Пример расчета трехфазной цепи Асинхронные машины Режим генератора Двухполупериодный выпрямитель Трехфазный трансформатор Полупроводниковые диоды Биполярные транзисторы Автогенераторы

Примеры выполнения курсовых работ по электротехнике и электронике

Вопросы теории помехоустойчивости радиоприема. Реализация согласованных фильтров.

Полученные ранее выражения, определяющие частотную и импульсную характеристики согласованного фильтра, дают возможность найти физическую структуру устройства для оптимальной фильтрации сигнала известной формы.

Ниже на конкретных примерах будут показаны некоторые примеры такого синтеза.

Согласованный фильтр для прямоугольного видеоимпульса.

Рассмотрим импульсный сигнал SВЫХ(t), представляющий собой видеоимпульс прямоугольной формы с известной длительностью tu и произвольной амплитудой U0.

Чтобы найти структуру фильтра, согласованного с таким сигналом, используем спектральный метод.

Прежде всего вычислим спектральную плотность полезного сигнала:

  16.31

Отсюда на основании выражения (16.25)

КСОГЛ(jw)=kS*(w)e-jwt0  16.25

т.е. частотный коэффициент передачи согласованного фильтра выражается через спектральную плотность полезного сигнала, для выделения которого этот фильтр предназначен.

Множитель пропорциональности k в формуле (16.25) определяет уровень усиления, вносимого фильтром.

Значение момента времени t0 входит лишь в выражение фазовой характеристики фильтра.

При этом сомножитель exp(-jwt0) описывает смешение выходного отлика фильтра по оси времени на величину t0.

Таким образом на основании (16.25) находим частотный коэффициент передачи согласованного фильтра, положив для конкретности t0=tu, т.е. что отклик фильтра максимален в момент окончания импульса:

 16.32

Полученный результат позволяет синтезировать согласованный фильтр.

Действительно, в соответствии с выражением (16.32) такой фильтр должен представлять собой каскадное соединение трех линейных звеньев:

а) масштабного усилителя с коэффициентом усиления k;

б) идеального интегратора;

в) устройства с коэффициентом передачи

К'(jw)=1-exp(-jwtu)

Последнее устройство реализуется с помощью звена задержки сигнала на время tn, инвертора, изменяющего знак сигнала, и сумматора.

Структурная схема фильтра изображена на рис. 16.3

 


Рис. 16.3. Структурная схема согласованного фильтра для прямоугольного видеоимпульса

Согласованный фильтр для пачки одинаковых видеоимпульсов.

В радиолокации часто, стремясь увеличить энергию полезного сигнала, обрабатывают импульсы отдельными пачками.

Предположим, что на выходе амплитудного, детектора приемника имеется пачка из № одинаковых видеоимпульсов длительностью tn каждый;

Интервал между импульсами равен Т.

Если S0(w) – спектральная плотность отдельного импульса, то спектральная плотность пачки импульсов

  16.33

Синтезируя структуру согласованного фильтра для пачки импульсов, потребуем, чтобы максимальный орлик возникал в момент окончания последнего импульса пачки, откуда

t0=(N-1)T+tn

 


Применив формулу (16.25), находим частотный коэффициент передачи согласованного фильтра:

где К0СОГЛ (jw) – коэффициент передачи согласованного фильтра для одиночного видеоимпульса.

Формула (16.34) непосредственно определяет структурную схему согласованного фильтра, изображенную на рис. 16.4.

 


Рис. 16.4. Структурная схема согласованного фильтра для пачки видеоимпульсов.

На входе размещен согласованный фильтр для одиночного видеоимпульса.

Основной устройства служит многоотводная линия задержки, обеспечивающая запаздывание сигналов на отрезки времени Т, 2Т, ..., (N-1)T.

Сигналы со всех отводов поступают в сумматор. Легко видеть, что максимальный отклик на выходе сумматора будет наблюдаться тогда, когда полезные сигналы от всех импульсов пачки одновременно окажутся на всех его входах.

Эффективность работы устройства тем выше, чем длиннее пачка. Однако, применение сложных сигналов вида пачек импульсов, снижает темп выдачи данных по сравнению с использованием одиночных импульсов.

Практически выполняемые обнаружители радиолокационных сигналов содержат также специальный нелинейный пороговый элемент, вход которого соединен с выходом сумматора согласованного фильтра.

Уровень порога несколько превышает среднеквадратическое значение шума в отсутствие полезного сигнала.

Если всплеск выходного сигнала фильтра достигает порогового уровня, то на устройство индикации поступает управляющий сигнал, свидетельствующий о наличии импульса, отраженного от цели.

Согласованный фильтр для прямоугольного радиоимпульса.

Пусть выделяемый сигнал представляет собой радиоимпульс вида

  16.35

Синтезируем согласованный фильтр для такого сигнала используя сведения об импульсной характеристике фильтра.

Как было показано, импульсная характеристика согласованного фильтра

hСОГЛ(t)=kSВХ(t0-t)

Положим t0=tn и будем считать для простаты длительность импульса кратной периоду высоко частотного заполнения, так, что sin w0tn=0. Тогда

  16.36

т.е. импульсная характеристика согласованного фильтра с точностью до амплитудного множителя повторяет входной сигнал.

Такую импульсную характеристику можно приближенно реализовать с помощью системы, структурная схема которой приведена на рис. 16.5.

 


Рис. 16.5. Структурная схема согласованного фильтра для прямоугольного радиоимпульса.

На входе фильтра размещается колебательное звено, например, высокодобротный колебательный контур, с импульсной  характеристикой

где в – постоянная величина.

При высокой добротности колебательного звена можно пренебречь экспоненциальным спадом амплитуды во времени.

Для того чтобы импульсная характеристика согласованного фильтра равнялась нулю при t>tn, предусмотрены сумматор, на один их входов которого сигнал с выхода колебательного звена подается непосредственно, а на другой – через звено задержки на tn секунд, и фазоврашатель, изменяющий фазу сигнала на 1800.

При таком включении элементов начиная с момента времени t=tn ко входам сумматора приложены два гармонических колебания с одинаковыми амплитудами и противоположными фазами, что обращает в нуль сигнал на выходе сумматора.


Консультация кардиолога по телефону смотрите на сайте.
Общая электротехника и электроника