Цифровая обработка сигналов атомарными функциями в радиофизических приложениях

• Автор: Смирнов, Дмитрий Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЗОНДИРУЮЩИЕ СИГНАЛЫ НА ОСНОВЕ АТОМАРНЫХ ФУНКЦИЙ В РЛС
1.1. Новые весовые функции Кравченко-Рвачева и их применение при синтезе сложных сигналов
1.1.1. Сложные зондирующие сигналы
1.1.2. ЛЧМ сигналы
1.1.3. Дискретно-кодированные сигналы
1.1.4. Дискретно-кодированные по частоте сигналы
1.1.5. Дискретно-кодированные по фазе сигналы
1.2. Двумерная корреляционная функция и функция
неопределенности зондирующего сигнала
1.3. Численный эксперимент и анализ полученных результатов
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СПЕКТРОВ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ. АТОМАРНЫЕ ФУНКЦИИ В ЗАДАЧЕ СПЕКТРАЛЬНОГО ОЦЕНИВАНИЯ
2.1. Спектральное представление ЛЧМ сигналов. Согласованные фильтры
2.2. Полосовые фильтры на поверхностных акустических волнах
2.3. Оценки спектральной плотности временного ряда на основе атомарных сглаживающих окон
2.4. Численный эксперимент и анализ полученных результатов
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ АТОМАРНЫХ ФУНКЦИЙ К ЗАДАЧАМ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В АНТЕННАХ С СИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРОЙ

3.1. Цифровая обработка сигналов в антеннах с синтезированной апертурой при боковом обзоре
3.1.1. Метод прямой свертки
3.1.2. Двухэтапная обработка сигналов цифровой РСА
3.2. Цифровая обработка сигналов в антеннах с синтезированной апертурой при произвольной ориентации оси синтезированной диаграммы направленности
3.3. Цифровая обработки сигналов в антеннах с синтезированной апертурой при произвольном движении летательного аппарата
3.4. Пространственно-временные характеристики сигналов радиолокационной станции с синтезированием апертуры
3.5. Численный эксперимент и анализ полученных результатов
ГЛАВА 4. НОВЫЙ КЛАСС ВЕЙВЛЕТ-ФУНКЦИЙ КРАВЧЕНКО-РВАЧЕВА И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ
4.1. Новый класс Ш-систем функций Кравченко-Рвачева
4.2. Применение семейства атомарных функций и вейвлет-анализа для обнаружения кратковременных знакопеременных и сверхширокополосных физических процессов
4.3. Численный эксперимент и анализ полученных результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
A. Применение весовых функций Кравченко-Рвачева в радиолокаторе для разрешения большого числа целей
B. Широкополосные сигналы в сложных антенных системах
C. Реализация процедуры восстановления цифровых сигналов на основе алгоритма Зелкина-Кравченко-Басараба
Цифровая обработка сигналов как направление развития науки зародилась в 1950-х годах и представляла поначалу слишком специфическую отрасль радиоэлектроники. Однако за прошедшие пятьдесят лет благодаря успехам микроэлектроники системы цифровой обработки сигналов получили огромное развитие и нашли широкое применение в разных областях науки и техники. Одной из таких областей науки является радиолокация, где требуется, как правило, обработка информации в реальном времени. Радиолокационные системы (РЛС) относятся к классу радиотехнических систем извлечения информации об объектах из принимаемого радиосигнала. Таким образом, РЛС осуществляю поиск и обнаружение радиосигнала с последующим измерением его параметров, содержащих полезную информацию. Физической основой радиолокации является рассеяние радиоволн объектами, отличающимися своими электрическими параметрами от соответствующих характеристик окружающей среды. Одним из направлений радиолокации, получившим в последнее время большое развитие, является радиовидение - наблюдение объектов в радиодиапазоне волн с детальностью оптических систем. Основной задачей для обеспечения радиовидения является получение высокой разрешающей способности по дальности и углу. Однако для этого были необходимы антенны большого размера. Для практической реализации высоко разрешения был разработан метод формирования (синтеза) большой апертуры антенны на борту летательного аппарата. Данный метод получил название синтезированием апертуры антенны.
Радиолокационные станции с синтезированием апертуры (РСА) относятся к классу когерентно-импульсных радиолокационных станций. В когерентных радиолокационных системах в отличие от некогерентных используется информация об изменении не только параметров амплитуды, но и фазы отраженного сигнала. Когерентный приемопередающий тракт РСА включает в себя устройства формирования зондирующего сигнала, усиления и преобразования на промежуточную частоту принимаемого сигнала, фазовые детекторы, АЦП.

(2.32)

Рассматривая эту формулу, приходим к требованиям, чтобы |ф^/(9)|2 было
достаточно мало при достаточно больших 0, ибо только тогда отклонение >Р(Л)*Р(Л) от /(А.) невелико.
Оценки спектральной плотности на основе корреляционных окон.
Рассмотрим стационарный процесс Х/к) с дискретным временем (/ = 0, ± 1, ± 2 ). Спектральная плотность /(со) последовательности Х({) имеет вид [23, 24]
где В(х) - корреляционная функция. Ставится задача оценки спектральной плотности по наблюдаемым значениям х(1), / = 0,1,2 /'/-1. Рассмотрим спектральное оценивания для значений N достаточно больших. В таком случае спектральное оценивание должно производиться для набора диапазонов равной ширины %/М, с центрами в частотах 1у/М, причем отношение N/М тоже достаточно велико. Рассмотрим оценки вида [24]
(2.34)
/№ = ^ИВи№)х(и)х(у)'.
(2.35)
Если
Вп(к) = Ьпе-‘пХ,
то оценка принимает вид
7(Я)= X Ке тЛ^х(и)х(и + п)'.
(2.36)
-ЛА+1
Примем кп = 2%ЫЬп, тогда оценка запишется в виде
(2.37)