Нормирование уровня длинных импульсных помех с помощью схемы ШОУ

Схема ШОУ (рис.4.146) состоит из широкополосного фильтра Ш, ог­раничителя О, узкополосного фильтра У. Рассмотрим воздействие на нее ра­диоимпульсного сигнала длительностью t₁ шума и помехи длительностью t_п1. Пренебрегаем искажениями сигнала и помехи в широкополосном фильтре, что вполне допустимо при его большой полосе. Узкополосный фильтр будем счи­тать оптимальным для сигнала. Тогда отношение сигнал-шум на его выходе

(4.69)

где Е₃ — энергия сигнала на входе этого фильтра;

N₀₃— спектральная интенсивность шума на его входе.

При идеальном ограничении входного колебания выходное колебание имеет вид меандра, принимающего значения ±U₀. При этом энергия сигнала на выходе этого ограничителя (т.е. на входе узкополосного фильтра)

а спектральная интенсивность шума , где a₁ = 4/p — коэффициент первой гармоники образовав­шегося при ограничении колебания в виде меандра, а W_ш3— мощность шума на входе узкополосного фильтра. Подставляя два последних выражения в им предшествующее, получаем

, (4.70)

где — отношение полос пропускания широкопо­лосного и узкополосного фильтров.

Чем больше это отношение, тем больше отношение сигнал/шум на выхо­де рассматриваемой схемы. Физически это объясняется тем, что с расширением полосы широкополосного фильтра уменьшается спектральная интенсивность шума после ограничения и мощность после узкополосной фильтрации.

Рассмотрим прохождение радиоимпульсов сигнала, короткой и длинной помех (различающихся тем, что длительности короткой помехи меньше, а. длинной помехи больше длительности сигнала через систему ШОУ, в ка­честве узкополосного фильтра которой применяется оптимальный фильтр для импульсного сигнала указанной длительности.

Анализ временных диаграмм амплитуд напряжений (рис.4.147, рис.4.148) в раз­личных точках структурной схемы (рис.4.146, б) показывает, что сигнал, короткая и длинная помехи имеют соответственно амплитуды напряжений на выходе системы

где b— постоянная времени контура ВИРУ, связанная, с его полосой пропускания DF соотношением Р = (pDF)^-1, причем b » t₁ и b » t_п1, a V₃ и U_пз — амплитуды сигнала и помех на выходе ограничителя. Ввиду равенства последних (V₃ = U_пз) амплитуды сигнала и длинной помехи совпадают: V₄ = U"_П4, а амплитуда короткой помехи U^’ _П4 = V₄(t'_П1/t₁). Все это — следствие того, что совокупность задерживающего и вычитающего устройств в оптимальном фильтре ограничивает время интегрирования любого входного колебания длительностью t₁ сигнала на входе.

Следовательно, если длительность помехи равна или больше длительно­сти сигнала, то ее амплитуда на выходе узкополосного фильтра совпадает с ам­плитудой сигнала. Если же длительность помехи меньше длительности сигнала, то ее амплитуда и отношение помеха-шум пропорциональны длительности помехи.

Таким образом, отношение помеха-шум на выходе (рис.4.149)

Важно отметить, что уровень помехи на выходе совершенно не зависит от ее амплитуды на входе (если она, конечно, достаточно велика).

Схема ШОУ осуществляет селекцию импульсных помех по длительности. Помеха нормиру­ется к уровню шума (p₄ £ 1) если ее длительность удовлетворяет условию

. (4.71)

Следовательно, схема ШОУ защищает только от достаточно коротких на­строенных импульсных помех.

С точки зрения лучшего нормирования помех, а также уменьшения числа взаимных помех, создаваемых радиосистемами с близкими несущими час­тотами, которые попадают в полосу пропускания предограничительного фильтра, отношение п следует выбирать меньше. Но при этом уменьшается от­ношение сигнал-шум, а следовательно, и вероятность обнаружения сигнала. Кроме того, при уменьшении п увеличиваются потери из-за нелинейности об­работки, обусловленные уменьшением степени нормализации шумов в узкопо­лосном фильтре после ограничения. Расчеты показывают, что если при п =100 они составляют 1,5 дБ, то при n =10 возрастают до 5 дБ. На практике дина­мический диапазон сигналов выбирают q = 5÷10 из условия нормальной ра­боты индикатора кругового обзора, что соответствует п = 12,5÷50.