Параметрами

 

Алгоритмы оптимального обнаружения рассматриваемых сигналов реализуются на основании полученных выражений для отношения правдоподобия (3.29, 3.30) и решающего правила. Решающее правило преобразуем, имея в виду, что сравнение с порогом остается в силе для любой монотонной функции от отношения правдоподобия. На этом основании запишем оптимальное решающее правило

. (3.31)

Используя соотношение (3.29) для величины z , структурную схему обнаружителя можно представить в виде, изображенном на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Структурная схема квадратурного приемника

Такое приемное устройство называют квадратурным приемником. Квадратурные каналы организуют благодаря включению фазовращателя в цепь опорного сигнала одного из перемножителей. Оптимальный обнаружитель должен вычислять модуль корреляционного интеграла z и сравнивать его с порогом z_о. Для этого он состоит из двух взаимно корреляционных устройств (ВКУ), управляемых косинусоидальным и синусоидальным сигналами и вычисляющих соответственно z₁ и z₂ – значения функций взаим­ной корреляции между принимаемым колебанием и указанными ожи­даемыми сигналами. Кроме того, есть два квадратора (устройств возведения в квадрат), сумматора и порогового устройства с порогом z_о. Необходимость использования двух каналов в схеме обнаружителя является естественной платой за незнание (из-за ее случайности) начальной фазы сигнала. Такой квадратурный приемник позволяет обнаруживать сигнал с произвольной начальной фазой.

Действительно, пусть сигнал на выходе верхнего ВКУ .

Аналогично сигнал на выходе нижнего ВКУ .

Сумма их квадратов не зависит от начальной фазы сигнала. В частности, при нулевой начальной фазе сигнал выделяется из шума только нижним каналом корреляционного приемника. При этом уровень сигнала на выходе верхнего канала близок к нулю . В случае, если начальная фаза принятого колебания y(t) близка к , то и , т.е. выделять сигнал будет уже верхний канал, а нижний не будет участвовать в процессе обработки сигнала. При промежуточных значениях начальной фазы в выделении сигнала из шума принимают участие оба канала.

Таким образом, уровень сигнала z на входе порогового устройства не зависит от начальной фазы колебаний .

Вне зависимости от и того, какой из каналов выделяет сигнал, шумы проходят через ВКУ вследствие их линейности, независимо от сигнала и, будучи взаимно независимыми, суммируются в сумматоре по мощности, которая за счет этого возрастает вдвое, ухудшая отношение сигнал-шум. Это и является конечной платой за незнание начальной фазы принятого сигнала.

Заметим, что при обработке сигнала со случайной начальной фазой и амплитудой, структура обнаружителя полностью совпадает с рассмотренной, только ВКУ управляются квадратурными колебаниями с усредненной по разным реализациям огибающей (из-за случайности амплитуды) сигнала.

В заключение заметим, что схема, представленная на рис. 3.5, как и на рис. 3.2, требует знания временного положения ожидаемого сигнала. Если время прихода сигнала неизвестно, а такая ситуация в радиолокации особенно важная и распространенная, то оптимальный обнаружитель усложняется. При разбиении интервала неопределенности времени запаздывания на элементарные участки, длительность каждого из которых определяется требуемой разрешающей способностью, можно построить многоканальный обнаружитель. Каждый канал его настраивается на сигнал с соответствующим ожидаемым запаздыванием. Решение об обнаружении сигнала принимается одновременно с оценкой времени запаздывания. То обстоятельство, что корреляционные схемы приема должны иметь для просмотра всей дальности большое число каналов, является их недостатком. Ниже будет рассмотрена реальная схема оптимального обнаружителя, работающего в широком диапазоне времени запаздывания при использовании одного приемного канала. Это схема оптимального фильтрового приемника.