Файл: Аграновский, К. Ю. Основы теории радиоэлектронных систем морских объектов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 110

Скачиваний: 0

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

составляющая на выходе фильтра нижних частот увеличивается, также увеличивается и среднеквадратичное значение флуктуационной составляющей. Полезным сигналом на выходе системы будем считать приращение постоянной составляющей, производимое продуктами взаимодействия сигнала с сигналом и сигнала с шумом, а помеху на выходе определять как часть непрерывного спектра 5 Д(со), пропускае­

мую фильтром нижних частот.

ыф (t)

Среднее приращение постоянной составляющей процесса

на выходе фильтра нижних частот равно

 

М [мф(01 = М [Мф (t) |с. „] —М [ыф(01пЬ

(9.151)

где М Ыф (0 lc.nl; М [иф (О |п 1— постоянные составляющие на­ пряжения на выходе фильтра нижних частот соответственно при на­ личии и отсутствии сигнала на входе системы. Но

00

 

«ф (0= J h^{t— x)uR{x)dx,

(9.152)

— ОО

 

где /гф (т) — импульсная переходная функция фильтра

нижних ча­

стот.

 

Подставляя (9.152) в (9.151) и учитывая (9.149), получим выраже­

ние, определяющее полезный сигнал на выходе системы

 

М (иф. с) = 1Кяоп. у (a2 +

1) — /КдСХп. у= НСд<т„. у«у>

(9.153)

где

 

 

00

 

 

I = J

Аф(т)Л.

 

Средняя мощность шума на выходе фильтра нижних частот равна

00

 

 

о 2 (м ф. п ) = 1 I Уф.О'®) |2 *5Д. „ (ю) da>,

(9.154)

о

 

 

где 7 ф (/со) — передаточная

функция фильтра нижних

частот;

5 Д.н (со) — непрерывная часть

энергетического спектра шума

на вы­

ходе детектора.

Искомое отношение сигнал/помеха на выходе авых может быть вы­ числено с применением (9.153) и (9.154).

Пусть в качестве фильтра нижних частот использована RC-це-

почка с

большой

постоянной

времени. Полоса пропускания этого

фильтра

Д/ф = —

много

меньше полосы пропускания избиратель­

 

нее

 

 

 

ного фильтра А/*

<£

, т. е.

ширина спектра шума на выходе де-

 

ф

2я

 

 

тектора значительно шире, чем полоса фильтра нижних частот. Тогда можно считать, что S„. „ (со) сохраняет постоянное значение в преде­ лах полосы частот от 0 до Д/ф и выражение (9.154) приводится к виду

° 2 (иф. п) = Д/ф^д (0)»

340

Учитывая (9.150), получим

 

 

 

 

 

‘> > Ф .» )= ? 5 т г г (1 +

2«?)-

(9.155)

 

 

RC До)у

 

 

Поскольку

импульсная

переходная функция

RC-цепочки равна

 

т

 

 

 

оо

/и (т) = — е

RC для т > 0

и /гф(т) = 0 для т < 0 ,

то I = J /гф(т)^т= 1,

R C

 

 

 

 

о

откуда

 

 

 

 

(9.156)

 

М ( и ф) =

К до П' Уа 2г

 

Используя

(9.155) и (9.156),

получим

отношение сигнал/помеха

на выходе системы:

 

 

 

 

 

^вых

4 А(0уR C

2

(9.157)

 

 

 

 

 

2(1 + 2 4 ) _

 

 

Выражение (9.157) позволяет вычислить отношение постоянной составляющей напряжения на выходе, обусловленной действием по­ лезного сигнала, к среднеквадратичному значению флуктуационной составляющей. Однако при выводе (9.157) предполагалась идеальная компенсация постоянной составляющей напряжения, обусловленной детектированием помехи. Величина этой постоянной составляющей зависит от дисперсий помехи на входе детектора, от характеристики детектора Кл и может существенно изменяться в процессе работы.

Поэтому в практических системах величина отношения сигнал/по­

меха

на выходе авых, определяемая соотношением (9.157),

не может

быть

реализована, особенно

при малых

отношениях

сигнал/помеха

на входе.

оценка вычислений

отношения

сигнал/помеха

Численная

на

выходе

избирательной

системы

корреляционного

типа и

LCR-полосового фильтра с квадратичным детектором показывают, что при малых отношениях сигнал/помеха на входе качество фильтра­ ции в обеих системах примерно одинаково.

Итак, основными достоинствами частотно-избирательных систем корреляционного типа являются: возможность регулировки полосы пропускания и частоты настройки системы сравнительно простыми техническими средствами; возможность реализации полосовых изби­ рательных систем в области низких частот, где применение индуктив­ ностей затруднено; возможность реализации низкочастотных избира­ тельных систем на основе интегральных схем дискретного типа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Радиоэлектронные системы морских объектов развиваются под влиянием достижений современной физики, радиоэлектроники, авто­ матики и технической кибернетики.

Современная физика привела к использованию новых физических принципов реагирования радиоэлектронных систем в морской среде. Она оказала влияние на появление новых физических методов форми­ рования управляющих воздействий.

Радиоэлектронные системы морских объектов в плане задач радио­ электроники характеризуются резким повышением удельного веса устройств поеледетекторной обработки информации. В радиоэлектрон­ ных системах с выхода детектора принятые колебания поступают, как правило, в специализированное электронное вычислительное уст­ ройство. Последнее производит обработку информации и приведение ее к виду, пригодному для воздействия на выходное устройство. В этом отношении радиоэлектронные системы морских объектов тесно связаны с информационной и электронной вычислительной техникой.

На теорию радиоэлектронных систем морских объектов оказывает сильное влияние автоматическое управление и регулирование. Это влияние обусловлено тем, что, во-первых, радиоэлектронные системы являются лишь одним из звеньев контура управления морского объекта. Во-вторых, сами радиоэлектронные системы широко автома­ тизируются. В них все чаще применяются внутренние системы авто­ матического регулирования и системы самонастройки.

Непрерывное развитие морских объектов выдвигает новые требова­ ния к их радиоэлектронным системам. Значительное увеличение даль­ ности действия, скорости хода и глубин использования морских объек­ тов обусловливает необходимость дальнейшего совершенствования всех их элементов и в том числе радиоэлектронных систем.

Повышение скорости хода морских объектов приводит к резкому увеличению уровня собственных шумов радиоэлектронных систем. С увеличением дальности действия, расширением районов и глубин использования морских объектов в широких пределах начинают из­ меняться внешние факторы. Предсказать заранее законы их измене­ ния не представляется возможным. Все это ведет к снижению эффек­ тивности радиоэлектронных систем.

342

Дальнейшие пути совершенствования радиоэлектронных систем морских объектов указывает опыт живой природы.1 Известно, напри­ мер, что за последние годы выявлена значительная группа живых организмов, использующих биоакустические локаторы для обеспе­ чения своей жизнедеятельности. К этой группе можно отнести китов, акул, дельфинов, морских тюленей, ряд отдельных видов рыб и т. д.

Исследования показали исключительную эффективность биоаку­ стических локаторов. Установлено, что оптимальный эффект биоаку­ стических локаторов достигается в результате адаптации параметров излучающей и приемной систем, в зависимости от условий района ло­ кации. При перестройке параметров приемных и излучающих систем локаторов учитывается объем района, профиль дна, направление ло­ кации, скорость движения, уровень помех, дальность цели и т. д.

Таким образом, опыт живой природы указывает один из важных путей дальнейшего совершенствования радиоэлектронных систем — создание систем адаптивного типа с самонастраивающимися парамет­ рами.

Исследования также показали, что биоакустические локаторы жи­ вых организмов используют при своей работе относительно малые мощ­ ности локирующих импульсов. Большая дальность локации обеспе­ чивается за счет очень высокой чувствительности их приемных систем. Такие системы обладают пока еще недостижимой в технике избира­ тельностью и помехоустойчивостью. Характерно, что биоакустические локаторы обеспечивают мгновенный анализ большого объема инфор­ мации, содержащейся в ограниченном количестве отраженных от цели импульсов. Следовательно, опыт живой природы указывает и второй путь повышения эффективности радиоэлектронных систем. Этот путь заключается в дальнейшем совершенствовании механизма выделения полезных сигналов из смеси сигнала и помехи.

1 См. например, В. П. С о ч и в к о. Очерки бионики моря. Л., «Судо­ строение», 1968, и др.

УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ

1.А г р а н о в с к и й К. Ю. Радиокибернетические методы управле­ ния морскими объектами. Л., «Судостроение», 1967.

2.А г р а н о в с к и й К. Ю. Радиотехнические системы передачи ин­ формации. Л., изд. Северо-западного заочного политехнического института, 1970.

3.А н д р е е в Н. И. Корреляционная теория статистически оптималь­

ных систем. М., «Наука», 1966.

А.

Высшие трансцендентные функции.

4.

Б е й т м а н

Г.,

Э р д е л и

М., «Наука», 1967.

Д.,

П и р с о л

Л.

Измерение и анализ случайных про­

5.

Б е н д а т

цессов.

М., «Мир», 1971.

 

 

 

6.Б о р о д и н а С. В. Состояние разработок ИК техники за рубежом. (Обзор). М., «Радиоэлектроника за рубежом», 1970, вып, 25.

7.В е н т ц е л ь Е. С. Введение в исследование операций. М., «Совет­ ское радио», 1964.

8. В е н т ц е л ь Е. С. Теория вероятностей. М., «Наука», 1964.

9.Военно-морское оружие. Сб. ст. Пер. с англ., М., Воениздат, 1965.

10.Вопросы статистической теории распознавания. М., «Советское радио» 1967. Авт.: Ю. Л. Барабаш, В. В. Барский, В. Т. Зиновьев, В. С. Кириченко, Ф. В. Сапегин.

И. Г е р ц б а х И.

Б., К о р д о н с к и й X. Б. Модели отказов. М.,

«Советское радио», 1966.

 

12.Гидроакустические средства.— В сб. «Радиоэлектроника в 1969 г.» Обзор по материалам иностранной печати. Вып. X. М., изд. НИИЭИР, 1970,

стр. 88—91.

13.Гидроакустика, гидроакустические средства.— В сб. «Радиоэлектро­ ника в 1967 г». Обзор по материалам иностранной печати. Вып. III. М., Изд.

НИИЭИР, 1968, стр. 100—110.

14.

Г о б с о н

Е.

В.

Теория сферических и эллипсоидальных функций.

М., ИЛ, 1952.

 

 

 

И. С. Радиотехнические

цепи и сигналы. М.,

15.

Г о н о р о в с к и й

«Советское радио», 1967.

И.

С., Р ы ж и к

И. М.

Таблицы интегралов,

16.

Г р а д ш т е й н

сумм, рядов и произведений. М., Физматгиз, 1963.

 

17.

Г р и н б е р г

Г.

А.

Избранные вопросы математической теории элек­

трических и магнитных явлений. М., АН СССР, 1948.

 

18.

Г у р в и ч

Д-

Б.,

С в я д о щ Е. А.

Расчет низкочастотного элек­

тромагнитного поля в координатах, разделяющих уравнение Лапласа.

Ж- Т. Ф.,

1965, вып. 12, стр. 2160—2166.

проводящего

19. Г у р в и ч Д. Б., Л е в ч е н я Н. С. Поляризация

сфероида полем точечного источника. Л., «Труды ВМАКВ им. А.

Н.

Крылова»,

вып. XIII, 1956.

 

 

344

Смотрите также файлы