Финкельштейн М.И. Основы радиолокации (1983) (1151793), страница 48
Текст из файла (страница 48)
д. Как видно, в данном случае точка синфазного сложения в каждом периоде повторения остается точно в середние периода Т. Сумма колебаний в последующих периодах 'повторения иллюстрируется рис. 5.8, б. Середина пика расположена при данной частоте Е/2 посередине периода повторения, а сам пик (главный лепесток) па мере роста числа циркуляций делается все уже и уже. После М вЂ” ! циркуляций цепь обратной связи разрывается, что и позволяет избежать самовозбуждения при () = 1. Таким образом, имеет место частотно-времен нбе преобразование. Для определения формы суммарного колебания после !У вЂ” 1 циркуляций следует воспользоваться взаимностью между переменными Г и/ в прямом и обратном преобразовании Фурье.
При этом если импульс з (!) имеет спентр 8 (/), та импульс 3 (1) имеет спентр з (/). Так, если прямоугольный импульс длительностью т„имеет спектр з!п и/ти/и/, то импульс, образующийся при замене / на г, будет иметь равномерный ограниченный спектр. Подобно этому сумма )У колебаний одинаковой амплитуды, равноотстоящих по частоте, может быть найдена с помощью спектра (4.3.15) заменой / на й Поэтому ширина главного лепестка по нулям равна 2Т//У подобно тому, как на рис.
4.11 она равна 2рн/йГ. Из сказанного следует, что рециркулятор рис. 5.7 обеспечивает возможность спектрального анализа ао положению пика сннфазного сложения на отрезке времени Т в последнем периоде циркуляции. Как видно из формулы (5.2.28), однозначный анализ обеспечивается в пределах изменения частоты / на величину г". Поэтому целесообразно перед рециркулятором использовать фильтр с полосой Ь/э = Е. Рассмотренный на рис. 5,8 случай /( Р является частным.
В связи, например, с использованием УЛЗ обработка сигнала в си- 275 стеме рис. 5.7 происходит но частоте 1.=!з щ Рх, тле 1з ',у гл. Прц цириуляции таких иолебзний процесс, поназанный йа рис. 5.8. реализуется для огибающей. Наконец, если на вход описанного устройства подается не не прерывное гармоническое колебание, а иогеревтные радиоимпуль сы длительностью ти с периодом повторения Тз и с неизвестной доп Рис. 5.7.
Когерентный накопитель со сдвигом частоты в цепи обрат- ной связи Рис, 5,8. Временнйе диаграимы процессов в рецириуляторе са сдви- гом частоты леровсиой частотой гд, то для нх иогерентного накопления необходимо изменять фазу в цепи обратной сзязя рецирхулятора по закону ф (ф = 2итlтн, что эхвивалеитно смещению частоты циркулирующих импульсов на И = оф(Г)781 = 2п7тн. В этом случае фаза наиапливаемого радиоимпульса изменяется на 2ц в течение его длительности. Это приводит и возникновению точки сиифазного сложения в пределах длительностя импульса. Положение этой точки и несет информацию о доплерозсиой частоте.
4. Некоторые особенности построения рециркуляторов. Рециркуляторы на ультразвуковых линиях задержки (УЛЗ), в которых для выполнения операций задержки и суммирования применяется амплитудная (АМ) модуляция, имеют низкую стабильность коэффициента передачи. Чтобы повы- 276 сить стабильность коэффициента передачи и получить коэф фициент обратной связи, близкий к единице (например, р = = 0,98), можно использовать частотную (ЧМ) илн фазовую (ФМ) модуляции. Максимальный стабильный коэффициент р, как н ширина полосы пропускания УЛЗ, ограничивают число накапливаемых импульсов.
Главными недостатками УЛЗ являются фиксированное значение задержки, определяющее частоту повторения импульсов РЛС, и наличие, кроме основного канала задержки„ побочных каналов (например, «трехкруговое эхо» соответствует прохождению пути по УЛЗ трижды). При этом динамический диапазон, т. е. отношение максимально и минимально допустимых амплитуд сигналов, определяемых в данном случае сигналами, задержанными по основному и побочному каналам, значительно снижается в результате накопления (тем больше, чем ближе коэффициент р к единице). Следует также отметить, что для устранения искажений импульсов при многократных циркуляциях требуется, чтобы ширина полосы частот УЛЗ была заметно шире (примерно в 3,2 УФ раз) полосы сигнала.
Значительно лучшими характеристиками, чем УЛЗ, обладают ЛЗ на поверхностных акустических волнах (ПАВ), которые могут быть многоотводными и с регулируемой задержкой (за счет изменения модуля упругости звукопровода пру подаче электрического смещения), полосы пропускания частот ЛЗ на ПАВ достигают 1 ГГц. Однако при более узких полосах частот сигнала (например, менее 10 МГц) целесообразней использовать цифровые системы, обладаю щие высокой стабильностью и надежностью (см.
9 5.7) Наряду с цифровыми системами, требующими применения 'преобразователей аналог †циф на входе и цифра †анал на выходе, находят применение дискретно-аналоговые устройства, в которых информация об амплитуде представляется в аналоговом виде. Эти .устройства сочетают преимущества цифровых и аналоговых систем.
В аналоговых устройствах используются (изобретенные в 1969 г.) приборы с зарядовой связью (ПЗС), являющиеся интегральными полупроводниковыми приборами с МЛП-структурой (металл-диэлектрик-полупроводник). На рис. 5.9, а изображен отрезок трехтактного ПЗС, соответствующего линии (регистру) из а каскадов (разрядов), включающих Зл электродов.
При этом, например, кремниевая подложка р-типа покрывается тонким (около 0,1 мкм) слоем двуокиси кремния, иад которыми очень близко друг 277 к другу располагаются металлические электроды. Ввод и вывод информационного сигнала осуществляется при помощи р-и переходов, расположенных вблизи крайних электродов линии. Положительный тактовый импульс и, (рис. 5.9, б), подаваемый на первый из трех электродов, образует область, обедненную основными носителями — дырками, что соответствует «потенциальной яме», куда могут быть введены электроны, общий заряд которых пропорционален входному (информационному) сигналу.
Этот заряд хранится до момента спада напряжения первого тактового импульса и появле- в и, Рис. 8.9. Отрезок трехтактиого ПЗС (а), времекийе диаграм- мы тактовых импульсов (а) иия на соседнем электроде второго тактового импульса, когда и, ) им так что под вторым электродом образуется более глубокая потенциальная яма (штриховая линия на рис. 5.9, а), в которую под действием электрического поля и диффузии начинают переходить электроны из первой ямы. Таким образом, при указанной на рис. 5.9, б форме тактовых импульсов передача информации происходит на спаде импульса.
В двухтактном ПЗС заряды могут перетекать в обе стороны, так. как потенциальные ямы расположены симметрично относительно каждого электрода. Третий электрод нарушает симметрию и обеспечивает однонаправленность передачи. Если под первый электрод введен заряд, то каскад будет подготовлен к приему следующей информации, когда первоначальный заряд достигнет третьего электрода, а потенциал под вторым электродом понизится. Общая задержка Та = пТ, = пl)о„где Т, и Ет — период и частота повторения тактовых импульсов. Минимальная тактовая частота г, ы = 1/тп«хр,ах, где пт = 3 — число тактов в данном случае, а гартах — допустимое время хранения информации в одном элементе каскада, которое, в свою очередь, ограничивается процессами термогенерации в объеме полупроводника и на границе раздела, 278 что ведет к накоплению в потенциальных ямах паразитных зарядов н, следовательно, к искажению информации.
В настоящее время Р«ш~„т 0,1...1 кГц. Максимальная тактовая частота Р, ш~™, = (1/л»1«ар) = 2...10 МГц определяется длительностью процесса передачи Т,„р заряда от одного элемента каскада к другому. Согласйо теореме Котельникова непрерывный сигнал с полосой частот / „однозначно воспроизводятся прн Т, ( 1/2/„аа> откуда /мах ~ Ра/2. Максимальное число каскадов ПЗС, через которые ннформацня передается с допустимым искажением, ограничивается потерями прн переносе информационного заряда. Потери на один каскад, в гл = 3 раза превышающие потери на один элемент, составляюте= 10-'...10-'отвходногозаряда.
Прн воздействии на входе ПЗС импульса единичной амплнтуды на выходе через время и Т, образуется импульс с амплитудой (1 — е)" ж е ', после чего в последующих интервалах Т, происходит «размазывание» импульса в виде ступенек. Это приводит к накоплению паразитного сигнала в рецнркуляторе и ограничивает максимально допустимую величнну коэффициента обратной связн. Достоинствами ПЗС являются достаточно высокая стабильность задержки н возможность ее плавной регулировкн путем изменения тактовой частоты, малая потребляемая мощность, технологическая простота, высокая степень интеграции (более 10' элементов на одном кристалле), малые габариты, масса н стоимость.
5.3. АНАЛОГОВЫЕ НАКОПИТЕЛИ СО СТАТИЧЕСКОИ ПАМЯТЬЮ 1. Инднкатор с послесвеченнем. Наряду с динамической памятью для накопления радиолокационных сигналов используются элементы статической памяти. Более общее их наименование — синхронные накопители. К данному виду устройств относится н ЭЛТ с длительным послесвечением.
У ннх яркость свечения экрана от сигналов, соответствующих отражениям от целей, попадающих в одну н ту же точку экрана, растет быстрее, чем яркость, вызванная случайными выбросами шума. Обычно считают, что время накопления определяется временем послесвечения, которое достигает нескольких секунд н больше. Имеющиеся в литературе сведения свидетельствуют о заметном приросте яркости свечения экрана при числе повторных возбуждений лишь до 20 н сравнительно небольшом 279 возрастании яркости при числе возбуждений свыше 50. Кроме того, повторные возбуждения происходят в смещенных точках экрана. Иногда считают, что поскольку индикатор с послесвечением является накопителем, то использование перед ннм специального накопителя (например, рециркулятора) малоэффективно и надобность в специальном накопителе сохраняется лишь прм инструментальном съеме данных. действительно, включение второго накопителя (особенно при некогерентном накоплении) не увеличивает заметно отноше- Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
