МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский университет

«Московский институт электронной техники»

Институт микроприборов и систем управления имени Л.Н. Преснухина

Отчет по выполнению лабораторной работы 4

По теме: «Характеристики обнаружителей пачечного сигнала»

Вариант 15

Выполнил Склизков Д.В. Группа РТ-41

Москва 2023

Когерентность – согласованность по времени

Детерминированность – процесс, исход которого полностью определен алгоритмом, значениями входных переменных и начальным состоянием системы

Флуктуация – случайное изменение

№ вар.	15
Fd (частота дискретизации)	30
Fs (несущая частота)	10

Задание 1.

1. Исследование характеристик обнаружителя когерентной пачки

1.1. Ознакомьтесь со схемой обнаружителя когерентной пачки, приведите эту схему в отчете с краткой характеристикой и назначением блоков, входящих в состав устройств обнаружения.

getSignal – функция формирования пачки радиоимпульсов для

устройства когерентной обработки (амплитуда импульсов постоянна в

пределах пачки)

btFilter – функция, моделирующая работу фильтра, согласованного с пачкой радиоимпульсов

aDetect – функция, моделирующая работу амплитудного детектора

Визуализация – блок, показывающий временные диаграммы входного сигнала с шумом, сигнала после обработки согласованным фильтром и сигнала после амплитудного детектора

Пороговое устройство – устройство, сравнивающее сигнал с порогом

1.2. С помощью программы sf1.m по методике, приведенной выше, определите для своего варианта характеристики обнаружения устройства когерентной обработки пачек при отсутствии флуктуаций сигнала. Расчеты выполнить при двух значениях вероятности ложной тревоги и . Рекомендуются следующие значения параметров сигнала и помехи:

– для обнаружителя когерентной пачки ориентировочными значениями порога является 24,4 для вероятности ложной тревоги F = 0,01 и 20,4 для вероятности ложной тревоги F = 0,1;

– задать нефлуктуирующий сигнал, установив значение параметра dkf1=0;

– при вычислении вероятности ложной тревоги F принимать число пачек Np=1000, при вычислении вероятности правильного обнаружения D число пачек Np=500;

– при определении вероятности правильного обнаружения диапазон изменения отношения сигнал/шум на входе обнаружителя от 0,01 до 0,1 с шагом 0,01;

Результаты вычислений отобразите в таблице, форма которой приведена ниже, а также постройте графики зависимостей вероятности правильного обнаружения от отношения сигнал/шум. Для построения графиков зависимостей можно использовать программу Grafic.m.

Выполнение:

Внесение своих параметров:

clear;

Fd = 30; % частота дискретизации

%ПАРАМЕТРЫ СИГНАЛА, ПОМЕХИ И ОБНАРУЖИТЕЛЯ

%параметры радиоимпульса

Fs = 10; % несущая частота

Lact = 80; %длительность импульса

Lpass = 80; % длительность паузы

%параметры пачки

Ns = 4; % количество импульсов в пачке

Lrest = 1000; % интервал между пачками

%параметры эксперимента

Np = 1000; % количество пачек

sn = 0.0; %сигнал-шум на входе устройства

dkfl = 0; % 0 - без флуктуаций

%параметры обнаружителя

trsh = 20.4; % порог

F = 0.076  0.1, вероятность ложной тревоги примерно равна требуемой (порог 20.4)

F = 0.012  0.01, вероятность ложной тревоги примерно равна требуемой (порог 24.4)

Теперь измеряем вероятность правильного обнаружения

Np = 500; % количество пачек

sn = 0.01; %сигнал-шум на входе устройства

Получаем следующие результаты:

F = 0,1 (порог 20,4)			F = 0,01 (порог 24,4)
(отношение сигнал/шум)		D(вероятность прав.сигн.)	(отношение сигнал/шум)		D(вероятность прав.сигн.)
Рекомендуемое	Фактическое		Рекомендуемое	Фактическое
0,01	0,0097	0,256	0,01	0,0096	0,078
0,02	0,0204	0,490	0,02	0,0206	0,258
0,03	0,0307	0,724	0,03	0,0301	0,472
0,04	0,0398	0,842	0,04	0,0387	0,642
0,05	0,0500	0,916	0,05	0,0479	0,750
0,06	0,0596	0,958	0,06	0,0591	0,866
0,07	0,0702	0,980	0,07	0,0715	0,910
0,08	0,0824	0,992	0,08	0,0822	0,962
0,09	0,0882	0,998	0,09	0,0867	0,982
0,1	0,1042	1	0,1	0,0990	0,992

Строим график по таблице:

%Программа построения графика по таблице значений аргумента и функции

clear %очистка и задание параметров сигнала

ro1=[0.0097 0.0204 0.0307 0.0398 0.0500 0.0596 0.0702 0.0824 0.0882 0.1042] %вектор значений аргумента

%(отношение сигнал/шум)

d1=[0.256 0.490 0.724 0.842 0.916 0.958 0.980 0.992 0.998 1] %вектор значений функции №1

ro2=[0.0096 0.0206 0.0301 0.0387 0.0479 0.0591 0.0715 0.0822 0.0867 0.0990] %вектор значений аргумента

%(отношение сигнал/шум)

d2=[0.078 0.258 0.472 0.642 0.750 0.866 0.910 0.962 0.982 0.992] %вектор значений функции №2

%(вероятность правильного обнаружения)

Данный график показывает зависимость вероятности правильного обнаружения от отношения сигнал/шум. Чем больше отношение сигнал/шум, тем больше вероятность правильного обнаружения.

Оранжевый график ниже, потому что мы при неизменных уровнях помех и сигнала увеличили порог, F – уменьшилась, но соответственно и D уменьшилась.

1.3. Аналогично 1.2 определите характеристики обнаружения устройства когерентной обработки пачек при медленных флуктуациях сигнала, установив значение параметра dkf1=1.

Результаты оформите аналогично 1.2. Объясните, полученные зависимости вероятности правильного обнаружения от отношения сигнал/шум на входе обнаружителя D=D(p), а также взаимное расположение графиков, полученных при значениях вероятности ложной тревоги F = 0,1 и 0,01.

Выполнение:

Устанавливаем флуктуацию сигнала:

dkfl = 1; % 1 - флуктуирующий сигнал, 0 - без флуктуаций параметры обнаружителя

F = 0.066  0.1, вероятность ложной тревоги примерно равна требуемой (порог 20.4)

F = 0.011  0.01, вероятность ложной тревоги примерно равна требуемой (порог 24.4)

Дальше делаем все тоже самое что и в пункте 1.2, измеряем вероятность правильного приема и реальное отношение сигнал/шум:

F = 0,1 (порог 20,4)			F = 0,01 (порог 24,4)
(отношение сигнал/шум)		D(вероятность прав.сигн.)	(отношение сигнал/шум)		D(вероятность прав.сигн.)
Рекомендуемое	Фактическое		Рекомендуемое	Фактическое
0,01	0,0093	0,206	0,01	0,0099	0,114
0,02	0,0179	0,378	0,02	0,0179	0,244
0,03	0,0251	0,506	0,03	0,0282	0,354
0,04	0,0438	0,602	0,04	0,0392	0,446
0,05	0,0466	0,668	0,05	0,0469	0,512
0,06	0,0605	0,718	0,06	0,0586	0,574
0,07	0,0702	0,728	0,07	0,0642	0,592
0,08	0,0745	0,734	0,08	0,0720	0,662
0,09	0,0779	0,748	0,09	0,0820	0,670
0,1	0,0889	0.822	0,1	0,0867	0,696

Строим график по таблице:

Видим, что наличие флуктуаций портит качество приема сигнала, фактическое значение отношения сигнала/шум заметно сильнее отличается от рекомендованного значения, а вероятность правильного приема снизилась.

1.4. Изобразите эпюры напряжений в характерных точках обнаружителя (на входе обнаружителя, на выходе согласованного фильтра и на выходе амплитудного детектора) при отношении сигнал/шум   0 и   0,05.

1.5. Объясните полученные результаты, в частности, объясните взаимное расположение кривых зависимостей D,F для разных типов сигналов.

Выполнение:

1. Без флуктуаций

  0

  0,05

  1

10 импульсов в пачке:

С флуктуациями:

  0

  0,05

Данные графики – это временные диаграммы сигналов

1 график – сигнал с шумом

2 график – сигнал после фильтра

3 график – сигнал после амплитудного детектора

  1

Вывод: чем больше отношение сигнал/шум, тем отчетливее видны импульсы в пачке, флуктуации снижают качество принимаемого сигнала.