Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Устройства памяти должны хранить отраженный сигнал в течение одного или нескольких периодов следования импульсов, который для РЛС обнаружения составляет несколько миллисекунд. Такая величина задержки может быть получена, в частности, с помощью ультразвуковых линий задержки (УЗЛЗ). Поскольку скорость звука значительно меньше скорости света, сигнал задерживается на большое время при ограниченных размерах линий. Для преобразования электри° ческих колебаний в механические (ультразвуковые) и обратно используют прямой и обратный пьезоэлектрический эффект, который имеет место для кристаллов кварца, титаната бария и т, п.
Прямой пьезоэлектрический эффект состоит в том, что при наличии электрических зарядов на обкладках кристаллического конденсатора (преобразователя) происходит его сжатие или растяжение в зависимости от знака заряда, Наоборот, сжатие или растяжение кристалла ведет к появлению электрических зарядов (обратный пьезоэлектрический эффект). Поэтому, прикладывая переменное электрическое поле вдоль оси кристаллического конденсатора, можно вызвать механические колебания кристалла, передаваемые затем звукопроводу. В свою очередь, механические колебания звуко- провода могут быть преобразованы в электрические колебания.
В качестве звукопровода могут применяться: ртуть, вода, алюминиевомагниевые сплавы, плавленый кварц, монокристаллы солей ХаС1, КС1, ВаГ, и т. д. Для достижения необходимой задержки при ограниченных габаритах линии в ней используются многократные отражения. На рис. 7.29 представлен чертеж многогранной линии задержки. Подобного рода линии задержки с твердым звукопроводом в отличие, например, от ртутных имеют значительно меньшие вес и габариты, удобнее в эксплуатации, Ультразвуковые ли- 458 $7 1! яаи азо- ель Паалощающии материал Рис. 7,29.
Многогранная линия задержки нии задержки могут обеспечить полосу пропускания до 50% (и более) от несущей частоты. Так, например, линии задержки на моно- кристаллах поваренной соли (ХаС!) с преобразователями на кварце г-среза (при резонансной частоте кварца 35 Мгц) обеспечивают полосу пропускания 13 — 22 Мгц. В настоящее время имеется принципиальная возможность повышать несущую частоту до сотен и даже тысяч мегагерц.
Ультразвуковые линии задержки могут использоваться в схемах череспериодного вычитания как на промежуточной, так и на видео- частоте. При работе на промежуточной частоте последняя выбирается равной резонансной частоте преобразователя электромагнитных колебаний в ультразвуковые. При работе на видеочастоте двуполярный видеоимпульс с выхода умножителя модулирует опорные колебания, соответствующие резонансной частоте преобразователя. Наряду с линиями задержки широкое распространение получили вычитающие потенциалоскопы, которые одновременно выполняют функции памяти и вычитания. Потенциалоскоп представляет собой электроннолучевую трубку (рис. 7.30), в которой электрические колебания записываются на некоторой диэлектрической мишени М в виде потенциального рельефа.
Поверхность мишени должна обладать для этого свойством вторичной эмиссии. Это значит, что при попадании на нее электрона с большим уровнем энергии из мишени выбивается более ф Т11 459 с, 1- © Выкпд 4--- Накал КатоЮ Рнс. 7.30 .30. Упрощенная схема вычитающего потенниалоскопа чем один электрон. Выбитые электроны улавливаются положи ряженным коллектором К. Чем больше электронов попало на тель- какой-то элемент мишени, тем больше из него их выбито и, следовательно, тем больше положительный заряд данного элемента мишени.
Совокупность элементов мишени можно рассматривать как набор большого числа элементарных конденсато ов, обкладп " т . ками которых служат передняя поверхность мишени и сигнальна ластина СП, примыкающая к ее задней поверхности. я Пусть электронный луч с меняющейся во времени интенсивностью развертывается вдоль поверхности мишени, например, по спирали (устройство развертывания на схеме опущено). С ственно б ет у ено). оответудет формироваться распределение образующихся при этом положительных зарядов на элементах поверхности мишени М. В силу малой электропроводности мишени электрические колебания записываются на диэлектрической мишени в виде потенциального Й рельефа, иначе, запоминаются на достаточно длительное врем .
зменение интенсивности электронного луча обеспечивается изремя. менением потенциала сигнальной пластины СП относительно катода при подаче на вход сигнала. Если записываемые колебания меняются от периода к периоду следования, происходит перезаряд элементарных конденсаторов. Ток перезаряда улавливается коллектором как ток вторичной эмиссии. Чтобы предотвратить его ответвление на соседние участки мимое при перезаряде шени, установлена барьерная сетка С. Создаваемое пр падение напряжения на сопротивлении нагрузки К п нально разности записываемых напряжений сигналов в соседних периодах следования, т.
е. и,ых ® = и„х (~) — „(~ — 7 ). В последнее время начинает проявляться интерес к циф овой коге ентной об або р " р тке сигналов, которая может быть использована цифровои как при накоплении, так и при режекции. 460 $ 7.11 В литературе описаны опыты по квантованию и записи на магнитную ленту амплитуд квадратурных составляющих сигнала в виде 8-разрядного кодового числа двоичной системы. При этом появляется возможность исследования спектров сигналов для каждого участка дистанции.
Применение подобных методов для всей дистанции будет, очевидно, облегчено при использовании техники интегральных схем. В принципе, для решения задач СДЦ может быть использована и рассмотренная в ~ 6.21 оптическая обработка. 5 7.12. Простейший когерентно-импульсиый радиолокатор с фазочувствительным детектором На рис. ?.31 изображена схема простейшего когерентно-импульсного радиолокатора. Она содержит: задающий генератор ЗГ, усилитель мощности УМ, импульсный модулятор ИМ, передающую и приемную антенны, усилитель высокой (промежуточной) частоты УВЧ, фазочувствительный детектор ФД, на который в качестве опорного подается напряжение задающего генератора.
Представленный радиолокатор превращается в допплеровский, если из него изъять модулятор, и в обычный импульсный, если снять опорное напряжение с фазочувствительного детектора. Обратим внимание на то, что опорное напряжение непрерывно подается на фазочувствительный детектор. Оно не может быть взято после импульсного модулятора, поскольку отраженные радио- импульсы могут прийти в произвольный момент между двумя зондированиями.
На рис. 7.32, а изображена векторная диаграмма напряжений (опорного, принимаемого и результирующего) для момента воздействия отраженного импульса. Если отраженный сигнал отсутствует, результирующее напряжение равно опорному. На рис. 7.32, б, в показаны: высокочастотное результирующее напряжение (б) и результат его детектирования (и). Предполагается, что детектор содержит разделительный конденсатор, снимающий постоянную составляющую.
На рис. 7.32, а, б, в все напряжения представлены при условии, что косинус угла зг ии сдвига фаз гр между опорным и приходящим колебаниями постоянный и отрицательный. Постоянство угла сдвига фаз соответствует неизменному рас- '~'А ввч стоянию до цели и стабильной работе задающего генератора и импульсного модулятора. 3нак Рис.
7.З1. Блок-схема когерент- но-импульсного радиолокатора косинуса сдвига фаз зависит от с истинной внутренней когерентточного расстояния до цели, а постыл з 7.12 а! Рис. 7.32. Векторная диаграмма (а), результирующее напряжение (б) и напряжение на выходе фазочувстни- тельного детектора (о) при соз гро ( О, грг — — О сам косинус изменяет свой знак каждый раз, когда расстояниедо цели изменяется на четверть длины волны (путь до цели и обратно при этом изменяется на полволны). Если цель движется равномерно, то сдвиг фаз непрерывно меняется по формуле Ф (г) = гоо г~ = ооо «(г) = гоо ('о+ п~ г) =%)+ ьзд г 2о, где Йд = ао — ' — допплеровская частота, а гро — сдвиг фаз при 1=0. Изменение сдвига фаз за время длительности импульса выра- жается формулой При зондировании пространства импульсами малой длительности оно невелико.
Например, для ти = 1 мксек, о„= 300 м/сек, Х = = 0,1 м величина гр, составляет 2'. Рис. 7.33. Векторная диаграмма (а), результирующее напряжение (б) и напряжение на выходе фазочуастнительного детектора (о) при гр. ( и $ 7.1а Изменение сдвига фаз за период посылки определяется формулой фт= ~)д 7 и обычно более значительно. Оно приводит к повороту вектора на векторной диаграмме, как это показано на рис. ?.33, а, Соответственно меняется и амплитуда напряжения на выходе фазочувствительного детектора (рис. 7.33, и). Представленный рисунок соответствует случаю, когда угол фт ( п. При этом огибающая импульсов на выходе фазочувствительного детектора является синусоидальным колебанием допплеровской частоты.
Иначе говоря, импульсы пульсируют с допплеровской частотой. Несколько сложнее случай, когда ф )л. На рис. 7.34 изображен, например, случай, когда фг= 2л — Лф, О ~ Лф (л. В этом случае проявляется своеобразный стробоскопический эффект. При импульсном воздействии сигнала на фазочувствительный детектор не удается проследить непрерывного изменения фазы приходящего сигнала. Наблюдается кажди(сеся изменение сдвига фаз за период следования ф „„= — Лф=-фг — 2л, т. е. кажется, что вектор повернулся в противоположную сторону на угол Лф. Аналогично, если ф =2л+Лф, О -.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
