Схемы согласованных фильтров

На рис. 5.1 показана структурная схема фильтрации с СФ радиосигнала длительностью T_s. При t = T_s электронный ключ включается и на выходе образуется сигнал оценки решения (плюс — сигнал есть, минус — сигнала нет).

Рис. 5.1. Структурная схема устройства с согласованным фильтром (СФ):

ДМ — демодулятор; «—» — устройство сравнения с пороговым значением П₂

При частотной манипуляции важно принять решение о переходе с одной частоты на другую. Структурная схема устройства согласованной фильтрации для оптимального распознавания сигналов при частотной манипуляцией приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Структурная схема устройства согласованной фильтрации для распознавания сигналов с частотной манипуляцией

Узкополосные согласованные фильтры СФ-Sj и C-S₂ с пропусканием на частотах манипуляции/j и/₂ обеспечивают высокую помехоустойчивость и надежность системы.

Реализация СФ и квазисогласованные фильтры

Обычные радиосигналы квазипериодичны, т. е. содержат несколько периодических составляющих. Например, импульсный радиосигнал длительностью т содержит несущую частоту со₀ и ряд гармоник, задаваемых преобразованием Фурье для импульсного изменения напряжения. Фильтрацию таких сигналов можно провести устройством по схеме, представленной на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Схема устройства согласованной фильтрации для импульсного сигнала длительностью T_s и его входная, выходная и передаточная характеристики.

На рис. 5.4 показаны: измерение импульсного радиосигнала длительностью т = T_s после детектирования S (t); комплексная спектральная характеристика согласованного фильтра fC_co(co), согласованная со спектром сигнала F_c(jot>); сигнал на выходе фильтра Z_c

Анализ работы этого устройства показывает, что оно фактически вычисляет корреляционную функцию, сигнал на выходе фильтра Z_co(t) имеет максимум в конце интервала наблюдения T_s.

Рис. 5.4. Вид радиосигнала, его спектральная характеристика, соответствующая АЧХ, согласованного с сигналом фильтра для импульсного сигнала длительностью Г₅, и отклик на выходе фильтра.

Основной смысл согласованной фильтрации состоит в накоплении действия сигнала и выявлении коррелированное™ (схожести) принятой смеси и ожидаемого сигнала (корреляционный метод). Оптимальный алгоритм согласованной фильтрации не зависит от отношения «сигнал/шум».

Согласованный фильтр трудно осуществить. Поэтому используют квазисогласованный фильтр. При квазисогласованной фильтрации центральная частота пропускания фильтра ю₀ф должна быть равна частоте сигнала ш_0с, а ширина его полосы пропускания ДсОф должна быть равна ширине спектральной полосы сигнала Ао)_с, т. е. Шф₀ = ю_0с и ДсОф = ДсОф. Таким образом, обычный RLC-контур осуществляет квазисогласованную фильтрацию, если его резонансная частота совпадает с частотой принимаемого сигнала, а ширина полосы пропускания отрегулирована внутренним сопротивлением R контура и равна спектральной полосе сигнала.