Файл: Гусев, К. Г. Поляризационная модуляция.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 163

Скачиваний: 0

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

Корреляционная матрица компонент nei(t) определяет­

ся как

Яе

*1 '"'"Г —>

*а) = j j s (т,; X)Rh (t t a; -c,; x2) S (x2, X) dx,dxa.

 

—00

(7.4.4)

 

 

При условии независимости векторов

— >

n0(t) и n e(t) ком­

поненты суммарного вектора аддитивной помехи

 

n(t) = n 0(t)-\-ne(t)

(7.4.5)

будут также нормальными случайными процессами с ну­ левыми средними < n i(t)> = 0 и корреляционной мат­

рицей

* . (*.; Q = < ? i (/,) 7 &)> = = R a (g g + Re (g g.

(7.4.6)

Аналогичные рассуждения можно распространить и на помехи, возникающие в антенно-волноводных системах. Поэтому в дальнейшем используется суммарный вектор

«(/) аддитивной помехи, которая считается стационар­ ным процессом, т. е. ее ортогональные компоненты щ (0 стационарны и стационарно связаны. В очень многих практически важных приложениях аддитивную помеху можно считать широкополосной в том смысле, что ши­ рина энергетического спектра значительно больше ши­ рины спектра ПМ сигнала. В то же время ее можно считать узкополосной в том смысле, что ширина энерге­ тического спектра помехи во много раз меньше цен­ тральной частоты спектра соо. Компоненты такой помехи в ортогонально-круговом базисе в точке приема можно представить в виде

tiii^t) =ai(t)cos[a>t—((i(t)l

i= 1,2,

(7.4.7)

где cti(t) и <р;(/)— соответственно амплитуды и фазы

компонент, представляющие собой медленно меняющие­ ся случайные функции по сравнению с со/.

Вводя в рассмотрение квадратуры аддитивной по­ мехи, (7.4.7) можно записать как

tii(t) =nci(t)cos ©/ + «si(■/)sin at,

(7.4.8)

188


где

 

 

 

f i c i ( t ) =ai(/)cos<pi(0.

n$i(>t) =cii(t)sin cpi(t).

Как правило,

квадратуры

аддитивной

помехи лСг(0

и nSi(t) являются нормальными независимыми случай­

ными процессами. Следовательно, для нормальной адди-

тивной помехи

n(t) с нулевым средним

плотность ве­

роятности

 

 

 

 

f [п (0] =

У'det Rn (<,; t2)

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хехр

— ^

( g t f - g g g M

g ] ,

(7.4.9)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

det/?n( g g — определитель

корреляционной матрицы

 

Rn (9 — к) =

< п {U) п

(/г) > =

Rnс (t> — t2) COS СО(tt— /а);

R n c 0 f . —

g

= <

л с

( Л )

« I

( g

>

=

< я ,

( f t ) g

( g > ;

g (0 = II 'g (0яс,(9 II.

?

(9) =

II*,,(0 я,. (011;

 

 

Я "1(*,;*,)— матрица, обратная /?n(g

д .

 

 

Если среднее

значение

векторного

случайного

про-

—>

не

равно

нулю, то в (7.4.9) необходимо

цесса n(t)

вместо ti(t)

подставить

центрированный векторный про­

цесс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 0(t) =

n(t) — n0,

 

 

(7.4.10)

где я 0 = < л ( 0 > # 0 .

Известно, что строго монохроматическая аддитивная помеха всегда полностью поляризована [7]. Неполяризованная помеха характеризуется тем, что конец электри­ ческого (магнитного) вектора движется совершенно не­ регулярно. В общем случае изменение векторов поля помехи не является ни вполне регулярным, ни вполне нерегулярным. Поэтому в большинстве практических задач мы встречаемся с квазимонохроматической поме­ хой, обладающей частичной поляризацией. К частично поляризованным помехам относятся электромагнитные поля с функциональной поляризацией, когда параметры поляризации изменяются во времени по произвольному,

189



Но вполне определенному закону, а также поля с флкЖтуационной поляризацией, когда параметры поляриза­ ции изменяются по случайному закону. Для таких помех все наблюдаемые явления зависят от интенсивности двух произвольных взаимно ортогональных компонент электрического вектора, перпендикулярных к направле­ нию распространения, и от существующей между ними корреляционной связи [7].

Квазимонохроматической помехе характерны незна­ чительные изменения амплитуд и фаз ортогональных компонент за любой интервал времени, малый по срав­ нению со временем когерентности, т. е. малый по срав­ нению с величиной, обратной эффективной ширине спектра помехи А/. Тогда интенсивность помехи, рас­

пространяющейся вдоль

оси о>1 в направлении,

которое

образует угол «

с положительным направлением оси о£

прямоугольной

системы

координат

[ogrjg'], принимает

вид

 

 

 

 

 

N (а\ Д) =

cos2 а -|-

sin2 а -ф-

 

+

2 3 ^ cos a[sin а | р | cos (р— Д),

(7.4.11)

где

 

 

 

 

 

_____________ <пь (0

п \ (t) > _____________

 

 

V < n %(t) п*%(f)>

< п ^ (0 n*v ( 0 >

 

=I РI ехр (/р);

Д— фазовое запаздывание ц-компоненты электрического вектора относительно ^-компоненты;

2 2 * р— элементы корреляционной матрицы

Rn(0) =

v * р

А

 

(7.4.11а)

 

 

 

 

Для неполяризованной

помехи,

у

которой

N (а; А )=

= const, из (7.4.11)

находим,

что

N ( а; Д)

не зависит

от а и А тогда и только тогда,

когда

 

 

Р =

0

и

 

 

 

(7.4.12)

Следовательно, корреляционная матрица для неполяри­ зованной помехи гауссового шума равна

Rn(t — tt)-

1 О

 

2 О 1 8 ( * , - 0 ,

(7.4.13)

190


где jV0 = -f- — полная интенсивность неполяризован-

ной помехи; 8 (tt ts) — дельта-функция.

Полностью поляризованная помеха имеет корреляцион­ ную матрицу вида

о2

 

exp (jX)

(7.4.14)

Rn(0) =

 

2

vo^exp (— д)

V20

£

 

где

 

 

 

v ~ aA ; 1

 

T. e. Rn (0) для немонохроматической волны, у которой

отношение амплитуд и разность фаз не зависят от вре­ мени, совпадает с корреляционной матрицей монохро­ матической волны с ортогональными компонентами

(0 =

ехр [/Ю — <р6)],

(7.4.15)

 

 

й , (0 =

v^ ехр [г (wt — +

X)].

При повороте системы координат

fogrjg'] на угол 0

вокруг оси ol элементы матрицы (7.4.11а) трансформи­

руются в выражения

а*,=

cos2 б +

з^ sin2 б +

2з^з

cos (^ — <р^) cos 0 sin б.

eteyP' =

(3^ —

) cos 9 sin

б +

cos2 б — a^p sin2 б,

\

Sin2б +

з^ cos2 б —

2з ^

cos(?^ —

COS 0 sin б,

 

0г б^Р' = з^ог р'*.

(7.4.16)

Как

видно из (7.4.16), след и

определитель

матрицы

Кп(0)

инвариантен относительно

поворота системы ко­

ординат. Модуль коэффициента корреляции зависит от выбора системы координат, однако по своей величине он не может превышать единицы, что следует из нера­

венства Буняковского — Шварца [7,

19].

 

повернуты на

Если оси

системы

координат

ol,r\q

угол 0 = 0', определяемый из соотношения

 

 

 

tg 20' = (з* — з* )/(о5зч + з^р),

(7.4.17)

то из (7.4.16)

находим,

что з,, =

з .

В силу

последнего

 

 

^

'

2

и

2

уравнение

равенства, а также, вещественности

 

з^

191