Онлайн переводчик http://translate.meta.ua
поменять
По-русски

Поскольку согласно теории потенциальной помехоустойчивости оптимальный линейный фильтр, согласованный с параметрами полезного сигнала, обеспечивает максимальное отношение сигнал/шум, то единственным возможным решением задачи является поиск способа нелинейного преобразования, способного обеспечить выполнение условий теоремы Слепяна и реализацию алгоритма, изложенного в указанной теореме.

Наиболее близким способом, принятым в качестве прототипа, является способ приема сигнала по Котельникову, который заключается в использовании оптимального линейного фильтра, согласованного с параметрами сигнала, и порогового устройства. Оптимальный линейный фильтр имеет амплитудно-частотную характеристику, согласованную со спектром принимаемого сигнала, и обеспечивает максимально возможное отношение сигнал/шум на входе порогового устройства.

Решение о наличие сигнала известного точно на входе приемного устройства принимается в случае, когда уровень сигнала на входе порогового устройства превышает наперед заданный пороговый уровень. Уровень порога выбирается по одному из критериев оптимальности [1].

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является оптимальный приемник по Котельникову, который состоит из оптимального линейного фильтра, согласованного с параметрами сигнала, и порогового устройства [1].

Основным недостатком указанного выше способа обнаружения сигнала на фоне шумов и устройства по прототипу является недостаточная достоверность приема сигнала известного точно в области малых отношений сигнал/шум, т.е. при малой энергии сигнала.

Известно, что при приеме слабых сигналов, когда уровень помех соизмерим или превышает уровень полезного сигнала на входе приемника, достоверность принимаемой информации количественно оценивается вероятностью пропуска сигнала Рп.c и вероятностью ложной тревоги Рл.т. Эти величины взаимозависимы, т.е. увеличение одной из них влечет за собой уменьшение другой и наоборот.

Отношение этих величин определяется порогом срабатывания решающего устройства, который выбирается по одному из критериев оптимальности, в зависимости от типа и назначения приемного устройства (Чистяков Н.И., Сидоров М.В., Мельников B.C. Радиоприемные устройства. - М.: Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио. 1959. - 895 с. [4]).

Решаемой технической задачей, предложенного способа и устройства обнаружения сигнала известного точно, является повышение помехоустойчивости приема при малых отношениях сигнал/шум.

Решаемая техническая задача достигается использованием новых информационных признаков, позволяющих выполнить условия теоремы Слепяна за счет нелинейной обработки аддитивной смеси сигнала и узкополосного шума на выходе оптимального линейного фильтра

Решаемая техническая задача в предложенном способе обнаружения сигнала известного точно, включающем узкополосную оптимальную фильтрацию входного процесса, достигается тем, что после узкополосной оптимальной фильтрации осуществляют переключение фазы высокочастотной составляющей узкополосного процесса на при каждом достижении огибающей узкополосного процесса нулевого уровня и принимают решение о наличие сигнала по критерию Слепяна.

Решаемая техническая задача в предложенном устройстве обнаружения сигнала известного точно, содержащем оптимальный линейный фильтр, причем вход оптимального линейного фильтра является входом устройства, достигается тем, что введены последовательно соединенный амплитудно-фазовый преобразователь и решающий блок по Слепяну, причем вход амплитудно-фазового преобразователя соединен с выходом оптимального линейного фильтра, а выход решающего блока по Слепяну является выходом устройства.

При гетеродинном приеме сигнал после преобразователя подается на усилитель промежуточной частоты, являющийся, как правило, узкополосным. Амплитудно-частотная характеристика усилителя промежуточной частоты при приеме радиоимпульса близка к прямоугольной. Это обстоятельство будет в дальнейшем учитываться при рассмотрении спектров сигналов.

Поскольку для большинства радиоприемных систем выполняется условие

где F - полоса пропускания усилителя промежуточной полосы, Fпр - промежуточная частота приемного устройства, то согласно работе (В.И.Тихонов. Статистическая радиотехника. М.: Советское радио. 1966 г. [3]) собственные шумы приемного устройства могут быть представлены в виде

где А(t) и (t) - медленно изменяющиеся функции по сравнению с cos0t, представляющие огибающую и случайную фазу узкополосных флуктуаций. Представим огибающую A(t) в виде разложения в ряд Фурье:

так как А(t) - нормальный случайный процесс с нулевым средним значением, то нулевой член разложения отсутствует. С учетом этого узкополосный процесс может быть представлен как

Из формулы (5) следует, что узкополосный шум по своей структуре является сигналом биений.

Рассмотрим структуру выходного процесса при гетеродинном приеме, представляющего собой смесь полезного сигнала и собственных шумов приемника. Для определенности будем считать, что полезный сигнал представляет собой гармонический сигнал с постоянной амплитудой Uc и угловой частотой, равной 0.

Указанный выходной процесс, с учетом выражения (4), можно представить в следующем виде

Из выражения (6) следует, что структура аддитивной смеси сигнала и шума зависит от уровня гармонического сигнала. При больших значениях амплитуды гармонического сигнала С/Ш>3 структура смеси сигнала и шума подобна структуре амплитудно-модулированного сигнала, а при малых уровнях гармонического сигнала 0<С/Ш<3, структура смеси близка к структуре амплитудно-модулированного колебания с частично подавленной несущей.

Таким образом, структура узкополосных шумов и смеси сигнала и шума существенно отличаются, причем информация о наличии и отсутствии сигнала имеется не только в амплитудном спектре, но и структуре узкополосного процесса.

Отличия в структурах процессов приводят к изменению спектра огибающей при прохождении последнего через нелинейные цепи.

Для решения вопроса о возможности использования найденных структурных отличий для повышения помехоустойчивости приемных устройств нами были рассмотрены различия между сигналом со структурой сигнала биений (Фиг.1) и амплитудно-модулированным сигналом со 100% модуляцией при одной и той же огибающей (Фиг.2).

По-украински

Оскільки згідно теорії потенційної завадостійкої оптимальний лінійний фільтр, погоджений з параметрами корисного сигналу, забезпечує максимальне відношення сигнал/шум, то єдиним можливим рішенням задачі є пошук способу нелінійного перетворення, здатного забезпечити виконання умов теореми Слепяна і реалізацію алгоритму, викладеного у вказаній теоремі.

Найбільш близьким способом, прийнятим як прототип, являється спосіб прийому сигналу по Котельникову, який полягає у використанні оптимального лінійного фільтру, погодженого з параметрами сигналу, і порогового пристрою. Оптимальний лінійний фільтр має амплітудно-частотну характеристику, погоджену із спектром сигналу, що приймається, і забезпечує максимально можливе відношення сигнал/шум на вході порогового пристрою.

Рішення об наявність сигналу відомого точно на вході приймального пристрою приймається у разі, коли рівень сигналу на вході порогового пристрою перевищує наперед заданий пороговий рівень. Рівень порогу вибирається по одному з критеріїв оптимальності [1].

Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим як прототип, є оптимальний приймач по Котельникову, який складається з оптимального лінійного фільтру, погодженого з параметрами сигналу, і порогового пристрою [1].

Основним недоліком вказаного вище способу виявлення сигналу на тлі шумів і пристрою по прототипу являється недостатня достовірність прийому сигналу відомого точно в області малих стосунків сигнал/шум, тобто при малій енергії сигналу.

Відомо, що при прийомі слабких сигналів, коли рівень перешкод порівняємо або перевищує рівень корисного сигналу на вході приймача, достовірність інформації, що приймається, кількісно оцінюється вірогідністю пропуску сигналу Рп.c і вірогідністю неправдивої тривоги Рл.т. Ці величини взаимозависимы, тобто збільшення однієї з них спричиняє за собою зменшення інший і навпаки.

Відношення цих величин визначається порогом спрацьовування вирішального пристрою, який вибирається по одному з критеріїв оптимальності, залежно від типу і призначення приймального пристрою (Чистяков Н.И., Сидоров М.В., Мельников B.C. Радіоприймальні пристрої. - М.: Державне видавництво літератури з питань зв'язку і радіо. 1959. - 895 с. [4]).

Вирішуваною технічною задачею, запропонованого способу і облаштування виявлення сигналу відомого точно, являється підвищення завадостійкої прийому при малих стосунках сигнал/шум.

Вирішувана технічна задача досягається використанням нових інформаційних ознак, що дозволяють виконати умови теореми Слепяна за рахунок нелінійної обробки аддитивної суміші сигналу і вузькосмугового шуму на виході оптимального лінійного фільтру

Вирішувана технічна задача в запропонованому способі виявлення сигналу відомого точно, що включає вузькосмугову оптимальну фільтрацію вхідного процесу, досягається тим, що після вузькосмугової оптимальної фільтрації здійснюють перемикання фази високочастотною складовою вузькосмугового процесу на при кожному досягненні що огинає вузькосмугового процесу нульового рівня і приймають рішення об наявність сигналу за критерієм Слепяна.

Вирішувана технічна задача в запропонованому облаштуванні виявлення сигналу відомого точно, що містить оптимальний лінійний фільтр, причому вхід оптимального лінійного фільтру є входом пристрою, досягається тим, що введені послідовно сполучений амплітудно-фазовий перетворювач і вирішальний блок по Слепяну, причому вхід амплітудно-фазового перетворювача сполучений з виходом оптимального лінійного фільтру, а вихід вирішального блоку по Слепяну є виходом пристрою.

При гетеродинному прийомі сигнал після перетворювача подається на підсилювач проміжної частоти, що являється, як правило, вузькосмуговим. Амплітудно-частотна характеристика підсилювача проміжної частоти при прийомі радіоімпульсу близька до прямокутної. Ця обставина надалі враховуватиметься при розгляді спектрів сигналів.

Оскільки для більшості радіоприймальних систем виконується умова

де F - смуга пропускання підсилювача проміжної смуги, Fпр - проміжна частота приймального пристрою, то згідно з роботою (В. И.Тихонов. Статистична радіотехніка. М.: Радянське радіо. 1966 р. [3]) власні шуми приймального пристрою можуть бути представлені у виді

де А(t) і (t) - функції, що повільно змінюються, в порівнянні з cos0t, що представляють огинаючу і випадкову фазу вузькосмугових флуктуацій. Представимо огинаючу A(t) у вигляді розкладання в ряд Фур'є :

оскільки А(t) - нормальний випадковий процес з нульовим середнім значенням, то нульовий член розкладання відсутній. З урахуванням цього вузькосмуговий процес може бути представлений як

З формули (5) виходить, що вузькосмуговий шум по своїй структурі є сигналом биття.

Розглянемо структуру вихідного процесу при гетеродинному прийомі, корисного сигналу, що є сумішшю, і власних шумів приймача. Для визначеності вважатимемо, що корисний сигнал є гармонійним сигналом з постійною амплітудою Uc і кутовою частотою, рівною 0.

Вказаний вихідний процес, з урахуванням вираження (4), можна представити в наступному виді

З вираження (6) виходить, що структура аддитивної суміші сигналу і шуму залежить від рівня гармонійного сигналу. При великих значеннях амплітуди гармонійного сигналу З/Ш>3 структура суміші сигналу і шуму подібна до структури амплітудно-модульованого сигналу, а при малих рівнях гармонійного сигналу 0<З/Ш<3, структура суміші близька до структури амплітудно-модульованого коливання з що пригніченою, що частково несе.

Таким чином, структура вузькосмугових шумів і суміші сигналу і шуму істотно відрізняються, причому інформація про наявність і відсутність сигналу є не лише в амплітудному спектрі, але і структурі вузькосмугового процесу.

Відмінності в структурах процесів призводять до зміни спектру такою, що огинає при проходженні останнього через нелінійні ланцюги.

Для вирішення питання про можливість використання знайдених структурних відмінностей для підвищення завадостійкої приймальних пристроїв нами були розглянуті відмінності між сигналом із структурою сигналу биття (Фіг.1) і амплітудно-модульованим сигналом з 100% модуляцією при тій, що одній, що огинає (Фіг.2) і тій же.