Задавшись
допустимой динамической ошибкой , из (125) определяется
, что соответствует шумовой полосе
0,25
Гц. При этом быстродействие системы определяется временем
(без учета действия шума).
Полагая
отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приемника q
= 0,5; эквивалентную полосу пропускания ,
шумовую полосу
=0,25 Гц, из (121)
определяется среднеквадратическая ошибка слежения
, что
составляет около 0,3 % от длительности частотной посылки сигнала. При этом
значение параметра k (коэффициент передачи
цифрового сглаживающего фильтра) определяется как по формуле
.
Анализ
полученных результатов свидетельствует о том, что основной вклад в
результирующую ошибку синхронизации вносит шумовая составляющая (без учета
квантования задержки, максимальное значение которой равно = 1,5 мкс). С уменьшением отношения
сигнал/шум полоса системы
также уменьшается
(вследствие пропорционального уменьшения коэффициента передачи дискриминатора),
что свидетельствует об адаптивных свойствах цифрового следящего измерителя по
отношению к вариациям отношения сигнал/шум.
5.3. Следящие измерители фазы сигнала
В данном разделе рассматривается задача оценивания фазы сигнала как процесса φ(t), используя общие результаты теории оптимальной фильтрации, изложенные ранее.
В соответствии с уравнением (97) оптимальный (по критерию максимального правдоподобия) фазовый дискриминатор (ФД) формирует сигнал ошибки согласно алгоритму
, (126)
где – опорный сигнал,
отличающийся от принятого сигнала
фазовым сдвигом на π/2 (при
условии, что фазовая ошибка
).
Здесь и далее сигнал полагается гармоническим колебанием (обобщение на случай
огибающей A(t)
произвольного вида не представляет трудностей).
Оптимальный алгоритм дискриминирования (126) соответствует гармонической (синусоидальной) ДХ
(127)
, где
– пиковое значение ДХ,
определяемое энергией сигнала
на интервале
.
Схема следящего измерителя фазы, состоящего из ФД, реализующего алгоритм дискриминирования (126), а также сглаживающего фильтра (Фр) и подстраиваемого генератора (ПГ), соответствует известной и широко применяемой системе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), представленной функциональной схемой (рис. 52).
Рис. 52 Функциональная схема системы ФАПЧ
В случае импульсных сигналов
(например, в импульсно-фазовых РНС) для вычисления сигнала ошибки (126)
используют согласованный фильтр (СФ). Известно, что выходное напряжение СФ с
точностью до постоянного множителя воспроизводит корреляционную функцию сигнала
с задержкой на (длительность
сигнального импульса). Поэтому, фиксируя задержку
сигнала на выходе СФ по моменту
перехода через нуль напряжения в окрестности максимума огибающей, можно
определить фазовый сдвиг
(оценки
и
в информационном смысле
эквивалентны). При этом функции фазового дискриминатора выполняет временной
селектор, формирующий сигнал ошибки путём стробирования напряжения на выходе
СФ в моменты подачи узких селекторных импульсов (временное положение этих
импульсов относительно начала априорного интервала фиксируется как оценка
).
Все сказанное ранее о преимуществах фазового и цифровых методов обработки сигналов справедливо и по отношению к следящим измерителям фазового сдвига (возможность реализации квазиоптимальных алгоритмов при приемлемых аппаратурных и вычислительных затратах).
В качестве примера рассматривается один из возможных вариантов реализации следящего измерителя фазы (рис. 53) на основе цифрового ФД с треугольной дискриминационной характеристикой (при многоуровневом квантовании).
Цифровой ФД на рис. 53 представлен схемой одного из квадратурных каналов (в аппаратной части) измерителя фазы многочастотного сигнала опорных станции РНС «Крабик-БМ». Второй квадратурный канал (синфазный) может использоваться для временной синхронизации диаграмм приема и излучения.
Рис. 53 Функциональная схема цифрового следящего измерителя фазы
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.