Спосіб імітації суміші шумоподібного сигналу та завади із заданими спектрами

Спосіб імітації суміші шумоподібного сигналу та завади із заданими спектрами, що полягає у формуванні спектральної густини шляхом складання N гармонічних сигналів з випадковими початковими фазами за виразом 3 42311 Wвх(ω) - спектральна функція широкосмугового випадкового процесу. Зазвичай спектральна функція Wвх(ω) вибирається постійною у смузі частот, що перевищує смугу пропускання лінійного фільтра. При цьому сигнал на виході визначається амплітудно-частотною характеристикою цього лінійного фільтра. Розрахунок фільтра проводиться у наступному порядку. Задається спектральна функція, отримується аналітичний вираз апроксимуючої функції, потім здійснюється пошук схеми вузькосмугового фільтра, яку можливо фізично реалізувати. Недоліком цього способу є неможливість оперативної зміни параметрів імітованого сигналу. Характеристики ж його повинні змінюватися, якщо, наприклад, сигнал використовується для імітації інформації з різних висотних ділянок іоносферного середовища. Ще один недолік цього способу полягає в тому, що його реалізація є порівняно складною як теоретично (багаторазовий розрахунок коефіцієнтів передаточної функції фільтру), так і практично (створення діючого фільтру зі змінними параметрами). Найбільш близьким до способу, що пропонується - прототипом - є спосіб, який описано в [2]. Він полягає у формуванні спектральної густини сигналу, що імітується, за допомогою N окремих незалежних синусоїдальних генераторів, які виробляють гармонічні складові, що рівномірно розподілені вздовж осі частот. Число N обирається, виходячи з необхідної різниці між частотами спектральних складових. Сумарний сигнал у цьому випадку має вигляд: N S сигн ( t ) = åA сигн і sin (wi t + q i ) 4 Спочатку задаються значення спектральних А сигн складових і . Використовуючи їх, записується вираз для потужності корисного сигналу Рсигн як А сигн = Wісигн і Wісигн . (3) Аналогічним чином через М спектральних А зав W jзав j складових [які пов'язані з заданими залежністю вигляду (2)] записується потужність завади Рзав: å (A ) М Р зав @ зав 2 j j =1 . ( 4) Величина відношення сигнал/завада q, що задається для синтезу, описується формулою: Р q = сигн Р зав . (5) Зі співвідношень (3)-(5) випливає, що: å (A ) N q= i=1 М сигн 2 і å( ) . (6) 2 A зав j j =1 Через те, що величини значень спектральних А зав А сигн складових і та j задаються у довільному масштабі, при синтезі сигналу для виконання рівності (6) треба вводити регулюючий коефіцієнт k: å (k × A ) N q= . (2) Тут - величина складової енергетичного спектру, який задається для синтезу. У виразі (1) ωі - кругова частота; θі - випадкова фаза, рівномірно розподілена на інтервалі [-π; π]. Недоліком способу-прототипу є неможливість врахування завадових складових, які завжди присутні в умовах реальних вимірювань та адитивно додаються до корисного сигналу під час його прийому радіолокаційною системою. Об'єктивним показником рівня цих складових є відношення сигнал/завада. Вплив цього фактору на характер імітованого сигналу жодним чином не враховується у способі-прототипі. В основу корисної моделі, що пропонується, поставлено задачу імітації сигналу HP таким чином, щоб мати змогу виробляти миттєві значення шумоподібних сигналів не тільки із заданою формою спектру, але і з заданим відношенням сигнал/завада. Сутність способу, що пропонується, є такою. сигн 2 і i =1 i =1 , (1) де амплітуда і-го гармонічного коливання описується формулою: å (A ) N Р сигн @ i=1 М сигн 2 і å( ) . (7) 2 A зав j j =1 З виразу (7) розраховується необхідне для синтезу значення коефіцієнту к: å (A ) М k = q× зав 2 j j =1 N å( . (8) ) 2 Aісигн i=1 Тепер миттєві значення суміші сигналу та завади можна синтезувати згідно з формулою: M N . (9) S (t ) = k × А сигн sin(w t + q ) + А зав sin(w t + q ) сигн+ зав å[ i =1 і i i ] å[ і j j ] j =1 Робота за способом, що пропонується полягає у наступному. Як і у способі-прототипі, задаються значення А сигн складових корисного сигналу і , які однозначно пов'язані з його енергетичним спектром. Початкові фази θі є випадковими величинами, що рівномірно розподілені на інтервалі [-π; π]. Крім того на заданих частотах ωj вводяться значення спектральних складових завади А зав j , 5 42311 також з випадковими початковими фазами θj, рівномірно розподіленими на інтервалі [-π; π]. Задавши потрібне значення відношення сигнал/завада q, за формулою (8) обчислюється необхідний регулюючий коефіцієнт k, а за формулою (9) синтезується потрібна суміш корисного шумоподібного сигналу та завади. Як приклад, результат моделювання суміші шумоподібних сигналу та завади за способом, що пропонується, наводиться на рисунку 1. Пунктиром зображено форму розрахованого (за публікаціями авторів Сітенко А.Г., Грінченко С.В.) згідно теорії електродинаміки спектру сигналу HP для одного із можливих станів іоносферної плазми (концентрацію іонів водню Н+ вибрано 30 %, концентрацію іонів кисню О+ - 70 %, температуру іонів Ti=1000 К, температуру електронів Тe=3000 К). Цей же спектр було використано в якості спектру корисного сигналу для імітації суміші HP сигналу та завади типу «білий шум» (такий характер завади на практиці зустрічається у вигляді флуктуаційних складових від зоряних скупчень). Синтез проводився згідно виразів (8) і (9). За отриманими миттєвими значеннями імітованої суміші розраховувалися реа Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 льно одержані спектри. Результати зображено на рис. 1а (для випадку q=100) та на рис. 16 (для випадку q=10). Як можна бачити, запропонована процедура моделювання дозволяє адекватно врахувати реальну завадову ситуацію при синтезі суміші шумоподібного сигналу та завади. Внаслідок того, що у відомих способах при моделюванні шумоподібних сигналів із заданою формою спектру не враховується наявність завад з потужністю, яка визначається заданим відношенням сигнал/завада, корисна модель, що пропонується, відповідає критерію «істотні відмінності». Джерела інформації: 1. Лысенко В.Н., Капустян А.А., Бруско А.В. Имитация HP-сигнала // Вестник Харьковского политехнического института. - 1986. - № 234: Исследование ионосферы методом некогерентного рассеяния. - Вып. 4. - c. 60-64. 2. Лысенко В.Н. Синтез модели HP-сигнала // Вестник Харьковского политехнического института. - 1987. - № 248: Исследование ионосферы методом некогерентного рассеяния. - Вып. 5. - c. 2124. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601