3.1.1.3. Корреляционный приемник

Оптимальный приемник в соответствии с (2.14) должен реализовать функцию взаимной корреляции φ принятой реали­зации y(t) и полезного сигнала u_x(t). Для осуществления ука­занной операции прежде всего необходимо иметь соответствую­щие сигналы y(t) и u_x(t). Сигнал у(t) принимается радиопри­емником и, следовательно, поступает на его вход. Напряже­ние u_x(t), которое описывается временной функцией полезного сигнала, на входе приемника отсутствует. Поэтому оно должно быть образовано искусственно. Существует ряд возможностей образования функции u_x(t) в самом приемнике. Выбор способа образования u_x(t) зависит от характера сигнала, взаимного расположения приемника и передатчика и т. д.

В случае полностью известного сигнала, когда для любого сообщения х известна функция u_x(t), неизвестно только, какое значение сообщения содержится в принятой реализации y(t). Поэтому если сообщение х имеет ряд значений (х₁, х₂, ..., х_i, ..., х_п), то в приемнике должны создаваться напряжения u_xi(t), со­ответствующие каждому из значений сообщения х_i. Например, если сообщение х имеет два значения х₁ и х₂, приемник должен располагать двумя вспомогательными сигналами u_x1(t) и u_х2(t), которые соответствуют указанным двум значениям сообщения х (u_x2(t) в частном случае может быть равно нулю).

При наличии подходящих сигналов u_x(t) в приемнике одно­временно образуются произведения принятой реализации и ряда возможных ожидаемых сигналов (u_x\(t), u_х2(t) и т. д.). При пе­редаче только одного значения сообщения приемник имеет один канал, при передаче нескольких значений сообщения х прием­ник становится многоканальным. Каждое из произведений по­ступает затем в соответствии с (2.14) на интегрирующее, сум­мирующее и накапливающее устройства своего канала. В по­следнем осуществляется накопление в течение длительности Т_i соответствующего полезного сигнала.

Необходимая обработка принятой реализации в оптимальном приемнике в случае полно­стью известного сигнала на этом заканчивается. Далее могут следовать операции над обработанным сигналом, которые при­ведут его к виду, удобному для дальнейшего использования. В каждом из каналов сигнал может поступать на детектор и дальше на пороговую схему. В одном из каналов, вспомогатель­ный сигнал которого u_xi(t) соответствует полезному сигналу принятой реализации, функция корреляции превысит порог. Это означает, что принят сигнал u_xi(t).

На рис. 2.4 представлена блок-схема оптимального прием­ника, который расположен в непосредственной близости от пе­редатчика.

Рис. 2.4 Корреляционный обнаружитель

Вспомогательный сигнал u_xi(t), идентичный переда­ваемому, поступает в приемник непосредственно от передатчика. На схеме опущены элементы радиоприемника, которые не уча­ствуют в обработке сигнала: входное устройство, УВЧ, преобра­зователь, УПЧ. Имеется в виду, что указанные элементы не искажают принимаемого сигнала. Временной сдвиг за счет рас­пространения сигнала учитывается введением времени .

Функцию взаимной корреляции принятой реализации y(t₁) и вспомогательного сигнала u_x1(t₁), соответствующего ожидаемо­му, можно образовать с помощью синхронного детектора, кото­рый является умножителем, и интегрирующей цепочки RC. По­стоянную времени цепочки RC следует выбрать так, чтобы на­копление полезного сигнала осуществлялось практически ли­нейно в течение его длительности (время установления t_y цепочки RC должно быть достаточно большим по сравнению с длительностью сигнала Т, t_у >Т).

На рис. 2.5 представлена возможная схема реализации при­емника с синхронным детектором.

Пусть передатчик излучает колебание, которое соответствует импульсному полезному сигналу (рис. 2.1) с длительностью Т:

. (2.16)

На вход приемника поступает смесь полезного сигнала и шума

, (2.17)

которая усиливается и преобразуется в сигнал промежуточной частоты

, (2.18)

где

(2.19)

и поступает на синхронный детектор.

Рис. 2.5 Приемник с синхронным детектором

Вспомогательный сигнал от передат­чика поступает на преобразователь частоты, который имеет об­щий гетеродин с преобразователем канала полезного сигнала. С выхода преобразователя вспомогательный сигнал поступает на синхронный детектор.

Поскольку синхронный детектор является умножителем, на его выходе образуется произведение

(2.20)

которое содержит «постоянную» составляющую (от первого члена) и низкочастотный шум (от второго члена). Составляю­щие высоких частот не вызывают заметного напряжения на ин­тегрирующей цепи RC и могут не учитываться.

«Постоянная» составляющая сигнала

(2.21)

(где k — постоянный коэффициент, зависящий от характеристи­ки детектора) вместе с шумом поступает на интегрирующую це­почку, на которой происходит накопление сигнала в течение времени, равного его длительности.