Амплитудный накопитель сигнала некогерентного рассеяния

Скачать

Анализ алгоритма функционирования системы накопления радара некогерентного рассеяния. Предложение о введении дополнительного канала обработки. Описание работы принципиальной схемы. Технология сборки амплитудного накопителя. Себестоимость и цена изделия.

Размер: 941,1 K
Тип: дипломная работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Амплитудный накопитель некогерентно рассеянного сигнала
Анализ алгоритма функционирования системы накопления радара некогерентного рассеяния. Разработка амплитудного накопителя сигнала. Определение и формир...

Сущность и алгоритм некогерентного накопления сигнала
Способы некогерентного накопления сигнала. Эффект некогерентного накопления сигнала в системе "индикатор-оператор". Характеристики обнаружения при нек...

Расчет характеристик обнаружения при совместном когерентном и некогерентном накоплении
Рассматривается задача обнаружения сигнала (в виде пачки прямоугольных импульсов) на фоне внутренних шумов приемника, распределенных по гауссовскому з...

Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей
Дифракция и рассеяние радиоволн Эффективная площадь рассеяния (ЭПР) и диаграммы ЭПР Матрица рассеяния Применение диаграмм рассеяния Измерение фаз...

Метод некогерентного рассеяния радиоволн
Книга посвящена новому методу исследования ионосферы, основанному на расселяли радиоволн флуктуациями электронной плотности. Излагается теория метода,...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Амплитудный накопитель сигнала некогерентного рассеяния

Анотація

Проект має функціональну і принципову схеми амплітудного накопичувача, результат якого використовується для допоміжного контролю під час основної процедури обробки сигналу НР з метою вилучення відгуків від літаючих об'єктів. В записці представлено опис основних принципів, які були покладені в основу розробки пристрою, а також його прототипи і аналогічні пристрої.

Приведені алгоритми, які реалізують накопичення для одержання стандартних сеансів і сеансів короткої тривалості. Представлено деяке програмне забезпечення, що реалізує алгоритми при використанні язика "ТурбоБейсик".

Приведені розрахунки надійності амплітудного накопичувача, які показали, що пристрій забезпечує задане значення ймовірності безпомилкової роботи. Приведена технологія виготовлення і збору амплітудного накопичувача, а в кінці проекту приділена увага техніко-економічному обгрунтуванню необхідності розробки даного пристрою, приділена увага охороні праці і навколишнього середовища.

Annotation

The project contains the functional and basic circuits of the peak store used in real time for the control of the basic procedure of accumulation of a IS signal with the purpose of elimination of reflections from flying objects. In a slip the description of the basic principles fixed in a basis of development of the device, and also its prototypes and similar devices.

The algorithms realizing accumulation for reception of standard sessions and sessions of short duration are given. Some software realizing algorithms at use of functions of TurboBASIC language is submitted.

The accounts of reliability of the peak store are given which have shown, that the device provides the given meaning of probability of non-failure operation. The technology of manufacturing and assembly of the peak store is given, and at the end of the project the attention to the feasibility report of necessity of creation of the given device is given, the attention to protection of work and environment is given.

Реферат

Проект содержит функциональную и принципиальную схемы амплитудного накопителя, результаты которого используются для дополнительного контроля во время основной процедуры обработки сигнала НР с целью устранения отражений от летательных объектов. В записке представлено описание основных принципов, положенных в основу разработки устройства, а также его прототипы и аналогичные устройства.

Приведены алгоритмы, реализующие накопление для получения стандартных сеансов и сеансов короткой длительности. Представлено некоторое программное обеспечение, реализующее алгоритмы при использовании функций языка "ТурбоБейсик".

Приведены расчеты надежности амплитудного накопителя, которые показали, что устройство обеспечивает заданное значение вероятности безотказной работы. Приведена технология изготовления и сборки амплитудного накопителя, а в конце проекта уделено внимание технико-экономическому обоснованию необходимости создания данного устройства, уделено внимание охране труда и окружающей среды.

Введение

В настоящее время в связи с развитием радиосвязи, радиоастрономии, а также освоением космического пространства возросло значение исследования процессов, происходящих в верхних слоях атмосферы Земли - ионосфере. Ионосфера оказывает определяющее воздействие на распространение радиоволн. Под воздействием излучений солнца, космических лучей и частиц из поясов радиации магнитосферы в верхних слоях атмосферы происходят процессы ионизации, приводящие к образованию плазмы с концентрацией заряженных частиц порядка одного процента от общего количества. Параметры плазмы зависят от времени суток, времени года, высоты, солнечной активности, состояния магнитосферы, а также географических координат. В зависимости от состояния ионосферы изменяются и степень поглощения и рефракция радиоволн, авто- и кроссмодуляция и ряд других эффектов [1,2].

Рисунок 1

Возможность исследования состояния ионосферы на основе анализа рассеяния электромагнитной волны на свободных электронах была обоснована и экспериментально проверена в конце пятидесятых годов. Это положило начало применению метода некогерентного рассеяния, позволяющему одновременно получать данные об основных параметрах ионосферы в широком диапазоне высот. В 1958 г. У. Гордон, основываясь на явлении рассеяния электромагнитной волны на свободных электронах, высказал предположение о возможности проведения измерений электронной концентрации в ионосфере выше максимума слоя F2 на частотах, больших плазменной частоты этой области [1,3]. Экспериментальная проверка этого предположения (К. Боулсом) в 1958 году дала обнадеживающие результаты и положила начало развитию метода некогерентного рассеяния радиоволн [2,4,5].

Метод основан на известном явлении томсоновского рассеяния [1-10]. Некогерентно рассеянное (НР) ионосферой излучение практически можно обнаружить при помощи существующей радиолокационной техники только тогда, когда длина зондирующей волны значительно больше дебаевской длины. Это требование удовлетворяется в дневное время для высоты до 1000 км при длине волны 25см и более, а ночью же при измерениях в области E необходима длина волны порядка 1м [5,9].

Сечение рассеяния зондируемого объема ионосферы, расположенного на высоте около 300 км, эквивалентно по площади 1см2. Ясно, что для получения полезной информации необходимо применять весьма современные радиоэлектронные устройства. Обычно используются радиопередатчики, работающие в дециметровом либо в метровом диапазоне волн с импульсной мощностью несколько мегаватт, радиоприемные устройства с низким уровнем шума, специализированные устройства обработки информации и быстродействующие компьютеры [11,14,16].

Некогерентное рассеяние на метровых и дециметровых волнах обусловлено наличием флуктуаций плотности плазмы, вызываемых тепловым движением ионов и электронов. В этом случае основной причиной флуктуаций плотности электронов является наличие ионов, а в результате кулоновского взаимодействия между ними возникают ионно-звуковые волны. Иными словами, каждый ион оказывает возмущающее действие на движение всех электронов внутри сферы дебаевского радиуса и, таким образом, хаотическое движение ионов приводит к соответствующим статистическим флуктуациям концентрации электронов. Другой не менее важной причиной флуктуаций является кулоновское отталкивание самих электронов, что приводит к слабому резонансу на плазменной частоте. В спектре рассеянного сигнала возникает компонента, смещенная на величину плазменной частоты для высоты, на которой происходит рассеяние (так называемая плазменная линия, или электронная часть спектра) [7-9].

Ионно-звуковая волна подобна звуковым волнам и распространяется со скоростью, близкой к тепловой скорости доминирующих ионов. При наличии такой волны в плазме образуются сгустки и разряжения плотности. На этих слабых неоднородностях рассеиваются радиоволны, их результирующая максимальна, если волны, рассеиваемые отдельными неоднородностями, суммируются в фазе. При этом расстояние между неоднородностями должно быть равно половине длины волны для обратного рассеяния. Рассеянный сигнал несет информацию о распределении и характере движения не только электронной, но и ионной компоненты плазмы. Он позволяет получать богатый набор параметров ионосферы: электронную и ионную температуры, распределение по массам, среднюю скорость дрейфа частиц разных сортов, что в свою очередь дает возможность определить ионосферное электрическое поле, направление и силу тока, скорость ветра в нейтральной атмосфере и другие важные параметры [3,6,7].

В настоящее время восемь обсерваторий ведут зондирование ионосферы методом некогерентного рассеяния, пять из них расположены в Америке, одна у нас в стране и одна в России [11,12]. При Институте ионосферы действует радар для исследования ионосферы методом некогерентного рассеяния. Этот радар представляет собой установку, работающую в импульсном режиме. Созданный в Институте ионосферы радар работает на частоте около 150МГц. Импульсная мощность радиопередающего устройства около 2 МВт. Длительность импульсов может изменяться в широких пределах - от 40мкс до 1мс. Шумовая температура системы не хуже 500 К.

Обычно при исследованиях ионосферы методом HP измеряется уровень мощности принятого сигнала, его спектр либо автокорреляционная функция, так как коэффициент корреляции флуктуаций электронов несет в себе ту же информацию, что и спектр мощности [13]. Для решения широкого круга задач, возникающих при исследовании ионосферы, предусмотрена возможность работы комплекса в нескольких основных режимах, отличающихся параметрами зондируемого импульса (длительностью, частотой повторения и временной расстановкой импульсов друг относительно друга). Например, режим 1 (длительность импульса около 1мс, частота повторения 25Гц) используется для исследования параметров ионосферы на высотах, больших высоты максимума слоя F2, где монотонный характер изменения высотных профилей допускает применение импульсов с разрешающей способностью по высоте около 150км. С другой стороны, малый уровень принимаемого с этих высот сигнала в свою очередь требует применения импульсов большой длительности [15].

Сигнал с выхода блока кварцованных гетеродинов (общего для приемного устройства, передающего устройства и системы обработки) поступает на двухканальное переда...