Файл: Приемные устройства радиолокационных сигналов конспект лекций..pdf

Скачать файл (5,20Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.07.2024

Просмотров: 96

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Принципиальное отличие детекторного приемного устройства оптического диапазона по сравнению с детекторным радиоприем ником состоит в том, что в качестве детектора применяетсяфото электронный умножитель — каскад с большим коэффициентом уси ления по току (Л'у=108 -г-10!І). Напомним, что коэффициент переда

чи мощности для диодного детектора детекторного радиоприемни ка при слабых входных сигналах величина чрезвычайно малая, что и предопределяет его Низкую чувствительность. Большой коэффи циент усиления ФЭУ делает детекторную схему основной схемой построения приемного устройства оптического диапазона.

9.6. Источники шумов в оптическом диапазоне

Так же, как и в радиодиапазоне,, неумышленные шумы делятся на два класса: внешние и внутренние. В свою очередь внешний шум состоит из:

— квантового шума источника сигнала;

— фонового шума.

Квантовый шум, Любой источник сигнала, в том числе и опти ческий квантовый генератор, создает тепловой и квантовый шум. Спектральная мощность этих шумов определяется выражением

	(Л=	h f	+ А /,
0	(Л=	ft/	+ А /,	(3)
где
пж	постоянная Больцмана-
é = l ,37 • 10— 2 3 —г.—	постоянная Больцмана-
К
На радиочастотах 'k T ^ h f и поэтому
	ft/	,	h f	(4)
		,	h f
	; 1	+ k T

Подставляя это выражение в формулу (3), получим hf^zkT

В оптическом диапазоне hf^>kT, поэтому в принимаемом сиг нале превалирует квантовый шум в виде флюктуации числа кван тов энергии hf. Последнее приводит к флюктуациям числа электро нов, выбиваемых квантами с фотокатода светочувствительного эле мента приемного устройства.

Фоновый шум представляет собой излучения посторонних ис точников оптического диапазона (звезды, солнце, инфракрасное из лучение нагретых тел и т. п.). Для подавления фонового шума при меняется частотная (оптические фильтры на входе приемника) и пространственная (антенны—телескопы с малым углом зрения) се лекции.

Внутренний шум. Основной составляющей внутреннего Шума является дробовой шум темнового тока светочувствительного эле мента, например фотоэлектронного умножителя. Под темповым то ком понимается ток фотокатода при полном затемнении последнего (т. е при отсутствии сигнала).

В оптическом диапазоне уровень внешних шумов, как правило, значительно превосходит уровень внутреннего шума.

9.7. Предельная чувствительность приемников оптического диапазона

Под предельной чувствительностью приемников оптического ди апазона понимается наименьшая мощность светового потока на входе приемного устройства, при которой отношение мощности сиг нала к мощности шума на выходе равно единице.

Поскольку в оптическом диапазоне волн внутренними шумами по сравнению с внешними можно пренебречь, то предельная чув ствительность приемных устройств оптического диапазона будет определяться не схемой построения, а уровнем внешнего шума, его спектральной плотностью hf. В качестве детектора детекторной схемы приемника оптического диапазона применяется ФЭУ (рис. 87), который, в отличие от диодного детектора радиоприем ника обладает высоким коэффициентом усиления по току. Поэто му в оптическом диапазоне детекторная схема приема не уступает по чувствительности более сложным схемам прямого усиления и супергетеродинной.

Найдем выражение для предельной чувствительности детектор

ного приемника оптического диапазона.		/эвхс = Рпрол
Из определения предельной чувствительности при		/эвхс = Рпрол
ТЕСНЫХ_		(5)
вых
или
Iс—7Ш,		( 6)
где /с; /ш—сигнальный и шумовой токи	на выходе ФЭУ (токи
коллектора).
Пренебрегая внутренним шумом по	сравнению	с внешним и

учитывая, что при хорошей частотной и пространственной селек циях уровень квантового шума значительно превосходит фоновый Шум, можно записать

.(7)

где

; І2Ш— средний квадрат шумового тока в депи катода (/*) и в цепи коллектора (Я) ФЭУ, обусловленный квантовым шумом источника сигнала;

123

Сф — коэффициент, учитывающий повышение шумового тока

за счет флюктуаций вторичной эмиссии в цепях эмиттеров	ФЭУ
(обычно С=1,5). Средний квадрат шумового тока катода' і	обу-

словленный квантовым шумом, может быть	рассчитан подобно
току дробового шума по формуле Шоттки
іІ= 2еі,П ш,	(8)

где

гс—сигнальный ток, протекающий через цепь катода ( 1 ) е= 1 , 6 • ІО- 1 9 К — заряд электрона; /7Ш— шумовая полоса пропускания приемного устройства. Подставляя (8 ) в (7), получим

Ч,=2еі<.Г7шК^Сф. (9)

На основании (2) и (6 ) выражение (9) можно преобразовать

к виду			(1 0 )
/с= 2 е а д С Ф
или			(11)
гс=2<?ЯшСф.
Приравняв правые части	(1)	и (11) и решив полученное урав
нение относительно Рпх= Я преді		окончательно получим
Рп р е	2Л/сЯшСф		(12)
	д —	Я

Таким образом предельная чувствительность приемника опти ческого диапазона волн с ФЭУ определяется произведением ве личины кванта на шумовую полосу пропускания видеоусилителя.

Введение	О Г Л А В Л Е Н И Е				3

1. Теория линейного шумящего			каскада	с переменными
1.1. Свойства нелинейных		параметрами		.	6
	элементов
1.2. Постановка задачи и	граничные у с л о в и я			.................................	9
1.3. Уравнения линейного четырехполюсника для каскада с перемен
ными параметрами	.	«	,	, . . . .	11

2. Параметрические усилители СВЧ на полупроводниковых диодах


2.1. Принцип действия и	классификация параметрических усилителей			16
2.2. Процесс возникновения параметрической регенерации			. „.	22
2.3. Энергетические соотношения Мэнли и Роу и классификация схем
параметрических уси ли телей .........................				24
2.4. Характеристики параметрических		д и о д о в ........................................		28
2.5. Параметры диодных	четырехполюсников........................................			31
2.6. Анализ работы двухконтурного регенеративного ПУ			. . .	32
2.7. Двухконтурные параметрические		усилители-преобразователи		43

3.Электроннолучевой параметрический усилитель

3.1.Физические основы работы электроннолучевого параметрического

усилителя ...................................................							,	,	.	.	48
3.2. Возбуждение циклотронной волны в электронном луче . . .											49
3.3. Усиление циклотронной волны						..	.. ..		.,	.	50
3.4. Коэффициент усиления		усилителя		,	........................................... 54
. 3.5. Коэффициент шума усилителя				. . . .				. . .			56
4. Усилители на туннельных диодах
4.1. Принцип действия	.	. .	..........................................................59
4.2. Эквивалентная схема и		параметры туннельного диода на высоких
частотах						,	,	.	. .		60
4.3. Устройство усилителя на туннельном диоде						.	,	,	.	,	62
4.4. Принципиальная схема усилителя на туннельном							диоде		,		64
4.5. Эквивалентная схема	отражательного				УТД	на частоте сигнала					65

125

5. Квантовые усилители СВЧ
5.1. Физические основы квантовых у с и л и т е л е й ..............................		67
5.2. Взаимодействие вещества с постоянными электрическими и		магнит
ными полями			69
5.3. Взаимодействие вещества с переменнымэлектромагнитным		полем	70
5.4. Конструкция квантового парамагнитного резонаторногоусилителя			73
5.5. Качественные показатели у с и л и т е л я .......................................		75
5.6. Понятие о квантовом усилителе бегущей волны	. .	. .	78
5.7. Особенности применения квантовых усилителей СВЧ в радиолокации			80

6 . Усилитель высокой частоты на лампе бегущей волны

6.1. В в е д е н и е ..................................		. . . . . .		81
6.2. Устройство ЛБВ .		....................................................................81
6.3. Принцип действия	УВЧ	на ЛБВ . . .	. . . .	83
6.4. Основные качественные		показатели (УВЧ на ЛБВ	. . .	86
6.5. Заключение	.	................................................. 88

7.	Балансные преобразователи частоты
7.1. Назначение и классификация балансных преобразователей частоты												90
7.2. Балансный преобразователь на щелевом волноводном мосте												91
7.3. Балансный преобразователь микрополосковой конструкции												93
7.4. Эквивалентная		схема и		внутренние		параметры		балансного пре
образователя частоты				..........................................................................								95
7.5. Качественные		показатели		балансного		преобразователя				частоты		96
	8	.	Корреляционные			детекторы
8.1. Назначение и область применения корреляционных детекторов												100
8.2. Принцип работы корреляционных детекторов									.		. 1 0 2
8.3. Интеграторы корреляционных д е т е к т о р о в ........................................												106
8.4. Перемножители напряжений					..................................................................							108
8.5. Техническая реализация корреляционных детекторов										.		111
8.6. Качественные		показатели		корреляционных детекторов								115
9. Принцип построения				приемных устройств					оптического
			. диапазона
9.1. Элементы приёмных устройствоптического диапазона									.	- .		117
9.2. Световые фильтры						......................................					. 1 1 8
9.3. Оптические квантовые у с и л и т е л и ...............................................											119
9.4. Преобразователи			спектра	принимаемых			сигналов			.	. 1 1 9
9.5. Основные схемы			построения		приемных		устройств		оптического
д и а п а з о н а		.......................................................................................									121
9.6. Источники шумов в оптическом диапазоне							.	.	.			122
9.7. Предельная	чувствительность				приемниковоптическогодиапазона							123