Функция неопределенности сигнала с линейной частотой модуляции
К широкополочным сигналом относятся и сигналы с внутриимпульсной линейной частотой модуляции (ЛЧМ). Его можно представлен в виде
, (4.100)
где φ(t) – полная фаза.
Частота внутри импульса меняется по следующему закону
,
где Δf – девиация частоты.
Полная фаза в момент времени t получится путем интегрирования частоты:
Таким образом, полная фаза сигнала изменяется по квадратичному закону. С учетом полной фазы ЛЧМ – сигнал можно записать в следующем виде
(4.101)
База сигнала . Внешний вид ЛЧМ – сигнала изображен на рис.4.179.
Оптимальная обработка ЛЧМ - сигнала предполагает наличие согласованного фильтра с характеристикой , зеркальной по отношению к сигналу. Из аналоговых фильтров – это дисперсионная линия задержки, у которой время задержки зависит от частоты.
Упрощенная схема согласованного фильтра для ЛЧМ – сигнала изображена на рис.4.180.
Спектр сигнала на выходе согласованного фильтра найдем по формуле
где K(jω) –передающая функция согласованного фильтра;
S(jω) – спектр внешнего ЛЧМ – сигнала.
Внешний вид спектра S(jω) изображен на рис.4.181
где - момент появления максимума выходного сигнала;
К – константа.
Пологая модуль спектральной плотности равным постоянной величине, получим
где В – амплитуда спектральных составляющих.
В соответствии с теоремой Парсеваля
, (4.102)
Сигнал на выходе согласованного фильтра во временной области найдем, используя преобразования Фурье спектральной плоскости
Интегрируя по положительным частотам и выделяя действующую часть получим
(4.103)
Таким образом, выходной импульс стал в Ксж раз уже, чем входной, а его амплитуда возросла в раз.
Внешний вид импульса изображен на рис.4.172
Ширина главного лепестка по нулям равна 2/Δf, а по уровню 0,64-1/Δf. Коэффициент сжатия по этому уровню будет равен
Диаграмма неопределенности ЛЧМ – сигнала изображена на рис.4.183.
При занимаемой полосе частот ЛЧМ – сигнал лучший для разрешения по времени.
Механизм сжатия сигнала в оптимальном фильтре можно пояснить следующим образом. Оптимальный фильтр осуществляет задержку спектральных компонент на время:
(4.104)
где - средняя частота;
- девиация частоты;
- длительность импульса;
- время достижения максимума сжатого импульса.
Зависимость времени задержки от частоты (4.104) изображена на рис.4.184. Время задержки является линейно убывающей функцией частоты. Зависимость времени задержки от частоты называется дисперсией.
В момент времени t мгновенная частота сигнала на входе фильтра равна . Колебание этой частоты поступает на выход фильтра с задержкой на , т.е. в момент . Определим этот момент:
Следовательно, все спектральные составляющие сигнала (независимо от величины их частоты) задерживаются в фильтре на такое время, что поступают на его выход одновременно в момент времени . В результате арифметического сложения формируется пиковый выброс сигнала.(рис.4.185)
Форма сжатого радиоимпульса при отсутствии рассогласования по частоте определяется амплитудно-частотным спектром входного сигнала. Фазочастотный спектр, в этом случае, компенсируется фазочастотной характеристикой фильтра и не влияет на форму входного сигнала. Компенсация фазочастотного спектра сигнала является основной причиной
временного сжатия, приводя к согласованному наложению гармонических составляющих.
Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 435;