2.6.2.2. Нормирование уровня длинных импульсных помех с помощью схемы шоу

Схема ШОУ (рис. 2.150,а) состоит из широкополосного фильтра Ш, ограничителя О, узкополосного фильтра У. Рассмотрим воздействие на нее радиоимпульсного сигнала длительностью ₁ шума и помехи длительностью _п1. Пренебрегаем искажениями сигнала и помехи в широкополосном фильтре, что вполне допустимо при его большой полосе. Узкополосный фильтр будем считать оптимальным для сигнала. Тогда отношение сигнал-шум на его выходе

,

где Ез — энергия сигнала на входе этого фильтра;

N₀₃ — спектральная интенсивность шума на его входе.

а б

Рис. 2.150. Схема ШОУ (широкая полоса - ограничитель-узкая полоса)

При идеальном ограничении входного колебания (рис. 2.151) выходное колебание имеет вид меандра, принимающего значения ±Uо. При этом энергия сигнала на выходе этого ограничителя (т.е. на входе узкополосного фильтра) Ез= 1/2 V² _з₁ =1/2(₁U₀)²₁, а спектральная интенсивность шума N₀₃=W_ш3/F_ш=1/F_ш х 1/2(₁U₀)², где ₁= 4/ — коэффициент первой гармоники образовавшегося при ограничении колебания в виде меандра, а W_ш3— мощность шума на входе узкополосного фильтра. Подставляя два последних выражения в им предшествующее, получаем

где n = F_ш ₁ F_ш / F_у — отношение полос пропускания широкопо- лосного и узкополосного фильтров.

Чем больше это отношение, тем больше отношение сигнал-шум на выходе рассматриваемой схемы. Физически это объясняется тем, что с расширением полосы широкополосного фильтра уменьшается спектральная интенсивность шума после ограничения и мощность после узкополосной фильтрации.

Рис. 2.152. Прохождение сигнала, короткой и длинной помех через схему ШОУ

Рассмотрим прохождение радиоимпульсов сигнала, короткой и длинной помех (различающихся тем, что длительности короткой помехи _п1 меньше, а длинной помехи "_п1больше длительности сигнала ₁ через систему ШОУ, в качестве узкополосного фильтра которой применяется оптимальный фильтр для импульсного сигнала указанной длительности.

Анализ временных диаграмм амплитуд напряжений (рис.2.152) в различных точках структурной схемы (рис. 2.150, б) показывает, что сигнал, короткая и длинная помехи имеют соответственно амплитуды напряжений на выходе системы

V₄=1/ V₃_1,

U_п4=1/ U_п3_п1,

U"_п4=1/ U_п3_1,

где ( — постоянная времени контура ВИРУ, связанная, с его полосой пропускания F соотношением  = (F)^-1, причем  » ₁ и  » _п1 , а V₃ и U_п3 — амплитуды сигнала и помех на выходе ограничителя. Ввиду равенства последних (V₃ = U_п3) амплитуды сигнала и длинной помехи совпадают:

V₄= U"_п4, а амплитуда короткой помехи U_п4⁼ V₄ (_п1 /₁).

рис. 2.153. Зависимость отношения помеха-шум на выходе схемы ШОУ от длительности входной помехи

Все это — следствие того, что совокупность задерживающего и вычитающего устройств в оптимальном фильтре ограничивает время интегрирования любого входного колебания длительностью ₁ сигнала на входе.

Следовательно, если длительность помехи равна или больше длительности сигнала, то ее амплитуда на выходе узкополосного фильтра совпадает с амплитудой сигнала. Если же длительность помехи меньше длительности сигнала, то ее амплитуда и отношение помеха-шум пропорциональны длительности помехи.

Таким образом, отношение помеха-шум на выходе (рис. 2.153)

При _п1≤₁

При _п1>₁

Важно отметить, что уровень помехи на выходе совершенно не зависит от ее амплитуды на входе (если она, конечно, достаточно велика). Схема ШОУ осуществляет селекцию импульсных помех по длительности. Помеха нормируется к уровню шума (₄1), если ее длительность удовлетворяет условию

Следовательно, схема ШОУ защищает только от достаточно коротких настроенных импульсных помех.

С точки зрения лучшего нормирования помех, а также уменьшения числа взаимных помех, создаваемых радиосистемами с близкими несущими частотами, которые попадают в полосу пропускания предограничительного фильтра, отношение n следует выбирать меньше. Но при этом уменьшается отношение сигнал-шум, а следовательно, и вероятность обнаружения сигнала. Кроме того, при уменьшении n увеличиваются потери из-за нелинейности обработки, обусловленные уменьшением степени нормализации шумов в узкополосном фильтре после ограничения. Расчеты показывают, что если при n =100 они составляют 1,5 дБ, то при n=10 возрастают до 5 дБ. На практике динамический диапазон сигналов выбирают q = 5  10 из условия нормальной работы индикатора кругового обзора, что соответствует n = 12,5  50.