13.6. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛА, СОПРЯЖЕННОГО С ЗАДАННЫМ ФИЛЬТРОМ

Рассмотрим одно интересное свойство схемы, представленной на рис. 13.17. На этой схеме — передаточные функции фильтров на приемной и передающей сторонах канала связи, при этом выполняется условие

т. е. функции являются комплексно-сопряженными.

При ударном возбуждении четырехполюсника единичным импульсом на его выходе возникает колебание (импульсная характеристика)

которое используется в качестве сигнала, передаваемого по каналу связи. Таким образом,

Нетрудно видеть, что по отношению к этому сигналу приемный фильтр согласован, так как его импульсная характеристика является зеркальным отражением сигнала

Действительно,

(Постоянная задержка входящая в выражение (13.15), здесь опущена.)

Сигнал на выходе фильтра максимизирован в смысле соотношения (13.17).

Итак, для формирования на передающёй стороне сигнала, сопряженного с заданным приемным фильтром, можно применить принцип ударного возбуждения «обратного» фильтра. Под обратным подразумевается фильтр, передаточная функция которого комплексно сопряжена с передаточной функцией «прямого» фильтра.

Так как формирование сигналов и обработка в приемнике обычно осуществляются на промежуточной частоте, то схема (см. рис. 13.17) должна быть дополнена высокочастотным генератором и преобразователем для сдвига спектра сигнала в область высокой частоты в передатчике, а также гетеродином с преобразователем для обратного преобразования частоты в приемнике.

Рис. 13.18. Высокочастотное колебание, манипулированное по фазе

Рис. 13.19. Структурная схема фильтра, согласованного с фазоманипулированным сигналом

Рис. 13.20. Колебание на выходе фильтра, согласованного с фазоманипулированным сигналом

Несмотря на кажущуюся простоту изложенного принципа формирования сигнала, обеспечивающего оптимальность его обработки в приемнике, реализация обратного фильтра является весьма сложной задачей, которая может быть успешно решена не для любого сигнала.

Относительно просто подобная задача решается для системы связи, в которой используется фазоманипулированный сигнал, представляющий собой последовательность радиоимпульсов, следующих без интервалов и различающихся между собой только фазой высокочастотного заполнения: начальная фаза в каждом из импульсов может быть либо 0, либо , причем чередование фаз осуществляется по определенному коду: импульсу приписывается коэффициент b, равный ±1. Знак плюс соответствует фазе , а знак минус — фазе .

На рис. 13.18 изображен подобный сигнал из пяти радиоимпульсов с коэффициентами

Структурная схема фильтра, используемого для обработки подобного сигнала, изображена на рис. 13.19. Фильтр представляет собой соокупность четырехполюсника , согласованного с одиночным импульсом (с длительностью ), и многоотводной линии задержки. Число отводов, следующих через интервалы равно числу элементарных радиоимпульсов в сигнале. Безынерционные четырехполюсники пропускают импульсы, поступающие с отводов линии задержки, без изменения или с изменением на 180° фазы высокочастотного заполнения импульсов.

Чередование коэффициентов является зеркальным по отношению к сигналу. В результате напряжение на выходе приобретает вид, показанный на рис. 13.20 (без учета влияния четырехполюсника ) на форму импульсов).

К концу действия входного сигнала на выходе сумматора выделяется максимальный нмлульс с амплитудой где n — число элементарных импульсов. Таким образом, рассматриваемая цепь осуществляет сжатие сигнала, причем коэффициент сжатия равен , т. е. числу отводов линии задержки.

Число в данном случае играет такую же роль, как произведение для фильтра, осуществляющего сжатие радиоимпульсов с частотно-модулированным заполнением.

Структурная схема обратного фильтра для получения сигнала, представленного на рис. 13.18, изображена на рис. 13.21. От схемы на рис. 13.19 эта схема отличается тем, что входной сигнал подается к противоположному концу линии задержки, благодаря чему чередование коэффициентов является зеркальным по отношению к схеме рис. 13.19. Кроме того, передаточная функция четырехполюсника, осуществляющего внутриимпульсную обработку, является комплексно-сопряженной функции обозначенной на рис. 13.19.

Рис. 13.21. Структурная схема фильтра, обратного по отношению к фильтру на рис. 13.19

Для импульса, симметричного относительно середины, совпадает с . По существу, фильтры, показанные на рис. 13.19 и 13.21, совершенно идентичны, что является большим преимуществом, особенно в тех случаях, когда приемник и передатчик находятся в одном месте, например в радиолокаторе. В подобных случаях генерирование сигнала и его оптимальная обработка при приеме могут быть осуществлены с помощью одного фильтра. Подобная система получила называние ключ-замок.