Одним из распространенных видов фильтров в радиотехнике, предназначенных для обнаружения сигналов, является согласованный фильтр. Изучение согласованного фильтра проводится на лекции «Элементы синтеза линейных стационарных цепей».
Концептуальный момент лекции — изложение принципа системности на примере синтеза фильтра. Для решения сложной задачи, каковой является задача создания согласованного фильтра, предназначенного для обнаружения сигнала на фоне помех, необходимы не отдельные, пусть даже очень полезные меры, а изменение системных свойств объектов.
Системными свойствами для согласованного фильтра являются его амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная характеристики (ФЧХ). Поэтому подбором только АЧХ или только ФЧХ нельзя добиться того эффекта, который возникает при соответствующем выборе обеих частотных характеристик.
АЧХ выбирается так, чтобы подчеркнуть наиболее сильные и ослабить слабые сигнальные составляющие, т. е. АЧХ повторяет форму амплитудной характеристики принимаемого сигнала. ФЧХ преобразует все фазовые соотношения между гармониками сигнала так, что в момент обработки сигнала на приемном конце фаза всех составляющих оказалась равной нулю.
Таким образом, в момент приема все гармоники сигнала оказываются сфазированными и складываются, создавая амплитудный пик выходного сигнала. Следовательно, возникает синергетическое взаимодействие (слово «синергетика» и означает «совместное действие») между огромным числом гармонических составляющих, нелинейным, сложным образом взаимодействующих между собой, создавая единый, целостный эффект системы.
Причем сам фильтр является линейным устройством, нелинейно связаны между собой его АЧХ и ФЧХ. Здесь проявляется свойство эмерджентности системы — передаточной функции цепи — свойство, которое невозможно обнаружить при реализации либо только требуемой АЧХ, либо только требуемой ФЧХ.
Таким образом, подбором системных свойств согласованного фильтра достигается новое свойство — обеспечение максимального отношения сигнал/шум на выходе фильтра, т. е. решается задача обнаружения сигнала на фоне шума.
