Використання шуму як фактора пiдсилення корисного сигналу в нелiнiйнiй системi
Вантажиться...
Дата
2022
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Розглянуто ефект стохастичного резонансу (СР), що дає можливiсть видiлити слабкий сигнал iз адитивної сумiшi з шумом. Найсильнiший ефект вiдбувається при певнiй чiтко визначенiй, оптимальнiй iнтенсивностi шуму. Термiн СР було введено в ходi дослiджень бiстабiльної моделi осцилятора, яка пропонувалась для аналiзу перiодичнiстi настання льодовикових перiодiв на Землi. Модель описувала рух частинки в симетричному одновимiрному бiстабiльному потенцiалi пiд дiєю перiодичної сили в умовах сильного тертя. У подальших дослiдженнях ефект стохастичного резонансу було виявлено в багатьох системах i не тiльки фiзичних. Розглянуто вiдомi результати наближеного рiшення рiвняння СР. Дане рiвняння вирiшується двома методами: методом лiнiйного вiдгуку та теорiєю двох станiв. Зазначено, що в цих дослiдженнях аналiтичнi вирази для коефiцiєнта пiдсилення та вiдношення сигнал/шум отримуються за допомогою низки наближень: обмежень на амплiтуду сигналу, коли вiдгук приймається лiнiйним та обмежень на частоту сигналу. Крiм того, при порiвняннi двох розглянутих методiв, їх використання для розрахунку дисперсiї шуму, при якiй має мiсце ефект СР, призводить до рiзних результатiв. Це зумовлює необхiднiсть проведення подальших дослiджень з метою розробки аналiтичного апарату та перевiрки його достовiрностi чисельними розрахунками. Наведено результати чисельного моделювання вiдгуку стохастичного резонатора на вплив адитивної сумiшi гармонiйного сигналу та бiлого гаусiвського шуму. Виконано розрахунок та проведено аналiз коефiцiєнту гармонiк вихiдного коливання. Показано, що збагачення вихiдного сигналу гармонiками та ефективне пригнiчення шуму є принциповою особливiстю СР. Наведено результати чисельного розрахунку функцiї вiдношення сигнал/шум на виходi вiд дисперсiї вхiдного шуму D. Залежнiсть має складний характер, де можна видiлити локальний максимум у точцi D = 0.4, що не вiдповiдає вiдомим результатам розрахунку дисперсiї вхiдного шуму при рiзних наближених рiшеннях рiвняння СР. Показано, що стохастичний резонатор дiє як низькочастотний фiльтр, забезпечуючи водночас значне зменшення рiвня вихiдного шуму.
Опис
Ключові слова
стохастичний резонанс, нелiнiйне рiвняння, вiдношення сигнал/шум, stochastic resonance, nonlinear equation, signal to noise ratio
Бібліографічний опис
Чумаков, В. I. Використання шуму як фактора пiдсилення корисного сигналу в нелiнiйнiй системi / Чумаков В. I., Харченко О. I., Побережний А. А. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2022. – Вип. 89. – С. 5-10. – Бібліогр.: 23 назви.