Способы увеличения отношения сигнал/шум в приемнике радиостанции

Принятый сигнал u (t) содержит две составляющие.

где x (t) — полезный сигнал; ?,(/) — помеха (шум).

Метод накопления

Пусть, например, требуется обнаружить сигнал, представляющий собой последовательность видеоимпульсов длительностью тис периодом следования Т (рис. 9.4, а). На вход обнаружителя поступает сигнал, маскированный помехами (рис. 9.4, б).

Рис. 9.4. Пример обнаружения сигнала

При большом уровне шума можно принять паузу за импульс и наоборот. Если взять отсчет функции U (t) в некоторые моменты времени t_{ и просуммировать их, то получим

При суммировании регулярной функции суммируется напряжение или ток. При суммировании случайной функции суммируется мощность. Поэтому.

где G_H — проводимость нагрузки;

Отношение сигнал/шум где.

Таким образом, используя метод накопления, можно увеличить отношение сигнал/шум в п раз, где п — число отсчетов.

Метод фильтрации

Если по радиоканалу передается сигнал, основная часть спектра которого занимает полосу А/, то шум на выходе приемника.

где N — коэффициент шума приемника; к — постоянная Больцмана; Т — температура, К; Af— полоса пропускания приемника.

Отношение сигнал/шум.

Уменьшая Д/ увеличиваем отношение сигнал/шум. Важно при этом не потерять информацию о сигнале, т. е. не уменьшать полосу пропускания приемника до неприемлемо низкого уровня.

В общем случае, когда сигнал и помеха не являются узкополосными, требуется найти ту частоту /₀, на которую следует настраивать фильтр и его полосу пропускания Д/ (рис. 9.5).

Рис. 9.5. Общий случай распределения спектральной плотности мощности сигнала и помех:

S_c и S_II0M — спектральные плоскости мощности, соответственно сигнала и помехи.

Применение широкополосных радиосигналов

Радиосигналом называют одиночные или периодически повторяющиеся радиоимпульсы, для их характеристик используют следующие параметры:

• 1) длительность t ;
• 2) ширину спектра по уровню -3 дБ — А /__{3 дБ};
• 3) базу.

Базой сигнала называют произведение его длительности на ширину спектра.

Радиосигналы бывают простые и сложные. У простых радиосигналов В «1, у сложных — В :"1.

Примером простого радиосигнала является периодическая последовательность радиоимпульсов длительностью t_c, периодом Т и частотой заполнения /₀. Ширина спектра такого сигнала составляет.

Как следует из рис. 9.6, база простого сигнала

Рис. 9.6. Пример простого радиосигнала:

аи б — временная и спектральная зависимости Сложные радиосигналы представляют собой непрерывные колебания в течение времени t, частота или фаза которых меняются по известному закону. Ширина спектра сложного сигнала.

Если для обнаружения сложного радиосигнала применен квазиоптимальный фильтр, то на выходе фильтра длительность радиосигнала, в соответствии с параграфом 9.2,.

Поскольку за счет внутриимпульсной частоты или фазовой модуляции ширина спектра радиосигнала расширяется, то на выходе фильтра длительность импульса уменьшается. Подставив в (9.4) выражение (9.3), получим.

Таким образом, длительность сложного радиосигнала на выходе согласованного фильтра уменьшается в В раз. По закону сохранения энергия сигнала.

где Р' — мощность сложного радиосигнала на выходе согласованного фильтра. Следовательно, мощность радиосигнала увеличивается на выходе фильтра.

Рассчитаем отношение сигнал/шум на входе и выходе приемника. Если на входе имеется сигнал мощностью Р_с и шум мощностью.

то на выходе.

где К_р — коэффициент передачи приемника, а отношение сигнал/шум на выходе к его значению на входе.

Итак, применяя сложные сигналы, можно существенно Р_с

улучшить отношение —.

?*Ш.