей модели Е этом приближении не впол­ не подходит поэтому для тех реальных ситуаций, когда не только дли­ тельность пачки, но и период посылки значительно превышают времен­

ную

протяженность отражений Тф.

4.

Четвертая модель, как это следовало из постановки задачи,

более правильно, чем третья, описывает такие реальные ситуации, ког­ да длительность отдельных отражений от облака существенно меньше длительности пачки.

Это же обстоятельство можно проиллюстрировать сравнением по­ правочных членов [(20), (24), § 2.3.6]. Примем для упрощения, что им­ пульс U0 (() и пачка Ua (t) имеют ограниченную длительность своих ненулевых значений. Функции /?0 (s) [(20), (24), § 2.3.6] приближают­ ся к последовательностям импульсов, имеющих длительность порядка сигнального, моменты действия которых соответствуют моментам дей­ ствия импульсов полезного сигнала. Тогда произведения /?0 (s) Uo (s

ft — •&) О2 и R0(s) U a (s — О-) О2 в [(20), (24), § 2.3.6) принимают не­ одинаковые максимальные значения. В первом из этих произведений соответствующие моменты времени s близки к моментам действия како­ го-то полезного импульса, иначе будет мала величина первого сомно­ жителя. Этот полезный импульс должен иметь номер /, в противном слу­ чае (при ограниченных пределах интегрирования по Ф) будет мала ве­ личина второго сомножителя. Значение ■&не может существенно пре­ взойти длительности импульса, иначе максимуму одного из сомно­ жителей будет соответствовать нулевое значение другого. При этом ве­ личина О2 заметно не превосходит квадрата длительности радиоимпуль­ са U0 (/). Из аналогичных соображений величина й-2 в [(24), § 2.3.6] ограничивается квадратом длительности пачки Ua (()■ Таким образом, асимптотические поправки четвертой и третьей моделей должны иметь совершенно различный характер.

5. Выражения т] (т) и х(/) для четвертой модели, кроме разброса ско­ ростей отражателей и ограниченного времени облучения, учитывают обновление состава отражателей от зондирования к зондированию вследствие обзора по угловой координате.

На рис. 2.3.10 иллюстрируется построение нормированной функ­ ции автокорреляции т} (т)/ц (0) в виде произведения трех нормирован­

ных автокорреляционных функций:

флюктуаций помехи pF (т), моду­

ляции диаграммой направленности

рл (т), модуляции передатчиком

§ 2.3.7.

311


ру (т). Последняя функция соответствует сумме по т в выражении 1(10 а), § 2.3.6], взятой после соответствующей нормировки.

Спектральная плотность к (/) является преобразованием Фурье функции г| (т). Непосредственно ее можно найти как свертку функций y'(F), I Ga (/) |2, I Gu (/) I2, где GA (f) и Gy (/) — спектральные плотности

A{t) и U(t).

6.Обработка для четвертой модели в нулевом приближении реали­

зуется оптимальным фильтром с частотной характеристикой /<опт (/) =

= G |о (/) е-і^Но,

где

GR0 (/)

соответствует [(21),

§ 2.3.6],

а

кон­

 

 

 

 

 

 

станта і0 подбирается из ус­

 

 

 

 

 

 

ловия

осуществимости.

Это

 

 

 

 

 

 

соответствует

рассмотренно­

 

 

 

 

 

 

му уже

в §

1.2.3 обобщению

 

 

 

 

 

Л/т)

теории обнаружения

на фоне

 

 

 

 

 

белого

шума

применительно

т

к

і

ш

м

 

к

стационарному

небелому

 

шуму. Нормированная спект­

 

 

 

 

 

 

ральная

плотность

мощности

 

 

 

 

S>FM

 

этого

шума

определяется

 

 

 

 

 

 

выражением

 

а3 =

1

+

к (/).87*

ßA(T)j>a(T)pF(z)

 

 

 

 

Оптимальный

фильтр

можно

 

 

 

 

при

этом составить из звена

 

£ £ І

 

 

с

характеристикой

1/сг (/),

 

 

 

«обеляющего»

шум,

и звена с

 

 

 

 

 

 

характеристикой G'ua

(/)/о (/),

Рис. 2.3.10. К построению функции авто­

оптимальной

для

 

сигнала

корреляции

пассивном помехи.

на

выходе

обеляющего

зве­

 

 

 

 

 

 

на. На рис.

2.3.11

иллю­

 

 

 

 

 

 

стрируется

построение опти­

мальной

амплитудно-частотной

характеристики фильтра

KonT(f) =

= [ Gua (f) |/[1 +

 

и (/)]

при обнаружении пачки периодически следую­

щих когерентных радиоимпульсов. Эта характеристика (рис. 2.3.11, в) имеет гребенчатую структуру. В ней можно выделить гребни подавле­ ния помехи и гребни накопления сигнала.

7. Характеристику рис. 2.3.11, в можно практически реализовать только при сопровождении по скорости или обзоре по скорости целей. Обычное же послекомпенсацнонное некогерентное накопление опти­ мально только при независимых (быстрых) флюктуациях импульсов сигнала от цели после компенсации. Приближенную оптимизацию мож­ но провести, заменяя в 1(1), § 2.3.5] (Ja {t) на U0 (t ) и сохраняя корре­ ляционную функцию помехи. Все это соответствует оптимальной филь­ трации одиночного радиоимпульса на фоне когерентной помехи с меж­

периодной

корреляцией. Построение характеристики | /<опт (/) | =

= |G0 (/)(/[ 1

+ и (/)1 с гребнями подавления, реализуемой, например,

системами многократного череспериодного вычитания, иллюстрирует­ ся на рис. 2.3.12.

8. Рассмотренные разновидности фильтрации обеспечивают не толь­ ко селекцию по скорости, ио и дополнительную селекцию по дально­ сти (см. § 1.2.3). Повышения разрешающей способности не наблюдает-

312

§ 2.3.7.