Файл: Гинзбург, В. В. Теория синхронизации демодуляторов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 20.10.2024

Просмотров: 175

Скачиваний: 0

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

*

------------------3:

A

 

 

j

v= o

 

 

 

-------j

 

 

Г

?

.

| j—

 

Л'-У'1 X

 

- f t *

1

 

1

lp«p-e*f-ir

 

 

.

 

 

Г

x+^

1

 

 

 

M

 

1

1

*

К»

-V -X

-r+r-zjf

Рис. 4.10.

_____________ L

L

 

Jf-y

fjr-Vf X

.

 

I ll- r<Vcjt

кп (х*ч>)

 

1

 

 

 

j

_

- r -f -y>

 

 

X

, , — ,

------J, -(fi-x)

M * " f )

 

1

 

 

 

1

 

 

1

1

I-

 

- ( f - r - r ,

X

Вид функций £a(x-Hp)=sn (х-Ир) при разных ф

откуда

 

 

 

 

 

* { i i r ) d x -

<4 4 3 >

 

 

 

l*+q>ie(v. л)

 

Для УС с линейным управлением

(рис. 4.9г) из сопоставления

(4.36) и (4.37) имеем:

 

 

 

 

 

К (* + ф) =

---- — эл (х -)- ф) = ---- — (х+ф);

 

 

я

 

 

я

 

 

кп2(х + ф)= (*-Нф

 

 

1

 

 

JlZ

 

 

откуда

 

 

 

I£ +

 

 

«. (ф) -

-

- Д

-

ф > ft ( т £ - ) **

(4-44>

 

 

 

—я

 

 

' W

- ^ r

|( * + ф ^ ( т г ) л -

<4-45>

 

 

 

—Я

 

 

 

Итак, с помощью (4.41)--(4.43)

можно по известной функции

однократной плотности

потока

пересечений найти

коэффициенты

104


а0(ф) и b(ф) для УС с двухпозиционным и трехпозиционным уп­ равлениями, а с ломощью (4.41), (4.44), >(4.45) — для УС с линей­ ным управлением.

Приближенное исследование УС при однократной модуляции.

Как и в предыдущем параграфе условимся считать сигнал на вхо­ де ИП суммой полезного сигнала и нормальной стационарной по­ мехи. Если переходный процесс достаточно хорошо аппроксими­ руется кусочно-линейной функцией (см. рис. 4.6) и длительность его A t= $T< T, то при однократной модуляции и равновероятных вариантах сигнала плотность потока пересечений равна полусум­ ме условных плотностей, соответствующих каждому из вариантов. Если, кроме того, отношение установившегося значения полезного сигнала к среднеквадратичному отклонению помехи больше еди­ ницы (со/о>1), то пересечениями, имеющими место при втором варианте сигнала, при котором переходный процесс отсутствует, можно пренебречь. Тогда плотность потока пересечений выража­ ется гауссовой кривой (4.23)

1

1

 

сог

У 2 п рехр

(4.46)

где р=ра/со — произведение нормированной длительности пере­ ходного процесса и отношения иомеха/сигнал. Подставив (4.46) в (4.42) и (4.43), находим выражения для нечетной функции а0(ф) и четной /(ф), описывающих УС с трехпозиционным управлением:

f (

1

2

/я —ф

/

 

\

Р /

1 яр

 

+

J_

Ф + V\,

(0<

А

До (ф) = — а о (— ф) =

2

яр

}

 

 

 

/2 я Ф — Y '

 

 

 

1

 

 

 

2

F\

яр

| - Е (

 

яр

\

;1

\,

/V 2 1\

а 1

у).

 

)

Ф N

яр ,) +

(4.47)

+

1

W

(я-—у < ф < я);

 

2

 

V яр 1

(О< ф< я—у),

I (ф) = I (— ф)

1

f / 2n — ф—у х___L

(4.48)

 

 

 

2

\

яр

/

2 V

я р /

 

 

 

 

(л— у < Ф < я)>

где F(x) — функция Лапласа.

 

 

(у = 0) из этих фор­

Для УС с двухпозиционным управлением

мул имеем:

 

 

 

 

 

 

105


 

-

F ( - 2 - U

(0 <

ф < я );

 

 

(4.47a)а

 

 

\ я р J 2

 

 

 

 

 

l (ф) =

l ( _

ф) == F (1/p) — 0,5

(0 <

Ф <

Jt).

(4.48a)

Примерный

вид функции a0(<p)

приведен на

рис.

4.11a.

 

?\ г

Рис. 4.11. Примерный вид функций ао(х) для УС с управлением: а) двухпозиционным; б) линейным

Найдем числовые характеристики УС, воспользовавшись полу­ ченными в предыдущей главе формулами первого приближения.

Дифференцируя (4.47), имеем

 

 

(4.49)

откуда для УС с двухпозиционным управлением (у = 0)

при сла­

бых помехах (р<0,5) имеем

__

(4.49а)

ао(0) «

— 1 /я У 2я р.

Подставив (4.49) в (3.43), находим математическое ожидание

фс

__

 

 

я У 2 я N р

(4.50)

Ф о -

е — У2/ 2 Л2 р 8 е — 1/2 р 2

 

где р = ро /с0, р~Д t!T — нормированная длительность переходных процессов; о и Со — среднеквадратичное значение помех и уста­

новившееся значение сигнала на входе

измерителя пересечений;

у — ширина «зоны нечувствительности».

ф-лы (4.47) и (4.48) при

Подставив, в свою очередь, в (4.41)

ср = 0, а полученное выражение вместе с

(4.49) — в

(3.44), находим

дисперсию фс

 

 

 

 

(4.51)

Можно показать, что с увеличением у величины ср0

и ст-^ увеличи­

ваются, поэтому в дальнейшем ограничимся случаем у = 0,

т. е. УС

с двухпозиционным управлением,когда

 

я У 2 я N р

(4.50а)

Ф° — j _ е—1/2 р»

 

(4.51а);

106


Эти соотношения принимают совсем простой вид, если р<0,5. Тог­ да функция Лапласа практически совпадает с единицей, а экспо­ нента — с нулем, откуда

Ф0 =

—я К 2 я 6ШN р;

(4.506)

а 2

= {п * У Т п /2 ^ р.

(4.516)

Теперь, воспользовавшись (3.91), найдем

время достижения

синхронизма, определяемое как математическое ожидание време­ ни первого достижения области синхронизма из наиболее «удален­ ной» начальной точки ф ( 0 ) = л . Второе слагаемое в этом выраже­ нии для УС с двухпозиционным управлением при не очень сла­

бом сигнале (р = ро/с0<0,5) равно в соответствии с

(3.93)

 

=

^ N n V ^ /2 p .

(4.52)

А' (я)

2 а0 (л)

 

В первом слагаемом

(3.91) верхний предел интегрирования оп­

ределяется ф-лой (3.92)

и равен

 

 

 

Фз = л

- — — 1 ,

(4.53)

 

 

N а0 (я)

 

а нижний предел задается шириной области синхронизма. Если ширина этой области, нормированная к длительности посылки, равна А и точка ф= 0 расположена в середине области, то

Ф 1 = Ал.

(4.54

Для нахождения величины первого слагаемого аппроксими­

руем функцию ао(Х)

ломаной, как показано на рис. 4.11а, приняв

 

’ао(я)(ф — я)

(ф г < ф < я ),

°о (ф) =

_ °*5

(фа <

Ф <

Фг)>

 

ао(°) ф

(0 <

ф <

фз),

причем в силу симметрии кривой Оо(ф) относительно оси, прохо­ дящей через ф= л/2,

Фз = л — Ф'= 1/2 а '(я) = — 1/2а'(0).

Ясно, что такая аппроксимация имеет смысл лишь при фг<л/2.

Поэтому_нижеследующие соотношения для

Sm справедливы при

р<1/ У 2л»0,4 [см.

(4.49а)].

 

 

При аппроксимации ломаной первое слагаемое в

(3.91) равно

N

<р.

dx

N

 

• ф2)

Фа

г

2(л - 2 Фз) + —

!чя

J

“о (*)

■In-

 

а0 (я)

(я — фз) ф!

 

<Pi

 

 

 

 

 

= N 1 +

---- ~— (\ п (я ф2) фа

о

 

2 Я о ' ( я ) \

( Я — ф ,) ф 1

 

Здесь предполагается,

что фг^ф!, т.

е. А<,р j

л/2.

107


Суммируя полученные выражения для первого и второго сла­ гаемых (3.91), видим, что при наихудших начальных условиях ма­ тематическое ожидание времени первого достижения синхронизма

составляет при Л < р \ f я/2

1 +

N р

 

 

 

/2 яЛ

 

 

N

 

N р

(4.55)

/ 2

я Л

 

 

посылок.

(р = 0) время

достижения синхронизма

При отсутствии помех

 

Sm = 7V(1 _ Л )

 

(4.55а)

посылок.

Оценим по ф-ле '(3.100) 'вероятность срыва синхронизма. Най­ дем для этого величины Я(л), >/'(0), Я"(я), определяемые ф-лой

(3.97), из которой

с учетом соотношения До(0) = 0о(я) =0 имеем:

 

 

*•(")=f

i

До (ф)

 

(4.56)

 

 

Ь(ф) d ф;

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

X " (0 ) =

а0(°)

, :

N

ао (л)

(4.57)

6 (0)

 

я

6 (0)

 

 

 

 

 

 

Так как —а'0(0) = а '0(я), то с учетом (4.49а) находим для

од­

ного из сомножителей (3.100)

 

 

 

 

 

 

В(0) У\Х" (0)| Г (я)= _____ 4_____

 

 

 

71

 

 

 

N л У 2 я р

 

 

Величину Я(я) будем искать, .приняв ib

(4.48а)

F ( l/p ) « l.

Тог­

да / (ф) = 0,5 и с учетом

(4.41)

и аппроксимации

функции а0(<р)

интеграл (4.56)

без труда вычисляется как сумма трех интегралов

по интервалам

(0.

ф2),

(ф2, ф'г)

и

(ср'г, я).

Проделав вычисления,

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

Я (я) == — N

1 — Y 2 71 Р

 

 

 

 

 

 

 

1-Рк

2 я2 У 2 я рк р

 

 

где Рк=тк/Т, что вместе с предыдущим соотношением, после под­ становки в (3.100), дает следующее выражение для вероятности срыва синхронизма

Рс1 =

— ехр — N

 

N я У 2 л

 

+

1

In-

 

1— р У 2 я

1 - Р к

(4.58)

2 я2 У 2 я р кр

108