3 Характеристика лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на блоке «Оптимальная фильтрация», функциональная схема которого приведена на рис.7.
Рисунок 7 – Упрощенная функциональная схема блока
«Оптимальная фильтрация»
Генератор сигнала формирует семипозиционный код Баркера с амплитудным кодированием, форма которого приведена на рисунке 4. Длительность элементарного импульса составляет 2 мкс, длительность сигнала – 14 мкс, техническая ширина его спектра 500 кГц. Сформированный сигнал через ключ «Сигнал» подается на сумматор. Кроме того, на второй вход сумматора может быть подан тот же сигнал с выхода управляемой линии задержки. Величина задержки относительно положения сигнала с выхода генератора может меняться от 2 до 16 мкс. На третий вход сумматора может быть подан шум с внешнего источника через блок «генератор шума». Ширина спектра шума приблизительно равна 500 кГц. Таким образом, на выходной клемме сумматора «Сигнал» можно наблюдать либо любой из трех перечисленных процессов, либо сумму двух из них, либо сумму всех трех. Фильтр, согласованный с сигналом Баркера, реализован на основе многоотводной линии задержки и сумматора. Каждый из отводов линии задержки подключен к сумматору через один из ключей – инверторов K1 – K7, коэффициенты передачи которых могут принимать значения +1 или -1. К выходу сумматора подключен квазиоптимальный фильтр (КОФ) для одиночного видеоимпульса, выполненный на базе однозвенной RC-цепи. Результат фильтрации поступающих на вход согласованного фильтра сигналов наблюдается в гнезде «Выход».
Структурная схема Simulink-модели, соответствующая реальной установке, приведена на рисунке 8.
Рисунок 8 – Блок-схема модели для исследования статистических
характеристик согласованной фильтрации,
использующей семиэлементный код Баркера
Здесь сигнал, соответствующий семиэлементному коду Баркера, формируется в блоке Group2 (библиотечный блок называется Signal Builder), окно настройки которого показано на рисунке 9. В набор сигналов блока Group2 входят три сигнала:
Рисунок 9 – Окно блока Signal Builder для формирования
семиэлементного кода Баркера
– Barker0 - семиэлементный код Баркера без смещения по оси времени;
– Pulse7 - прямоугольный импульс длительностью, одинаковой с первым;
– BarkerInv - обращённый семиэлементный код Баркера.
В набор сигналов блоке Group1 входят два семиэлементных кода Баркера со смещением по оси времени, равным:
– длительности одного элемента кода (Barker1);
– длительности двух элементов кода (Barker2).
Выходы генераторов поодиночке или после суммирования в блоке Add подключаются через аттенюатор (блок GainS) на вход сумматора, куда также через аттенюатор (блок GainN) поступает гауссов белый шум с генератора Random Number. Суммарный (зашумлённый) процесс подаётся на вход набора блоков задержки, умножителей и сумматора, моделирующих обработку в согласованном фильтре. Выход сумматора подключён к фильтру одиночного сигнала (для кода Баркера), состоящего из трёх блоков: линии задержки, вычитающего устройства и интегратора.
Индикация результатов моделирования проводится с помощью осциллографа и трёх цифровых дисплеев. Дисплей Var1 показывает текущую дисперсии процесса на входе согласованного фильтра, второй дисплей Var2 – текущую дисперсию на его выходе, а третий – максимальное значение процесса на выходе фильтра за время моделирования. Осциллограф показывает три графика временных зависимостей: самого суммарного процесса, результат обработки на выходе многоотводной линии задержки (межпериодной обработки) и сигнал на выходе фильтра, согласованного с одиночным сигналом кода Баркера. Эти процессы также записываются в рабочее пространство системы MATLAB. Кроме того, с помощью блока simout туда же копируются отсчёты исходного (незашумлённого) сигнала.