Главная > Методы обработки сигналов > Адаптивная обработка сигналов
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Пространственные схемы

Прежде чем перейти к рассмотрению способов адаптивной фильтрации и обработки сигналов, которые можно использовать в адаптивных решетках, необходимо рассмотреть несколько видов схем пространственных решеток. На рис. 13.14 приведена схема адаптивной решетки для обработки узкополосных сигналов. Здесь каждый отдельный элемент антенны соединен с умножителем на переменный весовой коэффициент и с задержкой на четверть периода, выход которой, в свою очередь, соединен с еще одним умножителем на переменный весовой коэффициент. Как показано на рисунке, взвешенные сигналы суммируются. Таким образом, сигнал каждого элемента, который полагаем монохроматическим или узкополосным, умножается на комплексный коэффициент передачи Фиксируя значения обоих весовых коэффициентов, можно выбрать любые фазовые угол и амплитуду комплексного коэффициента передачи из области значений, ограниченной только значениями этих двух весовых коэффициентов. Таким образом, оба весовых коэффициента и задержка (на фазовый угол 90°) полностью обеспечивают перестраиваемую линейную обработку узкополосных сигналов, принятых каждым отдельным элементом антенны.

Решетка на схеме рис. 13.14 реализует общий способ сложения сигналов элементов антенны в перестраиваемой линейной структуре, когда сигналы и помехи являются узкополосными. Отметим, что такой же общности (для узкополосных сигналов) можно достичь даже в том случае, когда задержки не соответствуют точно фазовому сдвигу на центральной частоте . Выбор сдвигов фаз, близких к необходим для обеспечения малых значений весовых коэффициентов, но принципиально не является обязательным.

При необходимости принимать сигналы в некотором диапазоне частот каждую из задержек в схеме на рис. 13.14 можно заменить адаптивным трансверсальным фильтром (рис. 13.15).

Рис. 13.14. Схема адаптивной решетки для приема узкополосных сигналов

Рис. 13.15. Схема адаптивной решетки для приема широкополосных сигналов

Такая линия задержки с отводами позволяет перестраивать коэффициент передачи и фазу для ряда частот в заданном диапазоне. При очень небольшом временном шаге А эта схема приближается к идеальному фильтру, который позволяет регулировать коэффициент передачи и фазу на каждой частоте в полосе пропускания.

Следующим шагом является разработка такого алгоритма адаптации, который позволял бы перестраивать весовые коэффициенты и добиваться требуемой пространственной и частотной фильтрации. Этот алгоритм должен обеспечивать заданный коэффициент передачи решетки в заданном направлении приема при одновременной режекции помех.

Если принятые элементами адаптивной решетки сигналы состоят из суммы составляющих сигнала и шума, то сигнал воспроизводится (а шум подавляется) наилучшим в среднеквадратическом смысле образом тогда, когда полезным откликом адаптивного устройства обработки является сам сигнал. Однако обычно при адаптации сигнал не известен. Если бы сигнал был известен, то не нужны были бы приемники и приемная решетка.

В рассматриваемых здесь адаптивных антенных системах сигнал полезного отклика получают искусственным введением описанного выше пилот-сигнала, который полностью известен и обычно формируется в приемнике. Пилот-сигнал формируется таким образом, что его спектральные и пространственные характеристики соответствуют входному сигналу.

В некоторых случаях эти характеристики могут быть известны априори, но вообще они являются оценками параметров входного сигнала.

Адаптация с пилот-сигналом приводит к тому, что решетка формирует луч в направлении пилот-сигнала, который имеет, по существу, плоскую спектральную характеристику и линейный фазовый сдвиг в полосе пилот-сигнала. Более того, попадающие на адаптивную решетку направленные помехи приводят к тому, что в их полосах пропускания и их направлениях формируются провалы. Эти утверждения иллюстрируются описанными ниже экспериментами.

Обычно при введении пилот-сигнала использование выходного сигнала устройства формирования лучей становится неэффективным. Для исключения этого недостатка разработаны специальные алгоритмы адаптации. В одном из них попеременно осуществляется адаптация по пилот-сигналу для формирования основного луча, а затем, при отключенном пилот-сигнале, по естественным входным сигналам — для подавления помех. В другом алгоритме производится адаптация по входному сигналу в течение всего времени, но его реализация требует больших аппаратурных затрат.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление