Приемно-передающие устройства радио­технических систем: Учебное пособие, страница 40

Для согласованной фильтрации    полученный спектр принима­емого сигнала G(f)   (рис. 3.13)  умножается на известную частот­ную  характеристику  . Операция умножения, как правило, реализуется в балансных схемах    перемножителей     (смесителей либо модуляторов).

Легко показать, что для реализации устройства ОПФ, т. е. вос­становления корреляционного интеграла по его спектру, может быть использована та же схема рис. 3.14,а, но имеющая ЛЧМ, ге­теродин с обратным знаком изменения частоты (знаки в показа­телях степени (3.13) и (3.14) необходимо изменить на противопо­ложные). Однако в ряде случаев нет необходимости в реализации ОПФ, например, в приемных трактах, осуществляющих селекцию сигналов по доплеровской поправке частоты, либо в разведыва­тельных приемниках, осуществляющих спектральный анализ вход­ных сигналов [3, 4].

В заключение перечислим основные требования, предъявляемые к параметрам АЭФП:

1. Для сжатия входных сигналов их длительность  должна быть  согласована с длительностью  импульсной    характеристики ДЛЗ

при этом период изменения частоты ЛЧМ гетеродина может быть как равен , так и много больше  (скользящее ЛЧМ преоб­разование [4]);

2. Полоса пропускания ДЛЗ

где —девиация частоты ЛЧМ гетеродина в течение дли­тельности сигнала;

3. Разрешающая     способность  по  частоте  при спектральном анализе  определяется   разрешающей     способностью  по  времени

Так как дальность до цели неизвестна, то СФ на фурье-процессорах должен работать в асинхронном режиме [4]. При этом вводится второй канал согласованной фильтрации, в котором, как и в первом, выполняется условие  однако начала сигналов   1-го и 2-го ЛЧМ гетеродинов сдвинуты на 0,5 относительно соответствующих ЛЧМ-сигналов первого канала. Резуль­тирующий сигнал СФ .получают, объединяя выходные сигналы первого и второго каналов.

Рассмотрим особенности СФ на фурье-процессорах, реализо­ванных с помощью ПЗС. Так как ПЗС обрабатывают дискретные сигналы, то для синтеза структуры процессора используем искус­ственную подстановку в показателе степени выражения для дис­кретного преобразования Фурье [1]:

вида

В результате получаем

Сравнение (3.16) и (3.14) показывает, что фурье-процессор на ПЗС может быть реализован по структуре, аналогичной АЭФП (рис. 3.14). Для создания ПЗС — сжимающего фильтра его им­пульсная характеристика должна представлять собой ЛЧМ сигнал. Такая импульсная характеристика может быть сформирована в ПЗС-фильтрах, представленных на рис. 3.10, 3.11.

В заключение перечислим основные достоинства аналоговых и дискретных СФ на фурье-процессорах:

возможность обработки сигналов с шириной спектра в несколь­ко десятков и даже сотен мегагерц (АЭФП) либо мегагерц ( ФП на ПЗС) в реальном масштабе времени;

простота и технологичность схемы построения;

адаптация фильтров к виду принимаемого сигнала путем из­менения закона .

3.2. Оценка энергетических потерь, вызванных нестабильностями характеристик согласованных фильтров

Рассогласование параметров СФ и принимаемого сигнала мо­жет быть вызвано как нестабильностями при формировании зонди­рующего сигнала (ч. 1 разд. 7), так и нестабильностями парамет­ров СФ, всегда имеющими место на практике. Причинами этих искажений являются вибрации, нестабильности источников пита­ния, эффекты старения, а также изменения температуры, влаж­ности, давления и другие климатические факторы.

Для аналоговых СФ наиболее характерными нестабильностями являются регулярные гармонические искажения амплитудно-час­тотной и фазочастотной характеристик фильтра, изменение дли­тельности его импульсной характеристики и частоты настройки, а также случайные нестабильности коэффициента передачи и фазо­вого сдвига сигнала ;в фильтре, подчиняющиеся, как правило, нор­мальному закону распределения. Произведем оценку влияния ре­гулярных гармонических искажений АЧХ я ФЧХ, представленных на рис. 3.15,

где                             

Искаженный полезный сигнал на выходе такого фильтра будет иметь вид

где G() —спектр входного сигнала;

 — величина отклонения частоты от центральной частоты на­стройки  СФ.

Подставляя в последнее выражение соотношения (3.17) и про­изводя замены

получаем:

для случая искажений только АЧХ .

где  t' = t + b₀;

  (t') — неискаженный сигнал на выходе СФ; для случая искажений только ФЧХ

И те, и другие искажения на практике присутствуют в совокуп­ности и. как показывают выражения (3.18), (3.19), вызывают на­ряду со снижением главного максимума в раз появление дополнительных ложных максимумов оправа и слева от главного («парные эхо»). Строго говоря, при искажении ФЧХ количество «парных эхо» бесконечно большое, однако при  рад (что выполняется на практике) значениями при можно пре­небречь.

Проигрыш  в отношении сигнал-шум по мощности в главном максимуме равен , что при  рад составляет менее 1 дБ.

Произведем оценку влияния нестабильности длительности им­пульсной характеристики и частоты настройки СФ на выходное отношение сигнал-шум. Такие нестабильности особенно характер­ны для СФ на ПАВ при изменении температуры окружающей сре­ды, что вызывает изменения длины звукопровода и скорости ПАВ [4]. Так, например, для наиболее широкополосного звукопровода из ниобата лития относительный температурный коэффициент задержки равен примерно , что соответствует относитель­ному изменению длительности импульсной характеристики при , равному

Рассмотрим влияние нестабильности длительности  импу­льсной характеристики для случая фильтрации простого радиоим­пульса длительностью  . При отсутствии (искажений максималь­ное значение амплитуды выходного импульса СФ представим в виде

где  — напряжение, возбуждаемое на выходе СФ одной парой электродов ПЭП;

—нормированная  к номинальному   периоду решетки ПЭП   длительность   импульсной   характеристики   СФ.

Такая зависимость амплитуды выходного импульса от времени объясняется (линейностью ее возрастания при 'распространении ПАВ вдоль эквидистантной решетки ПЭП (рис. 3.3,д).

При наличии нестабильности длительности