3.1.2. Практическая часть: «исследование устройств согласованной фильтрации узкополосных сигналов» (эвм)

Цель работы: получить навыки в исследовании радиолокационных приемников в среде MATLAB, закрепить пройденный на лекциях теоретический материал, проанализировать принцип работы радиолокационного приемника при обработке узкополосных сигналов.

Средства: методика проведения лабораторной работы, теоретический материал, программа MATLAB, персональный компьютер.

Общие рекомендации по проведению лабораторной работы:

Запустить программу MATLAB (Пуск - Программы-> MATLAB).

Выбрать порядковый номер лабораторной работы (лабораторная работа № 4).

На панели управления (рис. 2.20) выбрать «фильтр радиоимпульса».

Задание 1. Исследование работы радиоприемного устройства при изменении амплитуды входного сигнала

Цель: для заданного значения частоты, фиксированных амплитуды шума и длительности радиоимпульса изменяя амплитуду входного сигнала («Амплитуда сигнала» рис.2.20) в диапазоне указанном преподавателем получить импульсную характеристику, отклик фильтра и амплитудно- частотную характеристику сигнала на выходе приемника.

Рис. 2.20 Вид окна для выполнения лабораторной работы

Задание 2. Исследование работы радиоприемного устройства при изменении амплитуды шума

Цель: для заданного значения частоты, фиксированных амплитуды и длительности радиоимпульса изменяя амплитуду шума («Амплитуда шума» рис.2.20) в диапазоне указанном преподавателем получить импульсную характеристику, отклик фильтра и амплитудно-частотную характеристику сигнала на выходе приемника.

Задание 3. Исследование работы радиоприемного устройства при изменении длительности входного сигнала

Цель: для заданного значения частоты, фиксированной амплитуды сигнал + шум изменяя длительность радиоимпульса («Tau» рис.2.20) в диапазоне указанном преподавателем получить импульсную характеристику, отклик фильтра и амплитудно-частотную характеристику сигнала на выходе приемника .

Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

Наименование и цель работы.

Структурную схему исследуемого радиоприемника.

Исходные данные и результаты исследований (графики см. рис.2.20) для трех пунктов задания.

4.Анализ полученных результатов.

5.Выводы по каждому пункту задания и работе в целом.

Контрольные вопросы

Пояснить качественные показатели и критерии оптимальности радиолокационного обнаружения.

Какие сигналы называются узкополосными?

В чем заключается сущность корреляционной обработки сигналов?

Пояснить принцип фильтровой обработки когерентных сигналов.

Дать определение импульсной характеристики оптимального фильтра.

Как построить импульсную характеристику оптимального фильтра по заданному сигналу?

Пояснить принцип работы радиолокационного приемника по структурной схеме реализующего оптимальную фильтрацию одиночного радиоимпульса.

3.2. Исследование устройств согласованной фильтрации сложных сигналов

3.2.1.Теоретическая часть

3.2.1.2. Общие сведения

Дальность действия РЛС, как и других радиоустройств, в случае оптимальной обработки сигнала и заданной спектральной плотности шума зависит от энергии зондирующего сигнала независимо от его формы. Так, для пачки прямоугольных импульсов с прямоугольной огибающей полная энергия при заданной скорости обзора (определяю­щей число импульсов N) зависит от энергии импульса. Учи­тывая, что предельные мощности электронных приборов и антенно-фидерных трактов (например, волноводов) огра­ничены, увеличение дальности неизбежно связано с повы­шением длительности импульсов, т. е. со снижением по­тенциальной разрешающей способности по дальности . Поэтому требования большой дальности и высокой разрешающей способности противоречивы.

Потенциальная точность измерения всех координат це­ли также определяется энергией импульса, так как зависит от отношения . Вместе с тем рост энергии за счет увеличения длительности импульса неизбежно ухудшает потенциальную точ­ность измерения дальности. Что касается измере­ния скорости, то при увеличении длительности импульса повышается потенциальная точность и уменьшается диапазон неоднозначного измерения скорости.

Таким образом, увеличение длительности обычного (гладкого) импульса позволяет увеличить дальность дейст­вия, точность и однозначность измерения скорости (а так­же точность измерения угловых координат), но снижает разрешающую способность и точность измерения дально­сти. Радикальный способ разрешения указанного противо­речия - переход к широкополосным сигналам.

Широкополосными называют сигналы, база которых, т. е. произведение ширины спектра на длительность Т_о, удовлетворяет условию .