Методы фильтрации и накопления.

Прямоугольная амплитудно-частотная характеристика полностью отвечает требованиям фильтрации помех, спектр которых не перекрывается спектром принимаемого сигнала. При построении фильтра учитывают также и форму сигнала, и структуру помехи, и конкретную задачу, решаемую данной цепью. Например, если требуется только обнаружить сигнал, то сохранение его формы несущественно и оптимальным считается такой фильтр, который обеспечивает максимальное отношение сигнал/помеха на выходе фильтра.

На рис.10.21,а показана спектральная диаграмма входного сигнала с плотностью Sc, который принимается на фоне белого шума с равномерной плотностью SП. При такой помехе оптимальный фильтр имеет амплитудно-частотную характеристику K = Ф(f), совпадающую по форме со спектром сигнала (рис.10.21,б). В выходном спектре (рис.10.21,в), спектральная плотность которого Sвых получается перемножением Sc+П и K, отношение сигнал/помеха оказывается максимальным, так как оптимальный фильтр ослабляет гармонические составляющие тем больше, чем слабее они выражены во входном сигнале.

Рис. 10.21. Графики, иллюстрирующие преобразование спектра сигнала и помехи оптимальным фильтром.

Допустим, что оптимальный фильтр рассчитан на фильтрацию импульса, имеющего длительность и ширину спектра , от белого шума, в котором на каждый герц полосы пропускания приходится мощность GП. Очевидно, что фильтр должен иметь полосу пропускания, равную ширине спектра сигнала и тогда мощность помех на выходе фильтра равна:

а отношение сигнал/помеха

Значит, оптимальный фильтр тем эффективнее, чем больше длительность импульсного сигнала и меньше ширина его спектра. Это иллюстрирует возможность повышения помехоустойчивости за счет увеличения длительности сигнала.

При методе накопления сигнал периодически повторяется и энергия его, равно как и помех, накапливается в конденсаторе, потенциалоскопе или другом элементе, специально вводимом в радиоприемное устройство.

Рис. 10.22. Форма радиотелеграфного сигнала, искаженного флуктуационной помехой.

Пусть на сигнал, допустим радиотелеграфный, накладываются флуктуационные помехи (рис.10.22). Напряжения сигнала uc и помех uП суммируются в накопителе неодинаково: если сигнал повторяется n раз, то напряжение его uc возрастает в n раз, а мощность сигнала - в n2 раз; что касается помехи, то она не отличается периодичностью, ее амплитуда и фаза изменяются во времени беспорядочно, и поэтому напряжение uП накапливается медленнее, чем uc. Можно доказать, что напряжение помех увеличивается в , а мощность помех – в раз, т.е. отношение сигнал/помеха повышается в итоге накопления в n2/n = n раз.

Дата добавления: 2015-10-28