Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время в радиотехнических системах различиош назначения чисто применяются широкополосные сигналы большой длительности. Использование таких сигналов, наливаемых сигналами с большой базой, позволяет улучшить номехозащн і ценность радиоенстем, обеспечить кодовое разделение каналов и системах связи, повысить точность и разрешающую способность радиолокационных и навигационных средств.
Широкое распространение упомянутых сигналом делает весьма акгут альиой задачу создания эффективных средств для их обработки. Т.'.кие средства можно разделить на две основные группы: цифровые к аналоговые.
Цифровые устройства обладают высокой точностью вычислении, гибкостью, большим динамическим диапазоном. Однако, быстродействие цифровых процессоров отстает от насущных потребностей. Кроме того, их масса, габариты, энергопотребление и стоимость быстро возрастают с увеличением полосы частот обрабатываемых сигналов.
Среди аналоговых средств весьма перспективными являются акусто-аптическне (АО) устройства, которые в настоящее время позволяют обрабатывать в реальном времени сигналы с полосой частот в сотни мегагерц в гигагерцевом диапазоне. Кроме того, они обладают таким достоинством оптических методов обработки информации, как простота :ш~ полпенни важнейших интегральных преобразований. Особенный интерес при обработке сигналов с большой базой представляют Л О устройства с временным интегрированием, допускающие длительность обрабатываемых сигналов, измеряющуюся десятками миллисекунд и ограниченную временем накопления фотоприемннка.
Однако, алгоритмы обработки сигналов, реализуемые с помощью известных схем акустооптических корреляторов с временным'интегрированием (АОКВИ), как правило, отличаются от оптимальных, что не позволяет в полной мере реализовать возможности ЛО методов.
В то же время сочетание акустооптических процессоров с цифровыми устройствами позволяет улучшить характеристики аппаратуры и получить качественно новые функциональные возможности. Цифровал поелл-/іезетпорііГї'.ї обработка сигналов мокст !к:поль?отлт,ся длу устранении вышеупомянутой неидеальїгісік аліорит.чші, а та.кгке, например, для fw-іі'ілн'чіия спектрального анчднза в ЛО иоррел^торе. Тргбурмо? быстра-
— 2 —
действие цифровых схем при этом невелико, что позволяет создавать компактные устройства с низким энергопотреблением. Таким образом, разработка гибридных акусто-оптико-цифровых процессоров для обработки широкополосных радиосигналов является весьма перспективной.
Из вышесказанного видна актуальность проведения теоретических и экспериментальных исследований акустооптических процессоров (АОП), анализа алгоритмов их работы, расчета предельно достижимых параметров, создания цифровых схем последетекторной обработки.
Цепь работы — исследование АОП для корреляционного и спектрального анализа СВЧ радиосигналов, включающего в себя двумерный квадратурный АОКВИ, разработанный на кафедре Теоретических основ радиотехники СПб ГЭГУ, и устройство последетекторной цифровой обработки сигналов на базе персонального компьютера.
Основная задача исследования. В процессе выполнения работы в соответствии с поставленной целью решались задачи статистического анализа АОП при обработке детерминированных и случайных радиосигналов с учетом влияния реальных факторов.
Новые научные результаты:
предложен алгоритм обнаружения случайного сигнала, позволяющий полиостью реализовать частотные возможности двумерного АОКВИ и имеющий малые потери чувствительности по сравнению с оптимальным алгоритмом, исследованы его характеристики, разработана соответствующая схема последетекторной обработки сигналов;
рассчитан динамический диапазон двумерного АОКВИ при обработке как детерминированных, так и случайных радиосигналов, предложена методика определения оптимальных уровней входных сигналов устройства и времени интегрирования с целью максимизации данного параметра;
проведен анализ влияния преднамеренных помех на чувствительность и динамический диапазон АОКВИ при корреляционной обработке детерминированного сигнала;
экспериментально проверена возможность квадратурной корреляционной обработки и спектрального анализа радиосигналов в диапазоне СВЧ.
Практическая ценность. Полученные результаты могут служить основой для разработки акустооптических процессоров, предназначенных для обработки широкополосных радиосигналов как щ;герминцро-
__ з —
ванного, так її случайного характера п радиотехнических системах различного назначения. Предложенные алгоритмы после-детекторной обработки сигналов расширяют функциональные возможности и улучшают качественные показатели акустооптического процессора радиосигналов СВЧ диапазона.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на международной конференции "Оптика лазеров-93," С.Петербург, 1993 г.; международной конференции по оптической обработке информации, С.Петербург, 1993 г.; IEEE Ultrasonics Symposium, США, Балтимор, 1993 г.; международном симпозиуме по поверхностным ьолнам в твердых и слоистых структурах и национальной конференции по акустоэлектронике, Москпа — С.Петербург, 1994 г.; IEEE Ultrasonics Symposium, Франция, Канны, 1994 г.; научно-технических конференциях СПб ТЭТУ,' 1993 1995 гг.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ: 6 статей и 5 тезисов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав.с выводами, заключения и приложения. Основная часть работы изложена на 126 страницах машинного текста. Работа содержит 52 рисунка и 9 таблиц. Список литературы включает 59 наименований.