регистрация /  вход

Цифровой согласованный обнаружитель сигналов (стр. 1 из 2)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Анализ ТЗ

2 Линейно частотно-манипулированные сигналы

3 Согласованный фильтр

4 Моделирование

4.1 Создание ЛЧМ–сигнала и пачки состоящей из пяти импульсов

4.2 Создание согласованного фильтра и его импульсной характеристики

4.3 Прохождение через согласованный фильтр

4.4 Создание накопителя и прохождение через него

4.5 Создание детектора и прохождение через него

4.6 Создание порогового устройства и анализ полученного результата

5 Функциональная схема цифрового согласованного обнаружителя сигналов

Заключение

Список литературы


ВВЕДЕНИЕ

Основным назначением любого приемника является выделение (обнаружение) полезного сигнала или его параметров из действующей на входе приемника аддитивной смеси сигнала и помехи (шума). Среди прочих задач можно выделить задачу обнаружения полезного сигнала, она состоит в том, чтобы определить, имеется ли в действующем на входе приемника колебании полезный сигнал или оно образовано только помехой (шумом). Приемник в результате решения этой задачи должен дать ответ типа “да” или “нет”, т.е. имеется ли полезный сигнал или нет.

Обнаружение, прием и обработка сигналов производится по определенным правилам, а оптимальная решающая схема построения приемного устройства, работающего в условиях различных помех, находится методом теории статистических решений, при заданном критерии качества. Приемник с оконечными устройствами, работающими по определенным правилам, будет выдавать различные решения, одни из которых будут верными (о наличии сигнала в анализируемой смеси), а другие ошибочными.

Для решения задач обнаружения строят оптимальные приемники, в состав которых входят линейные фильтры, а именно согласованные. Выбор критерия оптимальности определяется решаемой задачей.

В данной курсовой работе входными сигналами является пачка, состоящая из линейных частотно – манипулированных (ЛЧМ) сигналов с заданными значением частоты девиации.


1 Анализ технического задания

Согласно заданию, необходимо спроектировать цифровой согласованный обнаружитель сигналов для пачки, состоящей из пяти ЛЧМ – импульсов с заданным значением частоты девиации, а именно девиация равна 1 МГц, а частота входного сигнала 4 МГц, тогда по теореме Котельникова (частота дискретизации должна быть как минимум в 2 раза больше максимальной частоты сигнала) возьмем частоту дискретизации равной 10 МГц.

Необходимо организовать согласованный прием каждого импульса, накопление, для этого используем накопитель, и детектирование сжатых сигналов, для этого используем детектор, состоящий из фильтра низких частот и устройства взятия модуля . По заданию должен осуществляться когерентный прием, то есть он происходит при следующих условиях:

· передаваемые сигналы полностью известны

· канал связи имеет известные параметры

· помеха носит аддитивный характер

· синхронизация сигналов является идеальной

Согласно этим условиям и осуществляется когерентный прием.

Так как параметры ЛЧМ - сигнала должны быть известны, то примем изначально, что фаза равна нулю.

Структуру обнаружителя можно определить следующим образом:

Рисунок 1- Структурная схема цифрового согласованного обнаружителя сигналов


2 Линейные частотно – манипулированные сигналы

Подобный сигнал изображен на рисунке 2,а, а закон изменения частоты заполнения импульса – на рисунке 2,б.

Рисунок 2 – ЛЧМ – импульс (а) и

изменение частоты его заполнения(б).

Мгновенную частоту заполнения

можно определить выражением:

(1)

где

(2)

есть скорость линейного изменения частоты внутри импульса. Тогда мгновенное значение колебания, представленного на рисунке 2, а, можно записать в виде:

,
(3)

Произведение полной девиации частоты на длительность импульса

(4)

является основным параметром ЛЧМ – сигнала.[1]


3 Согласованный фильтр

Оптимальный по критерию максимума отношения:

, (5)

где

- возможный максимум (пика) сигнал y(nT);

T – период дискретизации;

- среднеквадратичное (эффективное) значение шума линейный фильтр называется согласованным (СФ) с сигналом.

Согласованный фильтр, являясь линейным, полностью описывается импульсной hСФ(nT) и частотной HСФ(ejwt) характеристиками, которые связаны между собой преобразованием Фурье:

(6)

Импульсная характеристика СФ является «зеркальным отражением» согласованного с ним сигнала:

(7)

Соответственно амлитудо – частотная характеристика (АЧХ) определится как модуль частотной:

(8)

а фазочастотная характеристика(ФЧХ) как аргумент частотной. [2]


4 Моделирование

Моделирование будем выполнять в программной среде MATLAB 7.0. Для начала необходимо создать один ЛЧМ - сигнал, а затем сформировать из пяти таких импульсов пачку, пропустить через СФ, подать на накопитель для формирования сжатого сигнала, после чего детектировать с помощью детектора. Затеи отправить на пороговое устройство, чтобы определить наличие полезного сигнала и дать решение о том, сигнал был или нет. Рассмотрим каждый из этих этапов более подробно.

4.1 Создание ЛЧМ импульса

Исходными данными являются частота входного сигнала f0= 4МГц, девиация равна 1 МГц, это значит, что частота линейно изменяется от 3 МГц до 5 МГц. Длительность импульса равна 50 мкс.

Для того чтобы построить ЛЧМ – импульс, необходимо определить и построить закон изменения частоты. В результате получаем

, изобразим его:


Рисунок 3 – Закон изменения частоты заполнения

Построим сам импульс в соответствии с данным законом изменения частоты заполнения.

Рисунок 4 – ЛЧМ – импульс


Теперь сформируем пачку из пяти таких импульсов периодом следования Т=500 мкс и добавим в канал аддитивный шум, так как он необходим для когерентного приема. Получаем:

Рисунок 5 – Изображение шума

Рисунок 6 – ЛЧМ – импульс с шумом

Рисунок 7 – Пачка из пяти ЛЧМ – импульсов с шумом

Как видно из рисунка 5, амплитуда шума больше амплитуды сигнала, поэтому отношение С/Ш в данном случае равно 0.0683.

4.2 Создание согласованного фильтра и его импульсной характеристики

При синтезе исходим из того, что импульсная характеристика согласованного фильтра (СФ) должна представлять собой “зеркальную” копию выделяемого сигнала с обращенным во времени порядком следования отдельных позиций. Получаем:


Рисунок 8 – Изображение импульсной характеристики СФ без шума

Рисунок 9 – Изображение импульсной характеристики СФ с шумом

Все дальнейшие операции, то есть накопление и детектирование, будем производить при наличии аддитивного шума, изображенного на рисунке 5.


4.3 Прохождение через согласованный фильтр

Как было сказано выше, в канале присутствует шум.

Рисунок 10 – Реакция СФ на один ЛЧМ – импульс

4.4 Создание накопителя и прохождение через него

обнаружитель сигнал частотный фильтр

Накопитель создадим с помощью блоков повторения через период Т=500мкс, таким образом, их будет четыре, так как необходимо получить пачку из пяти импульсов, и с помощью сумматора, который суммирует их и получит сжатый сигнал . После всех этих операций получаем:


Рисунок 11 – Сигнал на выходе накопителя

4.5 Создание детектора и прохождение через него

Как было показано в структурной схеме, детектор состоит из устройства взятия модуля и ФНЧ. Для подавления лепестков сжатого сигнала используем метод взвешивания импульсной характеристики. Новая импульсная характеристика формируется по правилу:

h' (nT) = W (nt) * h (nT)

где W (nT) - весовая функция или "сглаживающее окно".

Находят применение различные типы окон, например "окно Хэмминга”:

W=0.42+0.5*cos(2*pi*n/N)+0.08*cos(4*pi*n/N); с помощью этого окна «взвесим» импульсную характеристику ФНЧ. На выходе детектора получаем следующий сигнал:

Узнать стоимость написания работы
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!