ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 3 · РАДИОТЕХНИКА

Анализ периодической компоненты выходного сигнала цифрового фильтра в условиях возникновения стохастического резонанса

Ю.М. Вешкурцев1, Д.А. Титов2

1 Институт радиоэлектроники, сервиса и диагностики, Омск, Россия
2 Омский государственный технический университет, Омск, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.3.5 УДК 621.396 EDN VSJBZU

Аннотация

Исследована периодическая компонента выходных сигналов цифрового фильтра на основе характеристической функции Ляпунова в условиях воздействия аддитивной смеси сигнала и шума. Показана возможность использования уровня периодической компоненты выходного сигнала для характеристики явления стохастического резонанса в цифровых устройствах. Выполнено сравнение уровней периодической компоненты выходных сигналов цифрового фильтра на основе характеристической функции Ляпунова и линейного цифрового фильтра при разных уровнях шума на входе. Показано изменение уровня периодической компоненты выходного сигнала в зависимости от интенсивности шума для данных цифровых фильтров. Приведены результаты использования периодической компоненты выходного сигнала цифрового фильтра на основе характеристической функции Ляпунова в решении задачи обнаружения сигнала на фоне шумов.

  • стохастический резонанс
  • характеристическая функция Ляпунова
  • цифровой фильтр
  • квазидетерминированный сигнал
  • помехоустойчивость цифрового фильтра
Abstract (in English)

Analysis of the periodic component of the output signal of a digital filter under conditions of stochastic resonance occurrence

The periodic component of the output signals of a digital filter based on the Lyapunov characteristic function under the influence of an additive mixture of signal and noise is studied. The possibility of using the level of the periodic component of the output signal to characterize the phenomenon of stochastic resonance in digital devices is shown. The levels of the periodic component of the output signals of a digital filter based on the Lyapunov characteristic function and a linear digital filter at different noise levels at the input are compared. The change of the level of the periodic component of the output signal depending on the noise intensity for these digital filters is shown. The results of using the periodic component of the output signal of a digital filter based on the Lyapunov characteristic function in solving the problem of signal detection on the background of noise are presented.

Для цитирования

Вешкурцев Ю.М., Титов Д.А. Анализ периодической компоненты выходного сигнала цифрового фильтра в условиях возникновения стохастического резонанса // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.3.5

Литература

  1. Вешкурцев Ю.М., Титов Д.А., Табакова А.С. Стохастический резонанс в цифровом фильтре на основе характеристической функции Ляпунова // Журнал радиоэлектроники. 2023. № 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.6.7
  2. Вешкурцев Ю.М., Титов Д.А., Табакова А.С. Cпектральные характеристики выходных сигналов цифрового фильтра в условиях возникновения стохастического резонанса // Теория и техника радиосвязи. 2023. № 2. С. 28-37.
  3. Анищенко В.С., Нейман А.Б., Мосс Ф., Шиманский-Гайер Л. Стохастический резонанс как индуцированный шумом эффект увеличения степени порядка // Успехи физических наук. 1999. Т. 169, № 1. С. 7-38.
  4. Климонтович Ю.Л. Что такое стохастическая фильтрация и стохастический резонанс? // Успехи физических наук. 1999. Т. 169, № 1. С. 39-47.
  5. Шахтарин Б.И., Бурляев Д.В. Сравнение методов оценки энергетического спектра // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2010. № 158. С. 37-43.
  6. Matlab. Functions. Periodogram power spectral density estimate. The MathWorks. URL: https://ch.mathworks.com/help/signal/ref/periodogram.html?s_tid=doc_ta (date accessed: 19.01.2024).
  7. Вашкевич М.И., Азаров И.С. Сравнение частотно-временных преобразований: Фурье-анализ, вейвлеты и банки фильтров на основе фазового преобразования // Цифровая обработка сигналов. 2020. № 2. С. 13-26.
  8. Вешкурцев, Ю. М., Вешкурцев Н. Д., Титов Д. А. Обнаружение сигнала на фоне шумов с использованием характеристической функции // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2018. № 4. С. 40-46.
  9. Среда динамического моделирования технических систем SimInTech. Справочная система SimInTech. URL: https://help.simintech.ru/#o_simintech/browsers.html (дата обращения: 19.01.2024).