3.1. Синтез устройств корреляционно-фильтровой обработки сигналов

Вопрос: В чем заключается принцип корреляционно-фильтровой обработки?

Ответ: Он заключается в представлении ожидаемого сигнала x(t) в виде произведения двух: x(t) = x₁(t)^.x₂(t); и в вычислении с их помощью корреляционного интеграла

Вопрос: Из каких соображений выбираются функции x₁(t) и x₂(t)?

Ответ: Обычно выбор функций x₁(t) и x₂(t) производится таким образом, чтобы функция x₂(t) обеспечивала простоту технической реализации импульсной характеристики согласованного фильтра.

Вопрос: Поясните, какие операции включает этот метод обработки и как они связаны с его названием?

Ответ: Он сводится к двум операциям:

1) перемножению принимаемой реализации y(t) с функцией x₁(t) - элемент корреляционной обработки;

2) согласованной фильтрации полученного колебания y₁(t) = y(t)^.x₁(t) более простым фильтром с импульсной характеристикой k₂(t) = c^.x₂(t₀-t).

Вопрос: Приведите обобщенную структурную схему корреляционно-фильтрового обнаружителя и поясните, почему для приема сигналов со случайной начальной фазой не требуется квадратурных подканалов.

Ответ: Схема имеет вид:

Согласованный фильтр с амплитудным детектором позволяют вычислить модуль корреляционного интеграла, который и является достаточной статистикой для сигналов со случайной начальной фазой.

Задача №1. На вход приемного устройства РЛС поступает когерентная прямоугольная пачка прямоугольных радиоимпульсов без внутриимпульсной модуляции со следующими параметрами: _и = 1 мкс, T = 1000 мкс, М = 21.

Синтезировать корреляционно-фильтровой обнаружитель сигнала при неизвестной величине t_з, но известной F_д и определить количество каналов обработки и отношение сигнал/шум q² на выходе устройства обработки, если разрешающая способность РЛС по дальности r = 150 м, а отношение сигнал/шум для одиночного импульса на выходе устройства q²_и = 1.

Решение:

1. Представим ожидаемый сигнал x(t) в виде произведения последовательности стробирующих импульсов x₁(t) длительностью _и и гармонического колебания x₂(t) длительностью _c(МT)+_и(М-1)Т.

2. Поскольку F_д известна, то частотный канал будет один, т.е. n_F = 1.

3. Количество каналов обработки по дальности будет равно

, где r_одн - интервал однозначного измерения дальности.

r = 150 м, тогда

4. Схема обнаружителя является следующей:

X

Ф

Кл

х₁(t-t_з1)



y(t)

Σ

Пу

z₀

X

Ф

Кл

х₁(t-t_зn)

5. q² = М.q²₁ = 20^.1 = 20.

Вопрос: Чему равна длительность стробирующих импульсов x₁(t)?

Ответ: τ_x1 = τ_и = 1 мкс.

Вопрос: Как измениться схема, если неизвестна Fq?

Ответ: Каждый дальностный канал должен дополнительно включать совокупность фильтров, перекрывающих по частоте диапазон изменения Fq и сумматор.

Обратить внимание курсантов на этапы синтеза, связанные с представлением сигнала x(t) = x₁(t).x₂(t), последующим выделением элементов корреляционной и фильтровой обработки и обоснованием их характеристик, а также на преимущества корреляционно-фильтровой обработки пачки радиосигналов по сравнению с корреляционной (отпадает необходимость в квадратурных каналах, т.е. уменьшается число каналов) и фильтровой (упрощается реализация фильтра, согласованного с сигналом x₂(t)) обработкой.

ЗАДАЧА №2. В схеме КФО задачи №1 гетеродин используется только для переноса частоты входного сигнала на промежуточную, т.е. не является обобщенным. Изобразить структурную схему устройства обработки и частотную характеристику её фильтровой части, считая время прихода сигналов известным.