Реферат: Когерентное накопление сигнала

Достоинством накопителя на рециркуляторе (рис. 11.) по сравнению с накопителем на многозвенной линии задержки (рис. 10) является использование единственной широкополосной линии задержки на период повторения (с полосой пропускания не меньше ширины спектра сигнала ). Недостатком этой схемы является проблема ее устойчивости при коэффициенте задержанной обратной связи, близком к единице ( ), из-за чего эффективное число когерентно накапливаемых сигналов оказывается ограниченным.

.

Аналогичные по принципам построения, функционированию и характеристикам фильтровые схемы когерентных накопителей могут быть выполнены на видеочастоте (с двумя квадратурными каналами). Техническая реализация устройств череспериодного суммирования на видеочастоте возможна с использованием не только линии задержки на период повторения, но и интегрирующих потенциалоскопов.

Эффективность и характеристики обнаружения когерентного накопления сигнала

Когерентное накопление является линейной операцией обработки сигналов. Поэтому критерием эффективности когерентного накопления может служить выигрыш в отношении сигнал/шум, обеспечиваемый накопителем. Для сравнения полезно указать, что рассмотренные ранее виды обработки (корреляционная и фильтровая обработка одиночных сигналов известном формы, компенсация мешающих отражений) также относились к классу линейных операций и характеризовались отношением сигнал/помеха на выходе.

Удобным методом анализа эффективности когерентных накопителей является спектральный анализ с использованием междупериодного энергетического спектра сигнала и частотных характеристик когерентных накопителей независимо от способаих технической реализации (корреляционного или фильтрового). Пусть зубцы гребенчатого энергетического спектра последовательности сигналов и зубцы гребенчатой АЧХ накопителя имеют прямоугольную форму (рис. 14), что значительно упрощает анализ, не влияя на его результаты. В случае, представляющем наибольший практический интерес, когда , мощность сигнала на выходе (с учетом нормированной АЧХ) не изменяется,

Рис. 14. Пояснение эффективности когерентного накопления.

а мощность шума оказывается пропорциональной относительной ширине зубцов АЧХ накопителя , т.е. уменьшается в число раз, равное "скважности" АЧХ Поэтому отношение сиг нал/шум по мощности на выходе накопителя увеличивается в число раз, равное эффективному числу когерентно накапливаемых сигналов

.

Итак, эффективность когерентного накопления определяется эффективным числом когерентно накапливаемых сигналов

.

При когерентном накоплении сигналов на всем интервале наблюдения () максимальная эффективность когерентного накопления равна числу одиночных сигналов последовательности

.

Действительно, амплитуда синфазно (или когерентно) суммируемых сигналов увеличивается при этом в N раз, а мощность в раз. Мощность шума, у которого междупериодная корреляция отсутствует, в результате накопления увеличивается в N раз (аналогично дисперсии суммы независимых слагаемых). В итоге отношение сигнал/шум по мощности возрастает пропорционально числу накапливаемых сигналов N .

Отношение сигнал/шум по мощности в результате когерентного накопления последовательности одиночных сигналов может быть также представлено отношением энергии последовательности ("пачки") сигналов к спектральной плотности шума

,

поскольку последовательность ("пачку") медленно флуктуирующих сиг налов, когда интервал когерентности намного превышает время наблюдения () можно рассматривать как единый сигнал, известной формы.

Продолжая эту аналогию "пачки" с сигналом известной формы, можно заметить, что для такого сигнала возможны различные варианты степени известности начальной фазы и амплитуды к соответствующие этим вариантам характеристики обнаружения:

a) «Пачка» одиночных сигналов с известной начальной фазой и неслучайной амплитудой

,

,

б) «Пачка» одиночных сигналов с неизвестной начальной фазой и неслучайной амплитудой

,

,

в) «Пачка» одиночных сигналов с неизвестной начальной фазой и случайной амплитудой

.

Здесь под параметром понимается отношение сигнал/шум по напряжению на выходе когерентного накопителя, которое функционально связано с отношением сигнал/шум по мощности