4.9. Функция неопределенности вблизи начала координат
Для значений
близких к началу координат, функция неопределенности может быть описана двумя первыми членами разложения
в ряд Тейлора. Таким образом,
Оказывается возможным выразить (4.103) через величины, определяющие ширину полосы и длительность сигнала, и через так называемый «коэффициент частотно-временной связи ошибок», который более подробно рассмотрен в гл. 5. Приступая к выводу этого результата, рассмотрим в первую очередь коэффициент при
в равенстве (4.103). Легко показать, что
Применяя теорему Парсеваля, получим
Мы видим, что выражение в правой части уравнения (4.105) содержит второй момент
Это выражение используется для определения ширины полосы
т. е. ширина полосы, обозначаемая здесь через
определяется как
где
обозначает энергию сигнала
и определяется выражением
Коэффициент при та может теперь быть представлен в виде
Рассматривая далее коэффициент при
в равенстве (4.103), получаем следующее соотношение:
Интеграл в правой части уравнения (4.109) является, очевидно, вторым моментом
он будет использован для определения длительности сигнала
обозначаемой здесь через
помощью следующего равенства:
Поэтому коэффициент при
может быть выражен в виде
Наконец, определяя коэффициент при
в равенстве (4.103), получаем
где
обозначает «мнимая часть...». В гл. 5 будет показано, что параметр сигнала, называемый «коэффициентом частотно-временной связи ошибок» и обозначаемый как
может быть выражен через величины, входящие в правую часть равенства (4.112). Таким образом,
Поэтому коэффициент при
равен
Заметив, что
выразим разложение в ряд Тейлора через параметры сигнала
в виде
Отсюда видно, что кривая, образованная пересечением
и плоскостью уровня вблизи максимума
определяется уравнением
Эта кривая всегда представляет собой эллипс 151. Взяв
заметим, что равенство (4.116) описывает так называемый «эллипс неопределенности» [131, который показан на рис. 4.6,
Рис. 4.6. Эллипс неопределенности.
Ширина этого эллипса вдоль оси
равна
Ширина эллипса вдоль оси
составляет
Наиболее удаленные точки в обоих направлениях для эллипса неопределенности имеют координаты
и
Величины, задаваемые равенствами с (4.117) по (4.120), будут рассмотрены более подробно в гл. 5, где изучается проблема оценки задержки и допплеровского сдвига принимаемого сигнала. Там же показано, что эти равенства определяют наименьшие возможности ошибки в среднеквадратичном смысле.