Teoria_i_tekhnika_obrabotki_radiolokatsi onnoy_informatsii_na_fone_pomekh (1021138), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Совокупность спиновых систем способна запомнить амплитуды и начальные фазы спектральных составляющих сигнала в пределах указанной полосы. Аналогом спиновой является, таким образом, макроскопическая система (рис. 12.15) слабо связанных ЬС электрических контуров, настроенных на различные частоты ~м ..., 1"„. В пренебрежении затуханием импульсные характеристики контуров для 1) 0 можно считать синусоидальными вида е1Р"1'. Под воздействием колебания и (1) в контуре возбуждается колеба- ние иг (1) = ~ и (э) ег' "1 1' — '1 Нэ. (12.29) Для моментов наблюдения после воздействия сигнала, заменяя верхний предел интегрирования (29) на бесконечный, сводим правую часть равенства (29) к произведению в1 (1) = д (1) ег"1', где д Д) — спектральная плотность воздействующего колебания на резонансной частоте данного контура СО д(1) = ) и(з)е — 1Р'Фйз.
Таким образом, одиночный контур действительно сохраняет информацию об амплитуде и фазе воздействующего гармонического колебания. В совокупности контуров рис. 12.15 или в соответствующей ей спинозой системе сосредоточивается информация относительно сово- 167 купности значений комплексной спектральной плотности в пределах некоторой полосы частот. Информацию можно использовать для воспроизведения сигнала.
Не обязательно выделять при этом комплексную амплитуду каждой из гармоник, достаточно оперировать с их линейными комбинациями. Однако требуется преодолеть следующую трудность: полные фазы колебаний различных частот неодинаково изменяются во времени, запоминаемые сигналы поэтому «рассыпаются». Для воспроизведения информации требуется изменение параметров колебательных контуров рис. 12.15. Ббльшая собственная частота го + г" = г колебательного контура, определяющая производную фазы, начиная с некоторого момента времени, должна уменьшиться до Уо — а) = !оо — Ч вЂ” 1о) = 2~о — 1 = т и наоборот. Перестройку макроскопического контура в принципе можно реализовать путем изменения обеих реактивностей (без изменения характеристического сопротивления, во избежание переходных процессов).
Если фаза колебаний в момент перестройки 1, ие меняется, выражение колебательного процесса на частоте о для 1= 1, принимает вид ш,(г)=ш1(1,) е1о~ !' — ' ! ~ »! (12.30) Суммирование множества колебательных процессов в полосе частот, большей ширины спектра сигнала, равносильно интегрированию (30) по частоте в бесконечных пределах. Выходное напряжение ш (1) для принимает вид оо оо в(1) = ) ш,(1) о(т= ) и(з) ехр Ц2п (21о — т) (1,— в)) х х ехр Ц2п о (1 — 1,)) сЬг(т.
00 Поскольку ) ехр Ц2пт(1 — 2«,+з)) сЬ= б(1 — 21,+в), СО то шЩ и(21» 1)е14о! о. (12.31) Система слабо связанных колебательных контуров рис. 12.15 воспроизводит, таким образом, поступившее на нее колебание и (1) зеркально (рис. 12.16) относительно момента 1, изменения параметров контуров, Воспроизведение осуществляется в пределах времени памяти колебательныхТконтуров с точностью до несущественного сдвига фаз 4п~~. Двукратное считывание позволяет воспроизводить задержанные колебания и (1) без их зеркального отражения.
Изменение параметров при У т~ Гб г считывании в принципе иеобЕб — го ходимо для восцроизведения колебаний. Рассмотренный эф- рос. !2.16 фект называют эффектом па- 168 раметрического зха. Параметрическое эхо, реализуемое путем использования спиновых колебательных систем, называют спинозам эхом. Спиновое эхо проявляется в ряде ферромагнетиков. Трудно реализуемая перестройка собственных частот контуров схемы рис. 12.15 заменяется изменением ориентации части магнитных моментое в плоскости, перпендикулярной вектору постоянного магнитного поля В,.
Для этого создается достаточно интенсивное переменное высокочастотное магнитное поле В„„, ориентированное в указанной плоскости и называемое считыватой(им. Пусть оно действует в течение времени И (от 1и — И/2 до 1, + И/2) на частоте, близкой к ~фр. По отношению к фазе считывающего поля прецессирующне спиновйе моменты разложим на синфазные т, „и квадратурные т„,. Во время максимумов считывающего поля синфазные моменты т,„, способны воспринимать его энергию, поскольку онн располагаются в плоскости, проходящей через векторы постоянного и считывающего магнитных полей. Квадратурные спиновые моменты, располагаясь перпендикулярно считывающему полю, его энергию не воспринимают. Синфазные моменты, воспринимая энергию, отклоняются от направления постоянного магнитного поля. Нутация происходит с угловой скоростью то,, ж ж 0,57В,, В результате нутации добиваются поворота синфазных моментов (рис.
12.17, а) примерно на 180' без соответствующего поворота квадратурных моментов. Тогда проекция синфазного момента на плоскость, перпендикулярную постоянному магнитному полю, меняет знак, а квадратурного остается без изменения. За время считывания 1,' ( 1~ 11, таким образом, происходит поворот проекции т„, прецессирующего магнитного момента, обусловленный неодинаковым изменением синфазной и квадратурной составляющих рис. 12.17, б, в. В зависимости от начальной фазы векторы т, гармонических составляющих поворачиваются неодинаково.
Вектор гармоники 2, обогнавший вектор гармоники 1 до считывания, догоняет его после считывания. Фазовые соотношения гармонических составляющих различных частот, нарушенные из-за неодинаковойскорости прецессии, в результате восстанавливаются. Как и на рис. 12.15, восстановление связано с изменением параметров колебательных систем, однако не ЬС контуров, а прецессирующих спиновых1момен- зафи нтиииф lйадртпуу нину М тнииит и и ит ит йннфезные й нтпнтеннтит Гт и Е, о7 Рис.
12.17 169 ф~ тон, причем под воздействием Ф считывающего магнитного б~ поля. Считывающее поле может 3+с" тв в+г"12 ешь гт" «3. е иметь различные законы изРис. 12.18 менения во времени и раз- личный спектральный состав. Соответственно изменяется выходное напряжение. , Если считывающим служит короткий радиаимпульс, действующий при 1 = 1„все его гармоники синфазны. Осуществляется неискаженное зеркальное воспроизведение по закону (31). Считывающим может служить и частотно-модулированньш" импульс с частотной девиацией Л~„ в пределах полосы системы, действующий за время от 1, до 1, + т„.
Пусть на входе при 1 0 действует короткий сигнальный радионмпульс с широким спектром частот. Группы частот в полосе Л1,„ последовательно считываются прн 1, ( 1 ( ( 1т + т„ и воспроизводятся при 21, ( 1 ( 2 (г', + т„). В целом на выходе системы воспроизводится частотно-модулированный радиоимпульс длительностью 2т, с девиацией частоты Ьг„, действующий от момента времени 21, до момента времени 2 (1, + т„). Спнновая система ведет себя как дисперсионная с постоянными параметрами, преобразуя короткий радиоимпульс в длинный частотно-модулированный. Как и днсперсионная система с постоянными параметрами, спиновая система может осуществлять сжатие частотно-модулированных радиоимпульсов.
При заданной частотной девиации считывающий импульс должен иметь для этого длительность, вдвое меньшую длительности сигнального. Эхо от разнесенных во времени групп снгналвны х колебаний на частотах ~~ и гп рис. 12.18 взаимно налагаются при этом в один и тот же момент времени 1„, = 21, — 1, = 2 (1, + + т„12) — (1з+ тя) Сжатие реализуется не только для частотно-модулированных, но и для любых широкополосных радиоимпульсов. Повторяя в масштабе закон модуляции сигнального колебания, считывающий импульс должен иметь при этом вдвое меньшую длительность. При сжатии сигнальных фазоманипулнрованных радиоимпульсов используют считывающие фазоманнпулированные радиоимпульсы с уменьшенной вдвое временной дискретой, повторяющие законы манипуляции сигнальных.
Достоинством метода эха является простота приспособления к произвольному закону модуляции сигнала. При слабых по сравнению со считывающим принимаемых сигналах режим работы спинового устройства линейный. Оно способно запоминать и обрабатывать колебания с различным запаздыванием по отношению к зондирующему, будучи аналогом фильтрового, а не корреляционного устройства обработки. Сжатые импульсы могут, в частности, наблюдаться раздельно при перекрывающихся несжатых. Рассмотренную методику обработки, предусматривающую воздействие на спиновое устройство двух импульсов, сигнального и считывающего, называют двухимпульсной.
!70 12.9. 1рпхммупьгная методика обработки с использованием спинового зха 4у -у л Ю Рис. 12.19 а) В) 171 Недостатком двухимпульсной методики является обращение порядка следования импульсов на выходе системы по сравнению со входом. Обращение устраняется при использовании двукратного считывания. Повторное считывание коротким импульсом приводит к зеркальному отображению структуры сигнала. Включая сигнальный, на спиновую систему воздействуют при этом три импульса. В этом случае говорят о трехимпуласной методике обработки (32!.
Недостатком рассмотренного ее варианта является затухание сигнальной информации за время между воздействием сигнала и получениемвыходного эффекта. Роль затухания возрастает в связи с тем, что сигнальный импульс действует до служебных (считывающих) импульсов. Недостаток устраняется, если сигнальному — информационному импульсу предшествует служебный — стартовый импульс. После сигнального действует второй служебный — считываюи(ий импульс, причем каждый служебный импульс обеспечивает нутацию спиноз примерно на 90'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
