4.6.3. Широкополосные сигналы

Импульсный сигнал считается широкополосным, если произведение его длительности на ширину спектра частот . Есть и другой подход в определении широкополосности сигнала. Так, например, в 1990 в США введено общее определение относительной полосы частот η:

В соответствии с этим определением сигналы, имеющие полосу η≤0,01 относится к узкополосным; имеющие 0,01<η≤0,25 относится к широкополосным; имеющие 0,25<η<1 относятся к сверхширокополосным (СШП).

В качестве СШП могут использоваться кодоимпульсные последовательности, линейно-частотно-модулированные сигналы, псевдошумовые сигналы, видеоимпульсы, не имеющие высокочастотного заполнения и радиоимпульсы, имеющие высокочастотное заполнение, состоящее из нескольких периодов высокочастотного колебания. Внешний вид сигналов изображен на рис.4.174.

Широкополосность сигнала достигается путем внутриимпульсной модуляции фазы или частоты колебаний. Широкополосный сигнал (радиоимпульс) имеет ширину спектра в n раз большую, чем импульс той же длительности без внутриимпульсной модуляции ширина его спектра соответствует импульсу без внутриимпульсной модуляции существенно меньшей длительности .

Обработка широкополосных сигналов реализуется в оптимальных фильтрах, импульсы, на выходе которых определяются амплитудно-частотным спектром сигнала. Широкополосные радиоимпульсы в оптимальном фильтре сжимаются, причем тем сильнее, чем больше произведение .

4.6.4. Функция неопределенности фазокодоманипулированного сигнала

Объем тела неопределенности всегда равен 4Е². Из этого следует, что идеальное тело неопределенности имеет вид перевернутой кнопки,

его основной объем сосредоточен в широком основании. Пик в точке τ=0, f_д=0 узкий в обеих плоскостях, что обеспечивает хорошее разрешение по времени и частоте. Вид такой функции неопределенности изображен на рис.4.175.

Подобной функцией неопределенности обладает реализация белого шума. В радиотехнических системах широкое применение нашли ФКМ сигналы, функция корреляции которых при удачном коде фазы приближается к идеальной. Самый лучший бинарный код – код Баркера. При его использовании уровень боковых лепестков функции неопределенности по дальности равен 1/N. Коды Баркера существуют для N=3,4,5,7,13.

С помощью согласованных фильтров производится сжатие сигналов во времени. Коэффициент сжатия равен базе сигнала

(.4.99)

На рис.4.176 изображенафункция неопределенности по дальности ФКМ – сигнала с кодом Баркера, N=5.

Так как базы Баркера существуют только для , то коэффициент сжатия может оказаться недостаточным. Применяют другие коды, среди которых наиболее распространены M – последовательности (коды максимальной длины).

В этих кодах чередование нулей и единиц обладает свойствами случайной последовательности, поэтому соответствующие сигналы называют шумоподобными. М – последовательность может быть реализована с помощью схемы, изображенной на рис.4.177.

Число триггерных ячеек n называется основанием кода. Наибольшее число, которое может быть представлено n – разрядным двоичным кодом, равно 2ⁿ. Длина М – последовательности

N=2ⁿ-1. Вид кода зависит от того, к каким ячейкам подключен сумматор по модулю 2. Полученный код используется для фазовой манипуляции (рис.4.178).

Выбором достаточно большого N обеспечивают необходимое значение коэффициента сжатия и уровня боковых лепестков функции неопределенности.