Кафедра радиофизики и физики земли ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Разработка методики подавления промышленных помех при анализе импульсных сигналов СНЧ диапазона в волноводе Земля-ионосфера студентки V курса (гр. 1) очного отделения физико-энергетического факультета специальность – радиофизика и электроника Реевой Алены Николаевны Научный руководитель к.ф.-м.н. Федоренко Ю.В. Апатиты 2009 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Петрозаводский государственный университет Кольский филиал

Описание эксперимента В декабре 2008 года был проведен эксперимент по измерению вертикальных компонент электрического поля Земли с помощью двух вертикальных электрических антенн, расположенных на стратосферном полигоне вблизи г. Апатиты и вблизи научно- исследовательской станции «Баренцбург» на архипелаге Шпицберген.

Система сбора геофизических данных Система позволяет вести измерения аналоговых сигналов, поступающих с геофизических датчиков, в частотном диапазоне Гц с динамическим диапазоном 105 дБ. Привязка к мировому времени обеспечивается синхронизирующим устройством. Максимальная ошибка синхронизации менее 1 мкс.

Цели и задачи Цель: Разработка метода анализа импульсных сигналов СНЧ диапазона на фоне сильной помехи от промышленных линий электропередач. Задачи: Исследование возможностей КИХ и БИХ цифровых режекторных фильтров с различными аппроксимациями характеристик; Разработка метода подавления помех от промышленных линий электропередач путем реконструкции сигнала помехи и вычитании его из первоначального сигнала.

Исходные данные На рисунках представлен сигнал записанный в Апатитах , с 07:45:26 до 07:45:46. Амплитуда сигнала помехи велика по сравнению с окружающими шумами. Частота и амплитуда сигнала помехи мало меняются за время прохождения импульса. Этот факт используется при дальнейшей обработке сигналов.

Методы подавления помех промышленной частоты с использованием цифровых режекторных фильтров Разработка цифровых КИХ фильтров: Метод взвешивания; Метод частотной выборки; Оптимизационный метод. Разработка цифровых БИХ фильтров методом билинейного z-преобразования: Синтез фильтра Баттерворта; Синтез фильтра Чебышева первого рода; Синтез фильтра Чебышева второго рода; Синтез эллиптического фильтра. Вывод: спроектированные фильтры дают примерно одинаковые результаты, но приводят к растеканию сигнала.

Алгоритм метода

Пример обработки реального сигнала Вывод: Использование полосового фильтра не оказывает ощутимого влияния на импульсные сигналы, поэтому выходной сигнал подвергается меньшим искажениям, чем в случае использования режекторных фильтров.

Выводы Для решения задачи обработки импульсных сигналов на фоне сильной помехи от промышленных линий электропередач сделано следующее: Исследованы возможности КИХ и БИХ цифровых фильтров с различными аппроксимациями характеристик. Показано, что возможно подавить помеху, но при этом искажается полезный сигнал. Для исключения искажений полезного сигнала мной было предложено не фильтровать сигнал, а реконструировать помеху и вычесть ее из сигнала. На примерах записей реального сигнала показана работоспособность данного метода. Дальнейший этап исследований – определение источников грозовых разрядов.

Спасибо за внимание!