книги / Эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования
..pdfПитание PC осуществляется от бортсети постоянного тока напряжением 27±10 %. Кроме того, PC «Ландыш-20» для питания электродвигателя вен тилятора и счетчика используется бортсеть переменного тока: 115 В, 400 Гц. Оконечные каскады модулятора питаются напряжением -Г 27 В через ограничитель всплесков. Питание накала ламп передатчика производится через стабилизатор напряжения, питание анодно-сеточных и сеточных це пей передатчика — через преобразователь напряжения. Все остальные кас кады PC питаются через стабилизатор напряжения f 20 В.
Контрольно-проверочная аппаратура (КПА), используемая при техни ческой эксплуатации PC, ИП-1, КСР-2, КСР-5. Измерительный блок ИП-1 предназначен для контроля напряжений в основных цепях PC и для провер ки PC на связь. К приемопередатчику он подсоединяется через прилагаемый кабель.
Проверка на связь осуществляется при подключении к измерительному блоку авиагарнитуры. Для проверки PC в режиме «Передача» предусмотрена кнопка, при нажатии которой включается режим «Передача». Переключение контролируемых параметров осуществляется галетным переключателем. Для отсчета показаний имеется индикатор.
Приборы КСР-2 и КСР-5 позволяют измерять ток в эквиваленте антен ны передатчика. При измерении глубины модуляции эти приборы использу ются как индикаторы. Прибор КСР-2 проверяет только работоспособность приемника, КСР-5 позволяет проверить чувствительность приемника.
Бортовая приемопередающая PC «Баклан» предназначена для обеспече ния радиосвязью в симплексном режиме (поочередная работа с приема на передачу) экипажей ВС между собой и с диспетчерами наземных служб УВД и выпускается в двух вариантах: с выходной мощностью передатчика 5 Вт («Баклан-5») и 16 Вт («Баклан-20»).
Комплект PC составляют: приемопередатчик, амортизационная рама, до полнительный УНЧ, пульт дистанционного управления.
Беспоисковая, бесподстроечная связь обеспечивается в пределах диапа зона. Установка необходимой частоты осуществляется при помощи двух р\- чек на пульте дистанционного управления (ПДУ). Пульт может распола гаться как в непосредственной близости от приемопередатчика, так и на рас стоянии до 40 м,
Питание PC осуществляется от бортсети постоянного тока напряжением 24 29,4 В. PC сохраняет работоспособность при понижении напряжения питания до 18 В.
Самолетная антенна PC имеет сопротивление 50 Ом и коэффициент бе гущей волны (КБВ) не менее 0,4. Связь с антенной осуществляется коакси альным кабелем типа РК 50—7—11 с волновым сопротивлением 50 Ом.
Функциональная схема радиостанции «Баклан» состоит из трактов прие ма, передачи и общих устройств: системы питания, системы перестройки, системы управления.
Антенный фильтр служит для подавления гармонических составляющих частоты сигнала. Он представляет собой фильтр низких частот, состоящий из трех звеньев типа «ш». Антенный коммутатор предназначен для комму а- ции сигналов в режимах «Прием» и «Передача».
Входная цепь — двухконтурный полосовой фильтр, перестраиваемый ва рикапами. Для улучшения линейности колебательной системы применено встречно-последовательное включение варикапов.
Однокаскадный усилитель высокой частоты обеспечивает эффективное усиление приходящего сигнала. Полоса пропускания УВЧ составляет 1 МГц. УВЧ охвачен АРУ. На выходе УВЧ включен двухконтурный полосовой фильтр, перестраиваемый варикапами дискретно через 1 МГц. С выхода поло сового фильтра сигнал поступает на вход смесителя (См). Нагрузкой смеси теля является кварцевый фильтр, настроенный на частоту /ир 20 МГц с
лолосой пропускания 18 кГц, обеспечивающий необходимое ослабление по •соседнему каналу.
Усилитель промежуточной частоты служит для усиления сигнала до на пряжения, обеспечивающего нормальную работу детектора сигнала и детек тора АРУ Он состоит из четырех усилительных каскадов. Первый и второй каскады охвачены системой АРУ
Автоматическая регулировка усиления предназначена для нормальной работы тракта УПЧ в широком амплитудном интервале входного сигнала.
Подавитель шума (ПШ) предусмотрен для устранения шума в телефонах в отсутствие сигнала от корреспондента. Это обеспечивается отключением УНЧ при отсутствии сигнала на входе приемника или при слабых неразбор чивых на фоне шумов сигналах. При отношении уровней сигнала и шума, равном 3 дБ или более, подавитель шума включает УНЧ.
Схема автоматической регулировки модуляции обеспечивает постоянство коэффициента модуляции в пределах 85 100 % в модуляторе. В нее вхо дят детектор АРУ, эмиттерный повторитель, управляющий транзистор, соз дающий управляющее напряжение полевого транзистора типа 2П103Б (шун тируя вход усилителя, регулирует входное напряжение).
Синтезатор частоты выполняет следующие функции:
;в режиме «Прием» работает в качестве гетеродина приемника и вырабаты вает гетеродинное напряжение в диапазоне 138 ... 155,975 М Гц с шагом сетки
25 кГц с нестабильностью не хуже ± |
10* 10~°; |
в режиме «Передача» работает в качестве возбудителя передатчика и вы |
|
рабатывает напряжение возбуждения |
в диапазоне частот 118 ...135,975 МГц |
с шагом сетки 25 кГц с нестабильностью не хуже ±10* 10"®; вырабатывает управляющее напряжение для перестройки контуров вход
ной цепи, УВЧ и смесителя приемника; обеспечивает задержку включения передатчика при переходе из режима
«Прием» в режим «Передача» и наборе каналов до окончания переходных про цессов в синтезаторе, а также блокирует работу передатчика в случае отка за синтезатора.
5.4. СРЕДСТВА ВНУТРЕННЕЙ СВЯЗИ ВС
Самолетное переговорное устройство (СПУ-7) предназначается для внутрисамолетной телефонной связи между абонентам^ в любой из двух сетей, для выхода абонентов на внешнюю связь по радио через PC и радиокомпас (толь ко прием и прослушивание сигналов специального назначения).
СПУ-7 обеспечивает:
двустороннюю телефонную связь (внутри самолета) между абонентами (тумблер «СПУ-Радио» в положении «СПУ», нажата кнопка «Радио») и одно временное прослушивание с пониженной громкостью сигналов радиосредств; связь каждого абонента (при нажатии кнопки «ЦВ» — циркулярный вы зов) со всеми сразу абонентами и с одновременным прослушиванием сигналов
от радиосистем-,
наличие сигналов в телефонах абонентов от конкретной радиосистемы (в зависимости от положения галетного переключателя на абонентском щит ке) при установке тумблера «СПУ-Радио» в положение «Радио» и одновремен ное прослушивание сигналов (разговора) внутренней связи;
переход каждого абонента с внешней на внутреннюю связь при любом положении переключателя радиосистем и тумблера «СПУ-Радио» нажатием специальной выносной кнопки «СПУ»;
подачу непосредственно па телефоны абонента сигнала специального на значения (например., от радиовысотомера «Опасной высоты» при посадке «Выпусти шасси» и т. д.) независимо от положения переключателей и тумб леров на абонентском .аппарате,
Основные данные СПУ-7 |
|
|
||
Диапазон частот, Гц |
В |
|
|
300...3500 |
Напряжение питания, |
. |
|
27±10% |
|
Потребляемая мощность, Вт |
|
до 50 |
||
Максимальное выходное напряжение |
на шести парах |
. |
45...70 |
|
телефонов, В |
|
. |
||
Напряжение питания на одной паре ларингофонов, В |
3...5 |
|||
Изменение выходного |
напряжения |
при изменении |
|
|
числа включенных пар телефонов с шести до двух, |
|
20 |
||
% не более |
|
|
|
|
Самолетное громкоговорящее устройство (СГУ-15) обеспечивает: прослушивание членами экипажа сигналов со связных и навигационных
радиоприемников и СПУ на электродинамические громкоговорители, а так же через телефоны;
введение передачи командиром и штурманом через передающие устрой
ства радиостанций |
и СПУ с прослушиванием своей |
передачи |
на динамики |
||
и телефоны; |
|
|
|
|
|
передачу командиром и бортпроводником сообщений в салоны пассажи |
|||||
ров; |
|
|
|
|
|
двустороннюю связь командира с бортпроводником по СПУ |
|
||||
|
|
Основные данные СГУ-15 |
|
||
Выходное напряжение усилительного тракта оповещения (при |
|||||
U=10 мВ, /==1000 Гц), В |
тракта |
|
30 |
||
Неравномерность |
АЧХ |
усилительного |
оповещения |
||
(/=300...4000 Гц), дБ |
искажении |
|
|
60 |
|
Коэффициент нелинейных |
усилительного тракта |
||||
(/=1000 Гц, U= 30 В), % |
’ |
|
Ю |
||
Выходное напряжение усилителя, нагруженного на громкого |
|||||
воритель 2ГД-7 или 1ГД-18 (U= 20 В, /=1000 |
Гц), В |
3 |
|||
Выходное напряжение микрофонного усилителя, нагруженно. |
|||||
го на R = 250 Ом (при |
U = 10 мВ, /=1000 Гц), |
В |
0,2 |
||
Система громкоговорящей самолетной связи СГС-25 («Вещание») устанав ливается на современных типах самолетов (например, Ту-154). Она предназ начена для трансляции музыкальных и информационных передач в салоны пассажиров.
Глава 6
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЛ И РНС
6.1. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЭО
Выбор параметров РЭО необходим для оценки оптимальности потенци • альных характеристик — точности измерения, вероятности обнаружения, разрешающей и пропускной способности и осуществляется на основе стати стического подхода.
Потенциальные характеристики связаны с ^ n pMmin минимальной мощ ностью, с (Рс/ Рш) — максимизацией отношения сигнал/шум при Р Прд =
■= const. Оптимальные значения характеристик РЭО вычисляются стати стическими методами анализа и синтеза трактов РЭО.
Основные статистические характеристики радиолокационного приема
следующие: Рп<0 — вероятность правильного обнаружения; РЛ#Т — вероят ность ложной тревоги; Рпр — вероятность пропуска; Р1ЬН — вероятность пра вильного необнаружения; oD, аа , ov — средние квадратические погрешности
измерения координат и скорости; 6D, 6а и 61/ — разрешающая способность РЛС в условиях шумовых воздействий.
Статистическая неопределенность оценки параметров полезных радио локационных сигналов на фоне шумов и помех выдвигает задачи оптималь ного обнаружения, разрешения сигналов и измерения их параметров, содер жащих информацию о координатах объекта. Задача обнаружения и оценка эффективности ее решения имеют особо важное значение в системах автома тической обработки радиолокационной информации.
Обнаружение сигналов — процесс принятия решения о наличии или от* сутствии объекта в каждом элементарном разрешаемом объеме РЛС. При об
наружении предполагается, что на |
входе приемника |
действует |
напряжение |
||||||||
U (/) |
(/) |
Uи (/), |
представляющее |
собой |
смесь |
сигнала |
UV/ |
(t) и |
по |
||
мехи 6',, (/). В |
частном |
случае помеха |
может |
быть белым шумом |
Un (/) |
||||||
U ||, (/). |
Составляющие сигнала |
Uc (/) |
U m cos |
|(о0 (/ — tD) — ф] |
сле |
||||||
дующие |
Um — амплитуда, со0 — частота; |
ф — фаза. |
В общем случае |
они |
|||||||
могут быть случайными величинами и описываться статистическими законо мерностями. В силу случайного характера параметров сигналов и помех про цесс обнаружения всегда оказывается стохастическим.
При обнаружении сигналов принимаются только альтернативные ре шения: сигнал есть или сигнала нет. Если сигнал поступил на вход приемни ка. то решение о его наличии называется правильным обнаружением, и ве роятность этого решения Р„.0. При поступлении сигнала может быть при нято неправильное решение об его отсутствии. Такое решение называется пропуском сигнала с вероятностью Япр. При отсутствии сигнала на входе приемника за сигнал может быть принята помеха. Это ошибочное решение называется ложной тревогой, вероятность его принятия Рл т. Если сигнала на входе приемника нет, то решение об его отсутствии называется правиль ным необнаружением.
Решение о наличии или отсутствии сигнала с наилучшими показателя ми (минимальным риском принятия решения) принимается в оптимальном приемнике.
Оптимальный приемник (рис. 6.1) производит с входным напряжением U (/) две операции: вычисляет максимум отношения правдоподобия / (U) и сравнивает его с пороговым значением /„. При / (U) > /0 принимается реше ние о наличии сигнала, при / (U) < /0 — об его отсутствии.
Отношение правдоподобия представляет собой функцию
H U ) : Гс.п (U)/W„(U),
где UV.,, » (U)-—плотности вероятности одной и той же реализа ции принимаемых колебаний при условии наличия сигнала и помехи (СП) или только одной помехи (П).
Если на входе приемника действуют помеха в виде нормального белого
шума и детерминированный сигнал Uc (/), |
то плотность вероятности: |
|||
|
Г ц. .(1 |
y 2 Z o n) e x p { - ( U - U c)V2o*}. |
||
I l.ioi пост!, вероятности |
при отсутствии сигнала |
|||
|
r „ |
(I |
У 2,Г а„)ехр |
{ |
где |
дисперсия помехи. |
|
||
\и
Рис. 6.1 |
Схема для вычисления от Рис. 6.2. Схема |
оптимального при |
|
ношения |
правдоподобия |
емника сигнала |
на фоне нокоррели |
|
|
роваиного гауссовского шума |
|
Отношение правдоподобия принимает вид |
|
||
|
l(U) |
- k ^ p \ - ( U U c- U l ) ; 2 ^ i |
|
Монотонная функция от этого отношения
ln [/(£ /)J - k(UUc-U '> )/2al
Максимальное значение этой функции соответствует условию
шах р f (UUC- U*) rf/j -=■шах \k |
/0 РА, ,)|. |
при выполнении которого обеспечиваются заданные статистические характе ристики приема — вероятности правильного обнаружения Р„ „ и ложной тревоги РА. Г.
Энергия принимаемого сигнала £ с |
т |
2 |
|
|
\ |
Uс (/) dt предполагается нз- |
|||
вестной, |
|
о |
при оптимальном приеме ока- |
|
и тогда информационной операцией |
||||
зывается |
операция вычисления корреляционного интеграла Z |
т |
||
\ V (/) |
||||
X Uv, (/) dt.
Корреляционный интеграл Z определяет алгоритм оптимальной обработ ки сигнала в приемном тракте (рис. 6.2), который имеет наилучшие статисти ческие характеристики. Решение о наличии сигнала принимается, если на выходе приемника значение корреляционного интеграла превышает порого вое значение Z0f т. е. Z > Z0.
Оптимальное измерение параметров радиосигналов состоит в определе нии алгоритма их обработки на выходе оптимального приемника, при реали
зации которого дисперсия оценки параметра а* — оа+ |
п«*|п1п минималь |
на. |
|
Отношение правдоподобия для сигнала Uc (t) с фиксированным значе нием параметра a (U) имеет вид:
b ( U / a ) ^ - Wc,n (U/a)/Wn (U).
Функция потерь — условный средний риск ошибки измерений
оо
г [a* (U)/U\ - J [а* ({/)—а]2 W (a/U) da.
где a* (U) — оценка параметра; W(a!U) — апостериорная плотность вероятности распределения параметра а при условии приема реализации
U (О-
Рис. 6.3. Схема оптимального изме рителя параметров радиолокационно го сигнала:
Прм — оптимальный приемник; |
Ум — ум |
|
ножитель; |
Инт — интегратор; ГЛИН — ге |
|
нератор |
лннейно-изменяющегося |
напря |
жения |
|
|
Плотность вероятности.
Оптимальная оценка параметра
достигается при г [a*(U)]/U\ ~ min,, для чего производную drlda прирав-
d
нивают нулю: ^ { r [a* ((У)'/(У]} — 0..
Отсюда следует, что
+ оо
e g p t ( t / ) = _ f aW(a/U)da.
Таким образом,.оптимальная по* критерию минимума средней квад
ратичной погрешности оценка aSpt представляет собой математическое1 ожидание измеряемого параметра,, соответствующее огибающей апосте риорной плотности вероятности:
W (a/U).
W ( a/ U) =k W (a) l (U!a ),
где W (a) — априорная плотность распределения параметра a; / ((У/a) — условное отношение правдоподобия.
Выражение для определения алгоритма обработки радиолокационного сигнала в оптимальном измерителе (рис. 6.3) имеет следующий вид:
| |
(а* —a) W (а) / ((У/a) da при а* -а* |
- |
оо |
Структура оптимального измерителя строится по алгоритму оптималь ной обработки, т. е. на принципе слежения за измеряемым параметром.
Погрешности измерения на выходе оптимальных приемников параметров сигнала называются потенциальными и зависят только от формы сигнала и отношения сигнал/шум.
Потенциальная погрешность измерения дальности характеризуется дис
персией |
измерения временного сдвига |
|
пот |
где |
A/I — (J [(Ус (/ — т0)]2 dt)l($ (Ус (/ — т0) dt) — эффективная ширщ |
на спектра сигнала; (Ус = dUc (t)!dt\ т0 — временной сдвиг.
Сигнал с колоколообразной формой огибающей.
(0 = Umc exp (—л /2/т£),
Д/э = л /т и; Q= 2Fc/N0—q2 п И;\
имеет погрешность измерения т
а тпот = т и/<?
Погрешность измерения угловой координаты определяется1методом пелен гации, формой пеленгационной характеристики и отношением, сигнал/шум. В общем случае дисперсия
>/<?(&
где Ра — параметр, связанный с шириной, спектра. Д/7^ и скоростью об зора йа формулой Ра = AFa/Qa.
При колоколообразной аппроксимации ДНА AFa = У я / Т а = У я ' Qa/ e a .
где 0а — ширина ДНА; 0а = k\/da.
Минимальная средняя квадратическая погрешность измерения угла
CTomin = X/fe V * V a -
Разрешающая способность сигнала на выходе оптимального приемника характеризует потенциальную разрешающую способность РЛ и зависит в ос новном от формы сигнальной корреляционной функции R (т). Между разре шающей способностью и погрешностью измерений существует зависимость
ап0т “ |
гДе вторая производная корреляционной функции |
R" (0) = J и ' (0 и-с (/—т) dr.
Из формулы следует, что кривизна R (т) определяет точность измерений. Чем шире спектр, тем больше точность измерений, так как «острый» пик сигна ла позволяет зафиксировать его максимум с меньшей погрешностью. Поэтому в большинстве РЛ зондирующими сигналами являются короткие импульсы <т„ = 0,1; 0,5; 1; 2; 3 мкс).
6.2. ПАРАМЕТРЫ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ РЭО
Характеристики сигналов и помех РЭО во многом определяют структур ное построение приемных и передающих трактов РЭО и их параметры. Пере дача и прием информации в РЭО осуществляются с помощью как непрерыв ных, так и импульсных сигналов.
Радиосигнал в общем виде может быть записан следующим образом:
V (1) = ’2 i tkU m k (0 cos[(0„(<—/0 ) + ф*| (0],
k |
|
где k — число импульсов в последовательности (пачке); |
— случайные |
величины, характеризующие флуктуации амплитуд импульсов; Vmk (t — /D)—
амплитуда k-ro импульса (UmK = Um) в пределах длительности импульса и LJm в промежутках между импульсами; ф ^ — случайная фаза импульса.
При k = 1 импульсный сигнал превращается в непрерывный.
В зависимости от статистических закономерностей распределения пара метров различают:
некогерентные пачки импульсов, у которых фазы ср* = £ (0 — независи мые случайные величины с плотностью распределения W (ф) — 1/2 л;
когерентные пачки радиоимпульсов, имеющие регулярную закономерность изменения фазовых соотношений импульсов в пачке, в частности ф|£, — ф2^“
= |
^ |
= |
Ф£; |
= |
дружно флюктуирующие по амплитуде пачки, для которых справедливо |
||
е2 = |
= |
— отсутствие флюктуаций импульсов внутри пачки, при |
|
этом сами пачки являются флюктуирующими, т. е. плотность распределения амплитуд
« М е/ бе)ехР ( - е2/ 2<Т1)
подчиняется закону Релея, где Ое — дисперсия флюктуаций амплитуд;
независимо флюктуирующие пачки импульсов, у которых величины е* распределены по закону Релея в пределах пачки.
4 Зак. 2060 |
97 |
Флюктуацнонные помехи возникают из-за теплового движения электро нов в проводниках, дробового эффекта, наведенных колебаний в антенне, дви жения электронов в земном и космическом пространстве и представляют ста ционарные случайные процессы. Основными характеристиками флюктуационных помех являются законы распределения помехи и ее составляющих, энергия помехи Еп и корреляционные связи. Мгновенные значения помехи Uп (0 = U-m (О cos [tt0H-<Pg (01 распределены обычно по нормальному за
кону, флюктуации амплитуды описываются законом Релея, а фаза распределе на равновероятно.
Корреляционная |
функция |
флюктуационной |
помехи R (т) = Un (t) UnX |
||||
Х(/ — т) имеет вид |
высокочастотного колебания, амплитуда которого убы |
||||||
вает по мере увеличения интервала т. |
|
Т |
|
||||
Корреляционная |
функция |
шума |
R m (т) = |
lim |
Um X |
||
Т - 1 J Цш (/) |
|||||||
X (t — х) dt (здесь Т |
|
|
|
Т-+0 |
о |
|
|
— интервал наблюдения) связана со спектральной плот |
|||||||
|
|
ов |
|
|
|
||
ностью шума соотношением N0 (/) = f R m (т) exp (—2я/т) dx. |
|
||||||
|
|
— |
оо |
|
|
|
|
Белый шум с равномерным спектром является основным видом флуктуа- |
|||||||
ционной помехи. При /тах |
оо J |
R (х) ат = |
N0/2 |
— площадь, охватыва- |
|||
— оо
«мая кривой корреляционной функции, не зависит о т /т ах . При возрастании Лпах корреляционная функция сжимается по оси абсцисс и растягивается по оси ординат, в предельном случае
|
оо |
|
Я (т) = (У0/2 )= 6 (т ); |
J |
в ( т ) Л = 1 , |
|
— |
оо |
где 6 (т) — дельта-функция.
Белый шум представляет собой некоррелированный (б -коррелирован ный) случайный процесс.
Xаотические импульсные помехи (ХИП) — это последовательность радио импульсов определенной частоты, у которых амплитуда, длительность и меж импульсный интервал изменяются случайным образом. ХИП характеризу
ется средними значениями длительности импульсов т, паузой между ними Т : и числом пересечений, формирующим шумовым напряжением порогового уров-
ня Уср: |
|
|
|
|
|
Т-= (я /У Т ^ р Г ) [1 - Ф (У /У 2)] ехр ( - У * /2 ); |
|
||||
Т ъ = (л /У Т ^ р ;) [1 + Ф (У/У2)1 ехр ( - У2/2) : |
|
||||
|
УСр --(1 /л ) У —P S ехр ( —Уг/ 2), |
|
|||
где P; = J P(T>1| т = 0, р (т) — коэффициент |
корреляции шума; |
Ф (У) — |
|||
ат2 |
I |
|
|
|
|
интеграл вероятности. |
|
|
|
|
|
Синхронные |
импульсные |
помехи — помехи |
от |
близкорасположенных |
|
PJ1, попадающие в приемный тракт. Частота повторения импульсов таких |
|||||
помех не равна частоте повторения РЛ (Fn.n |
а форма и длительность |
||||
импульса помехи |
близки к |
форме и длительности |
зондирующего |
сигнала: |
|
Uu > Umс. Помехи создают характерные мешающие сигналы на экранах визуальных индикаторов.
При облучении неподвижных распределенных целей монохроматическим зондирующим сигналом с частотой fQотраженный сигнал представляет сумму сигналов от отдельных элементарных отражателей, имеющих амплитуду Unj , частоту соу, фазу q>j, доплеровское смещение частоты Qд;.
Т а б л и ц а 6.1. Зависимости параметра у и ширины спектра флюктуаций от вида объекта отражения
AFno.i, Гд
Отражающий объект |
V |
/ о =3000 МГц |
f o = 9 0 0 0 МГц |
|
|
||
Дождевые облака |
2,3- 101S |
95 |
285 |
Морская поверхность при ветре |
1,41 1016 |
38 |
115 |
Холмы, поросшие густым лесом, при |
|
|
|
скорости ветра 32 км/ч |
2,3-1017 |
10 |
28 |
Холмы, поросшие редким лесом |
3,9- 10,в |
2,5 |
7 |
Изменение взаимной ориентации элементарных отражателей приводит к амплитудным и фазовым флюктуациям сигнала Un (/). Энергетический спектр
флюктуаций хорошо аппроксимируется кривой Гаусса G (/) = exp |
X |
X {—Y (///о)2}- Значения параметра и ширины энергетического спектра, |
как |
функции типа отражающего объекта, приведены в табл. 6.1. |
|
Статистические характеристики обнаружения устанавливают связь между отношением сигнал/шум на выходе вычислителя корреляционного интеграла и вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги.
Вероятности:
оо |
оо |
Рп.о— j* И^с.п (Z) dZ; |
Рл .т= j* W n (Z )d Z y |
^пор |
^пор |
где Wc.n (Z) — плотность вероятности распределения значений корреля |
|
ционного интеграла при наличии сигнала; W п — та же плотность при отсут |
|
ствии сигнала.
Если на вход оптимального приемника поступает сигнал с известными па раметрами на фоне нормального шума, то
Рп о - 0 ,5 { l+ O [ ( £ c~ Z n0p)/a2]};
^>л.т = 0*5 [1 —Ф (Znop/a*)]»
где Ф (У) — интеграл вероятности; az — эффективное значение флюктуа ций корреляционного интеграла; ZnoD — значение порога обнаружения;
<£с/о|) V2 = q = / 2 Ec/N 0 — отношение сигнал/шум по напряжению на вы
ходе коррелятора.
Зависимости q2 = Q = f (Рп.0» £ л .т) называют характеристиками обна
ружения.
Структурные схемы оптимальных приемников строятся на основе алго ритма обработки сигналов, определяемого из отношения правдоподобия. Это выражение определяет алгоритм вычисления корреляционного интеграла Z (U) и зависит от формы сигнала, вида помех и наличия в сигнале случайных параметров.
Оптимальный прием сигнала с неизвестной начальной фазой может про изводиться путем вычисления корреляционного интеграла или на основе оптимального фильтра. Коррелятор оптимального приемника (рис. 6.4) вы числяет корреляционный интеграл Z, который для сигнала с неизвестной на чальной фазой имеет вид
z = V z f + z f 7
Т |
Т |
где Zx = f U (t) Umc (t) cos (D0 tdt\ |
Z2= | U (t) (Jmc (t) sin <D0 tdt. |
о |
b |
О т н о ш е н и е п р а в д о п о д о б и я
2я
/ —ехр (— £ с/Л/0) (1/2я) J ехр[(22/Л^0) cos(<p|— e)]<ff6 =
о
= е х р ( - £ с/Л/0) /о (2Z /ЛГв),
|
|
г д е |
/ 0 — |
|
м о д и ф и ц и р о в а н н а я |
ф у н к ц и я |
Б е с с е л я |
|
п е р в о г о р о д а |
|
н у л е в о г о |
||||||||||||||||||||||||||||||
п о |
р я д |
к а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и |
п о с т р о е н и и |
а л г о р и т м а |
о б р а б о т к и |
о п е р а ц и я |
в ы ч и с л е н и я |
/ м о ж е т |
з а |
||||||||||||||||||||||||||||||||
м е н я т ь с я |
о п е р а ц и е й |
|
в ы ч и с л е н и я |
I n ( / ) = |
I n / 0 ( 2 Z / W 0 ) — |
|
E j N Q\ о п е р а ц и я |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
в ы |
ч и с л е н и я |
/ 0 |
( 2Z/N0) м |
о ж |
е т |
б ы т ь |
з а |
м |
|
е н е н а |
|
о п |
е р |
а |
ц |
и |
е й |
л и |
н е й н о |
г о |
|
д |
е т |
е к т и |
р о |
||||||||||||||||
в а н и я ; |
х а р а к т е р и с т и к а |
|
л и н е й н о г о |
|
|
д е т е к т о р а |
|
|
б л и з к а |
|
к |
х а р а к т е р и с т и к е |
|||||||||||||||||||||||||||||
Io(U) = |
f(U). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Т о г д а |
а л г о р и т м |
о б р а б о т к и : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
I n / |
0 ( |
2 Z/N0) ^ 4 4- |
(2Z/N0)2 д |
л |
я |
|
Z/N0c l ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I n |
/ о |
(2Z/N0) « |
2 |
Z |
|
/ W |
0 д л |
я |
Z / / V |
0 |
» |
|
1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
С т а т и с т и ч е с к и е |
х а р а к т е р и с т и к и |
|
|
п р и е м а |
|
о п р е д е л я ю т с я |
в ы р а ж е н и я м и : |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Рп.0 |
= |
J |
|
Wc.n (U)dU; |
|
|
Я |
л . т |
= |
|
J |
|
|
Wn (U)dU, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z uop |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z nop |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
г д е |
( o c . n |
( t / ) |
= |
( |
^ |
|
Ы х ) е х р [ - ( ^ |
+ |
^ |
|
с ) / 2 о | ы х ] / о |
( ( / m с ^ / а в2 ы х ) ; |
|
|
||||||||||||||||||||||||
Umc/oBhlx “ |
|
V 2 EJN Q = |
q — |
о |
т н о |
ш е н |
и |
е |
с и г н а |
л |
/ ш |
у м |
|
н а |
в ы |
х о д е |
к о р |
р е л я |
т о |
||||||||||||||||||||||
р а |
в |
|
м о м е н т |
|
в р е м е н и т с + |
/ 0 ; о в ы х |
— |
|
д и с п е р с и я |
|
ш у м а |
н а в ы х о д е |
к о р р е л я |
||||||||||||||||||||||||||||
т о р а . |
Характеристики обнаружения ( р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
и |
с . |
6 |
. 5 |
) |
п |
о |
к |
а з ы |
в а |
ю |
т |
, |
ч т о |
д |
л |
я |
о б |
н а р у |
|||||||||||||||||||||
ж е н и |
я |
с и |
г н |
а л |
а |
с |
н |
е и |
з в е с т |
н о |
й н |
а |
ч а л |
ь н |
о |
й |
ф |
а з о й |
( п |
р |
и |
|
з а |
д а н н |
ы |
х |
з н |
а ч |
е |
н |
и я |
х |
РПчОГ |
||||||||
Рл ,т ) т р е б у ю т с я |
б о л ь ш и е |
з н а ч е н и я |
о т н о ш е н и я |
с и г н а л / ш у м , |
ч е м |
д л я |
с и г н а л а |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
с и з в е с т н ы м и |
п а р а м е т р а м и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
С и г н а л |
с |
|
ф л ю к т у и р у ю щ е й |
|
а м п л и т у д о й |
и м е е т |
т о т |
ж е |
|
в и д |
к о р р е л я ц и о н |
|||||||||||||||||||||||||||||
н о г о и н т е г р а л а Z , ч т о и д л я с и г н а л а с н е и з в е с т н о й |
н а ч а л ь н о й ф а з о й . П р и |
п р и |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
е м е с и г н а л а с н е и з в е с т н о й |
а м п л и т у д о й |
|
и н а ч а л ь н о й |
|
ф а з о й |
|
о с т а е т с я |
|
о п е р а ц и я |
||||||||||||||||||||||||||||||||
в ы ч и с л е н и я |
|
к о р р е л я ц и о н н о г о |
и н т е г р а л а |
Z . |
|
И з м е н я ю т с я |
|
т о л ь к о |
|
и з в е с т н ы е |
|||||||||||||||||||||||||||||||
з н а |
ч е н и я |
Ес и |
N0t к |
о т о р |
ы е |
у ч |
и |
т ы в |
а ю |
т |
с я |
п р |
и |
о |
п |
р |
е д |
е л |
е н |
и и |
|
п |
о р о г а |
|
о |
б н |
а |
р у ж е |
|||||||||||||
н и я |
|
Z n o p . С т р у к т у р а |
п р и е м н и к а |
о с т а е т с я |
т а к о й |
|
ж е , |
к а к |
д л я |
с и г н а л а |
с н е и з |
||||||||||||||||||||||||||||||
в е с т н о й н а ч а л ь н о й |
ф а з о й |
( с м . р и с . 6 . 4 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Рис. 6.4. Схема оптимального приемника сигнала с неизвестной начальной фазой:
Ум — умножитель; Инт — интегратор; Кв — квадратор
100