Sulla coppia Priv; Pfa al variare di Si/Ni

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-La compensazione mediante variazione di RC-

Introduzione

Alcune lezioni relative alla coppia Priv;Pfa sono state sviluppate in precedenza; una nuova analisi di queste variabili è proposta in questa al fine di mostrare come, una volta scelta la terna d; Priv; Pfa, si possano mantenere tali valori, modificando ad arte la costante di tempo d'integrazione RC, in un ampio campo di variabilità del rapporto segnale/disturbo (Si/Ni) all'ingresso del correlatore.

L'analisi è svolta a solo titolo dimostrativo al fine d'illustrare al meglio le realzioni che legano tra loro le variabili della terna sopra indicata.

La variazione del parametro d in funzione del rapporto Si/Ni

La relazione che lega il parametro d al rapporto Si/Ni è data dalla funzione d=f(Si/Ni):

d2(𝐁𝐖)RC(SiNi)4

Una volta stabilito il valore di banda BW e la costante di tempo RC si può tracciare, in scala lineare/logaritmica a 3 decadi, la curva rappresentativa di tale funzione, così come mostrato in figura 1, ad esempio, per i seguenti valori: BW=7000 Hz con RC=0.1 s, per un campo di variabilità di Si/Ni esteso tra Si/Ni=20 dB e Si/Ni=0 dB.

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Dalla figura si evince che variando Si/Ni tra 20 dB e circa 6 dB il valore della funzione che esprime d varia da un minimo d=0.15 ad un massimo di d=100; ad ogni possibile valore del d sono associabili infinite coppie di Priv e; Pfa, secondo le curve ROC.

Se nelle curve ROC assumiamo per esempio: d=9, e con esso la coppia Priv=96% e Pfa=10%, dalla figura 1 possiamo stabilire il punto, indicato con un cerchietto rosso, di coordinate  :

Si/Ni=11 dB e d=9 a significare che con un rapporto Si/Ni=11 dB, con BW=7000 Hz e RC=0.1 s, è possibile, una volta regolato il livello di soglia, avere il 96% di Priv con un 10% di Pfa.

La figura 1 mostra che se il rapporto Si/Ni=11 dB varia in più od in meno, varia anche il valore d=9 in più od in meno con la conseguente variazione della coppia Priv e Pfa. Vedremo, nel prosieguo, come la variazione della coppia Priv e Pfa, dipendente dalla variazione di Si/Ni, può essere annullata agendo sul valore della costante del tempo d'integrazione RC.

La funzione d = f( Si/Ni ) parametrizzata su RC

Per mettere in evidenza il legame tra d e RC è utile tracciare una famiglia di curve relative alla funzione d=f(Si/Ni) con parametro RC variabile secondo la sequenza:

RC:  0.1  0.2  0.3  0.4  0.5  0.6  1  2  3  4  5  6  s

così come mostra la figura 2:

File:Terzadtc.jpg

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Come evidenziato dalla riga orizzontale rossa in figura 2 si vede che per ben 12 funzioni d=f(Si/Ni), tracciate per i citati parametri RC, il valore d=9 può essere mantenuto al variare di Si/Ni purché si assegni l'adatto valore della costante d'integrazione RC; il mantenimento del valore del d assicura l'esistenza della coppia Priv=96% e Pfa=10% come voluto.

La funzione RC = f(Si/Ni)

Una volta determinata la possibilità di mantenere costante il valore del d, tramite variazioni della costante di tempo RC al fine di ottenere, per qualsiasi valore di Si/Ni, inalterata la coppia Priv=96% e Pfa=10%, è interessante tracciare la curva RC=f(Si/Ni) con la quale stabilire quale valore di RC assegnare all'integratore in dipendenza del rapporto Si/Ni nel caso in esempio per d=9

La funzione in oggetto, per d=9, è:

RC92(𝐁𝐖)(SiNi)4

Il grafico di RC=f(Si/Ni) è riportato in figura 3:

File:Quintadtc.jpg

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Bibliografia

  • James J. Faran Jr e Robert Hills Jr, Correlators for signal reception, in Office of Naval Research (contract n5 ori-76 project order x technical memorandum no. 27), Cambridge, Massachusetts, Acoustics Research Laboratory Division of Applied Science Harvard University, 1952.
  • R. J. Urick, Principles of underwater sound, Mc Graw – hill, 3^ ed. 1968
  • J.W. Horton, Foundamentals of Sonar, United States Naval Institute,Annapolis Maryland, 1959