Панорамные устройства, частотный анализ. Основополагающие принципы панорамного радиоприема и анализа спектров излучения

Краткое изложение по теме «Панорамные устройства, частотный анализ»

Подготовил: Лашманов Александр гр. И-402

В составе комплекса радиомониторинга имеются 3 приемника: обнаружения (является ведущим), перехвата и радиопеленгаторы. По названию можно судить о функциях этих устройств. Главное отличие приемников обнаружения от приемников перехвата в том, что первые быстродейственнее. Приемники обнаружения принято называть панорамными, а выявление источников излучения – частотным анализом. На самом деле панорамный радиоприем и анализ спектров сигналов – это не одно и то же.

Рассмотрим основополагающие принципы панорамного радиоприема и анализа спектров излучения. В связи с тем, что частотный анализ и анализируемое явление длятся конечное время, панорамные устройства имеют погрешности. Чтобы получить полный спектр излучения необходимо воспользоваться формулой 3.3 (см. конспект Князькова), где функция времени представляется разложением Фурье. Но при частотном анализе радиоизлучений приходится иметь дело с текущим спектром, следовательно, мы должны воспользоваться формулой 3.4 (Князьков). Явление резонанса является ключевым в основе действия панорамных устройств. Именно с помощью резонансной кривой можно судить о частоте и амплитуде отдельных спектральных составляющих. Способность разделять составляющие спектра, имеющие определенный разнос частот – разрешающая способность. Если использовать резонаторы с высокой добротностью, то можно добиться частотной точности. Тогда точность измерения частоты будет определяться статической резонансной кривой. Минус такого подхода в том, что мы затрачиваем большое время. Поскольку резонатор имеет собственные колебания с резонансной частотой и вынужденные с частотой воздействующего напряжения, то мы будем наблюдать динамическую резонансную характеристику. Вид такой хар-ки зависит от параметров резонатора и скорости его перестройки, или от скорости изменения частоты возделывающего напряжения. Динамическая и статическая характеристики существенно отличаются друг от друга, особенно, это заметно когда увеличивается скорость изменения частоты. (Рис 3.3 , Князьков). Если производить анализ в динамическом режиме с большой скоростью, то можно наткнуться на такие минусы как: ухудшение разрешающей способности, потеря реальной чувствительности, ограничение скорости ведения анализа, ложные срабатывания. Если использовать панорамные устройства в широкой полосе частот, то можно столкнуться с дополнительными погрешностями.

Частотный анализ может быть параллельным и последовательным. Суть параллельного (Рис. 3.4) в том, что все частотные составляющие выявляются одновременно, т.е. параллельно. Соответственно, суть последовательного частотного анализа заключена в последовательном  выявлении частотных составляющих. В параллельном частотном анализе применяется большое число резонаторов, следовательно, достоинством такого метода является быстрота. А вот что касается точности, можно лишь утверждать, что частоты любой составляющей находятся в пределах полосы пропускания соответствующих фильтров. Недостатком же последовательного анализа является длительное время. А если использовать сложные резонансные системы, то могут возникнуть проблемы с перестройкой в широком диапазоне с сохранением АЧХ во всей полосе частот. Поэтому нужно выбирать последовательный частотный анализ с перестраиваемым резонатором (Рис. 3.5) тогда, когда можно снизить требования к точности определения частоты (например, в панорамных приемниках для просмотра широких полос обзора). В остальных случаях стараются использовать последовательный анализ с перемещением спектра по шкале частот (Рис. 3.6).

Перейдем к качественным показателям панорамных приемников. Разрешающая способность – минимальное расстояние между соседними частотами в спектре, при котором приемник может их различать. Чем выше добротность резонатора, т.е. уже полоса, тем выше разрешающая способность. Статическая хар-ка и полоса пропускания определяют разрешающую способность при параллельном анализе, при последовательном она определяется динамической хар-кой. Чем шире динамическая хар-ка, тем ниже разрешающая способность. Так же разрешающая способность зависит от соотношения амплитуд спектральных составляющих. Точность зависит от формы и ширины отметки на индикаторе. Чем шире отметка, тем ниже точность, поэтому специальными средствами стараются сжать отметку. Полоса обзора – полоса, в которой ведется частотныйанализ (полоса одновременно просматриваемых частот). При параллельном анализе скоростью анализа является время установления колебаний в резонаторе, при последовательном – скорость изменения частоты. По визуальному каналу определяется чувствительность. Чувствительность по слуховому каналу лучше, чем по визуальному. Чувствительность разделяют на статическую и динамическую, которые связаны соотношением 3.9 (Князьков). Динамический диапазон – мера способности панорамного приемника обеспечить неискаженный прием сигналов с различными уровнями. Динамический диапазон стараются расширять. Нелинейный шум существенно влияет на д.д.

Рассмотрим требования, предъявляемые к ШПТ. Во-первых, ШПТ должен давить помехи на промежуточной частоте и помехи по зеркальному каналу. В таком случае выбирают неперестраиваемый преселектор, т.к. в нем можно применить блоки коммутируемых фильтров. Во-вторых, недостаточная малосигнальная избирательность ухудшает основные параметры приемника. Поэтому, стремятся обеспечить минимальное ухудшение отношения с/ш по сравнению с идеальным линейным трактом. Ищут оптимальную структуру ШПТ. Задачу оптимизации ШПТ разделяют на 2 подзадачи: оптимальное распределение усиления по тракту и оптимальное распределение избирательности. Реализация оптимального распределения усиления даст возможность установить лучшее соотношение между линейными и нелинейными шумами в тракте. Что касается 2-ой подзадачи: если избирательность сосредоточена на входе тракта, то обеспечивается лучшая помехоустойчивость. Кратко упомянем общие рекомендации:      1) ШПТ должен иметь минимально допустимое число каскадов; 2) При возрастании загрузки уменьшают усиление с помощью аттенюаторов; 3) Автоматическая регулировка усиления должна быть высокоточной; 4) Исходное распределение усиления должно обеспечивать высокую линейную чувствительность.

Особенности узкополосного тракта панорамного приемника. Важнейшим отличием динамической хар-ки от статической является увеличенная полоса пропускания, поэтому необходим точный выбор статической полосы пропускания узкополосного тракта. Имеется некоторое значение статической полосы пропускания, так называемое, оптимальное, при котором значение динамической – минимально. Если предъявлять высокие требования к скорости анализа, то нельзя будет получить сколь угодно высокую разрешающую способность. Чем выше число каскадов, тем лучше динамические хар-ки по сравнению с однокаскадным усилителем. С увеличением числа контуров эта особенность только усиливается, соответственно необходимо использовать систему с резонансной хар-кой, близкой к колоколообразной.