فرمول پالس های رادیویی مستطیلی پالس رادیویی مستطیلی پالس رادیویی با مدولاسیون فرکانس خطی

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

هدف کار

مطالعه ویژگی های زمانی و طیفی سیگنال های رادیویی پالسی مورد استفاده در رادار، ناوبری رادیویی، تله متری رادیویی و زمینه های مرتبط.

کسب مهارت در محاسبه و تجزیه و تحلیل همبستگی و ویژگی های طیفی سیگنال های قطعی: توابع خودهمبستگی، طیف دامنه، طیف فاز و طیف انرژی.

مطالعه روش‌هایی برای فیلتر کردن بهینه سیگنال‌های با شکل شناخته‌شده در برابر پس‌زمینه نویز سفید.

کسب مهارت در انجام محاسبات مهندسی برای تعیین ویژگی های طیفی سیگنال ها در رایانه شخصی

تمامی محاسبات انجام شده در کار با استفاده از برنامه Mathcad 14 انجام شده است.

فهرست نمادها، واحدها و اصطلاحات

w - فرکانس حامل، هرتز

F S - نرخ تکرار، هرتز

f - مدت زمان پالس، s

N - تعداد تکانه ها در یک بسته

T n - فاصله بین دو پالس (دوره)، s

U1 (t) - پاکت یک پالس رادیویی

S1 (t) - تک پالس رادیویی

S(t) - انفجار پالس های رادیویی

S11 (w) - چگالی طیفی دامنه یک پالس ویدئویی

Sw(w) - چگالی طیفی انفجار پالس های رادیویی

W(u) - طیف انرژی

W(f1) - سیگنال ACF

الف - ضریب ثابت دلخواه

h(t) - پاسخ ضربه ای فیلتر همسان

تکلیف برای مقاله ترم

نوع سیگنال مشخص شده:

انفجار منسجم مستطیلی پالس های رادیویی مستطیلی شکل. در وسط هر پالس، فاز 180 درجه می پرد.

گزینه فرعی شماره - 3:

فرکانس حامل - u = 2.02 مگاهرتز،

مدت زمان پالس - f \u003d 55 میکروثانیه،

فرکانس تکرار -Fs = 40kHz،

تعداد تکانه ها در یک بسته - N=7

1) مدل ریاضی سیگنال.

2) محاسبه ACF.

3) محاسبه طیف دامنه و طیف انرژی.

4) محاسبه پاسخ ضربه ای فیلتر همسان.

فصل 1.محاسبه پارامترهای سیگنال

1.1 محاسبه مدل ریاضی سیگنال

یک پالس مستطیلی منفرد، که در وسط آن فاز به طور ناگهانی 180 درجه تغییر می کند، می تواند با عبارت:

نمودار یک پالس رادیویی منفرد در شکل 1 نشان داده شده است.

عکس. 1. نمودار یک پالس رادیویی منفرد

در شکل 2، بیایید نگاهی دقیق تر به وسط پالس بیندازیم، جایی که فاز 180 درجه تغییر می کند.

شکل 2. نمودار تفصیلی یک پالس رادیویی منفرد.

پاکت یک پالس رادیویی در شکل 3 نشان داده شده است.

Fig.3 پاکت یک پالس رادیویی

از آنجایی که تمام پالس ها در یک انفجار دارای شکل یکسانی هستند، هنگام ایجاد یک انفجار منسجم، می توانید از فرمول استفاده کنید:

که در آن T n دوره تکرار پالس است، N تعداد پالس ها در یک انفجار است، U1(t) پوشش اولین پالس است.

شکل 4 نمایی از یک انفجار مستطیلی منسجم از پالس های رادیویی را نشان می دهد.

شکل 4- انفجار منسجم پالس های رادیویی

1.2 محاسبه طیف دامنه

مدول چگالی طیفی چگالی توزیع دامنه های اجزای طیف پیوسته سیگنال را در فرکانس مشخص می کند و استدلال چگالی طیفی توزیع فازهای اجزا را مشخص می کند.

در این مورد، نیازی به ادغام بیش از این حدود نیست، زیرا یک سیگنال واحد در محدوده (0; f) است و خارج از آن حد به طور یکسان برابر با صفر است.

برای این سیگنال، چگالی طیفی دامنه های یک پالس ویدئویی در شکل 5 نشان داده شده است.

شکل 5- چگالی طیفی یک پالس رادیویی منفرد

طیف دامنه انفجاری از پالس های رادیویی حاصل ضرب طیف دامنه یک پالس منفرد و تابعی از شکل |sin(Nx)/sin(x)| "عامل شبکه" نامیده می شود. این ویژگی دوره ای است.

طیف دامنه یک انفجار از پالس های رادیویی در شکل 7 نشان داده شده است.

شکل.6 چگالی طیفی یک بسته

1.3 محاسبه طیف انرژی

دامنه سیگنال رادیویی پالسی طیف

طیف انرژی با یک رابطه ساده محاسبه می شود

طیف انرژی در شکل 11 نشان داده شده است. شکل 12 یک قطعه بزرگ شده از طیف انرژی را نشان می دهد.

شکل 7 - طیف انرژی سیگنال

1.4 محاسبه تابع همبستگی خودکار

تابع همبستگی خودکار (ACF) یک سیگنال برای تعیین کمیت درجه تفاوت بین سیگنال و کپی با جابجایی زمانی آن s(t-) استفاده می شود و حاصل ضرب مقیاس آنها در یک بازه بی نهایت است.

ACF برای پاکت یک پالس در شکل 13 نشان داده شده است

شکل 13 ACF برای پاکت یک ضربه

تابع همبستگی خودکار برای یک سیگنال داده شده در شکل 14 نشان داده شده است.

شکل 14 ACF یک سیگنال داده شده

فصل 2. محاسبه پارامترهای فیلتر منطبق

2.1 محاسبه پاسخ ضربه

پاسخ ضربه ای یک فیلتر منطبق، یک کپی کوچک شده از تصویر آینه سیگنال ورودی است که برای مدتی جابجا شده است. در غیر این صورت، شرط امکان سنجی فیزیکی فیلتر برآورده نمی شود، زیرا سیگنال باید در این مدت زمان "پردازش" توسط فیلتر را داشته باشد.

ما پاسخ ضربه ای را برای پوشش سیگنال داده شده می سازیم.

پاکت بسته نرم افزاری در شکل 15 نشان داده شده است

Fig.15 پاکت بسته

پاسخ ضربه در شکل 16 نشان داده شده است.

شکل 16 پاسخ ضربه ای یک فیلتر همسان

نمودار ساختاری یک فیلتر همسان برای یک سیگنال داده شده در شکل 18 نشان داده شده است.

در این کار دوره، پارامترهای سیگنال برای یک انفجار منسجم مستطیلی از پالس‌های رادیویی مستطیلی، که در آن فاز 180 درجه در وسط پالس تغییر می‌کند، محاسبه شد.

همچنین در برنامه Mathcad 14، نمودارهای پوشش سیگنال، چگالی طیفی، طیف انرژی و تابع همبستگی خودکار رسم شد.

پاسخ ضربه ای فیلتر همسان نیز ساخته شد.

کتابشناسی - فهرست کتب

1) Baskakov S.I.، مدارها و سیگنال های رادیویی: Proc. برای دانشگاه های ویژه "مهندسی رادیو". - ویرایش دوم، بازبینی شده. و اضافه کنید.-م: دبیرستان.، 1988.

2) Kobernichenko VG، راهنمای کار دوره.

میزبانی شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

محاسبه مدل های زمانی و طیفی سیگنال ها با مدولاسیون غیرخطی مورد استفاده در ناوبری راداری و رادیویی. تجزیه و تحلیل همبستگی و ویژگی های طیفی سیگنال های قطعی (توابع خود همبستگی، طیف انرژی).

مقاله ترم، اضافه شده در 2013/02/07

ویژگی های زمانی و طیفی سیگنال های رادیویی پالسی مورد استفاده در رادار، ناوبری رادیویی، تله متری رادیویی و زمینه های مرتبط. محاسبه پارامترهای سیگنال توصیه هایی برای ساخت و اجرای عملی فیلتر همسان.

مقاله ترم، اضافه شده 01/06/2011

توابع زمانی سیگنال ها، ویژگی های فرکانس. فرکانس های مرزی طیف سیگنال، تعیین توالی کد. ویژگی های سیگنال مدوله شده محاسبه مشخصات اطلاعات کانال، احتمال خطای دمدولاتور.

مقاله ترم، اضافه شده در 2013/01/28

ویژگی های روش به کارگیری دستگاه ریاضی سری فوریه و تبدیل فوریه برای تعیین ویژگی های طیفی سیگنال ها. بررسی ویژگی های پالس های تصویری و رادیویی دوره ای، سیگنال های رادیویی با انواع مدولاسیون.

تست، اضافه شده در 2014/02/23

پردازش ساده ترین سیگنال ها انفجار منسجم مستطیلی متشکل از پالس های رادیویی ذوزنقه ای (مدت زمان بالا برابر است با یک سوم مدت زمان پایه). محاسبه طیف دامنه ها و طیف انرژی، پاسخ ضربه.

مقاله ترم، اضافه شده در 2010/07/17

توابع زمانی سیگنال ها، ویژگی های فرکانس. انرژی، فرکانس های مرزی طیف ها. ویژگی های تعیین بیت کد. ساخت تابع همبستگی خودکار. محاسبه سیگنال مدوله شده محاسبه احتمال خطای دمدولاتور بهینه.

مقاله ترم، اضافه شده در 2013/02/07

توابع زمان، ویژگی های فرکانس و انرژی سیگنال ها. فرکانس های مرزی طیف سیگنال. مشخصات فنی مبدل آنالوگ به دیجیتال مشخصه اطلاعات کانال و محاسبه احتمال خطای دمدولاتور بهینه.

مقاله ترم، اضافه شده در 11/06/2011

توابع زمانی سیگنال ها و ویژگی های فرکانس آنها. انرژی و فرکانس های مرزی طیف ها. محاسبه مشخصات فنی ADC. گسسته سازی سیگنال و تعیین عمق بیت کد. ساخت تابع همبستگی خودکار. محاسبه سیگنال مدوله شده

مقاله ترم، اضافه شده 03/10/2013

محاسبه مشخصات انرژی سیگنال ها و مشخصات اطلاعات کانال. تعیین توالی کد. ویژگی های سیگنال مدوله شده محاسبه احتمال خطای دمدولاتور بهینه. فرکانس های مرزی طیف سیگنال.

مقاله ترم، اضافه شده در 2013/02/07

ویژگی های طیفی سیگنال های دوره ای و غیر تناوبی. خواص تبدیل فوریه محاسبه تحلیلی طیف سیگنال و انرژی آن. توسعه برنامه ای در محیط Borland C++ Bulder 6.0 برای شمارش و نمایش گرافیکی یک سیگنال.

dt=0.01;=0:dt:4;=sin(10*2*pi*t).*rectpuls(t-0.5,1);(4,1,1), plot(t,y);(" t"), ylabel("y(t)")("پالس RF با یک پاکت مستطیلی")

Xcorr(y"بی طرفدار");(4,1,2), plot(b*dt,Rss);([-2,2,-0.2,0.2])("\tau"), ylabel("Rss (\tau)")("همبستگی خودکار")=fft(y,8192);=abs(Y);=5000*(0:4096)/8192;=2*pi*f;(4,1, 3), نمودار(w,AY(1:4097))("\omega"),ylabel("yA(\omega)")("مشخصه دامنه فرکانس")(4،1،4)=فاز(Y ;(w,PY(1:4097))("مشخصه فرکانس فاز")

نمایش گرافیکی یک پالس رادیویی با یک پاکت مستطیل شکل

all=0.01;=-4:dt:4;=sinc(10*t);(4,1,1), plot(t,y);([-1,1,-0.5,1.5])(" t"),ylabel("y(t)")، عنوان("y=sinc(t)")

Xcorr(y"بی طرفدار");(4،1،2)، طرح(b*dt، Rss);([-1،1،-0.02،0.02])("\tau"),ylabel("Rss (\tau)")("همبستگی خودکار")=fft(y,8192);=abs(Y);=5000*(0:4096)/8192;=2*pi*f;(4,1, 3), plot(w,AY(1:4097))()("\omega"),ylabel("yA(\omega)")("مشخصه دامنه فرکانس")(4،1،4)=فاز (Y);(w,PY(1:4097))()("مشخصه فرکانس فاز")

نمایش گرافیکی همگام سازی

پالس رادیویی با پاکت گاوسی

dt=0.01;=-4:dt:4;=sin(5*2*pi*t).*exp(-t.*t);(4,1,1), plot(t,y);( "t"), ylabel("y(t)")("y(t)=تابع گاوسی")

Xcorr(y"بی طرفدار");(4,1,2), plot(b*dt,Rss);([-4,4,-0.1,0.1])("\tau"), ylabel("Rss (\tau)")("همبستگی خودکار")=fft(y,8192);=abs(Y);=5000*(0:4096)/8192;=2*pi*f;(4,1, 3), plot(w,AY(1:4097))("\omega"), ylabel("yA(\omega)")("مشخصه دامنه فرکانس")=فاز(Y);(4،1، 4)

طرح (w,PY(1:4097))

نمایش گرافیکی یک پالس رادیویی با یک پاکت گاوسی

دنباله تکانه های نوع "پیچان".

dt=0.01;=0:dt:4;=square(2*pi*1000*t);(4,1,1), plot(t,y);("t"), ylabel("y(t )")("y=y(x)")

Xcorr(y"بی طرفدار");(4،1،2)، طرح (b*dt، Rss);("\tau")، ylabel("Rss(\tau)") ("همبستگی خودکار") =fft(y,8192);=abs(Y);=5000*(0:4096)/8192;=2*pi*f;(4,1,3), plot(w,AY(1:4097) )("\omega"), ylabel("yA(\omega)")("مشخصه دامنه فرکانس")=phase(Y);(4،1،4)

طرح (w,PY(1:4097))

نمایش گرافیکی دنباله ای از پالس های نوع "پیچان".

توالی کلیدی فاز

xt=0.5*sign(cos(0.5*pi*t))+0.5;

y=cos(w0*t+xt*pi);

subplot(4,1,1), plot(t,y);

axis()("t"),ylabel("y(t)")، title("PSK")

طرح (w,PY(1:4097))

نمایش گرافیکی یک دنباله کلیددار تغییر فاز

همچنین بخوانید:

محاسبه Vocoder دیجیتال باند
پردازش سیگنال دیجیتال (DSP، DSP - پردازش سیگنال دیجیتال انگلیسی) - تبدیل سیگنال های ارائه شده به شکل دیجیتال. هر سیگنال پیوسته (آنالوگ) s(t) می تواند ...

محاسبه پارامترهای یک سیگنال دیجیتال تصادفی و تعیین پارامترهای اطلاعاتی آن یک سیگنال دیجیتال
ارتباطات شاخه ای از فناوری است که به سرعت در حال توسعه است. از آنجایی که ما در عصر اطلاع رسانی هستیم، حجم اطلاعات به تناسب افزایش می یابد. بنابراین، الزامات ارتباط با ...

محاسبه تجهیزات رادیویی و تلویزیونی
اختراع ارتباطات رادیویی یکی از برجسته ترین دستاوردهای اندیشه بشری و پیشرفت علمی و فناوری است. نیاز به بهبود وسایل ارتباطی، به ویژه، ایجاد شده است ...

عبارات به دست آمده قبلی که مشخصه های فرکانس و ضربه فیلتر منطبق را تعیین می کند، یافتن ساختار فیزیکی دستگاه برای فیلتر کردن بهینه سیگنال یک شکل شناخته شده را ممکن می سازد. در زیر، نمونه های خاص برخی از روش های این سنتز را نشان می دهد.

فیلتر همسان برای یک پالس ویدئویی مستطیلی.

اجازه دهید یک سیگنال پالسی را در نظر بگیریم که یک پالس ویدئویی مستطیل شکل با مدت زمان مشخص و دامنه دلخواه است.برای یافتن ساختار یک فیلتر مطابق با چنین سیگنالی، از روش طیفی استفاده می کنیم. اول از همه، ما چگالی طیفی سیگنال مفید را محاسبه می کنیم:

(16.31)

از اینجا، بر اساس بیان (16.25)، بهره فرکانس فیلتر منطبق را می‌یابیم، با فرض مشخص بودن، یعنی پاسخ فیلتر در لحظه پایان پالس حداکثر است:

نتیجه به‌دست‌آمده به ما امکان می‌دهد یک فیلتر همسان را سنتز کنیم. در واقع، مطابق با عبارت (16.32)، چنین فیلتری باید یک اتصال آبشاری از سه پیوند خطی باشد: الف) یک تقویت کننده مقیاس با بهره k. ب) یکپارچه ساز ایده آل؛ ج) دستگاه های دارای ضریب انتقال. دستگاه دوم با استفاده از پیوند تاخیر سیگنال برای زمان یک اینورتر که علامت سیگنال و جمع کننده را تغییر می دهد پیاده سازی می شود. بلوک دیاگرام فیلتر در شکل نشان داده شده است. 16.3.

برنج. 16.3. نمودار ساختاری یک فیلتر همسان برای یک پالس ویدئویی مستطیلی

فیلتر همسان برای بسته ای از پالس های ویدیویی یکسان.

در رادار، اغلب، در تلاش برای افزایش انرژی یک سیگنال مفید، پالس ها در انفجارهای جداگانه پردازش می شوند. فرض کنید در خروجی آشکارساز دامنه گیرنده یک بسته از N پالس تصویری یکسان وجود دارد که هر کدام یک مدت زمان دارند. فاصله بین پالس ها برابر با T است. اگر چگالی طیفی یک پالس منفرد باشد، چگالی طیفی یک انفجار پالس

با سنتز ساختار یک فیلتر منطبق برای انفجار پالس، ما نیاز داریم که حداکثر پاسخ در انتهای آخرین پالس انفجار رخ دهد، که با استفاده از فرمول (16.25)، بهره فرکانس فیلتر منطبق را پیدا می کنیم:

(16.34)

ضریب انتقال فیلتر منطبق برای یک پالس ویدیو کجاست.

برنج. 16.4. نمودار ساختاری یک فیلتر همسان برای انفجار پالس های ویدئویی

فرمول (16.34) به طور مستقیم بلوک دیاگرام فیلتر همسان نشان داده شده در شکل را تعیین می کند. 16.4.

یک فیلتر منطبق برای یک پالس ویدئویی در ورودی قرار می گیرد. اساس دستگاه یک خط تاخیر چند ضربه ای است که تاخیر سیگنال ها را برای فواصل زمانی تضمین می کند. سیگنال های همه شیرها وارد جمع کننده می شود. به راحتی می توان مشاهده کرد که حداکثر پاسخ در خروجی جمع کننده زمانی مشاهده می شود که سیگنال های مفید از همه پالس های انفجار به طور همزمان در همه ورودی های آن ظاهر شوند. راندمان دستگاه بالاتر است، بسته طولانی تر است.

آشکارسازهای سیگنال راداری که عملاً پیاده‌سازی شده‌اند نیز حاوی یک عنصر آستانه غیرخطی ویژه هستند که ورودی آن به خروجی فیلتر جمع‌کننده همسان متصل است.

سطح آستانه در غیاب سیگنال مفید کمی بالاتر از مقدار RMS نویز است. اگر سنبله خروجی فیلتر به سطح آستانه برسد، سیگنال کنترلی به دستگاه نمایشگر ارسال می شود که نشان دهنده وجود یک پالس منعکس شده از هدف است.

فیلتر همسان برای یک پالس رادیویی مستطیلی.

بگذارید سیگنال انتخاب شده یک پالس رادیویی از فرم باشد

(16.35)

ما با استفاده از اطلاعات مربوط به پاسخ ضربه ای فیلتر، یک فیلتر همسان را برای چنین سیگنالی ترکیب می کنیم.

همانطور که نشان داده شد، پاسخ ضربه ای فیلتر منطبق، اجازه دهید فرض کنیم و برای سادگی فرض کنیم که مدت زمان پالس مضربی از دوره پر شدن فرکانس بالا است، به طوری که سپس

برنج. 16.5. نمودار ساختاری یک فیلتر همسان برای یک پالس رادیویی مستطیلی

به عنوان مثال، پاسخ ضربه ای فیلتر منطبق، سیگنال ورودی را تا یک فاکتور دامنه تکرار می کند.

چنین پاسخ ضربه ای را می توان تقریباً با استفاده از سیستمی اجرا کرد که نمودار بلوکی آن در شکل 1 نشان داده شده است. 16.5.

یک پیوند نوسانی (به عنوان مثال، یک مدار نوسانی با کیفیت بالا) با یک پاسخ ضربه ای در ورودی فیلتر قرار می گیرد.

که در آن b یک مقدار ثابت است.

برای اینکه پاسخ ضربه ای فیلتر منطبق برابر با صفر باشد، جمع کننده ای ارائه می شود که به یکی از ورودی های آن سیگنال خروجی پیوند نوسانی مستقیماً و به دیگری - از طریق یک پیوند تاخیری تغذیه می شود. ثانیه و یک تغییر دهنده فاز که فاز سیگنال را 180 درجه تغییر می دهد. با چنین گنجاندن عناصر، با شروع از لحظه زمان، دو نوسان هارمونیک با دامنه های یکسان و فازهای مخالف به ورودی های جمع کننده اعمال می شود که سیگنال خروجی جمع کننده را به صفر تبدیل می کند.

فیلتر همسان برای سیگنال بارکر.

در فصل 3 بر شأن سیگنال های بارکر تأکید کرد - ارزش بالای لوب اصلی تابع همبستگی خودکار و سطح بسیار پایین لوب های جانبی.

برنج. 16.6. بلوک دیاگرام یک فیلتر همسان برای سیگنال بارکر

روی انجیر شکل 16.6 بلوک دیاگرام یک فیلتر همسان را برای تشخیص سیگنال M-yosian Barker با کد فازی نشان می دهد. چنین سیگنالی به شکل دنباله ای از بخش های نوسانات هارمونیک با تغییر فاز برابر با 0 یا 180 درجه است (شکل 3.7 را ببینید).

در سنتز، فرض بر این است که پاسخ ضربه ای فیلتر منطبق باید یک کپی "آینه ای" از سیگنال انتخاب شده با ترتیب موقعیت های فردی معکوس در زمان باشد.

در ورودی دستگاه، یک فیلتر کمکی وجود دارد که با توجه به یک موقعیت سیگنال پیچیده با تغییر فاز، یعنی با یک پالس رادیویی مستطیلی مطابقت دارد. در خروجی این فیلتر، تحت تأثیر پالس دلتا ورودی، یک پالس رادیویی با یک پاکت مستطیلی ظاهر می شود. این پالس به یک خط تاخیر ضربه خورده اعمال می شود که معمولاً یک سیستم موجی (توزیع شده) است. تأخیر زمانی بین شیرها برابر با مدت زمان T هر موقعیت سیگنال است.

برای عملکرد صحیح دستگاه، لازم است که توالی تغییر فاز (نگاه کنید به شکل 16.6) با مقادیر فاز در موقعیت های جداگانه سیگنال بارکر هنگام شمارش از انتهای سیگنال تا ابتدا مطابقت داشته باشد.

یک پالس رادیویی مستطیلی که در امتداد خط تاخیر حرکت می کند، به طور متناوب ورودی های جمع کننده را تحریک می کند، که در خروجی آن یک کپی "آینه" از سیگنال انتخاب شده ظاهر می شود.

فیلتر همسان برای پالس چیپ.

در عمل، معمولاً نه تنها تشخیص سیگنال، بلکه اندازه گیری همزمان برخی از پارامترهای آن، مانند موقعیت در زمان یا فرکانس آنی، مورد نیاز است. در این مورد، اولویت به سیگنال هایی با حداکثر تلفظ تابع همبستگی خودکار داده می شود.

در میان سیگنال های دیگر با این ویژگی، پالس های رادیویی با مدولاسیون فرکانس خطی ( پالس های چیرپ ) به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. تئوری چنین سیگنال هایی در فصل ارائه شد. 4. نشان داده شد، به ویژه، که اگر یک نبض صدای جیر جیر از فرم

با یک پایه بزرگ مشخص می شود، سپس چگالی طیفی آن در عرض باند فرکانس دارای یک مدول تقریبا ثابت است.

و استدلالی که کاملاً به فرکانس بستگی دارد:

این امر مستلزم الزام پاسخ فرکانسی فیلتر مطابق با سیگنال چیپ است: برای اطمینان از حداکثر پاسخ در خروجی در یک نقطه از زمان، فیلتر باید پاسخ فرکانسی ثابتی در باند فرکانس و پاسخ فاز داشته باشد که توسط فرمول

عبارت اول در سمت راست بیان (16.38) تأخیر سیگنال خروجی را به عنوان یک کل با مقدار دوم تعیین می کند، عبارت درجه دوم جابجایی فاز بین اجزای طیفی منفرد سیگنال را جبران می کند و بنابراین، سیگنال خروجی را فراهم می کند. شرط جمع منسجم آنها در خروجی.

مربع بودن مشخصه فاز یک فیلتر همسان برای سیگنال چیپ را می توان از ملاحظات کیفی زیر استخراج کرد. در فرآیند مدولاسیون درون پالس، فرکانس لحظه ای سیگنال به صورت خطی در بازه زمانی تغییر می کند.

هر لحظه از زمان t در طول مدت پالس مربوط به سیگنال باند باریک (شبه هارمونیک) خود است که در فیلتر برای یک بازه زمانی برابر با زمان تاخیر گروه به تاخیر می افتد (به فصل 9 مراجعه کنید):

برای یافتن لحظه ظهور تک تک اجزای طیفی در خروجی، باید مقدار t را به این زمان اضافه کرد، یعنی لحظه ظهور اجزای طیفی در ورودی. از این رو به این نتیجه می رسیم که تمام مولفه های طیفی سیگنال چیپ به طور همزمان در خروجی فیلتر در آن زمان ظاهر می شوند.

سیگنال مفید در خروجی فیلتر منطبق، تا یک ضریب دامنه دلخواه k، تابع همبستگی خودکار پالس چیپ را تکرار می کند [نگاه کنید به. فرمول های (4.54) و (16.22)]:

نمودار مربوط به چنین سیگنالی در شکل نشان داده شده است. 4.10. به راحتی می توان دید که عرض لوب اصلی این سیگنال، از نقطه صفر شمارش می شود،

بنابراین، ضریب فشرده سازی صدای جیر جیر ارائه شده توسط فیلتر همسان: پایه سیگنال

متناسب با پایه چیپ

برای اجرای سخت افزاری فیلترهای در نظر گرفته شده، اغلب از پدیده فیزیکی پراکندگی امواج التراسونیک الاستیک در جامدات استفاده می شود - وابستگی سرعت انتشار موج به فرکانس. با انتخاب قانون مناسب پراکندگی امواج در خط تاخیر اولتراسونیک می توان مشخصه فاز مورد نیاز فرم را به دست آورد (16.38). طرحی از طراحی فیلتر و مشخصه پراکندگی در شکل 1 نشان داده شده است. 16.7، a، b.

فیلتر همسان پالس های چیپ، بر خلاف پردازش بهینه انفجارهای پالس های ویدئویی، به عنوان یک قاعده، روی حامل اصلی در فرکانس متوسط گیرنده، یعنی تا آشکارساز دامنه انجام می شود.

برنج. 16.7. فیلتر توزیع شده مطابق با سیگنال صدای جیر جیر: الف - دستگاه شماتیک (1 - مجرای صدا، 2 - مبدل های الکترومکانیکی). ب - وابستگی فرکانسی زمان تاخیر گروهی ارتعاشات در مجرای صوتی

در این حالت می توان از سرکوب ناخواسته یک سیگنال ضعیف توسط نویز قوی جلوگیری کرد که به ناچار در صورت تبدیل غیرخطی مجموع سیگنال و نویز اتفاق می افتد.

فیلترهای شبه بهینه

در برخی موارد می توان با استفاده از فیلترهایی با طراحی ساده تر در مقایسه با فیلترهای بهینه به نتایج رضایت بخشی دست یافت. به چنین دستگاه هایی فیلترهای شبه بهینه می گویند.

اجازه دهید یک شبکه چهار پایانه یکپارچه را در نظر بگیریم که در ورودی آن نویز سفید با چگالی طیفی توان WQ و یک پالس ویدئویی مستطیلی با دامنه (70 و مدت زمان)

برنج. 16.8. کاهش نسبت سیگنال به نویز برای فیلتر RC در مقایسه با فیلتر همسان

به طور خاص، برای انتخاب شبه بهینه یک پالس رادیویی مستطیلی با مدت زمان، می توان از یک فیلتر باند گذر با پاسخ فرکانس گاوسی تنظیم شده برای فرکانس حامل استفاده کرد. پهنای باند چنین فیلتری باید از نسبت انتخاب شود

(16.44)

می توان نشان داد که کاهش نسبت سیگنال به نویز نسبت به فیلتر بهینه حدود 1 دسی بل است.

فایل تماس AmRect. تاریخ. سیگنال و طیف آن را ترسیم کنید. عرض پالس رادیویی ، ارتفاع آن را تعیین کنید U o ، فرکانس حامل f o، دامنه طیف C max و عرض گلبرگهای آن. آنها را با پارامترهای پالس ویدئویی تعدیل کننده مقایسه کنید، که در شکل 14 مشاهده می کنید. از fileRectVideo.dat تماس بگیرید.

3.2.7. توالی پالس های رادیویی

آ.فایل تماس AmRect. تاریخ.

ب.کلیک و عرض پنجره را Wx=250 میکروثانیه قرار دهید

که در.کلید<8>، نوع سیگنال "Periodic" را تنظیم کرده و فشار دهید<Т>یا ، دوره T=100 µs را وارد کنید. سیگنال را ترسیم کنید

*اگر دکمه منوی عمودی را فعال کنید<7, F7 –T>، سپس دوره سیگنال را می توان با استفاده از فلش های افقی روی صفحه کلید تغییر داد.

جی.به پنجره طیف بروید و فشار دهید<0>(صفر) مبدا را به سمت چپ حرکت دهید. طیف را ترسیم کنید. مقدار فاصله را یادداشت کنید dfبین خطوط طیفی و تعداد خطوط در لوب های طیف. این داده ها را با  مقایسه کنید، تیو به اصطلاح چرخه وظیفه سیگنال س = تی/ .

E. مقدار C max را ثبت کنید و آن را با یک سیگنال منفرد مقایسه کنید.

همه نتایج را توضیح دهید.

*3.2.8. تشکیل و مطالعه سیگنال های am

برنامه SASWin به شما امکان می دهد سیگنال هایی را با انواع مختلف و نسبتاً پیچیده مدولاسیون تولید کنید. از شما دعوت می شود، با استفاده از تجربه به دست آمده از برنامه، یک سیگنال AM، پارامترها و شکل پاکت آن را که خودتان تنظیم کرده اید، تشکیل دهید.

آ.در گزینه Plot با استفاده از ماوس یا مکان نما، شکل موج مدولاسیون مورد نظر را ایجاد کنید. توصیه می شود از شکل بسیار پیچیده آن غافل نشوید. طیف سیگنال خود را رسم کنید.

ب.شکل موج را با فشار دادن دکمه منوی عمودی ذخیره کنید<آر AM> و دادن نام یا شماره به سیگنال.

که در.گزینه Installand specify type of signal را وارد کنید<Радио>. در منوی نوع مدولاسیون که باز می شود، گزینه Normal AM modulation را انتخاب کرده و دکمه را فشار دهید<Ок>.

جی.به درخواست "قانون تغییر دامنه" را نشان دهید<1.F(t) из ОЗУ>.

D.منوی عمودی سیگنال ها در RAM ظاهر می شود.

سیگنال خود را انتخاب کنید و دکمه را فشار دهید .

به عنوان مثال: فرکانس حامل، کیلوهرتز = 100،

فاز حامل = 0،

پنجره فرکانس fmin و fmax را برای خروجی طیف محدود می کند

دکمه فشار دهید

سیگنال تولید شده در پنجره سمت چپ و طیف آن در سمت راست نمایش داده می شود.

و.سیگنال تولید شده و طیف آن را ترسیم کنید. آنها را با شکل و طیف سیگنال مدولاسیون مقایسه کنید.

ز.سیگنال را می توان در حافظه رم یا روی یک فایل نوشت و سپس در صورت نیاز از آن استفاده کرد.

و.در صورت تمایل، مطالعات را با سایر سیگنال های مدولاسیون تکرار کنید.

3.3. مدولاسیون زاویه

3.3.1. مدولاسیون هارمونیک با اندیس  کوچک

آ.سیگنال (شکل 15)) را از فایل فراخوانی کنید FMB0"5. تاریخ. طیف آن را رسم کنید. طیف را با طیف نظری مقایسه کنید (شکل 10a را ببینید). به تفاوت آن با طیف AM توجه کنید.

ب.فرکانس حامل را از طیف تعیین کنید f o، فرکانس مدولاسیون اف، فازهای اولیه  Oو  . دامنه مولفه های طیف را اندازه بگیرید، از آنها برای یافتن شاخص استفاده کنید

برنج. 15. مدولاسیون  . پهنای طیف را تعیین کنید.

3.3.2. FM هارمونیک با شاخص  >1

آ.فایل تماس FMB"5. تاریخ، جایی که سیگنال با شاخص =5 ثبت می شود (شکل 16). سیگنال و طیف آن را ترسیم کنید.

ب.فرکانس مدولاسیون را تعیین کنید افتعداد اجزای جانبی طیف و عرض آن. انحراف فرکانس را پیدا کنید  f، استفاده كردن

برنج. 16. فرمول    f / اف. انحراف را با عرض طیف اندازه گیری شده مقایسه کنید.

که در.دامنه نسبی C(f)/C max سه تا چهار جزء اول طیف را اندازه گیری کنید و آنها را با مقادیر نظری تعیین شده توسط توابع بسل مقایسه کنید.
. به فازهای مولفه های طیفی توجه کنید.

ASF پیوسته است و طبق قانون، حداکثر مقدار ASF در تغییر می کند f= 0 .

حداکثر مقدار ASF لوب سمت اول است در حالی که برای یک پالس ویدئویی مستطیلی .

عرض طیف در سطح 90 درصد انرژی سیگنال برابر است با .

FChS در همه فرکانس ها 0 است.

پایه سیگنال که در آن طول و عرض طیف در سطح 90٪ انرژی آن تعیین می شود، برابر است با ، یعنی سیگنال ساده است

1.2.2 سیگنال های رادیویی منفرد و طیف آنها.

پالس رادیویی تک مستطیلی (SRP)

GNSS (شکل 1.38) را می توان با مدولاسیون دامنه یک نوسان فرکانس بالا با یک پالس ویدئویی مستطیلی به دست آورد.

بیان تحلیلی GNSO:

چگالی طیفی سیگنال را با محاسبه انتگرال می یابیم

از اینجا ,

از تجزیه و تحلیل نمودارهای نشان داده شده در شکل 1.39 به شرح زیر است:

· ASF یک پالس رادیویی مستطیلی منفرد پیوسته است که در مجاورت فرکانس حامل متمرکز شده است.

· پوشش طیف طبق قانون تغییر می کند.

حداکثر مقدار ASF در .

عرض طیف در 90٪ انرژی سیگنال .

· FChS در لوب های فرد برابر است، در داخل لوب های زوج.

پایه سیگنال ، یعنی سیگنال ساده است اگر طیف تابع تعدیل کننده مشخص باشد، طیف سیگنال رادیویی به صورت زیر تشکیل می شود:

§ ASF تابع تعدیل به فرکانس موج حامل منتقل می شود.

§ حداکثر مقدار مدول چگالی طیفی (ASF) نصف شده است.

§ طیفی که از این طریق تشکیل می شود با توجه به فرکانس حامل منعکس می شود.

پالس رادیویی تک زنگ (OKRI)

OKRI (شکل 1.40) را می توان با مدولاسیون دامنه نوسانات فرکانس بالا با یک پالس ویدئویی زنگی شکل به دست آورد.

عبارت تحلیلی OKRI:

جایی که ، در ک= ه .

چگالی طیفی چنین سیگنالی (شکل 1.41) با محاسبه انتگرال فوریه محاسبه می شود.

;

، در ک= ه, .

از تجزیه و تحلیل نمودارهای نشان داده شده در شکل 1.41 به شرح زیر است:

· ASF یک پالس رادیویی تک زنگ پیوسته و متمرکز در مجاورت فرکانس حامل است.

· پاکت ASF شکل زنگی دارد.

حداکثر مقدار ASF برابر است با

عرض طیف در سطح 90 درصد انرژی سیگنال برابر است با (ک= ه).

· FChS در کل محدوده فرکانس برابر است با .

پایه سیگنال با مدت زمان پالس و عرض طیف سیگنال در سطح 90 درصد انرژی آن ، یعنی سیگنال ساده است

1.3. سیگنال های دوره ای و طیف آنها

توالی دوره ای پالس های ویدئویی مستطیلی (PPPV).

توالی تناوبی پالس‌های ویدئویی مستطیلی یک تابع تعدیل‌کننده برای تشکیل یک دنباله تناوبی از پالس‌های رادیویی مستطیلی (PPRPS) است که سیگنال‌های کاوشگری برای تشخیص و اندازه‌گیری مختصات اهداف متحرک هستند. بنابراین با توجه به طیف تابع تعدیل کننده (PPSP) می توان طیف سیگنال کاوشگر (PPSP) را نسبتاً ساده و سریع تعیین کرد. هنگامی که یک سیگنال کاوشگر از یک هدف متحرک منعکس می شود، فرکانس های طیف هارمونیک موج حامل تغییر می کند (اثر داپلر). در نتیجه، می توان سیگنال مفید منعکس شده از یک هدف متحرک را در پس زمینه ارتعاشات مزاحم (تداخلی) منعکس شده از اجسام ثابت (اشیاء محلی) یا اجسام کند حرکت (سازمان های هواشناسی، گله های پرندگان و غیره) تشخیص داد. .

PPPVI (شکل 1.42) مجموعه‌ای از پالس‌های ویدئویی مستطیلی است که یکی پس از دیگری در فواصل زمانی معین دنبال می‌شوند. بیان تحلیلی سیگنال

دامنه پالس؛

مدت زمان نبض؛

دوره تکرار نبض؛

میزان تکرار نبض، ;

چرخه کار.

سری فوریه برای محاسبه ترکیب طیفی یک دنباله تناوبی از پالس ها استفاده می شود. با طیف های شناخته شده پالس های منفرد که یک دنباله تناوبی را تشکیل می دهند، می توان از رابطه بین چگالی طیفی پالس ها و دامنه های پیچیده سری استفاده کرد: