Материал: Обработка сигналов в системах радиомониторинга. методические указания к проведению практических занятий для студентов бакалавриата. Токарев А.Б

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра радиотехники

ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ РАДИОМОНИТОРИНГА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к проведению практических занятий №1-2 для студентов бакалавриата

направления 11.03.01 «Радиотехника» очной формы обучения

Воронеж 2021

УДК 621.37 ББК 32.84

Составитель

д-р техн. наук А. Б. Токарев

Обработка сигналов в системах радиомониторинга: методические указания к проведению практических занятий №1-2 для студентов бакалавриата направления 11.03.01 «Радиотехника» очной формы обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; cост. А. Б. Токарев. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2021. 26 с.

Содержат краткие теоретические сведения о работе систем радиомониторинга, образцовые задачи и набор индивидуальных расчетных заданий для проведения практических занятий со студентами бакалавриата направления 11.03.01 "Радиотехника" (профиль "Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов") очной формы обучения, изучающих дисциплину «Обработка сигналов в системах радиомониторинга».

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле «РТ_ПЗ_12_Системы_радиомониторинга.pdf»

Ил. 2. Табл. 6. Библиогр.: 5 назв.

УДК 621.37 ББК 32.84

Рецензент – А.В. Башкиров, д-р техн. наук, зав. кафедрой конструирования и производства радиоаппаратуры ВГТУ

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

ВВЕДЕНИЕ

Активное развитие современных средств связи и радиотехнических систем различного назначения влечет заметное усложнение радиообстановки и необходимость контроля за использованием спектра, умения выявлять источники радиоизлучения (ИРИ) и оценивать параметры подобных излучений. Дисциплина «Обработка сигналов в системах радиомониторинга» нацелена на изучение и освоение подходов и алгоритмов, используемых в данной области.

В рамках цикла практических занятий предполагается ознакомление с вопросами анализа радиообстановки в широких полосах частот, алгоритмами одноканального и многоканального обнаружения радиосигналов, а также с расчетом показателей, характеризующих эффективность работы средств и систем радиомониторинга.

Основная часть практических занятий предполагает предварительное изучение относящихся к осваиваемым вопросам теоретических основ по лекциям, настоящим методическим указаниям и по упоминаемым здесь сторонним источникам, после чего следует рассмотреть и проанализировать предлагаемые способы решения типовых задач. В завершении каждого практического занятия необходимо решить две задачи из подраздела «Индивидуальные контрольные задания» к соответствующей теме. Подлежащие решению задачи определяется самим студентом на основе его номера в списке группы по следующему правилу: «студенты с номерами 1…10 решают задачи №1 и №2, с номерами 11..20 – задачи №2 и №3, студенты с номерами 21…30 – задачи №3 и №4, а если студентов более 30, то все последующие студенты решают задачи №1 и №4».

Завершающие занятия по дисциплине опираются на стороннее программное обеспечение, носят факультативный характер и необходимость их выполнения согласовывается с преподавателем индивидуально.

3

1. АНАЛИЗ РАДИООБСТАНОВКИ В ШИРОКИХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ И МЕТОДЫ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Известно, что назначением средств и систем радиомониторинга (СРМ) является «постоянный или периодический контроль загрузки эфира в широком диапазоне частот, обнаружение и анализ новых радиоизлучений, определение местоположения их источников, оценка их опасности или ценности…» [1]. Сложность выявления радиоизлучений применительно к сигналам разных типов существенно различается. Выявление широкополосных сигналов в условиях отсутствия информации о виде и параметрах модуляции может оказаться проблематичным, а обнаружение узкополосных сигналов, характеризуемых значительным отношением сигнал-шум, как правило, реализуется с высокой достоверностью и при отсутствии априорных сведений о сигнале. Отметим дополнительно, что современные комплексы радиомониторинга часто являются мобильными; по мере приближения к действующим на конкретной территории источникам радиоизлучений (ИРИ) порождаемые ими радиоизлучения регистрируются с постепенно увеличивающимися отношениями сигнал-шум, что существенно повышает шансы выявления соответствующих сигналов на фоне шума.

В работе [2] отмечается: «Современные СРМ, как правило, характеризуются широкой полосой одновременного анализа, что позволяет с их помощью принимать и обрабатывать радиосигналы с существенно отличающейся шириной спектра. По отношению к широкополосному тракту приема СРМ сигналы большинства традиционных систем связи и многих источников радиоизлучений оказываются реально узкополосными. Осуществлять с помощью широкополосных СРМ раздельное узкополосное обнаружение подобных сигналов не слишком эффективно, поэтому востребованным режимом их работы

4

оказывается панорамное обнаружение сигналов, а типовая для СРМ задача обнаружения сигналов в общем виде может быть сформулирована следующим образом:

Вполосе частот шириной ∆F на фоне аддитивного шума

ξ(t) с равномерной спектральной плотностью мощности дей-

ствует неизвестное число M радиосигналов um (t) , спектр которых сосредоточен в полосах частот шириной ∆fm ∆F . Принимаемый радиосигнал имеет вид

m=1

где fm - центральная частота спектра сигнала um (t) . Сигналы

не перекрываются по частоте. Формы спектров сигналов неизвестны. Пример возможной формы спектральной плотности мощности процесса uвх (t) показан на рис. 1.1.

f

Рис. 1.1. Возможная спектральная плотность мощности наблюдаемого случайного процесса uвх (t)

5