Математическая постановка задачи оптимального проектирования цифровых фильтров. Основные типы фильтров частотной селекции и их применение, страница 30

В качестве пилот-сигнала можно взять сумму нескольких синусоидальных сигналов с различными частотами, так, что при адаптации в режиме Р коэффициенты передачи и фаза антенны будут иметь заданные для каждой из частот направления приема.

Если суммируется несколько пилот-сигналов с разных направлений приема, то будет поддерживаться заданный коэффициент передачи решетки для различных углов и частот, т.о. при адаптации с двумя режимами, формирование и поддержание луча производится в режиме Р, а подавление помех в режиме А.

Недостаток: прием полезной информации осуществляется только в режиме А.

Схема адаптации по пилот-сигналу без отключения источника полезного сигнала.

Пилот-сигнал и принятые сигналы подаются на адаптивное устройство обработки одновременно.

Полезным откликом устройства обработки является пилот-сигнал. Вспомогательное устройство обработки работает по реальным входным сигналам, формируя выходной сигнал системы. Вспомогательное устройство не участвует в адаптационном процессе. В сигналах на его входах пилот-сигнал не содержится. Однако его весовые коэффициенты являются точными копиями соответствующих весовых коэффициентов устройства адаптивной обработки.

Процесс адаптации приводит к тому, что устройство адаптивной обработки воспроизводит пилот-сигнал по критерию минимума СКО и, в то же время, режектирует все принятые антенным элементом сигналы некоррелированные с пилот-сигналом. В результате ДН в полосе частот пилот-сигнала имеет нужную чувствительность в основном луче по направлению приема и провалы в направлении помех. При этом – чем мощнее помехи по сравнению с пилот-сигналом, тем выше уровень режекции.

Оптимальный вектор весовых коэффициентов адаптивной обработки равен Wopt=R^-1p.

Матрица автокорреляции R равна сумме матрицы сигналов, полученных с выходов антенных элементов, и матрицы множества пилот-сигналов.

Предполагается, что пилот-сигнал и сигналы, поступающие от антенных элементов некоррелированны.

Вектор взаимной корреляции р определяется только пилот-сигналом. Поэтому элементы этого вектора представляют собой значения автокорреляционной функции пилот-сигнала с учетом смещения главного лепестка.

3.20. Устройство формирования лучей с повышенной разрешающей способностью.

Разрешающая способность обычной антенной решетки ограничивается известным критерием Релея в соответствии с которым ширина ДН на уровне 3 дб определяется приближенной формулой:

Однако при приеме полезного сигнала с достаточно высоким ОСШ в адаптивной системе можно получить более узкий луч с адаптивно изменяемой шириной. С целью иллюстрации метода будем считать, что входной сигнал имеет синусоидальную форму:

Шумы приемника: n1 n2 n3 … nk являются белыми и не коррелированными при этом мощность каждой помехи .  Будем также полагать, что сигнал приходит под нулевым углом. В этом случае схема адаптированного устройства, формирующая ДН с повышенной разрешающей способностью, принимает следующий вид:

В рамках данной структуры полезный сигнал не участвует в процессе адаптации поэтому коррелированная матрица входного сигнала R определяется только шумовыми компонентами.

Вектор взаимной корреляции p принимает нулевое значение, если полезный сигнал приходит строго по направлению приема. Однако при небольшом отклонении полезного сигнала S от направления приема, например таким образом, что сигнал на входе элемента 1 опережает сигнал на входе элемента 2 на ψ радиан, тогда в этом случае вектор взаимной корреляции принимает следующий вид:

То есть все составляющие сигнала на входах всех устройств умножения с нечетными номерами некоррелированные с  полезным  откликом, а с четными номерами коррелированные с коэффициентом корреляции пропорциональным углу ψ.

Опираясь на данные предположения и выводы, можно показать, что при  оптимальной настройке: когда  ширина луча ДН на уровне 3 дб в направлении приема уменьшается пропорционально множителю вида:

Пусть к=10,ОСШ=1 , тогда данный множитель = 0,204. Следовательно, угловая разрешающая способность адаптивного устройства формирует ДН примерно в 5 раз выше разрешающей способности обычного устройства формирования лучей с суммированием задержанных сигналов. Далее при ОСШ =10, к=10 разрешающая способность увеличивается в 15 раз.