3. Согласованная фильтрация видеосигнала.

В данном случае на вход фильтра следует подавать прямоугольные видеоимпульсы двух типов с раной длительностью. Для этого следует внести соответствующие дополнения в программу. Первый тип сигнала - прямоугольный импульс положительной полярности. Для его формирования следует внести изменения в Ф.1.

Второй тип сигнала - два равной длительности прямоугольных разнополярных видеоимпульса, следующие друг за другом. При этом общее число отсчетов на интервале равном длительности полезного сигнала остается неизменным. Для формирования этого сигнала следует внести изменения в Ф.3 и Ф.4.. Исходные данные задать такими же, как в п.1.

По итогам выполнения данного пункта следует сделать выводы на основе сравнения результатов оптимальной обработки двух типов видеосигналов.

4. Разрешение сигналов по времени задержки в оптимальном приемнике – обнаружителе.

Выполнение данного пункта предполагает, что полезный входной сигнал состоит из суммы двух сигналов s1(n; t01) и s2(n; t02), имеющих одинаковую форму и различные значения временной задержки.

Задание по п. 4 состоит в следующем.

Необходимо при заданной длительности двух полезных сигналов на входе приемника определить (экспериментально) минимальную разность их временных положений, при которой наблюдатель (экспериментатор) может уверенно фиксировать наличие двух максимумов в выходном отклике приемника. Это следует выполнить для двух типов сигналов: с простой модуляцией и ФКМ.

Результаты необходимо получить при равных значениях амплитуд сигналов А1 = А2 = 1 и Аf1 = Af2 = 1 для двух величин СКО шума: ₁ =0,1 и ₂ =1. Выходной сигнал приемников можно наблюдать на рис. 2 и рис. 3.

Для приемника – обнаружителя сигнала с ЛЧМ данный пункт работы следует выполнить при следующих величинах параметров: U1 = U2 = 1;  = 1; q = 2; NT = 220; m = 5;  = 80. По итогам выполнения п. 4 следует сделать выводы.

5. Экспериментальное определение характеристик обнаружения приемника - обнаружителя

Данный пункт задания предусматривает численный (моделирование на ЭВМ) и теоретический расчет зависимости . При этом вероятность ложной тревоги полагается равной заданной величине ( и ). Листинг программы для выполнения п. 5 приведен в п. 7.3.2. Все изменения в программе, как и ранее, вносятся в тех местах, которые отмечены буквой «Ф». Методика теоретического расчета характеристик обнаружения изложена в п. 7.4.1.

Рассмотрим теперь методику выполнения имитационного эксперимента для расчета расчета характеристик обнаружения. В п. 7.4.1 (пп. 1.3) отмечено, что в программе, реализующей дискретный алгоритм обработки, временной интервал дискретизации =1. В учебном пособии [1, ф. 1.44, 1.45] показано, что дисперсия дискретного «белого шума» , т.е. численный расчет с дискретным шумом, имеющим , соответствует белому шуму со спектральной плотностью мощности . В программе моделирования используется полезный сигнал в виде радиоимпульса с простой модуляцией , где - соответственно период высокой частоты и длительность импульса. Энергия этого сигнала

, (20)

где n – количество интервалов дискретизации на длительности импульса (в программе n = N1). Таким образом, необходимая для расчетов величина

. (21)

Для поддержания F = const, как следует из (19), необходимо обеспечить постоянство нормированного порога , где - постоянная величина, зависящая от заданного значения ложной тревоги F.

При выполнении численного моделирования с разными значениями величины следует в программе устанавливать величину порога и согласно (21) величину амплитуды сигнала .

Фиксация факта (события) превышения в r – ой реализации выходным сигналом Z^<r>(n) = Z_n^<r> порогового уровня Z₀ в момент времени выполняется, с помощью следующих операторов Mathcad

где P – численное значение порога; – целочисленнoе значение момента времени, в который фиксируется превышение порогового уровня Z0; М_r – целочисленная величина, равная в r – ой реализации нулю или единице в зависимости от появления факта превышения порога Р; m – общее количество превышений порога в R различных реализациях.

Очевидно, что в случае, когда сигнал (5) на входе не содержит полезного сигнала (т.е. А = 0), число m равно количеству ложных тревог. Если на входе приемника верна гипотеза Н₁, то число m равно количеству правильных обнаружений сигнала. В качестве оценки вероятности ложной тревоги и оценки вероятности правильного обнаружения следует использовать величину . Степень близости оценок и к истинным значениям вероятностей, конечно, зависит от количества опытов (реализаций) R.

Продолжительность выполнения расчетов на ЭВМ может оказаться достаточно большой, если число опытов R велико. Можно получить некоторую экономию времени, если положить n = N1+1. Для этого необходимо исправить пределы изменения текущего времени во всех расчетных формулах. Однако в этом случае невозможно наблюдать полный отклик СФ, поскольку его длительность равна 2N1.

По итогам выполнения задания по п. 4 необходимо заполнить таблицу:

	1	2	3	4

В двух последних строках таблицы указываются величины оценок среднего и дисперсии сигнала на выходе приемника в момент времени, соответствующий максимальному отношению уровня полезной составляющей к СКО шума.

Замечание.

Выполнение работы может быть успешным, если исполнитель уверенно отвечает на следующие вопросы:

1. Что есть функция различия сигналов и каков ее смысл?

2. Какой параметр сигнала влияет на ширину временной автокорреляционной функции сигнала? Какой вид имеет автокорреляционная функция радиоимпульса с простой модуляцией и ФКМ ? Каков вид огибающих автокорреляционных функций радиоимпульса с простой модуляцией и ФКМ ?

3. Какова база сигналов, используемых в работе?

4. Почему в случае поступления ФКМ или ЛЧМ сигналов на вход СФ их длительность на выходе фильтра уменьшается (они сжимаются)?

5. Что определяет величину сжатия сигналов ФКМ и ЛЧМ при обработке в согласованном фильтре?

6. Какие параметры входного сигнала и белого шума определяют наибольшее отношение уровней сигнала к шуму на выходе согласованного фильтра?

7. В какой момент времени можно зафиксировать наибольшее отношение мощности полезного сигнала к мощности шума на выходе согласованного фильтра и коррелятора?