книги из ГПНТБ / Гусев, К. Г. Поляризационная модуляция

пользовать схему с квадратичными или с линейными де­ текторами (рис. 6.8). В этом случае необходимо поло­ жить ?0 = 0, т. е. не модулированная по углу эллиптич­

ности волна должна быть линейно поляризована.

Для выделения сообщения Sg (t) можно воспользо­

ваться одной из схем, приведенных в § 6.4. Однако во всех случаях при этом необходимо предварительно

сигналов по амплитуде. Полученные путем ограничения сигналы постоянной амплитуды можно подать, например, на фазовый детектор, на выходе которого получим напря­

Р и с. 6.15,

162

ctBOM ее является простота технической реализаций,

а существенный недостаток схемы состоит в том, что она не позволяет применять достаточно глубокую модуляцию по ср из-за трудностей хорошего ограничения сигнала при глубокой модуляции по амплитуде. Практически величи­ на девиации угла эллиптичности Д<р не должна превос­ ходить (20 ... 25)°, что энергетически невыгодно, так как при этом снижается эффективность использования мощности сигнала и ухудшается помехоустойчивость ка­ нала передачи сообщения S^t).

Обеспечить постоянство амплитуды сигнала, модули­ рованного по фазе сообщением Sg (t), можно не только

путем амплитудного ограничения. Поскольку амплитуды

наковы коэффициенты передачи каналов £ и щ приемника.

с квадратичной характеристикой, и на схему выделения когерентного опорного напряжения (ВОН). На выходе удвоителей частоты после фильтрации получим сигналы

Эти сигналы подаются далее на преобразователи часто­ ты СМ1 и СМ2 с нижней и верхней настройкой частоты

гетеродина. Как видно из рис. 6.16, в качестве гетеро­ динного используются когерентное с обрабатываемыми сигналами напряжение промежуточной частоты и на­ пряжение утроенной частоты. Преобразование частоты с верхней и нижней настройкой гетеродина позволяет получить сигналы на выходе каналов | и г) с одинаковым знаком фазы:

и"%(0 = Kl%K2%cos2 [Д«р59 (0 — и/4] cos [orf -j-

+2Дв5,(О + 2(0о- 6 А)],

Фазовое детектирование этого напряжения позволяет вы­ делить сигнал S$(t). Напряжение на выходе фазового

детектора при равенстве амплитуд опорного и сигналь­ ного напряжений будет описываться выражением u0(t) =

= KKasin[A059 (t)\ если обеспечить сдвиг фаз опорного

и сигнального напряжения в статическом режиме 90я. Линейный участок фазового детектора в этом случае со­ ответствует АЮ^я/4.

Г Л А В А 7

ОСНОВНЫЕ понятия и СООТНОШЕНИЯ ТЕОРИИ

ОПТИМАЛЬНОГО ПРИЕМА ПМ СИГНАЛОВ

В процессе приема поляризационно-модулированных сигналов в приемную систему поступает либо смесь поляризационно-модулн- рованного сигнала с помехами, либо одни помехи, если нет сиг­ нала.

164

Принятую смесь ПМ сигнала с помехой приемная система долж­ на подвергнуть анализу и вынести конкретное решение о сигнале, г. е. определить наличие или отсутствие сигнала, наличие какоголибо определенного типа сигнала, отличающегося от других ПМ сигналов, или оценить какой-либо поляризационный параметр ПМ сигнала.

Система принимает решение на основе анализа поляризацион­ ной структуры смеси сигнала с помехой по определенному правилу. Правило принятия решения указывает методику обработки при­ нимаемой смеси, приводящую к решению. Основными задачами теории оптимального приема поляризационно-модулированных коле­ баний являются:

—отыскание путей реализации систем, работающих с ПМ сиг­ налами по оптимальным правилам решения;

—определение минимальных ПМ сигналов, которые еще могут быть приняты с допустимым риском ошибки;

—оценка реальных приемных систем ПМ сигналов путем сравнения их с оптимальными.

7.1.СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

СПМ СИГНАЛАМИ

Статистические модели радиолиний, встречающиеся в литературе [25, 36] по статистическому моделированию систем передачи сообщений, можно распространить и на радиолинии, использующие ПМ сигналы. Спецификой таких радиолиний является использование в качестве переносчиков сообщений поляризационных параметров электромагнитной волны.

Пространство сообщений Е состоит из множества воз­ можных значений, передаваемых по п каналам сообще­

каналами. В общем случае подпространства Ej могут

быть перекрывающимися и неперекрывающимися, функ­ ционально зависимыми и независимыми между собой. Сообщения, заключенные в подпространствах Ej, также

могут быть функционально зависимыми или независимы­ ми. Сообщения е/г,-, гдеб — номер сообщения в j-м канале,

могут иметь различный смысл в зависимости от назначе­ ния системы связи. Они представляют собой значения не­ которого измеряемого параметра или совокупности изме­ ряемых параметров. Параметры могут передаваться по ка­ налам как в аналоговом, так и в дискретном виде. Сообще­ ния щ,- могут, наконец, представлять некоторые временные процессы или даже совокупности временных процессов.

165

Множество всех сигналов S (t\ Я), различающихся

значениями параметра Я, заполняет пространство сигналов

<?. Далее ПМ сигналы S(t\ Я) передаются по каналу

связи, в котором действуют помехи. Если пересчитать помехи, действующие в устройствах формирования ПМ сигналов и в устройствах селекции и обработки, на вход приемной системы, то совместно с внешними помехами случайные и регулярные помехи по способу их воздей­ ствия на ПМ сигнал можно подвергнуть традиционному

делению на аддитивные n(t) и мультипликативные р(^).

Воздействие этих помех может быть отображено в виде

оператора J, так что на вход приемного устройства бу-

—^

ОS2(/; Я)

—диагональная матрица ПМ сигнала без помех; и (7; Я) —

вектор-столбец колебаний на входе приемной системы. —^

Пространство U представляет собой множество всех

возможных значений принимаемых электромагнитных коле-

баний u(t; Я) и называется пространством колебаний

на входе приемной системы. Статистические характе­ ристики помех и оператора TPJ, определяющего работу

линии связи с ПМ сигналами, считаются известными. Это значит, что определены двумерные плотности ве­

сматривать случай, когда частично или полностью не­ известны априорные плотности вероятностей помех

f{n(i)] и f [p(7)L однако это сильно усложняет задачи

синтеза и анализа приемных систем и нами рассматри­ ваться не будет.

(67

Приемная система ПМ сигналов производит над

—►

принятыми электромагнитными колебаниями u(t\ Я) операции Тп или Тп', включающие в себя кроме обычных

операций операции разделения сообщений по соответ­ ствующим каналам передачи информации, в результате

чего на ее выходе формируются решения относительно

—►

ПМ сигналов S*(t; X) или оценки Яг* поляризационных параметров Яг- этих сигналов, воспроизводящие передан­ ные сообщения ejh.

должны совпадать со структурой пространства передан-

ранства принимаемых колебаний U.

В таком изложении проблемы решений и оценок предполагалось, что выборки производятся дискретно и что интервал выборок задан и конечен. Однако ни пер­ вое, ни второе из этих допущений, предположенные для удобства описания, не являются совершенно необходи­ мыми. Процесс выбора может быть и непрерывным, что не вызовет недоразумений и не нарушит общности рассуждений.

Предложенное описание системы связи с ПМ сигна­ лами носит общий характер и его можно отнести прак­ тически к любой системе передачи информации, в част­ ном случае, и к системам, использующим обычные сигналы. Статистическая модель системы передачи ин-

168

формации в соответствии с вышеизложенными рассужде­ ниями может быть представлена в виде, изображенном на рис. 7.1. К специфике радиоканалов с ПМ сигналами можно отнести то, что преобразование временных про­ цессов в пространственно-временные происходит в поля­ ризационных модуляторах, в передающих и приемных

Рис. 7.1.

антеннах, в то время как в радиолиниях с обычными сигналами эти преобразования осуществляются только в антенно-фидерных устройствах. Поэтому для более

антенну к системе, осуществляющей операции Тр, а при­ емную — Т„ или Тп'.

Это выражение моделирует работу систем радиотеле­ метрии, радиосвязи, траекторных измерений и др. си­ стем, которые используют ПМ сигналы. В частном слу­ чае они будут справедливы и для радиолиний с обыч­ ными сигналами.

Опираясь на рассмотренную статистическую модель, можно сформулировать в общих чертах задачу синтеза приемных систем ПМ сигналов следующим образом.

169