Последовательности радиоимпульсов

Известно, что оптимальное обнаружение сигнала s₁ = V₁(t) cos (w_ot + j) на фоне белого шума сводится к вычислению корреляционного интеграла

Z = u₁(t)^.V₁(t)^.cos (w_ot + j) dt,

т.е. к перемножению принимаемого колебания u₁(t) на ожидаемый сигнал и интегрированию полученного произведения.

а) б) в)

г) д)

Рис.3.81. Структурные схемы корреляционно-фильтровой обработки когерентных последовательностей радиоимпульсных сигналов

Это вычисление может быть произведено или непосредственно с помощью перемножителя и интегратора (корреляционный метод), или посредством оптимального этому сигналу фильтра (фильтровой метод), или с помощью корреляционно-фильтрового метода. При одном из вариантов его применения умножение принимаемого колебания на несущее cos (w_ot + j) производится когерентном детекторе (КГД), управляемом указанным колебанием и преобразующем принимаемое колебание в видеочастотное. Фильтрация последнего осуществляется с помощью оптимального фильтра (ОФ), построенного для видеочастотной огибающей сигнала V₁(t) и работающего на видеочастоте (рис.3.81,а), вследствие чего существенно упрощается его осуществление.

На рис.3.81 показаны различные структурные схемы корреляционно-фильтровой обработки когерентных последовательностей радиоимпульсных сигналов.

Если принимаемый сигнал представляет собой последовательность радиоимпульсов, то ОФ для его видеочастотной огибающей состоит из оптимального фильтра для одиночного видеоимпульсного сигнала ОФОС и оптимального фильтра для огибающей последовательности импульсов ОФОП (идеального накопителя), которые располагаются после КГД (рис.3.81,б). Но при таком построении системы обработки когерентный детектор работает в тяжелых условиях, т.к. на его вход поступают не только слабые сигналы, но и белый шум с его теоретически неограниченной мощностью, а также другие помехи. Чтобы облегчить его работу, оптимальный фильтр для одиночного импульса переносят из видеотракта в радиотракт и, преобразуя его в радиочастотный РОФОС, ставят перед когерентном детектором КГД (рис.3.81,в). Ввиду линейности когерентного детектора и фильтра схемы на рис.3.81,б и рис.3.81,в полностью эквивалентны.

При случайной начальной фазе система оптимальной обработки имеет два квадратурных канала (рис.3.81,г), как и структурная схема оптимального обнаружения такого сигнала. Двухканальной является и структурная схема квазиоптимальной обработки данного сигнала (рис.3.81,д), на котором накопительное устройство сокращенно обозначено НУ.

Рассмотрим еще одну возможность корреляционно-фильтрового метода при оптимальной обработке когерентной последовательности радиоимпульсных сигналов. Для этого представим упомянутую последовательность s₁(t) в виде произведения радиоимпульса s(t), длительность которого равна длительности NT последовательности, и неограниченной периодической последовательности f(t) видеоимпульсов, длительность и период повторения которых равны соответственно длительности и периоду повторения радиоимпульсов последовательности.

На рис.3.82 показано представление когерентной последовательности радиоимпульсов произведением двух функций (а) и временные диаграммы напряжений (б) в системе, представленной на рис.3.83.

а)

б)

Рис.3.82. Представление когерентной последовательности радиоимпульсов произведением двух функций (а) и временные диаграммы напряжений (б) в системе

Поэтому вычисление корреляционного интеграла

u₁(t)^.)^.s₁(t) dt= u₁(t)^.f(t)^. s(t) dt

можно произвести перемножением принимаемого колебания u₁(t) на стробирующую функцию f(t) и фильтрации в оптимальном фильтре для сигнала s(t). Указанное перемножение выполняется во временном селекторе ВС, управляемом селекторными импульсами, которые воспроизводят стробирующую функцию f(t) и вырабатываются генератором селекторных импульсов ГСИ (рис.3.83).

В этой схеме принимаемое колебание стробируется временным селектором, пропускающим те его части, которые совпадают с сигналом, и исключающим все остальные, которые могут состоять лишь из шумов и помех. Образовавшиеся таким образом радиоимпульсы поступают в оптимальный фильтр, растягивающий их до длительности NT, вследствие чего они накладываются друг на друга и когерентно суммируются (рис.3.82,б).

Рис.3.83

На практике оптимальный фильтр для радиоимпульса s(t) заменяется квазиоптимальным фильтром с полосой пропускания DF=0,4/NT. Главное достоинство рассматриваемой системы обработки заключается в отсутствии устройства задержки на квазипериод повторения радиоимпульсов сигнала, что может значительно упростить ее реализацию.

Однако, как и всякая система с переменными параметрами, она не обладает инвариантностью по отношению к времени прихода сигнала, ибо в ней оптимально обрабатываются лишь импульсные сигналы, совпадающие с селекторными импульсами. Поэтому для обработки импульсных сигналов с заранее неизвестным временем прихода приходится выполнять схему многоканальной, в которой каналы различаются лишь временным положением селекторных импульсов. Это усложняет и удорожает схему, снижает ее надежность.

Данные схемы требуют точного знания частоты несущего колебания. Последняя обычно известна в системе обработки сигналов, отраженных только от неподвижных объектов.

Дата добавления: 2015-11-30