[Анфиса]

Разрешение и сжатие сигналов


Год: 1974
Автор: Ширман Я.Д.
Издательство: Советское радио
Язык: Русский
Формат: DjVu
Качество: Отсканированные страницы + слой распознанного текста
Количество страниц: 360

Описание: Книга посвящена основам теории разрешения, излагаемым в тесной связи с техникой разрешения. С единых статистических позиций рассматриваются различные виды оптимального разрешения при нормальной статистике сигналов и помех: по времени запаздывания (дальности), по частоте (скорости), по длительности сигналов, направлению прихода, поляризации, кривизне фронта волны, варианты комбинированного разрешения. Выявляются теоретические особенности разновидностей разрешения, например: разрешения — обнаружения и разрешения — измерения, разрешения когерентных и некогерентных сигналов, особенности выделения сигналов в присутствии активных, пассивных и модулирующих помех.
Значительное место уделено технике сжатия широкополосных ЧМ когерентных радиоимпульсов и динамике ее развития. Рассмотрены принципы построения, теория и конструкции фильтров сжатия на электрических линиях задержки, волноводных и «дифракционных» ультразвуковых линиях, оптико-акустических фильтров, магнитоакустических фильтров, использующих спиновые волны, устройств сжатия с использованием «спинового эха», принципы получения больших сжатий путем параллельной фильтрации. Рассмотрены новые возможности спектрального анализа, приема и обработки сигналов с неизвестной частотой колебаний на основе техники сжатия.
Серьезное внимание уделено также синтезу обработки сигналов, принимаемых системами антенн и антенными решетками. Излагаются принципы их адаптации к помеховой обстановке — принципы построения самонастраивающихся систем.
Материал книги может быть использован широким кругом специалистов, занимающихся как теоретическими вопросами статистической радиотехники, так и проектированием средств радио- и гидролокации, радионавигации, радиосвязи, радиоприемных и антенных устройств, а, также спектральным анализом и электромагнитной совместимостью.

Предисловие .
ЧАСТЬ I
ОСНОВЫ РАЗРЕШЕНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВ ПО ВРЕМЕНИ
ЗАПАЗДЫВАНИЯ И ТЕХНИКА СЖАТИЯ РАДИОИМПУЛЬСОВ
Глава 1.1. Вероятностная трактовка разрешающей способности ... 7
¦ § 1.1.1. Виды разрешающей способности и характеристики качества
разрешения 8
§ 1.1.2. Исходные положения к анализу квазиполного разрешения —
обнаружения . . .' Г 12
§ 1.1.3. Анализ обнаружения на фоне белого гауссова шума и т ме-
мешающих сигналов со случайными амплитудами и начальными фа-
фазами 18
Глава 1.2. Анализ оптимального разрешения по временному положению 31
§ 1.2.1. Примеры разрешения сигналов, отраженных от конечного
числа близко расположенных объектов. 32
§ 1.2.2. Обнаружение точечной радиолокационной цели, расположен-
расположенной в протяженном облаке распределенных^ отражателей 35
§ 1.2.3. Оптимальная фильтрация прямоугольного радиоимпульса
в условиях распределенных мешающих отражений. Сравнение с дру-
другими видами фильтрации 39
§ 1.2.4. Оптимальная фильтрация сигнала с прямоугольным ампли-
амплитудно-частотным спектром. 43
Глава 1.3. Принципы реализации оптимальных фильтров. Разрешение
сигналов без внутриимпульсной модуляции 46
§ 1.3.1. Оптимальное суммирование 47
§1.3.2. Использование суммирования для формирования импульс-
импульсных, характеристик фильтров 49
§ 1.3.3. Фильтры, реализующие разрешение перекрывающихся пря-
прямоугольных радиоимпульсов (без внутриимпульсной модуляции). 52
§ 1.3.4. Дифференцирование с помощью колебательного контура как
элемент обработки при разрешении 54
Глава 1.4. Оптимальная фильтрация широкополосных радиоимпульсов
и возможности ее использования в радиолокации 57
§ 1.4.1. Оптимальная фильтрация колокольного радиоимпульса, час-
частотно-модулированного по линейному закону 58
§ 1.4.2. Оптимальная фильтрация прямоугольного радиоимпульса,
частотно-модулированного по линейному закону 61
§ 1.4.3. Оптимальная фильтрация некоторых разновидностей частот-
частотно-модулированных радиоимпульсов 65
§ 1.4.4. Принципы построения оптимальных фильтров для частотно-
модулированных радиоимпульсов на идеальных линиях задержки. 69
§ 1.4.5. О требованиях к стабильности закона модуляции при опти-
оптимальной фильтрации частотно-модулированных радиоимпульсов. 78
§ 1.4.6. О методах приема частотно-модулированных радиоимпульсов,
которые не сводятся непосредственно к их оптимальной фильтрации. 83
§ 1.4.7, Оптимальная фильтрация некоторых разновидностей широ*
кополосных радиосигналов 86
§ 1.4.8. Преимущества использования широкополосных радиоимпуль-
радиоимпульсов и их оптимальной фильтрации 91
Глава 1.5. Анализ возможностей формирования заданных импуль-
импульсных характеристик на диспергирующих линиях задержки 92
§ 1.5.1. Постановка задачи о распределенном съеме с диспергирующей
/Линии задержки. . . . 93
§1.5.2. Вычисление весовой функции в случае искажающей линии . 94
§ 1.5.3. Графоаналитический расчет формы съема 96
§ 1.5.4. Особенности построения фильтров с распределенным съемом
и фильтров с естественной дисперсией. 98
§ 1.5.5. Возможности управления законом дисперсии электрических
линий задержки с распределенными параметрами 100
§ 1.5.6. Метод «запаздывающей мгновенной частоты» и его исполь-
использование для анализа дисперсионных систем * 103
Глава 1.6. Анализ влияния амплитудно-частотного спектра на выходной
сигнал. Боковые лепестки укороченного радиоимпульса 107
§ 1.6.1. Вариационные задачи оптимизации амплитудно-частотных
спектров. Условие отсутствия фазовой модуляции укороченного
радиоимпульса 108
§ 1.6.2. Скругление спектра и уровень боковых лепестков 114
§ 1.6.3. Влияние осцилляции спектра на эффект укорочения. ... 118
§ 1.6.4. Влияние закона частотной модуляции в пределах радиоим-
радиоимпульса на частотный спектр и эффект укорочения4 119
Глава 1.7. Первые эксперименты по сжатию широкополосных радио-
радиоимпульсов 121
§ 1.7.1. Сжатие радиоимпульсов в фильтрах с дискретным съемом. 121
§ 1.7.2. Сжатие радиоимпульсов в фильтрах с распределенным съемом
и с естественной дисперсией 124
§ 1.7.3. Эксперименты по «контурному съему» и с сопряженными
фильтрами «ключ» — «замок» 126
§ 1.7.4. Опыты по радиолокации реальных целей с использованием
оптимальной фильтрации широкополосных радиоимпульсов. . . 127
§ 1.7.5. Опыты по разрешению элементов цели 129
Глава 1.8. Современное состояние техники сжатия радиоимпульсов 134
§ 1.8.1. Фильтры сжатия с дискретным съемом на ультразвуковых
недиспергирующих линиях задержки 136
§ 1.8.2. Фильтры сжатия с естественной дисперсией на ультразвуко-
ультразвуковых волноводах. 142
§ 1.8.3. Магнитоакустические фильтры сжатия 149
§ 1.8.4. Оптико-акустические фильтры сжатия 158
§ 1.8.5. Использование эффекта параметрического (спинового) эха
для сжатия радиоимпульсов. . 162
§ 1.8.6. Принципы получения больших сжатий 171.
Глава 1.9. Использование сжатия сигналов при спектральном анализе 174
§ 1.9.1. Принципы спектрального анализа с использованием техники
сжатия 174
§ 1.9.2. Приложение спектрального анализа со сжатием к обнаруже-
обнаружению сигналов с неизвестной частотой колебаний 180
§1.9.3. Особенности анализа последовательностей периодически сле-
следующих радиоимпульсов . . . 182
ЧАСТЬ II
ОСНОВЫ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО РАЗРЕШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ КОГЕРЕНТНОСТИ
Глава 2.1. Закономерности пространственно-временного разрешения
когерентных сигналов 185
§2.1.1. Оптимизация совместного приема в, нескольких точках про-
пространства 186
§2.1.2. Закономерности приема в двух точках пространства. . . . 189
§2.1.3. Модели распределенных антенн и источников шума. ... 191
§ 2.1.4. Разрешение на сплошном линейном раскрыве с дельта-корре-
дельта-коррелированными шумовыми источниками 196
§2.1.5. Особенности обработки принимаемых колебаний в условиях
изотропного шумового поля (двухэлементная система) 204
§2.1.6. Разрешение на поверхностных («объемных») раскрывах . . 206
§2.1.7. Разрешение по поляризации. 209
§ 2.1.8. Влияние дискретной структуры антенны на угловое разреше-
разрешение 214
§2.1.9. Особенности пространственно-временного разрешения широ-
широкополосных сигналов 216
§2.1.10. Разрешение по направлению прихода и кривизне фронта
волны 220
§ 2.1.11. Оптимизация разрешения при наличии случайного неэнерге-
неэнергетического параметра мешающего сигнала 222
§2.1.12. Качественные показатели квазиоптимального обнаружения
полезного сигнала на фоне мешающего со случайным неэнергетичес-
неэнергетическим параметром. . 227
Глава 2.2. Закономерности разрешения колебаний с различной сте-
степенью когерентности 234
§ 2.2.1. Обнаружение узкополосного когерентного колебания на фоне
мешающего некогерентного 235
§2.2.2. Сравнение обнаружения на фоне стационарного случайного
процесса и на фоне детерминированного сигнала со случайными ам-
амплитудой и начальной фазой. 239
§ 2.2.3. Обнаружение широкополосного (или узкополосного) коге-
когерентного колебания на фоне нескольких некогерентных мешающих. 241
§ 2.2.4. Обнаружение некоторых видов некогерентных сигналов на
фоне гауссовых помех 244
§ 2.2.5. О непосредственном переходе от дискретных нормальных
случайных процессов к непрерывным 249
§2.2.6. Об использовании рекуррентных соотношений § 1.1.3. при
синтезе обнаружителей нормальных случайных колебаний. . . . 251
§ 2.2.7. Примеры обнаружения частично разрушенных флюктуация-
ми сигналов на фоне белого шума 256
§ 2.2.8. Особенности оптимального обнаружения быстрофлюктуи-
рующих и шумовых сигналов. . 262
§ 2.2.9. Пример разрешения пачек перекрывающихся независимо
флюктуирующих радиоимпульсов по временному положению. . . 268
§2.2.10. Пример разрешения шумовых процессов с неодинаковым
распределением мощности по спектру частот 269
§2.2.11. Общие алгоритмы и примеры разрешения гауссовых прост-
пространственно-временных сигналов для сплошных раскрывов, антенных
решеток или антенных систем ... 270
§2.2.12. Обнаружение когерентного сигнала на фоне интенсивного
некогерентного сигнала с неизвестным параметром. Способ при-
приближенной замены параметров 280
§2.2.13. Модель мешающего колебания с марковским изменением
параметра во времени. Принцип корреляционной обратной связи. 283
§ 2.2.14. Модель совокупности мешающих колебаний с независимым
изменением нескольких марковских параметров во времени. При-
Приложение к антенным системам и решеткам 288
Глава 2.3. Закономерности разрешения по параметрам и их производ-
производным . 292
§2.3.1. Трансформация временных и пространственно-временных
сигналов, отражаемых точечной целью. 292
§ 2.3.2. Многомерные автокорреляционные функции сигналов. . . 295
§ 2.3.3. Примеры двумерных автокорреляционных функций времен-
временных и пространственно-временных сигналов. .297
§2.3.4. Примеры анализа возможностей разрешения целей по коор-
координате и ее первой производной 301
§2.3.5. Оптимальное обнаружение движущейся точечной радиолока-
радиолокационной цели в облаке пассивных отражателей. Постановка задачи 302
§ 2.3.6. Расчетные соотношения для различных моделей облака . . 305
§ 2.3.7. Выводы из анализа обнаружения движущейся точечной цели
в облаке отражателей и их обсуждение. 310
§2.3.8. Некоторые дополнения к §2.3.5 — 2.3.7 314
ЧАСТЬ III
ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ
Глава 3.1. Разновидности полного разрешения 316
§ 3.1.1. Квазиполное разрешение — обнаружение как разновидность
полного разрешения 316.
§3.1.2. Квазиполное разрешение — различение 317
§3.1.3. Квазиполное разрешение — измерение 319
§3.1.4. Оптимальные оценки для различных функций потерь измере-
измерения. Дисперсии ошибок при оценках максимального правдоподобия. 321
§3.1.5. Разрешение — обнаружение — различение 324
§ 3.1.6. Разрешение — обнаружение — измерение и его алгоритмы
при простой функции стоимости 325
§ 3.1.7. Алгоритмы разрешения—обнаружения—измерения при
нильссоновской функции стоимости 328
§3.1.8. Разрешение как определение числа сигналов (целей). . . . 329
§3.1.9. Модели априорных данных о числе целей при разрешении —
обнаружении — измерении 330
Глава 3.2. Простейшие примеры разрешения — измерения. . . . 331
§3.2.1. Измерение временного положения полезного когерентного
сигнала при известном временном положении мешающих. . . . 332
§ 3.2.2. Одновременное измерение углового положения нескольких
независимых источников некогерентных колебаний при использо-
использовании Л1-элементной антенны 337
Заключение . 344
Список литературы 345
Предметный указатель 353