5.6.6. Защита от прямошумовых помех

Рассмотрим прямошумовые помехи радиопротиводействия, образуемые прямым усилением шумов первичных источников. Шумы первичных источников можно считать гауссовскими. С целью увеличения эффективной мощности прямошумовой помехи оконечные каскады усилителей мощности работают в режиме ограничения больших шумовых выбросов. Ограничение приводит к отклонению закона распределения помехи от гауссовского.

Аппроксимируя амплитудную характеристику усилителя мощности логарифмической функцией, можно процесс формирования прямошумовой помехи отобразить выражением

где — шум на выходе линейной части усилителя мощности; импульсная характеристика линейной части усилителя мощности; белый гауссовский шум на входе усилителя мощности.

Проведем сравнение по помехоустойчивости широкополосных когерентных каналов обработки сигнала, содержащих нелинейный элемент НЭ, обеляющий фильтр ОФ и согласованный фильтр СФ, включенных в различных сочетаниях, с оптимальным каналом, работающим по алгоритму (5.87). Амплитудную характеристику НЭ считаем оптимальной, т. е. согласованной с распределением помехи на его входе по формуле (5.19). За показатель помехоустойчивости примем энергетический параметр q, характеризующий отношение сигнал-помеха на выходе канала обработки. Для оптимального канала указанный параметр

вычисляется по формуле (5.89), а для канала с согласованным фильтром — по формулам (5.179), (5.188), (5.195), (5.196).

Определим характеристики, входящие в перечисленные формулы. Для прямошумовой помехи, определенной выражением (5.202),

В результате несложных вычислений находим

В частности,

Коэффициент амплитудного подавления помехи при оптимальной нелинейной обработке, определяемый по (5.25), равен

где

Для расчетов по (5.188), (5.195) необходимо знать корреляционную функцию помехи на выходе НЭ, т. е. процесса

где — распределение помехи (5.202). Процесс (5.203) можно представить в следующем виде:

где

Представление (5.204) определяет как результат нелинейного безынерционного преобразования нормального процесса Это позволяет известными методами найти в виде

Формула (5.205 задает с точностью не хуже

В формулу (5.179) входит коэффициент характеризующий эффективность оптимальной нелинейной обработки после ОФ. Зависимость от коэффициента корреляции определялась методом Монте-Карло для экспоненциально-коррелированного . Эта зависимость показана на рис. 5.26 для нескольких значений параметра помехи .

Все последующие расчеты выполнены для сигнала типа колоколообразный импульс и для помехи с нормированной корреляционной функцией Сигнал представлялся последовательностью отсчетов

Графики зависимостей отношения где от энергетическая ширина спектра помехи; эффективная ширина амплитудного спектра сигнала), соответствующие различным каналам, представлены на рис. 5.27. Графики показывают, во сколько раз можно увеличить отношение сигнал-шум по сравнению с применяя тот или иной канал обработки.

Рис. 5.26. Эффективность амплитудного подавления прямошумовой помехи после обеляющего фильтра

Рис. 5.27. Эффективность амплитудно-частотного подавления прямошумовой помехи

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы. Имеется большой резерв повышения помехозащищенности канала обработки, построенного только на СФ. Обработка в схеме НЭ-ОФ-СФ незначительно уступает оптимальной и почти реализует потенциальную помехоустойчивость. Канал НЭ-СФ является достаточным, когда помеха по спектру не уже сигнала. Применение НЭ после ОФ малоэффективно.

Линейный канал ОФ-СФ может быть достаточно помехоустойчивым только при существенно узкополосной помехе. Подчеркнем, что эти выводы практически справедливы при отношении сигнал-шум на входе нелинейных элементов, существенно меньшем единицы.