ЗМІСТ
Введення
1 Аналіз ТЗ
2 Лінійно частотно-маніпульовані сигнали
3 Погоджений фільтр
4 Моделювання
4.1 Створення ЛЧМ-сигналу і пачки складається з п'яти імпульсів
4.2 Створення узгодженого фільтра та його імпульсної характеристики
4.3 Проходження через узгоджений фільтр
4.4 Створення накопичувача і проходження через нього
4.5 Створення детектора і проходження через нього
4.6 Створення порогового пристрою і аналіз отриманого результату
5 Функціональна схема цифрового узгодженого детектора сигналів
Висновок
Список літератури
ВСТУП
Основним призначенням будь-якого приймача є виділення (виявлення) корисного сигналу або його параметрів з діючою на вході приймача адитивної суміші сигналу і перешкоди (шуму). Серед інших завдань можна виділити задачу виявлення корисного сигналу, вона полягає в тому, щоб визначити, чи є в чинному на вході приймача коливанні корисний сигнал або воно утворено тільки перешкодою (шумом). Приймач у Внаслідок вирішення цього завдання має дати відповідь типу "так" або "ні", тобто чи мається корисний сигнал чи ні.
Виявлення, прийом і обробка сигналів проводиться за певними правилами, а оптимальна вирішальна схема побудови приймального пристрою, що працює в умовах різних перешкод, знаходиться методом теорії статистичних рішень, при заданому критерії якості. Приймач з кінцевими пристроями, працюючими по певними правилами, буде видавати різні рішення, одні з яких будуть вірними (про наявність сигналу в аналізованій суміші), а інші помилковими.
Для рішення задач виявлення будують оптимальні приймачі, до складу яких входять лінійні фільтри, а саме узгоджені. Вибір критерію оптимальності визначається розв'язуваної завданням.
В даній курсовій роботі вхідними сигналами є пачка, що складається з лінійних частотно - маніпульованих (ЛЧМ) сигналів із заданими значенням частоти девіації.
1 Аналіз технічного завдання
Згідно завданням, необхідно спроектувати цифровий узгоджений Обнаружитель сигналів для пачки, яка складається з п'яти ЛЧМ - імпульсів із заданим значенням частоти девіації, а саме девіація дорівнює 1 МГц, а частота вхідного сигналу 4 МГц, тоді за теоремою Котельникова (частота дискретизації повинна бути як мінімум в 2 рази більше максимальної частоти сигналу) візьмемо частоту дискретизації рівною 10 МГц.
Необхідно організувати узгоджений прийом кожного імпульсу, накопичення, для цього використовуємо накопичувач, і детектування стислих сигналів, для цього використовуємо детектор, який складається з фільтра низьких частот і пристрої взяття модуля. За завданням повинен здійснюватися когерентний прийом, тобто він відбувається при наступних умовах:
В· передавані сигнали повністю відомі
В· канал зв'язку має відомі параметри
В· перешкода носить адитивний характер
В· синхронізація сигналів є ідеальною
Згідно з цими умовами і здійснюється когерентний прийом.
Так як параметри ЛЧМ - сигналу повинні бути відомі, то приймемо спочатку, що фаза дорівнює нулю.
Структуру детектора можна визначити наступним чином:
Рисунок 1 - Структурна схема цифрового узгодженого детектора сигналів
2 Лінійні частотно - маніпульовані сигнали
Подібний сигнал зображений на малюнку 2, а, а закон зміни частоти заповнення імпульсу - На малюнку 2, б.
Малюнок 2 - ЛЧМ - імпульс (а) і
зміна частоти його заповнення (б).
Миттєву частоту заповнення можна визначити виразом:
(1)
де (2)
є швидкість лінійного зміни частоти всередині імпульсу. Тоді миттєве значення коливання, представленого на малюнку 2, а, можна записати у вигляді:
, (3)
Твір повної девіації частоти на тривалість імпульсу
(4)
є основним параметром ЛЧМ - сигналу. [1]
3 Погоджений фільтр
Оптимальний за критерієм максимуму відношення:
, (5)
де - можливий максимум (піку) сигнал y (nT);
T - Період дискретизації;
- середньоквадратичне (ефективне) значення шуму лінійний фільтр називається узгодженим (СФ) з сигналом.
Погоджений фільтр, будучи лінійним, повністю описується імпульсної hСФ (nT) і частотної HСФ (ejwt) характеристиками, які пов'язані між собою перетворенням Фур'є:
(6)
Імпульсна характеристика СФ є В«дзеркальним відображеннямВ» узгодженого з ним сигналу:
(7)
Відповідно амлітудо - частотна характеристика (АЧХ) визначиться як модуль частотної:
(8)
а фазочастотних характеристик (ФЧХ) як аргумент частотної. [2]
4 Моделювання
Моделювання будемо виконувати в програмному середовищі MATLAB 7.0. Для початку необхідно створити один ЛЧМ - сигнал, а потім сформувати з п'яти таких імпульсів пачку, пропустити через СФ, подати на накопичувач для формування стислого сигналу, після чого детектувати за допомогою детектора. Затії відправити на порогове пристрій, щоб визначити наявність корисного сигналу і дати рішення про те, сигнал був чи ні. Розглянемо кожен з цих етапів більш детально.
4.1 Створення ЛЧМ імпульсу
Вихідними даними є частота вхідного сигналу f0 = 4МГц, девіація дорівнює 1 МГц, це означає, що частота лінійно змінюється від 3 МГц до 5 МГц. Тривалість імпульсу дорівнює 50 мкс.
Для того щоб побудувати ЛЧМ - імпульс, необхідно визначити і побудувати закон зміни частоти. В результаті отримуємо, зобразимо його:
Малюнок 3 - Закон зміни частоти заповнення
Побудуємо сам імпульс у відповідності з цим законом зміни частоти заповнення.
Малюнок 4 - ЛЧМ - імпульс
Тепер сформуємо пачку з п'яти таких імпульсів періодом проходження Т = 500 мкс і додамо в канал адитивний шум, тому що він необхідний для когерентного прийому. Отримуємо:
Малюнок 5 - Зображення шуму
Малюнок 6 - ЛЧМ - імпульс з шумом
Малюнок 7 - Пачка з п'яти ЛЧМ - імпульсів з шумом
Як видно з малюнка 5, амплітуда шуму більше амплітуди сигналу, тому ставлення С/Ш в даному випадку дорівнює 0.0683.
4.2 Створення узгодженого фільтра та його імпульсної характеристики
При синтезі виходимо з того, що імпульсна характеристика узгодженого фільтра (СФ) повинна являти собою "дзеркальну" копію виділюваного сигналу із зверненим в часі порядком проходження окремих позицій. Отримуємо:
Малюнок 8 - Зображення імпульсної характеристики СФ без шуму
Малюнок 9 - Зображення імпульсної характеристики СФ з шумом
Всі подальші операції, тобто накопичення і детектування, будемо виробляти при наявності адитивного шуму, зображеного на малюнку 5.
4.3 Проходження через узгоджений фільтр
Як було сказано вище, в каналі присутній шум.
Малюнок 10 - Реакція СФ на один ЛЧМ - імпульс
4.4 Створення накопичувача і проходження через нього
Обнаружитель сигнал частотний фільтр
Накопичувач створимо за допомогою блоків повторення через період Т = 500мкс, таким чином, їх буде чотири, оскільки необхідно отримати пачку з п'яти імпульсів, і за допомогою суматора, який підсумовує їх і отримає стиснений сигнал. Після всіх цих операцій отримуємо:
Малюнок 11 - Сигнал на виході накопичувача
4.5 Створення детектора і проходження через нього
Як було показано в структурній схемі, детектор складається з пристрою взяття модуля і ФНЧ. Для придушення пелюсток стисненого сигналу використовуємо метод зважування імпульсної характеристики. Нова імпульсна характеристика формується за правилом:
h ' (NT) = W (Nt) * h (NT)
де W (nT) - вагова функція або "згладжує вікно".
Знаходя...
