Реферат з теми магістерської роботи Дослідження адаптивного обнаружителя радіосигналів на тлі негаусових перешкод з метою поліпшення робочих характеристик
Зміст
Введення
1. Актуальність теми
2. Мета і завдання дослідження
3. Основні типи ШПС
3.1. Частотно-модульовані (ЧМ) сигнали
3.2. Багаточастотні (МЧ) сигнали
3.3. Фазоманіпулірованние (ФМ) сигнали
3.4. Дискретні частотні (ДЧ) сигнали
3.5. Дискретні складові частотні (ДСЧ) сигнали
Висновки
Список джерел
Шумоподібним сигналами (ШПС) називають такі сигнали, в яких добуток ширини спектра F на тривалість T багато більше одиниці. Це твір називається базою сигналу, і позначається B, тобто B = FT.
У ШПС B >> 1. Шумоподібні сигнали іноді називають складними на відміну від простих сигналів з B = 1. Оскільки у сигналів з обмеженою тривалістю спектр має необмежену протяжність, то для визначення ширини спектра використовують різні методи і прийоми. Для реальних ШПС, що складаються з кінцевого числа елементів, завжди можна однозначно визначити і F, і B.
У системах зв'язку з ШПС ширина спектру ШПС F завжди багато більше ширини спектру переданого повідомлення. У цифрових системах зв'язку, що передають інформацію у вигляді двійкових символів, тривалість ШПC, і швидкість передачі інформації R пов'язані cотношеніем T = 1 / R. Тому база ШПС B = F / R характеризує розширення спектра ШПС щодо спектра повідомлення. В аналогових системах зв'язку, у яких верхня частота повідомлення дорівнює W і частота відліку дорівнює 2W, B = F/2W.
І якщо B >> 1, то F >> R і F >> 2W. Саме тому системи зв'язку з ШПС в зарубіжній літературі отримали назву системи зв'язку з розширеним (або розподіленим) спектром, а у вітчизняній літературі - широкосмугові системи зв'язку.
Системи з шумоподібним сигналами (ШПС) відомі вже половину століття. За цей час їх багато недоліки усунуто. В даний час системи зв'язку з ШПС отримують все більш широке поширення. Процес розширення областей використання систем зв'язку з ШПС незворотній і в найближчому майбутньому увага до них посилюватиметься.
Основу теорії систем зв'язку з ШПС заклали роботи В. А. Котельникова [1] і К. Шеннона [2], а основи кодового розділення - робота Д. В. Агеєва [3]. З теорії та техніки системи зв'язку з ШПС написано багато книг, статей оглядів, відомості про яких до 1981 р. можна знайти книги [4 - 9].
2. Мета і завдання дослідження
Мета роботи - дослідження адаптивного обнаружителя радіосигналів. Необхідно провести аналіз існуючих методів виявлення, розкрити сутність обраного методу, визначити основні параметри та характеристики обнаружителя, заснованого на методі розпізнавання образів і привести його переваги і недоліки. У висновку потрібно провести комплексний аналіз отриманих даних і оцінити ефективність методу.
Відомо велика кількість різних ШПС, властивості яких знайшли відображення, в багатьох, книгах і журнальних статтях. Загальноприйнятою термінології поки не існує. Тим не менш, ШПС можна розбити на частотно-модульовані (ЧМ) сигнали; багаточастотні (МЧ) cігнали; фазоманіпулірованние (ФМ) сигнали (сигнали з кодовою фазовою модуляцією КФМ сигнали); дискретні частотні (ДЧ) сигнали (сигнали з кодовою частотної модуляцією - КЧМ сигнали, частотно-маніпульовані (ЧС) сигнали); дискретні складові частотні (ДСЧ) (складові сигнали з кодовою частотної модуляцією - СКЧМ сигнали).
У дужках вказані й інші назви. Іноді ФМ сигнали називають просто ШПС, ДЧ сигнали - сигнали з стрибаючої частотою.
3.1 Частотно-модульовані (ЧМ) сигнали є безперервними сигналами, частота яких змінюється по заданому закону.
На рис. 2.12, а зображено ЧС сигнал, частота якого змінюється по V-образним законом від f0 - F / 2 до f0 + F / 2, де f0 - центральна (несуча) частота сигналу, F - ширина спектру, у свою чергу рівна девіації частоти F = Δfд. Тривалість сигналу дорівнює Т. На рис. 2.12, б, представлена частотно-тимчасова (f, t) - площина, на якій штрихуванням наближено зображено розподіл енергії ЧМ - сигналу за частотою і за часом. База ЧМ сигналу з визначення (1.1)
Частотно-модульовані сигнали знайшли широке застосування в радіолокаційних системах, оскільки для конкретного ЧМ сигналу можна створити узгоджений фільтр на приладах з поверхневими акустичними хвилями (ПАР). У системах зв'язку необхідно мати безліч сигналів. При цьому необхідність швидкої зміни сигналів і перемикання апаратури формування і обробки призводять до того, що закон зміни частоти стає дискретним. При цьому від ЧМ сигналів переходять до ДЧ сигналам.
3.2 Багаточастотні (БЧ) сигнали (рис.2.13, а) є сумою N гармонік u1(t) ... uN(t), амплітуди і фази яких визначаються відповідно до законів формування сигналів. На частотно-часовій площині (рис. 2.13,6) штрихуванням виділено розподіл енергії одного елемента (гармоніки) МЧ сигналу на частоті fk. Всі елементи (всі гармоніки) повністю перекривають виділений квадрат зі сторонами F і T. База сигналу B дорівнює площі квадрата. Ширина спектра елемента F ≈ 1 / T. Тому база МЧ сигналу
тобто збігається з числом гармонік. МЧ сигнали є безперервними і для їх формування та обробки важко пристосувати методи цифрової техніки. Крім цього недоліку, вони мають також і наступними: а) у них поганий пік-фактор (див. рис. 2.13, а), б) для отримання великої бази B необхідно мати велике число частотних каналів N. Тому МЧ сигнали надалі не рассматріваютcя.
3.3 Фазоманіпульовані (ФМ) сигнали представляють послідовність радіоімпульсів, фази яких змінюються по заданому закону. Зазвичай фаза приймає два значення (0 або π). Прицьому радіочастотного ФМ сигналом відповідає відео-ФМ сигнал (рис. 2.14, а), що складається з позитивних і негативних імпульсів. Якщо число імпульсів N, то тривалість одного імпульсу дорівнює τ0 = T / N, а ширина його спектру дорівнює наближено ширині спектру сигналуF = 1 / τ0 = N / T. На частотно-часовій площині (рис. 2.14, б) штрихуванням виділено розподіл енергії одного елемента (імпульсу) ФМ сигналу. Всі елементи перекривають виділений квадрат состорони F і Т. База ФМ сигналу
тобто дорівнює числу імпульсів в сигналі.
Можливість застосування ФМ сігналовв якості ШПС з базами B = 104...106 обмежена в основному апаратурною обработкі. При використанні соглаоcованних фільтрів у вигляді приладів на ПАР можливий оптимальний прийом ФМ сигналів з максимальними базами Bьфч = 1000 ... 2000. ФМ сигнали, оброблювані такими фільтрами, мають широкі спектри (порядку 10 ... 20 МГц) і відносно короткі за тривалістю (50 ... 100 мкс). Обробка ФМ сигналів за допомогою відеочастотних ліній затримки при перенесенні спектру сигналів в область відеочастот дозволяє отримувати бази B = 100 при F ≈ 1 МГц, T ≈ 100 мкс.
Вельми перспективними є узгодженні фільтри на приладах із зарядним зв'язком (ПЗЗ). згідно з опублікованими даними за допомогою узгоджених фільтрів ПЗС можна обробляти ФМ сигнали з базами 102 ... 103 при длительностях сигналів 10-4 ... 10-1 с. Цифровий коррелятор на ПЗС здатний обробляти сигнали до бази 4·100.
Слід зазначити, що ФМ сигнали з великими базами доцільно обробляти за допомогою корреляторов (на БІС илина ПЗЗ). При цьому B = 4·100 представляється граничною. Але при використанні корреляторов необхідно в першу чергу вирішити питання про прискорений входження в синхронізм.
Так як ФМ сигнали дозволяють широко використовувати цифрові методи і техніку формування та обробки і можна реалізувати такі сигнали з відносно великими базами, то тому ФМ · сигнали є одним з перспективних видів ШПС.
3.4 Дискретні частотні (ДЧ) сигнали представляють послідовність радіоімпульсів (рис. 2.15, а), несучі частоти яких змінюються по заданому закону. Нехай число імпульсів у ДЧ сигналі одно М, тривалість імпульсу дорівнює T0 = T / M, його ширина спектра F0 = 1 / T0 = M / T. Над кожним імпульсом (рис.2.15, а) зазначена його несуча частота. На частотно-часовій площині (рис.2.15, б) штрихуванням виділені квадрати, в яких розподілена енергія імпульсовДЧ сигналу. Як видно з рис. 2.15, б, енергія ДЧ сигналу розподілена не рівномірно на частотно-часовій площині.
База ДЧ сигналів
оскільки база імпульсу F0T0 = 1. З (2.44) випливає основне достоїнство ДЧ сигналів для отримання необхідної бази У число каналів M = √B, тобто значно менше, ніж для МЧ сигналів. Саме ця обставина і зумовило увагу до таких сигналів та їх застосування в системах зв'язку. Разом з тим для великих баз B = 104 ... 106використовувати тільки ДЧ сигнали недоцільно, так як число частотних каналів B = 102 ... 103, що представляється надмірно великим.
3.5 Дискретні складові частотні (ДСЧ) сигнали є ДЧ сигналами, у яких кожен імпульс замінений шумоподібним сигналом. На рис. 2.16, а зображено відеочастотний ФМ сигнал, окремі частини якого передаються на різних несучих частотах номери частот вказані над ФМ сигналом. На рис. 2.16, б зображена частотно-тимчасова площину, на якій штрихуванням виділено розподіл енергії ДСЧ сигналу. Рис. 2.16, б пo структурі неотлічается від рис. 2.15, б, але для рис. 2.16, б площа F0T0 = N0 - Дорівнює числу імпульсів ФМ сигналу в одномчастотном елементі ДСЧ сигналу.
База ДСЧ сигналу
Число імпульсів повного ФМ сигналу
Зображений на рис. 2.16 ДСЧ сигнал містить в якості елементів ФМ сигнали. Тому такий сигнал скорочено будемо називати ДСЧ-ФМ сигнал. В якості елементів ДСЧ сигналу можновзять ДЧ сигнали. Розподіл енергії такого сигналу на частотно-часовій площині зображено на рис. 2.17. Якщо база елемента ДЧ сигналу
то база всього сигналу
Такий сигнал можна скорочено позначати ДСЧ-ЧМ. Число частотних каналів у ДСЧ-ЧМ сигналі одно M0M. Якщо ДЧ сигнал (див. рис.2.15) і ДСЧ-ЧМ сигнал мають рівні бази, то вони мають і однакове число частотних каналів.Тому особливих переваг ДСЧ-ЧМ сигнал перед ДЧ сигналом не має. Але принципи побудови ДСЧ-ЧМ сигналу можуть виявитися корисними при побудові 6ольшіх систем ДЧ сигналів.
Таким чином, найбільш перспективними ШПС для систем зв'язку є ФМ, ДЧ, ДСЧ-ФМ сигнали.
Висновки
Дана магістерська робота присвячена актуальній науково-технічної задачі дослідження адаптивного обнаружителя радіосигналів на тлі негаусових перешкод з метою поліпшення робочих характеристик, основною вимогою якої, є точність прийому ШПС.
- Котельников В. А. Теорія потенційної завадостійкості. - М.: Госенергоіздат, 1956. - 150с
- Шеннон К. Математична теорія зв'язку. - У КГН.: К. Шеннон. Роботи з теорії інформації та кібернатіке: Пер. з англ. / Под ред. Р. Л. Добрушине, О. Б. Лупанова. - М.: ІЛ, 1963, с. 243-332
- Агєєв Д. В. Основи теорії лінійної селекції. - Науково-технічний збірник ЛЕІЗ, 1935, № 10
- Варакін Л. Є. Теорія складних сигналів. - М.: Сов. радіо, 1970. - 375 с.
- Варакін Л. Є. Теорія систем сигналів. - М.: Сов. радіо, 1978. - 304 с.
- Статистична теорія зв'язку та її практичні додатки / Под ред. Б. Р. Левіна. - М.: Связь, 1979. - 592 с.
- Діксон Р. К. широкосмугової системи: Пер. з англ. / Под ред. В. І. Журавльова. - М.: Связь, 1969. - 592 с.
- Спілкер Дж. Цифрова супутниковий зв'язок: Пер. з англ. / Под ред. В. В. Маркова. - М.: Связь, 1969. - 592 с.
- Поляков П. Ф. Широкосмугові аналогові системи зв'язку зі складними сигналами. - М.: Радіо і зв'язок, 1981. - 152 с.