Главная > Радиотехнические системы
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 12.3. АНАЛОГОВАЯ И ЦИФРОВАЯ ФИЛЬТРАЦИИ В СИСТЕМАХ СЕЛЕКЦИИ ДВИЖУЩИХСЯ ЦЕЛЕЙ

Наиболее простым фильтром подавления пассивных помех является череспериодный компенсатор, в котором осуществляется череспернодное вычитание сигнала, т. е. из отраженных сигналов, принимаемых в текущий период повторения, вычитаются сигналы, задержанные с помощью линии задержки.

Рис. 12.3

(рис. 12.3, а) на время . При вычитании сигналы неподвижных объектов, амплитуда которых за период повторения не меняется, компенсируются, а сигналы движущихся, амплитуда которых изменяется с доплеровской частотой , дают на выходе компенсирующего устройства разность, значение которой определяется набегом фазы за период повторения .

Нетрудно показать, что такой череспериодный компенсатор представляет собой гребенчатый фильтр. Действительно, его функцию передачи можно записать в виде

Для амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) имеем

Отсюда следует, что АЧХ обращается в нуль на частотах кратных (рис. 12.3, б). Изменение положения нулей может быть получено путем включения фазовращателя после линии задержки. Таким образом, при периодическом сигнале мешающие отражения от неподвижных объектов полностью подавляются, поскольку спектральные составляющие имеют частоты как раз . Следовательно, если сигнал движущейся цели имеет доплеровское смещение частоты , то он подавляется фильтром, т. е. скорости цели

будут «слепыми». Наоборот, при условия наблюдения движущейся цели наиболее благоприятны, т. е. радиальные скорости цели

являются оптимальными.

Эффективность СДЦ характеризуется коэффициентом подавления помехи

который в случае череспериодной компенсации (ЧПК) растет при концентрации спектра помехи вблизи частот .

При неподвижном объекте и бесконечной периодической последовательности спсктр имеет вид -функций на частотах , т. е. там, где . Следовательно, в этом случае и помеха полностью подавляется.

В реальных РЛС время облучения объекта в процессе обзора конечно и принимаемый сигнал оказывается не бесконечной периодической последовательностью, а пакетом из N импульсов. При этом отдельные спектральные линии расплываются и полного подавления отражений от неподвижных объектов ЧПК не обеспечивает.

Для лучшего согласования ширины провалов АЧХ фильтра подавления со спектром помехи используют схему двукратного вычитания.

При включении последовательно двух схем ЧПК (рис. 12.4, а) результирующая АЧХ

Таким образом, провалы АЧХ (рис. 12.4, в) вблизи частот расширяются, что обеспечивает лучшее подавление помехи с широкими гребнями спектра.

Рис. 12.4

Схема двукратной ЧПК может быть представлена и иначе, например как показано на рис. 12.4, б. Действительно, из рис. 12.4, а следует

АЧХ этой схемы аналогична предыдущей.

Иногда схемы однократной и двукратной ЧПК называют двухимпульсной и трехимпульснои схемами подавления.

Необходимо подчеркнуть, что к точности и стабильности характеристик элементов системы СДЦ предъявляют весьма жесткие требования, например, высокая точность сохранения равенства для линии задержки ЧПК, а также высокая степень идентичности амплитуды и формы сигналов в каналах ЧПК. Для получения достаточно большого времени задержки и сохранения формы импульса при его задержке в аналоговых компенсаторах используют ультразвуковые линии задержки с полосой . Такие линии имеют большое затухание (более 80 дБ), для компенсации которого в канал задержки последовательно включают усилитель. Для идентичности каналов такой же усилитель вводят и в другой канал . Для выравнивания коэффициентов усиления применяют и аттенюатор с затуханием, равным затуханию в линии задержки. Для эффективной работы схемы ЧПК такой баланс должен поддерживаться при широком изменении условий эксплуатации, что представляет достаточно сложную техническую задачу. В результате аналоговые фильтры получаются дорогими и недостаточно надежными. Поэтому в настоящее время предпочтение отдается цифровым фильтрам подавления. Перспективны также фильтры, в которых функция линии задержки гребенчатого фильтра выполняют приборы с зарядовой связью (ПЗС).

Цифровые фильтры подавления. При цифровой обработке выборки сигнала, следующие с интервалом дискретизации по времени, с помощью аналого-цифрового преобразователя (АПЦ) преобразуются в соответствующие числа, представленные обычно в двоичном коде. Эти числа в цифровом процессоре (например, в арифметическом устройстве ЭВМ) подвергаются весовой обработке в соответствии с алгоритмом решаемой задачи.

Рис. 12.5

Фильтр СДЦ является режекторным фильтром, устраняющим из спектра частоты вблизи , что обеспечивается, как показано ранее, задержкой сигнала и весовым суммированием. В цифровом виде просто осуществить задержку на несколько периодов и сравнительно не сложно изменять весовые коэффициенты, что позволяет не только оптимизировать АЧХ фильтра подавления, но и управлять в соответствии с изменением помеховой обстановки, т. е. создать адаптивную цифровую систему СДЦ.

Рассмотрим структуру и передаточную функцию нерекурсивного (без обратных связей) цифрового режекторного фильтра, который чаще всего используют в системах СДЦ.

С помощью -преобразования передаточную функцию, называемую системной, любого нерекурсивного фильтра можно записать в виде

(12.10)

где - системная функция элемента задержки на весовые коэффициенты.

Цифровой фильтр первого порядка имеет один весовой коэффициент (остальные равны нулю), и его передаточная функция

(12.11)

что соответствует АЧХ однократного (двухимпульсного) компенсатора .

Цифровой фильтр с двумя весовыми коэффициентами и имеет АЧХ вида , т. е. соответствует двукратной (трехимпульсной) схеме ЧПК.

Рис. 12.6

В общем виде структуру нерекурсивного режекторного фильтра можно представить в виде лестничной схемы (рис. 12.5), состоящей из элементов задержки на период повторения умножителей на весовые коэффициенты и сумматора. Подбором весовых коэффициентов можно получить желаемую АЧХ фильтра. Применение рекурсивных фильтров, т. е. фильтров с обратной связью, позволяет улучшить АЧХ фильтра, не повышая его порядка. Так, в рекурсивном фильтре первого порядка (рис. 12.6, а) использование обратной связи с коэффициентом обратной связи (использование кроме 0 в точке ) еще и полюса в точке дает возможность расширить зону подавления вокруг частот . Действительно, передаточная функция такого фильтра имеет вид

(12.12)

Отсюда АЧХ фильтра (рис. 12.6, б)

(12.13)

Таким образом, в рекурсивном фильтре первого порядка при наличии лишь одного элемента памяти можно получить АЧХ, близкую к АЧХ нерекурсивного фильтра второго порядка, причем изменением коэффициента обратной связи можно менять ширину зоны подавления. Это достигается за счет циркуляции импульсов в цепи обратной связи.

Рассмотрим основные требования к выбору параметров цифровой системы СДЦ на примере цифровой двухимпульсной схемы подавления помех на нерекурсивном фильтре (однократная цифровая ЧПК).

Рис. 12.7

Структура такой системы от аналогового входа, на который подается сигнал с выхода фазового (когерентного) детектора приемника, до аналогового выхода, с которого импульсы движущейся цели и не подавленные фильтром остатки помехи поступают на индикатор РЛС и вторичную обработку, представлена на рис. 12.7.

Импульсный элемент ИЭ осуществляет дискретизацию видеоимпульсов , поступающих на вход цифровой ЧПК с выхода фазового (когерентного) детектора приемника РЛС. Желательно выбрать период дискретизации таким, чтобы за время действия импульса иметь две выборки сигнала, что сводит потери на дискретизацию к минимуму.

Далее с помощью АЦП амплитуду каждой выборки преобразуют в соответствующий цифровой код (цифровое слово) с учетом знака .

С выхода АЦП код вводят в устройство цифровой памяти (например, регистр), с каждым тактом он продвигается на нем на . Через период повторения задержанные цифровые слова вычитаются из текущих значений выборок непосредственно на выходе АЦП, в результате чего происходит компенсация импульсов помехи, представленных в цифровой форме. С помощью ЦАП сигналы движущихся целей и остатки неподавленных помех восстанавливается в аналоговой форме и отображаются на экране индикатора с яркостной модуляцией луча ЭЛТ.

Таким образом, рассмотренная цифровая схема является эквивалентом однократной аналоговой схемы ЧПК.

Приведем некоторые соображения по выбору основных параметров цифровой схемы ЧПК.

Так как число цифровых слов за период повторения должно быть не менее

то объем памяти при разрядности слов будет равен . Число разрядов определяется необходимым числом уровней квантования исходя из динамического диапазона сигнала и шага квантования . При выборе шага квантования равным среднеквадратическому значению собственных шумов приемника , которое ограничивает и значения имии . Отсюда необходимое число уровней квантования а требуемая разрядность АЦП

(12.14)

Число разрядов влияет на качество работы фильтра ЧПК. Как известно, при шаге квантования дисперсия шума квантования при равномерном распределении равна . При вычитании происходит удвоение дисперсии шума квантования, поэтому на выходе схемы ЧПК . Так как максимальная амплитуда напряжения помехи на входе схемы ЧПК , а мощность помехи (при входном сопротивлении 1 Ом) , то отношение мощности помехи на входе цифрового фильтра ЧПК к мощности шума на выходе

(12.15)

Это отношение характеризует качество работы цифрового фильтра. Если выразить в децибелах, то получим соотношение

(12.16)

характеризующее максимальное возможное подавление помехи. Разрядность АЦП г и емкость памяти выбирают так, чтобы потери, связанные с квантованием, сказывались на эффективности системы СДЦ меньше, чем другие параметры РЛС, влияние которых на качество работы системы СДЦ рассматривается далее.

1
Оглавление
email@scask.ru