 |
Лабораторная работа №1. «корреляционный и фильтровой обнаружитель одиночных сигналов». I. Здание на выполнение работы. II. Корреляционный обнаружитель одиночных сигналов
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
«Корреляционный и фильтровой обнаружитель одиночных сигналов»
Цель работы: изучение методики измерения основных энергетических характеристик сигналов с полностью известными параметрами на фоне помехи или шума при их корреляционной и фильтровой оптимальной обработки.
I. Здание на выполнение работы
1. Проработать теоретический материал по литературе, указанной в конце настоящего описания.
2. Изучить вопросы обработки одиночных импульсов сигналов известной формы на фоне помех (шума) корреляционным и фильтровым обнаружителями.
3. Изучить принципы изменения отношения сигнал/шум в различных точках схем корреляционного и фильтрового обнаружителей.
4. Изучить схемы корреляционных обнаружителей сигналов на фоне помех (шума)
5. Изучить схемы фильтровых обнаружителей кодов Баркера и их импульсные характеристики.
6. Ответить на контрольные вопросы.
II. Корреляционный обнаружитель одиночных сигналов
2. 1. Описание лабораторной работы
Данная лабораторная работа находится в программе MATLAB, папка «Radar» - corelator 2 и представляет собой компьютерную модель на персональном компьютере «PC». Модель состоит из следующих связанных между собой схем (Рис. 1):
- 1 схема формирования видео- радиоимпульсов, начальная фаза которых может быть детерминированная (блоки желтого цвета) или случайная (блоки желтого и красного цвета);
- 2 схема формирования сигналов белого шума или «окрашенного» шума (помехи) (блоки голубого цвета);
- 3 схема коррелятора с «порогом» и индикаторами (блоки бордового цвета);
- 4 схема формирования опроного сигнала для коррелятора, включающая детерминированный опорный сигнал (блоки зеленого цвета) и случайный опорный сигнал помехи/шума (блоки голубого цвета);
|
|
|
- 5 измеритель отношения мощности сигнала и шума (блоки без цвета);
- 6 схема прохождения сигнала и шума через линейный и квадратичный детекторы (блоки без цвета).
Соединения схем:
- Сигналы с выхода 1 схемы поступают через сумматор на первый вход перемножителя коррелятора и измеритель «Power Spectral Density 1», а также прямо на «Scope 4», измеритель отношения γ и 6 схему. В 1 схеме с помощью двух ключей можно формировать видео и радиоимпульсы, а также создавать детерминированную или случайную начальную фазу.
- Сигналы с выхода 2 схемы поступают через сумматор на первый вход перемножителя коррелятора и измеритель «Энергетической спектральной плотности 1», а также прямо на «Scope 4», измеритель отношения γ и 6 схему. Во 2 схеме с помощью двух ключей можно формировать шум или помеху с использованием апериодического фильтра на всей дальности РЛС или со стробированием на дальности детерминированного сигнала.
- 3 схема коррелятора включает перемножитель и интегратор, к выходк которого подключены пороговая схема (Quantizer 1 и Scope 6), «Power Spectral Density 3», Scope 4. Уровень порога можно изменять с помощью Quantizer 1.
- С выхода 4 схемы опорные сигналы поступают на второй вход перемножителя коррелятора, «Power Spectral Density 2» и Scope 4. Детерминированный опорный сигнал (блоки зеленого цвета) может дать видео или радио как в 1 схеме. Случайный опорный сигнал (блоки голубого цвета) может быть шумом или помехой («окрашенный» шум), как и во 2 схеме.
Рис. 1 Схема исследования корреляционной обработки сигналов
2. 2. Порядок выполнения работы
Видеокоррелятор
- 1. В программе MATLAB открыть в папке Radar модель «corelator2» и установить (проверить) в 1-ой и 4-ой схеме амплитуды видеосигналов U1=U4=1, во 2-ой схеме мощность шума 
=1, в пороговой схеме порог Uпорога=2. Запустить модель, щелкнув на кнопке панели инструментов, и измерить (проверить) g=1. При этих параметрах зарисовать энергетические спектры входных и выходных сигналов коррелятора, выходы порговой схемы (Scope 6) и корреляционную функцию сигнала (Scope 5) (Фиг 1), сигналы Scope 4 (Фиг 2). Уменьшить в 2 раза амплитуду сигнала в 1-ой схеме усилителем 
(K2=0. 5), вновь запустить модель при g=0, 25 схемы. При этом зарисовать соответственно Scope 4, 5, 6 (Фиг 3, 4), сравнить их с Фиг 1, 2 и объяснить расхождение в рисунках.
|
|
|
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
- 2. Установить в 1-ой схеме и 4-ой схеме амплитуды радиосигналов U1=U4=1, во 2-ой схеме мощность шума =1 и в пороговой схеме проверит порог Uпорога=2. Запустить модель и измерить (проверить) g=1. При этих параметрах зарисовать энергетические спектры входных и выходных сигналов коррелятора, выходы Scope 5, Scope 6 (Фиг 5) и сигналы Scope 4 (Фиг 6). Уменьшить в 2 раза амплитуду в 1-ой схеме, вновь запустить модель при g=0, 25 и убедиться в отсутствии сигнала на выходе пороговой схемы. При этом сделать соответственно рисунки (Фиг 7, 8), сравнить их с рисунками (Фиг 5, 6) и объяснит расхождение рисунков.
Фиг. 5
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
- 3. Установить в 1-ой схеме радиосигнал, а в 4-ой схеме – видеосигнал с равными амплитудами U1=U4=1, во 2-ой схеме мощность шума =1 и в порговой схеме порог Uпорога=2. Запустить модель и измерить (проверить) g=1. При этих параметрах зарисовать энергетические спектры входных и выходных сигналов коррелятора, сигналы Scope 5, Scope 6 (Фиг 9) и сигналы Scope 4 (Фиг 10). Сделать выводы.
Фиг. 9
Фиг. 10
По указанию преподавателя
Коррелятор для шумоподобного сигнала
В 1-ой схеме переключателем вместо детерминированного сигнала включить генератор «Gaussian Noise 1». Во 2-ой схеме и 4-ой схеме сформировать одинаковый белый шум (помеху). Запустить модель, установить g=1 и зарисовать энергетические спектры входных и выходных сигналов коррелятора, выход пороговой схемы (Scope 6) (Фиг 11) и сигналы Scope 4 (Фиг 12). Убедиться в обнаружении шумоподобного сигнала. Измерить опорный шумовой сигнал (взять Тф=10) и убедиться, что входной сигнал не обнаруживается. Сделать выводы.
Фиг. 11
Фиг. 12
|
|
|
Примечание: В данной работе в режиме обнаружения рассматривается шум/помеха на всей дальности РЛС (2-ая схема работает в непрерывном режиме). В режиме сопровождения формируется стробируемые шум/помеха за счет строб-импульса 1-ой схемы.
|
|
|
