1. Визначення електронної системи(ЕС). Ціль побудови ес. Структура ес. Класи ес. Слово система (англ system) походить від грецького складений

• Название: 1. Визначення електронної системи(ЕС). Ціль побудови ес. Структура ес. Класи ес. Слово система (англ system) походить від грецького складений
• Анкор: denbnovetsky.pdf
• Дата: 11.08.2018
• Размер: 2.18 Mb.
• Имя файла: denbnovetsky.pdf
• Тип: Документы; #22798
• страница: 4 из 7

(3.1)
де
– імпульсна характеристика
Інтеграл (3.1) виконує функцію взаємної кореляції, імпульсна характеристика якого з точністю до постійного множника k
0
є дзеркальним відображенням корисного сигналу.
Такий фільтр називають узгоджений.
Згідно з теорією узгодженої фільтрації частотна характеристика фільтра є комплексно- сполученою функцією вхідного сигналу з точністю до постійного множника.
Фазочастотна характеристика фільтра УФ забезпечує накопичення максимального пікового значення сигналу. Розпізнавальною рисою УФ у порівнянні з кореляційним приймачем є інваріантність щодо затримки сигналу. У літературі також відмічається його узгодженість для сигналів з невідомою амплітудою. Відношення сигнал-шум на виході УФ
залежить тільки від енергії корисного сигналу й спектральної щільності шуму. Жоден
інший фільтр, крім узгодженого фільтра, не може дати більше співвідношення сигнал-
шум.

Д19.Розпізнаваннясигналів – переносників у присутностіперешкод.
В задачах ОС выделяютэтапыпредварительной (первичной) и вторичнойОбработкисигналов. Этосвязано с тем, что в общемслучае на входе системыОС наблюдаетсясмесь V(t) полезногосигнала x(t), некоторогошума n(t) иРазличныхпомехразнойприроды p(t): V(t) = x(t) + n(t) + p(t), (1.1) где n(t) являетсяхарактеристикой самого техничногоустройства, а p(t) - некотороеискажающеевоздействиесамойфизическойсреды, в которойраспространяется сигнал (например, затухание).
Важнейшейзадачейпредварительнойобработкисигналаявляетсяподавление n(t) и p(t)
(шума и помехи). Такая задача оптимального можетбытьрешенатолько на основеиспользованияизбыточностипредставленияисходногосигнала, а такжеимеющихсясведений о свойствахполезногосигнала, помехи и шума для увеличениявероятности правильного приема. Вследствие того, что на входприемногоустройствасистемыпоступаетСуммаполезногосигнала и помехи, вероятность правильного приемабудетОпределятьсяотношениемполезногосигнала к помехе. Для повышениявероятности правильного приемасигналадолжнабытьпроизведенапредварительнаяобработкапринятогосигнала, обеспечивающаяувеличениеотношения сигнал/помеха. Таким образом, средствапредварительнойобработки при приемедолжнысодержать два основныхэлемента: фильтр Ф, обеспечивающийулучшениеотношения сигнал/помеха, и решающееустройство
РУ, выполняющееглавныефункцииприема (обнаружения, различения и восстановлениясигналов). Известныследующиеметодыфильтрации, обеспечивающиеулучшениесоотношения сигнал/помеха:
• метод накопления;
• частотнаяфильтрация;
• корреляционный метод;
• согласованнаяфильтрация;
• нелинейнаяфильтрация.
Все этиметодыоснованы на использованииразличийсвойствполезногосигнала и помехи.
Кроме того, при предварительнойобработкерешается задача обнаружениясигнала и определенияместоположенияегоисточника. На этапепредварительнойобработки в рядеслучаевформируютсятакженекоторыеколичественныеоценкисигнала (амплитуда, частота, фаза). Вовходнойсмесиможет и не бытьполезногосигнала x(t), поэтому навыходесистемыпредварительнойобработки не будетникакогосигнала; следовательно, интенсивностьпотокаданных на выходебудетниже, чем на входе. Система вторичнойобработкисигналапредназначена для идентификацииобнаруженногосигнала, егоклассификации и выдачиинформации обобнаруженных сигналах оператору илиформированияуправляющеговоздействия.
Характернойчертойпредварительнойобработкисигналаявляетсяпостоянствоалгоритмаобра ботки при егодостаточновысокойвычислительнойсложности.
Этапвторичнойобработкихарактеризуетсябольшейгибкостьюиспользуемыхалгоритмов, необходимостьюподдержкиобмена с другимтехническимсредствомилидиалога с оператором. Поэтомусистемывторичнойобработкичащевсегостроятся на основепрограммируемыхвычислительныхсредств. Системы же предварительнойобработкимогутбытьпостроеныкак напрограммируемыхвычислительныхсредствах, так и на основеспециальныхвычислителейсжесткойлогикой

20. Інженерна реалізація сигналів-переносників.
При наборе сигналов для системысвязи, кромеегогеометрическойконфигурации, влияющей на помехоустойчивостьсистемы, учитывается ряд дополнительныхфакторов: свойствазаданнойлинийпередачи: полоса пропусканияпостоянство парам. вовремени, кол- воразличныхсообщений, которыеодновременнонеобходимопередавать по линиисвязи.
Необходимоесовмещенияработынескольких систем передачи в 1 частотномдиапазоне с minпомехами. Предпочтительностьтехническойреализациигенераторов на основе реал. техн.
При практ. форм. сигналов перенос 1 или 0 не требуется формально след. Алгоритму
(2)
(2)
Сигналыобладающийтребуемымисвойствамиможно получить непосредственногенерированиемихформы.
Широко используется набор бинарныхсигналов в двоичномкодирование при цифровой передаче явл. сигналы в видеотрезковгармон. Колебаний с разными частотами или с различныминачальными фазами:
(19)
При сохр. неизмн. частоты и измен. тольконачальнойфазы
Если же изменять частоту по правилу
Помехоустойчивость при почти ортогональных сигналах будетнескольконижечем у ортогональныхсигналов. В бинарных системах используютсятакже пару сигналов с амплитудноймодуляцией
1
( , )
( )
N
n
i
ij
j
j
S t x
a f t



( )
* cos(
)
S t
S
t
 


0
c
t
T
 
1 2
(
0)
(
/ 2)
x
x







1 1
x



Сложныесигналы: значительнобольше 1. Применение таких сигналовпозволяетбороться с помехами: многолучевость, улучшает э/м совместимость, повышаетпомехоустойчивость. При решениевопроса о выборе типа нужноучитыватьсреду.
Д. 21. Оптимальний приймач. Оптимальний фільтр. Відношення сигналу до шуму на
виході оптимального фільтру. Середня потужність вузькосмужного сигналу.
Оптимальний приймач. Оптимальний прийом інформації використовує надмірності і має відомості про сигнал для збільшення ймовірності правильного прийому. Приймальний пристрій здійснює обробку вхідного сигналу, який є сумою корисного сигналу і перешкод.
Оптимальний приймач забезпечує найкращу якість рішення, тобто забезпечує мінімум спотворень переданого повідомлення згідно з мірою якості. Основне завдання приймача полягає у виявленні або розрізненні сигналу в прийнятій реалізації. Існує кілька критеріїв перешкодостійкості при розрізненні сигналів. Ці критерії фактично відрізняються правилом рішення, які визначають положення кордону підпросторів, виходячи з конкретних вимог споживача до якості прийому сигналів різного призначення.
1)
Критерій мінімального ризику, або критерій Байеса. Критерій враховує помилки 1 и 2роду, та їх наслідки.
2)
Крітерій мін-макс. Спеціальний випадок критерія мін риска, коли апріорні вірогідності не задані.
3)
Критерій Неймана-Пірсона. У деяких системах передачі інформації є необхідність фіксування однієї з умовних ймовірностей. При цьому оптимальна приймач приймає рішення таким чином, щоб мінімізуати ту умовну ймовірність, що не задана.
Реалізація оптимального прийому.
На вхід приймача поступає сума корисного сигналу та перешкод. Вірогідність правильного прийому буде визначенням відношення сигнала/перешкод.
Приймач повинен містити мінімум 2 єлемента.
Вх.сигнал--Фільтр--Пристрій рішення, який виконує функцію прийому, виявлення, розрізнення. --
Методи фільтрації
1)
Частотна
2)
Метод накопичення
3)
Згоджувана
4)
Кореляційна
Оптимальний фільтр.(Погоджений фільтр) - лінійний оптимальний фільтр, побудований виходячи з відомих спектральних характеристик корисного сигналу і шуму. Узгоджені фільтри призначені для виділення сигналів відомої форми на фоні шумів. Критерієм оптимальності таких фільтрів є отримання на виході максимально можливого відношення амплітудного значення сигналу до діючого значенню перешкоди(помех).
Відношення сигналу до шуму на виході оптимального фільтру. Відношення сигнал- шум на виході оптимального фільтра залежить від енергії сигналу на вході і не залежить від його форми, причому в цьому випадку забезпечується максимально можливе відношення сигнал-шум, і отже, максимально можлива ймовірність правильного виявлення цього сигналу при заданому рівні ймовірності помилкової тривоги. Якщо на вході приймача діє не білий шум, а шум, що має нерівномірну спектральну щільність потужності, то оптимальний фільтр будується у вигляді послідовно з'єднаних двох лінійних фільтрів.
1 1
2 2
( ,
)
* cos(
)
( ,
)
0
c
S t
x
S
t
S t
x





*
c
c
F
T


Середня потужність вузькосмужного сигналу.
По = Одиниця перешкоди на потужність смуги.
22.Частотний коефіцієнт передачі узгодженого фільтра. Фізична інтерпретація
роботи узгодженого фільтру.
Критерийоптимальности: получение на выходе максимально возможногоотношенияамплитудысигнала к действующемузначениюпомехи.
Фильтрназываетсясогласованный сигналом если его импульсная характеристика на входе: h
i
(t)=ax(T
c
-tx i
) (29) гдеТ
с
-длительностьвходногосигнала; х(t,x i
)-сигнал;
(29) можна назватьобращениемсигнала , она показана на рисунке а).
Покажем что на выходе в момент Тс сигнал являетсякорреляцией:
0 0
( )
( ) (
)
( )
(
, )
t
t
вых
bx
c
i
U
t
U
h t
dt
y
ax T
x d











В момент Тс:
0
( )
( ) ( , )
c
T
вых
c
i
U
T
a y
x
x d
 



Этовыражение с точностью до константыравной а отвечаеткореляционойфункции
( )
y t
,
( , )
i
U t x
.Пример прохождениясигнала в виде отрезкагармонческихколебаний через согласов. фильтрпоказан на рисунке б). С рисунка видно что в момент t=Tcнапряжениесигнала на выходедостигаетмах.Для такого типапомех не получается.

Эффектсоглас. фильтрациисвязан с корреляциейфазовыхсдвиговмеждуотдельными спектрами состоянийвыделяемогосигнала и на выходемыполучаемотношение с/ш=Е/N
0
, где Е- енергия, N
0
-спектральная плотностьсигнала. Таким образом
согласованнаяфильтрацияотличается от обычной тем чтоотношение с/ш зависит от
енергиисигнала, а не от его формы.
Физическаяинтерпретация частотного коэффшщентапере-
дачисогласованногофильтра.Фильтр, выделяющийизвестный сигнал изсмеси с шумом, должен с малымослаблениемпропускатьгармоническиеколебания, частотыкоторыхотве- чаютлишь тем участкам спектра, гдеспектральнаяплотностьполезногосигналаотлична от нуля. Прнэтом, естественно, модуль частотного коэффициентапередачидолженбытьпропорционален модулю спектральнойплотностисиг- нала, т. е. тому вкладу в выходной сигнал, которыйвноситсякаждыммалымучастком на оси частот. Если спектр полезногосигналаимеетдискретную структуру (например, сигнал являетсяпериодическим), то данный принцип приводит к фильтрам с гребенчатойформой
АЧХ, широко применяемым в радиотехнике.
Согласованныйфильтрдействуетподобногребенчатомуфильтру.
Однакоздесьудаетсядобитьсяещебольшейэф- фективностиобнаружениясигналапутемиспользованиясвойств фазового спектра.
Действительно, сигнал на выходесогласованногофильтра [см. формулу (16.22)] достигаетмаксимума
(Е
а
—энергиявыделяемогосигнала) в момент времени *
0
» когда все элементарныесоставляющие спектра входногоколебанияскладываются на выходекогерентно, имея один и те же фазовыесдвиги.
Такйм образом, эффектсогласованнойфильтрациисвязан с коррекциейфазовыхсдвиговмеждуотдельнымиспект- ральнымисоставляющимивыделяемогосигнала.
23. Проходження суми сигналу та шуму через узгоджений фільтр. Відношення
сигналу до шуму на його виході.
Критерий оптимальности: получение на выходе максимально возможного отношения амплитуды сигнала к действующему значению помехи.
Фильтр называется согласованный сигналом если его импульсная характеристика на входе: h
i
(t)=ax(T
c
-tx i
) (29) где Т
с
-длительность входного сигнала; х(t,x i
)-сигнал;

(29) можна назвать обращением сигнала , она показана на рисунке а).
Покажем что на выходе в момент Тс сигнал является корреляцией:
0 0
( )
( ) (
)
( )
(
, )
t
t
вых
bx
c
i
U
t
U
h t
dt
y
ax T
x d











В момент Тс:
0
( )
( ) ( , )
c
T
вых
c
i
U
T
a y
x
x d
 



Это выражение с точностью до константы равной а отвечает кореляционой функции
( )
y t
,
( , )
i
U t x
.Пример прохождения сигнала в виде отрезка гармонческих колебаний через согласов. фильтр показан на рисунке б). С рисунка видно что в момент t=Tc напряжение сигнала на выходе достигает мах.Для такого типа помех не получается.
Эффект соглас. фильтрации связан с корреляцией фазовых сдвигов между отдельными спектрами состояний выделяемого сигнала и на выходе мы получаем отношение с/ш=Е/N
0
, где Е- енергия, N
0
-спектральная плотность сигнала. Таким образом согласованная
фильтрация отличается от обычной тем что отношение с/ш зависит от енергии
сигнала, а не от его формы.
Физическая интерпретация частотного коэффшщента передачи согласованного фильтра.
Фильтр, выделяющий известный сигнал из смеси с шумом, должен с малым ослаблением пропускать гармонические колебания, частоты которых отвечают лишь тем участкам спектра, где спектральная плотность полезного сигнала отлична от нуля. Прн этом, естест- венно, модуль частотного коэффициента передачи должен быть пропорционален модулю спектральной плотности сигнала, т. е. тому вкладу в выходной сигнал, который вносится каждым малым участком на оси частот. Если спектр полезного сигнала имеет дискретную структуру (например, сигнал является периодическим), то данный принцип приводит к фильтрам с гребенчатой формой АЧХ, широко применяемым в радиотехнике.
Согласованный фильтр действует подобно гребенчатому фильтру. Однако здесь удается добиться еще большей эффективности обнаружения сигнала путем использования свойств фазового спектра. Действительно, сигнал на выходе согласованного фильтра [см. формулу
(16.22)] достигает максимума

(Е
а
— энергия выделяемого сигнала) в момент времени *
0
» когда все элементарные составляющие спектра входного колебания складываются на выходе когерентно, имея один и те же фазовые сдвиги.
Такйм образом, эффект согласованной фильтрации связан с коррекцией фазовых сдвигов между отдельными спектральными составляющими выделяемого сигнала.
24. нету
25. Квазіоптимальний фільтр. Яке буде відношення сигналу до шуму на виході
RCфільтрупорівняно з узгодженим фільтром?
В рядеслучаевможнодостичьудовлетворительныхрезультатов, применивфильтрыболеепростойконструкции по сравнению с оптимальнымифильтрами.
Подобныеустройствапринятоназыватьквазиоптимальнымифильтрами.
Полезный сигнал на выходе максимален в момент окончания импульса:
Отсюда максимальное значение отношения сигнал/шум на выходе RC-цели
Приняв во внимание, что энергия рассматриваемого видеоимпульса и запишем равенство в виде:
Первый сомножитель в правой части этого выражения задает отношение сигнал/шум, реализуемое согласованным фильтром. Второй сомножитель оценивает проигрыш в отношении сигнал/шум -фильтра по сравнению с согласованным фильтром.
Введя безразмерный параметр рассмотрим функцию, отображающую этот сомножитель:
Соответствующий графи приведен на рис. 16.8.
Из графика видно, что при значение величины достигает максимума, равного 0.814.
Таким образом, выбирая подходящее значение постоянной времени RC-цепи, получаем простой квазиоптимальный фильтр с отношением сигнал/шум, лишь на 20% меньшим, чем в согласованном фильтре (проигрыш около 0.9 дБ).
Заметим, что квазиоптимальные фильтры с приемлемыми характеристиками удается реализовать только для простых сигналов, базы которых невелики.

Рис. 16.8. Ухудшение отношения сигнал/шум для RС-фильтра по сравнению с согласованным фильтром
В частности, для квазиоптимального выделения прямоугольного радиоимпульса длительностью можно применить полосовой фильтр с гауссовой частотной характеристикой, настроенный на несущую частоту. Полосу пропускания такого фильтра следует выбирать из соотношения
(16.44)
Можно показать, что проигрыш в отношении сигнал/шум по сравнению с оптимальным фильтром составит около 1 дБ.
26.нету
27Д. КритерійБайєса (ідеальногоспостерігача) при виявленнівідомого сигналу, поріг,
з якимпорівнюєтьсявідношенняапостеріорнихвірогідностей, критерії Котельникова,
Неймана - Пірсона, мінімального риску - критерійБайєса.
Критеріїоптимальностіприймача.
В процесівиявлення сигналу можуть бути помилкидвохвидів:
1) рішення про наявність сигналу, коли насправді є тільки шум (хибнатривога) Рхт;
2) рішення про відсутність сигналу, коли сигнал дійсно є (пропуск сигналу) Рпр;
В залежностівідймовірностіпомилоквведенікритерії:
- Згідно з критеріємідеальногоспостерігачаприймач є оптимальним, якщовінзабезпечуємінімальнуймовірністьпомилки будь якого виду.
Згіднокритерієм Неймана-Пірсонаприймач є оптимальним, якщовінзабезпечуємаксимальнуймовірністьправильноговиявлення, мінімальнуймовірність пропуску сигналу при заданійймовірностіпомилковоїтривоги.
Критерій Неймана-Пірсонанайбільшезастосовується в радіолокації.
Відомііншікритеріїоптимальностіприймача( критерійБайєса, мінімакснийкритерій, критерійвтратиінформації).
В загальномувипадкурізнимкритеріямоптимальностівідповідаютьрізніструктури і властивості оптимального приймача.
Теорема Байеса — одна из основных теорем элементарной теории вероятностей, которая определяет вероятность наступления события в условиях, когда на основе наблюдений известна лишь некоторая частичная информация о событиях; по формуле Байеса можно

пересчитывать вероятность, беря в учет как ранее известную информацию, так и данные новых наблюдений. Формула Байеса позволяет вычислить условную плотность вероятности х на входе, если заданy.
ФормулаБаєса:
|
|
, где w(x)- априорная плотность вероятности x вектора сигнала(до ввода), w(y)- безусловная плотность вероятности вектора y; w(y|x)- условная плотность вероятности y если x задан
Для определения апостериорной вероятности P(x|y) или плотности вероятности w(x|y) необходимо знать плотность вероятности w(y|x), которая при заданномy будет зависить только от x, то есть w(y|x)=L(x) –