Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Машинный анализ и моделирование электрических цепей

..pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
12.84 Mб
Скачать

Обозначим уj ( f ) и первый и второй интегралы е фигурных скобках правой части уравнения (24)

.1. .. / ?

“ »Ц [1+ Щ

& ]

,

f s in ip - Щ

&

]

i f

-------- т ^

' у ' г/

■■■■>

д

*'■

После подстановки

 

* ! = ! [ '

-7

и

 

Sff,f X £ zîâ ]

*

чг

, г .

.г,., / / / / r r” .

v*(f}“if Tl,. Mf-f.i J ôtnzt f

* J+ —p o

*Ttâ3sf *&***}•

1 F„

или я

” г • f /

>

-

«

* №

( '

l - e o s [ r * ( ’ - Z f r 1]l

*t ( f ) ° i i

f r p . ü t s t ü ]

 

t * p

-

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

 

 

 

 

 

,2

 

 

 

 

 

y f e ) = p

r { S

t [à

{ f ( f + ? * )]+

S i W

( f ' 2 * H ~

( Г - Н )

где

Форма спектра (25) для различных значений основания помехи jf^ T F p показана на рис. 2. Можно видеть при ^ 1 заметную деформациюспектра помехи, обусловленную конеч­ ным значением Т интервала ее наблюдения. Отклонение фор­ мы-спектра ограниченной во времени помехи ВСб){ 0 ^ ^ Т ) от прямоугольной (размывание ее) вызывает снижение помехой устойчивости оптимального приемника.

Рис, 2,

Определим превышение сигнала над помехой на выходе оптимального приемника с ограниченным временем наблюдения помехи.

Согласно общей формуле (7 )

 

4

(26)

 

V0 t vr(f>

 

Используя формулу

(25) и обозначение X «

фор-t

мулу (26) представим в

виде

 

n z i Г з Ш И и Л J х 2

ол

где

гг <л> - г { si[ af C

г ^ г ) ] * т о - 2^- ) ] -

 

t - a a [ * f ( 1+ ^ - ) ]

1- я » [ * Г ( 1- Ц г ) ] /

 

ч е + Ц р - )

ъ е -*$*-> 1

< 2 8 >

Превышение (27) является функцией следующих парамет­ ров: р

р *=-}£- - степень сосредоточенности помехи;

QZ

о[ ~ относительная интенсивность сосредоточенной по-

имехи

иl ‘ Trn - основашге сосредоточенной (по спектру) помехи

длительности Т

Обсуждение результатов. Зависимости отношения

 

Ц - = Г (В ) M (a JV )

(29)

Лг

 

превышений сигнала над помехой на выходе идеального прием­ ника (с неограниченно большой зоной обработки принимаемых колебаний) и на выходе оптимального приемника (с ограничен­ ной зоной обработки колебаний), где В —TFQ • f P- aW - зона,

в границах которой

осуществляется

обработка принимаемых колебаний

представлены на рис. 3, 4. Следу­

ет учитывать,

что Fc

имеет

смыа

эффективной ширины спектра

сигна­

ла; ос=

у - -

относительное время

наблюдения помехи и

W ~TC FQ -

основание сигнала; при сч=\ обра­

ботка

принимаемых колебаний осу­

ществляется в границах длитель-

ности

Тс

сигнала

и зона обработ­

ки В

оказывается

равной основа­

нию сигнала

W ( В = W )

 

В результате

анализа рис.3,4

Рис,4.

отмечены следующие закономерно­ сти:

1. Превышение сигнала над помехой на выходе оптимальiiorQ приемника существенно зависит от размера зоны обрабспу ки принимаемых колебаний; при or =• 1 (время наблюдения поме­ хи равно длительности сигнала) эта зависимость преобразует­

ся

2

 

 

 

\

= Г ( Ю

(30)

2.

h

d =

«/

При данном отношении

(рис. 3,а) относи­

тельная эффективность оптимального

приема возрастает с

уве­

личением параметра р

**

; при

постоянном значении

па­

раметра р (рис. 3,6)

относительная помехоустойчивость оп­

тимального приемника уменьшается с увеличением отношения

3. Помехоустойчивость оптимального приемника практи­

чески не зависит от степени

сосредоточенности ^помехи р с

фиксированным значением ее

мощности

-

Ç0 Fn

Она оп­

ределяется однозначно отношением

^ ^

Fc

в) сп

средних

мощностей шума (в полосе частот

сигнал!^

сосредото­

ченной помехи. Отмеченный .результат можно сформулировать иначе: при фиксированной мощности сосредоточенной помехи Рд= Gg Fg помехоустойчивость оптимальной схемы не зависит от ширины спектра помехи (оказывается инвариантной относи­ тельно р = ).

Чтобы Уценить влияние на помехоустойчивость оптималь-

ной схемы степени ограничения зоны обработки принимаемых колебаний вводится коэффициент энергетических потерь

//К 2( f ) d f

Л ( В ) = 2-р---—-------

(3 1 )

 

f К*( f U f

где

0

1

 

K 2( f >

 

v/ t V2( f )

и

 

 

 

 

* r ( f ) - ~ - L o ;

- квадраты

модулей передаточных функций обеляющих фильтров

в идеальном

приемнике с неограниченной зоной B ^ F T -* * » и

в оптимальном приемнике с ограниченной зоной обработки при­ нимаемых колебаний; Г и F определяют границы частотно­ временной области (зоны) обработки сигналов.

Для рассмотренной выше формы спектров помехи (2 ) и (3 ) получаем

1

10

, 100

10001

10

100

В

 

 

(f

 

 

0

 

Рис. 5.

MB) I

 

 

 

-

-

( f

------

)

 

50

 

 

 

 

 

 

р*Ю0

Л( В) =

P

1

t +%p

'

 

 

 

 

 

 

rf/2p

 

 

 

 

 

 

~ р =10

 

2_

 

d x

 

 

10

 

 

 

 

$ */

 

1 + Р У ^ ( x )

Л ( В )

 

 

 

 

Графики коэффициентов

5

 

J

 

(рис. 5, 6)

аналогичны кривым,

 

 

изображенным

на рис. 3, 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

Достоинством

введенного ко­

 

 

 

эффициента

Л/ т оценки погрешно­

 

 

1

 

 

 

 

сти

оптимальной

обработки

сигна­

 

 

 

 

 

10

100

В лов

в ограниченной

зоне

является

 

Рис.6,

 

‘независимость его

значения

от

 

 

конкретной формы сигнала,

 

 

 

 

 

 

 

Для сигнала с прямоугольной формой спектра в границах

зоны

обработки

(гипотетический случай)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л ( В ) = Г ( В > ,

 

 

 

 

(33)

где

B = T F C при F ~ Fc .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы. Эффективность оптимальной

обработки

сигналов

на фоне сосредоточенных помех тем выше, чем больше

пло-

•дадь обработки

В *=TF

(полагается, что

Тс £ Т « Тп

где Тс

v\. 7JJ

- длительность сигнала и длительность помехи

соответ­

ственно). Эта закономерность очевидна: с увеличением интер­ вала Т спектр ограниченной помехи становится все более со­ средоточенным, а следовательно, часть спектра сигнала, пора­ женная помехой, отнесенная к эффективной ширине F^ , - все -меньшей. Этим объясняется также инвариантность влиянии на результаты оптимальной обработки колебаний интервала наблюдения Г или ширины спектра сигнала F - FQ .

На основании предыдущего вывода, можно утверждать, что всякое ограничение зоны обработки сигналов (во времен­ ных или частотных координатах) ведет к снижению помехоус­ тойчивости приемника. В теоретическом плане идеальный при­ емник осуществляет оптимальную обработку колебаний в неог­

раниченно большой частотно-временной области

(зоне)

В = Т Р -*

-*■ °о независимо от параметра сигналеJ Тс

и

Fc

 

В оптимальных схемах обработки сигналов

потери умень­

шаются с увеличением основания сигналов

1Ÿ = Тс Fc -

При

большом значении основания достаточно близок

к идеальному

[приемник, обрабатывающий принимаемые колебания в границах

Параметров

(длительности Тс и ширины спектра FQ )

сигналаJ

Из этого следует, что применение широкополосных сигналов

W » 1)

упрощает построение алгоритма обработки

сигналов,

основанное на синтезе обеляющего фильтра. Следует добавить, что реализация оптимального приемника на базе широкополос­ ных сигналов (с большим основанием) имеет преимущество, так как обеспечивает резкое снижение уровня межсимвольных помех на выходе обеляющего фильтра.

Представляется интересным, что помехоустойчивость иде­

ального приемника зависит только

от р -р р -

(при фиксирован­

ном значении d =

) и,

следовательно?7не

зависит

от аб­

солютного значения Полосы

частот

f

сигнала и

помехи.

Это значит,, что помехоустойчивость оказывается принципиаль­ но одинаковой (при заданном р ) для узкополосных и широко­ полосных систем связи. При уsconst помехоустойчивость иде­ ального и оптимального приемника с ограниченной зоной обра­ ботки В не зависит от значения р , т.е. от .степени относи­ тельной сосредоточенности помехи. Она определяется только отношением средних мощностей белого шума и сосредоточен­ ной помехи.

Литература

1.Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчиво­ сти. - М.: Госэнергоиздат, 1956. - 151 с.

2.Теплое Н.Л. Анализ оптимальных схем Приема сигналов на фоне сосредоточенных (по спектру или во времени) помех. - Электросвязь, 1968, № 12, с. 1 - 10.

3.Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы са?зи с шумопо­

добными сигналами. - М.: Сов.радио, 1969, 232 с.

УДК 621.317.7

В. А. Ищенко

УСТАНОВЛЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ В РЕЗОНАНСНОМ УСИЛИТЕЛЕ

-ь ггационарный процесс в резонансном усилителе зави­ сит or расстройки колебательного контура, его добротности, начальной фазы входного сигнала и других факторов [ 1,2} .

IP H C .I.

Это затрудняет исследование, заставляет пренебрегать влияний ем отдельных факторов. В работе рассматривается рёакция резонансного усилителя на сигналы

U f a Ç t ) * h ( t ) s i n a ) t ;

( 1)

uâx

m H (t)Q O S e # t,

( 2 )

где H ( t ) - единичная ступенчатая функция.

Реакция .усилителя на сигнал с произвольной начальной фазой рассматривается как суперпозиция реакций усилителя на сигналы (1 ) и (2 ), взятые с соответствующими весовыми коэффициентами. Это позволяёт получить выражения, сравни­ тельно легко поддающиеся физической интерпретации, а также исследовать одновременное влияние сопротивления потерь в

L -ветви и проводимости, подключенной параллельно колеба­ тельному контуру,. что актуально для транзисторных усили­ телей.

Реакция резонансного усилителя, эквивалентная схема которого дана на рис. 1, на входные сигналы (1 ) и (2 ) мо­ жет быть найдена операционным методом и представлена в . виде

* W

( 3)

где

.

о (М 3 if!0 t~B co $ 0 t);

u'g(t)~ae~flfy â ity t-ôm c1\{4)

'",(t)^a(Acosù)t-tfiaincàt); u'gftJ^ae'^Acosc^U£simàet^ )

a ~ - £0-

( 6)

8m'-)[<i£coj;+JS(Ы

^[(J3t2<()a)*+{/3

( 7)

ex - -

постоянная времени

i -ветёи;

J * ü

Z 1**

г ^

) —

ZL

затухания контура;

o)0=■

1

fiи

4

постоянная

;

coj, -

Ù)* ~ (fi

- 2&) 2,

Выражения (4 ) описывают вынужденные и собственные колебания в резонансном усилителе при Воздействии на его вход единичного радиоскачка напряжения с синусоидальным за­ полнением, выражения (5) - радиоскачка с косинусоидальным заполнением.

Установление колебаний на частоте собственных колеба­

ний контура. Из выражений (3 ) - (S)

при

а = сО„

следует

 

 

и

 

с

fl2(4cj*+ji2)

 

R\t)=i/(A-te-fit)2+B2(r - e < e \ t)= a rctg

;

______________________________

 

* A-De

R"(t)-ÿA4t-e'flt)z+(B-Ee-**?) cp'\t)=arctq

 

Функции R i t У и tp '(t) характеризуют

J А(/-е~£*)

процесс установле­

ния амплитуды и-фазы колебаний на выходе усилителя при воз­ действии на него напряжения (1 ), функции R '[t)v i q>n( t T - соот­ ветственно напряжения (2 ).

На рис. 2 приведены векторные

диаграммы,

поясняющие

процесс

установления

колебаний: а

-

при воздействии (1 );

б - при

воздействии

(2 ); в - при

а)Фсйв ; 1,2,3

- векторы )

соответственно вынужденных, свободных и результирующих ко^

лебаний в начальный момент времени

при

у з «

а ; 4,5,6 - те

же векторы при f i > 4 а ; 7,8,9 -

годограф

вектора результи­

рующих колебаний соответственно

при

â u )= fi

, Ùù)="-0,3jb и

à со. ** 0,1 f i .

. В'начальный момент векторы. 3 и 6 результирующих ко-| лебаний совпадают с осью, у-колебания совершаются по сину-, соидальному закону. С течением времени векторы свободных колебаний 2 и 5 уменьшаются, при этом векторы результирующИх колебаний скользят вдоль начальных значений векторов 2 . и 5, приближаясь к векторам* вынужденных колебаний 1 и 4.

На рис. 3 приведены зависимости, характеризующие про­ цесс установления амплитуды (кривые 1 -4 ) и фазы колебаний; (кривые 5 - 9 ) на выходе резонансного усилителя при подаче на его вход радиоскачка с синусоидальным (кривые 1,2,5,6) или косинусоидальным заполнением (кривые 3,4 ,7 -9) при уз = <=20& **0jJ (кривые 1,6,8); уз = а - 0,1 (кривые 2,3,5,7) и при fi*sO,QS{ кривые 4,9). Судя по кривым 1-4, процесс устаиов-

Рис.З.

40

Соседние файлы в папке книги