22. ДИСКРЕТНЫЕ И ЦИФРОВЫЕ СОГЛАСОВАННЫЕ ФИЛЬТРЫ

22.1. Дискретный согласованный фильтр

Дискретный согласованный фильтр (ДСФ) является дискретным устройством обработки непрерывных (аналоговых) сигналов. Принцип действия и основные работы по ДСФ приведены в

Рис. 22.1. Квантование непрерывного сигнала

Принцип действия ДСФ основан на квантовании непрерывного колебания (рис. 22.1) по времени и по амплитуде.

Структурная схема ДСФ приведена на рис. 22.2. Непрерывное радиочастотное колебание с выхода линейной части приемника с помощью перемножителя переводится в область видеочастот, проходит через фильтр нижних частот и поступает на первое решающее устройство Напряжение на входе I РУ имеет вид, изображенный на рис. 22.1, а. Первое решающее устройство состоит из двустороннего ограничителя и каскада совпадения «1». В РУ производится (дискретизация) сигнала по времени и по амплитуде на два уровня: 1 и 0. Напряжение на выходе I РУ изображено на рис. 22.1, в. Как следует из принципа работы I РУ, оно принимает решение о знаке непрерывного колебания в момент отсчета. Регистр сдвига (РС) выполнен на -триггерах и является дискретной линией задержки. При некогерентном приеме на каждый сигнал должно приходиться два квадратурных канала, выполненных по структурной схеме рис. 22.2, но с двумя опорными колебаниями

Свойства ДСФ имеют много общего со свойствами обычного линейного согласованного фильтра (ЛСФ). Что же касается особых свойств, одно из них заключается в том, что напряжение на выходе ДСФ не является АКФ сигнала, которая имеет место на выходе ЛСФ. На рис. 22.3 представлена ненормированная АКФ

Рис. 22.2. Дискретный согласованный фильтр

Рис. 22.3 Напряжение на выходе ДСФ

сигнала Баркера с числом символов (тонкая линия) и напряжений на выходе ДСФ (толстая линия). Напряжение на выходе ДСФ отличается от напряжения на выходе ЛСФ не только своей дискретной структурой, но и формой: уровень боковых пиков иной и имеется значительная постоянная составляющая (штриховая линия).

Это объясняется тем, что основным элементом ДСФ является регистр сдвига. Допустим, что осуществляется когерентный прием дискретного фазоманипулированного сигнала с числом символов и энергией Е.

Вероятность ошибки [5]

где — интеграл вероятности (7.5).

Если прием сигнала производится линейным согласованным фильтром, вероятность ошибки

Сравнение выражений (22.1) и (22.2) показывает, что увеличение вероятности ошибки в ДСФ эквивалентно максимальным потерям в отношении сигнал-шум в раз, т. е. на

Вероятность ошибки при некогерентном приеме с помощью ДСФ и

т. е. потери также равны

Исследование помехоустойчивости ДСФ при воздействии гармонической помехи показывает, что она значительно ухудшается по сравнению с помехоустойчивостью линейного согласованного фильтра.

Помехоустойчивость построенного согласно структурной схеме рис. 22.2, зависит от времени прихода сигнала, так как необходима синхронизация по тактовой частоте, с которой размещены импульсы в сигнале.

При неидеальной тактовой синхронизации отношение сигнал-шум [123]

где временное отклонение тактовой синхронизации, то — длительность импульса ФМ сигнала.

Для того, чтобы ДСФ был инвариантен относительно времени прихода сигнала, можно построить квазиоптимальный ДСФ по схеме рис. 22.2, расширяя полосу фильтра нижних частот до

и удваивая тактовую частоту генератора тактовых импульсов и число ячеек в регистре сдвига.

В работе [146] показано, что в среднем квазиоптимальный ДСФ проигрывает оптимальному в отношении сигнал-шум Максимальные потери в квазиоптимальном ДСФ [146] равны