Исследования Согласованного Фильтра

| Категория реферата: Рефераты по радиоэлектронике
| Теги реферата: аристотель реферат, конспект на тему
| Добавил(а) на сайт: Шаповалов.

где Е - энергия сигнала.
Фильтр с характеристикой (13), оптимальный для помехи типа белого шума называется согласованным.
Максимальное отношение сигнал/помеха (14) на выходе такого фильтра определяется только энергией сигнала и спектральной плотностью мощности помехи и не зависит от формы сигнала. По значению это отношение совпадает с максимальным отношением сигнал/ помеха на выходе корреляционного приемника.
Отсюда, в частности, следует, что в условиях действия помехи типа белого шума помехоустойчивость корреляционного приемника и согласованного фильтра одинаковы.
Рассмотрим более подробно комплексно - частотную спектральную плотность полезного сигнала в виде

[pic]

где |Fs(j()| и ((() - амплитудный и фазовый спектр сигнала соответственно.
Тогда
(15)

[pic]

С другой стороны,
[pic]

(16)

где |K(j()| - амплитудно-частотная характеристика фильтра; ((() - фазовая характеристика фильтра.
Сравнивая (15) и (16) находим
[pic]

(17)

(18)

Из (17) следует, что амплитудно частотная характеристика согласованного фильтра с точностью до постоянной совпадает с амплитудным спектром сигнала.
Фазовая характеристика согласованного фильтра определяется двумя слагаемыми. Первое из них - ((() равно фазовому спектру сигнала, взятому с противоположным знаком. Назначение его в том чтобы компенсировать фазовые сдвиги различных составляющих сигнала. В результате в некоторый момент времени t=t0 все составляющие выходного сигнала будут совпадать по фазе и, складываясь, давать максимум выходного сигнала. Если бы фазовая характеристика фильтра не компенсировала фазовые сдвиги составляющих сигнала, то максимумы гармонических составляющих сигнала не совпадали бы во времени, а это привело бы к уменьшению выходного напряжения.
Второе слагаемое - (t0 обеспечивает задержку момента совпадения фаз составляющих сигнала на величину t0. Понятно, что значение t0 не может быть меньше длительности обрабатываемого сигнала.
Напряжение на выходе согласованного фильтра

(19)

[pic]

Из (19) следует, что выходное напряжение определяется только амплитудным спектром сигнала и не зависит от фазового спектра. Это объясняется тем, что взаимные фазовые сдвиги составляющего сигнала скомпенсированы фазовой характеристикой фильтра.
Максимальное значение uвых(t) принимает в момент времени t=t0.. Еще раз подчеркнем, что значение t0 должно быть больше или равно длительности сигнала, т.е. максимум uвых(t) достигается только после обработки всего принятого сигнала.
Рассмотрим импульсную характеристику h(t) согласованного фильтра.
Учитывая, что h(t) любого фильтра связано K(j() преобразованием Фурье, находим

[pic]

(20)

Из выражения (20) следует, что импульсная характеристика согласованного фильтра является зеркальным отображением сигнала ts(t) относительно прямой t=t0/2 (рис.1).

[pic]

Рисунок 1

Учитывая условие физической реализуемости фильтра h(t)=0 при t0 числу целых положительных чисел, меньших L и взаимно простых с L, включая и единицу.
В качестве примера приведем все примитивные многочлены для n=5: f1(x)=x5(x3(1, f2(x)=x5(x2(1, f3(x)=x5(x4(x3(x2(1, f4(x)=x5(x4(x3(1, f5(x)=x5(x4(x2(1, f6(x)=x5(x3(x2(1.
Любой из них может быть использован для получения М-последовательности.
Так, для многочлена f(x)=x5(x3(1 правило кодирования xi=xi-3(xi-5.
Заметим, что чем больше членов содержится в многочлене f(x), тем сложнее генератор.
Учитывая, что М-последовательности нашли наиболее широкое применение в технике связи, укажем их основные свойства.
М-последовательность с периодом 2n-1 содержит все возможные комбинации n - значных двоичных чисел, за исключением нулевой.
Число единиц в последовательности на единицу больше числа нулей, причем появление единицы и нуля для постороннего наблюдателя, не знающего закон формирования последовательностей, случайно во времени. В частности, этому свойству М-последовательности обязаны и другим названиям - псевдослучайные последовательности.
Результат почленного суммирования М-последовательности с этой же последовательностью, но сдвинутой на i символов, где i=1,2,...L-2, представляет собой исходную последовательность, но сдвинутую на некоторое другое число символов,

Описание лабораторной установки

Функциональная схема установки приведена на рис. 3

[pic]

Рисунок 3

Она состоит из генераторов ГМП, вырабатывающего М-последовательность
111100010011010, 111..., смесителя СМ, согласованного фильтра СФ и решающего устройства РУ.
Согласованный фильтр (рис. 4) состоит из линии задержки с отводами, совокупности инверторов, суммирующего устройства и фильтра, согласованного с одиночным видеоимпульсом (ОВИ) длительностью, равной длительности (0 элементарного импулься М - сигнала.

[pic]