Файл: Приемные устройства радиолокационных сигналов конспект лекций..pdf

Отметим, что в ПН с выходом по промежуточной частоте, хотя принципиально и можно обойтись без схемной компенсации, на практике в силу ограниченных фильтрующих возможностей реаль­ ной нагрузки ПН может оказаться нежелательным протекание через нее лишних составляющих тока. В таких случаях применяют балансные и даже кольцевые схемы ПН. Например, если одно из входных напряжений является опорным и по амплитуде намного превышает другое, возникает необходимость в применении баланс­ ного ПН. Балансная схема наряду с фильтрацией позволяет надеж­ но подавить интенсивную составляющую с частотой опорного коле­ бания.

Варианты практических балансных схем ПН типа балансных смесителей показаны на рис. 82,а,б и в. При подаче опорного на­

пряжения на оба плеча ПН в фазе происходит компенсация обу­ словленных этим напряжением токов плеч, текущих встречно через общую нагрузку. До последнего времени предпочтение ламповым

114

В частности, для аппроксимации ВАХ смесительного диода В ра­ бочем интервале напряжений ± 0 , 8 В в виде] экспоненты

і= і0(еаи—1 ) = Ц а и + а2 и2 -Ь ..)

имеем ß= - ^ - i 0 a2, гДе і0 и а ~~ параметры, зависящие от типа ди* ода.

2)Время когерентного накопления интегратора Ти. Определя­ ется параметрами частотной характеристики интегратора

3)Коэффициент когерентного накопления

Кроме указанных характерных показателей КД, можно рас­ сматривать и ряд других, общих для КД и ПЧ или ФД

ЛИТЕРАТУРА

1- Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я. Д. Ширмана. «Сов. радио», 1970.

2.Патент США, N° 3568198 от 3,1 мая 1963 г. (опубликовано 2 марта 1971 г.).

3.Дж. Бендат, А. Пирсол. Измерение и анализ случайных процессов. «Мир»,

1971.

4.Винокуров В. И., Ваккер Р. А. Вопросы обработки сложных сигналов

корреляционных системах. «Сов. радио», 1972.

116

9

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА

Оптический диапазон включает в себя инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения (X= 0 . 1 -5 - 1 0- 5 мн\ / —3- 101 2 -г-Ю1 6 Гц). Основными преимуществами этого диапазона являются «высокая когерентность излучаемых колебаний, острая направленность ан­

ляет создавать в этом диапазоііе радиолокаторы со сверхразреше­ нием, линии связи повышенной пропускной способности.

Существенный недостаток оптического диапазона волн состоит в сравнительно интенсивном затухании излучаемых колебаний при распространении их в нижних слоях атмосферы. Особое значение оптические системы приобретают в освоении космоса.

9.1. Элементы приемных устройств оптического диапазона

Приемная оптическая система (ПОС) предназначена для фоку* сировки принимаемого светового пбтока и направления его на све­ точувствительный элемент приемного устройства. По назначению ПОС является аналогом приемной антенно-фидерной системы ра­ диоприемного устройства. Различают три разновидности ПОС:

1 ) отражательные, в которых световой поток перераспределяет, ся в.результате отражения от одного или нескольких зеркал раз­ личной формы;

2 ) линзовые, в которых перераспределение светового потока осуществляется в результате прохождения его через преломляющие среды;

3) смешанные, представляющие собой сочетание линзовых и отражательных элементов.

Один из возможных вариантов ПОС отражательного типа пред­ ставлен на рис. 83. Для уменьшения абберрации. первичный реф-

117

лектор выполняется в форме параболоида, а вторичный — в форме гиперболоида. Такой тип ПОС имеет тот недостаток, что часть пер­

вичного рефлектора затеняется вторичным. Это приводит к умень­ шению действующей поверхности антенны

S d — S , S2,

где Si и S2— полная отражающая поверхность первичного и вто­ ричного рефлекторов. Это в свою очередь приводит к снижению мощности принимаемого светового потока, поскольку здесь Pc=SdP. Р — плотность светового потока в точке приема (мощность сигнала на единицу площади).

Для преобразования сходящихся лучей в параллельный пучок применяют коллиматор в виде двояковогнутой линзы.

Один из возможных вариантов построения линзовой ПОС пред­ ставлен на рис. 84. Здесь для преобразования расходящегося пучііа лучей в параллельный применен коллиматор в виде двояковогнутой линзы.

Рис. 84

Сформированный в ПОС параллельный пучок световых' лучей поступает в световой фильтр, выполняющий роль входной цепи.

9.2. Световые фильтры

Световой фильтр (СФ) осуществляет предварительную частот­ ную селекцию принимаемого сигнала. Широкое применение нахо­ дят абсорбционные и интерференционные светофильтры.

118

Абсорбционные фильтры основаны на использовании эффекта поглощения света определенного спектрального состава. Они пред­ ставляют собой пластины из цветного стекла, желатиновых пленок или пластмассы, покрытые веществом, поглощающим спектр, отлич­ ный от сигнального.

Интерференционные светофильтры основаны на использовании интерференции света в тонких пластинах. На рис. 85 представлен

один из возможных вариантов построения интерференционного светофильтра. Он состоит из двух стеклянных пластин с нанесенны­ ми на них полупрозрачными слоями серебра, между которыми рас­ положен слой прозрачного вещества толщиной, кратной полудлине волны принимаемого светового сигнала. На выходе такого свето­ фильтра осуществляется сложение после многократного внутрен­ него отражения световых потоков, длина волны которых равна удвоенному расстоянию между слоями серебра.

9.3. Оптические квантовые усилители

Оптические квантовые усилители (ОКУ) выполняют роль уси­ лителей высокой частоты радиоприемных устройств. Они обеспечи­ вают усиление световых колебаний.

В качестве ОКУ используются генераторы световых колебаний (лазеры), поставленные в недовозбужденный режим работы.

9.4. Преобразователи спектра принимаемых сигналов

Различают два типа преобразователей спектра:

—преобразователи световых колебаний в колебания радиоча­

стоты;

—светоэлектрические преобразователи.

В качестве преобразователей световых колебаний в колебания радиочастоты могут быть, использованы либо ЛЕВ с фотокатодом, либо клистрон с фотокатодом.

Сущность работы таких преобразователей состоит в следующем. На вход ЛЕВ с фотокатодом подаются гармонические радиоколе­ бания от местного гетеродина СВЧ. При изменении мощности све­ тового потока, падающего на фотокатод, изменяется плотность электронного пучка ЛЕВ, а следовательно, и коэффициент усиле­

П8

ния по мощности. В силу этого радмоколебан'Ия на выходе ЛБВ оказываются промодулированными по амплитуде по закону изме- ■ нения светового потока. Эти колебания затем усиливаются и пре­ образуются как обычный радиосигнал. Как видим, преобразователи световых колебаний в радиоколебания выполняют роль преобра­ зователей частоты радиоприемных устройств.

В качестве светоэлектрических преобразователей находят при­ менение:

—фотоэлектронные умножители ФЭУ;

—фотоэлементы ФЭ (вакуумные и газонаполненные);

—фотосопротивления ФС;-

—передающие электронные трубки, (иконоскопы, суперорти-

коны, видиконы И т. п.).

Эти преобразователи являются аналогом амплитудного детекто­ ра. При воздействии светового потока светоэлектрические преобра­ зователи либо сами вырабатывают электрический ток, пропорцио­ нальный мощности светового потока (ФЭУ, ФЭ), либо изменяют величину протекающего через них электрического тока (ФС)

Наиболее эффективным светоэлектрическим преобразователем является фотоэлектронный умножитель, схема построения которого представлена на рис. 8 6 .

Светлов

Рис. 86

Эмиттеры ФЭУ выполняются из материала с высоким коэффи­ циентом вторичной эмиссии о .Если первичный ток катода равен і, а коэффициент вторичной эмиссии о, то ток коллектора

/=га'г,

где к — число эмиттеров.

Коэффициент усиления по току для современных ФЭУ достигает величины /С,=а*=1 0 8 и выше.

Важной характеристикой ФЭУ является квантовая чувствитель­ ность q, которая показывает, какое число фотоэлектронов в сред­ нем выбивается из фотокатода одним квантом hfc. В лучших образ­ цах ФЭУ <7 = 0 ,1 .,

120

Если предположить, что на фотокатод падает монохроматиче­ ский световой поток мощностью Рвх с частотой / С 1 то количество квантов, падающих на фотокатод в единицу времени,

где /г= 6,625 • 10~ 8 4 Цж ' с — постоянная Планка. Следовательнб, количество электронов, выбиваемых световым потоком мощ­

Приемные устройства оптического диапазона, подобно радио­ приемным устройствам, могут выполняться по одной из следующих схем:

— детекторная (рис. 87);

Рис. 87

прямого усиления (рис. 8 8 );

Рис. 88

— супергетеродинная (рис. 89).

Рис. Ь9