Применение лазеров в связи и локации
Информация - Радиоэлектроника
Другие материалы по предмету Радиоэлектроника
енность детекторов с внутренним фотоэффектом в том, что в них нет красной границы спектральной чувствительности. В инфракрасном диапазоне (ИК) частот могут работать фотодетекторы с p n переходами, поскольку существуют материалы с узкой запрещенной зоной. Фотодетекторы с р n переходами рассчитаны на прием слабых сигналов, в то время как фотосопротивления способны работать при больших мощностях падающего излучения. С другой стороны, постоянная времени фотосопротивления велика, а фотодиоды и фототриоды могут принимать световой сигнал, модулированный СВЧ поднесущей, с частотой порядка нескольких мегагерц. В то же время постоянная времени фотодиодов меньше, чем фототриодов.
Для усиления слабых сигналов вместо фотодиодов можно применять фототриоды с внутренним усилением по току, но как было сказано выше, постоянная времени фототриодов больше, чем у фотодиодов. Это ограничивает применение фототриодов в системах связи.
Предлагаются различные фоточувствительные приборы, способные детектировать сигналы ИК диапазона (вплоть до сантиметрового). Эти фотоприемники используют пленки сверхпроводящих материалов, например Sn, Pb, A1 и пр. Детекторы представляют собой две тонкие пленки сверхпроводящего материала, разделенные тонким слоем диэлектрика (6 200 ангстрем). Детектирование осуществляется за счет генерации неравновесных носителей заряда, туннелирующих сквозь слой диэлектрика между пластинками и разделяющихся потенциальными барьерами.
При приеме слабых сигналов после фотодетектора необходимо ставить малошумящие усилители с большим коэффициентом усиления, например параметрические. Параметрические усилители на полупроводниковых диодах имеют ценные качества, которые позволяют успешно использовать их в системах связи. В последнее время получили дальнейшее развитие параметрические усилители, применяемые в оптических линиях связи. В этих усилителях полупроводниковый диод одновременно является и фотодетектором, и нелинейным реактивным элементом. Параметрические усилители с фотодиодом получили название фотопараметрических.
Развитие техники связи в оптическом диапазоне привело к созданию новых устройств для усиления слабых сигналов радиочастоты. Это новое устройство названо разером.
Подобно мазерам и лазерам в разере для получения эффекта усиления используется взаимодействие между электронами атомов и внешним магнитным полем. Однако в разере дополнительно происходит взаимодействие спинов атомных ядер с магнитным полем. В этом случае энергетические уровни располагаются достаточно близко друг от друга, что дает возможность усиливать радиосигналы. Разер состоит из проводящей цилиндрической полости, в которой находится активный парамагнитный кристалл формы цилиндра. В качестве подобного кристалла может применяться парамагнитная соль La2Mg(N03)12*24H20, в которой 1% атомов лантана замещен атомами изотопов неодима. Кристалл вставлен в индуктивную катушку, расположенную в полости. Для снижения уровня шумов усилителя полость погружена в гелиевый сосуд Дьюара. На определенной частоте в полость через волновод от генератора СВЧ подается мощность накачки. В результате получают инверсию населенностей энергетических уровней спинов протонов. Усиливаемый сигнал подводится к катушке, которая настраивается в резонанс с помощью переменного конденсатора, размещенного в сосуде Дьюара. Катушка может быть сделана из сверхпроводника. Это снижает собственные шумы усилителя. Такой может непрерывно перестраиваться по частоте в очень широком диапазоне.
Одним из важных параметров системы оптической связи является отношение сигнал/шум. На оптических частотах большое значение приобретают радиационные шумы внешней среды. В зависимости от времени суток и погоды величина шумов меняется. Большое влияние на связь оказывает излучение солнца и звезд. Особенно заметно это влияние в локационных и навигационных системах, использующих сигналы оптических квантовых генераторов.
Описывается автоматическая регулировка для приемника световых импульсов низкой частоты. Эта система предназначена для слежения за облачным покровом и применяется в системе наблюдения за метеорологической обстановкой в районе аэродромов.
Основная идея изобретения заключается в том, что амплитуда помехи на выходе усилителя приемника поддерживается постоянной. В этом случае при различной посторонней засветке на входе приемника амплитуда шумов на выходе постоянна и приемник будет срабатывать только от световых импульсов лазера, отраженных от облаков, так как амплитуда импульсов превосходит по величине постороннюю засветку.
В то же время днем, в хорошую погоду, приемник выключается, поскольку отраженных импульсов нет, а чистая засветка может быть принята за облака. Принцип работы приемника световых импульсов заключается в том, что в нем применяется интегратор, регулирующий усиление приемника. Этот интегратор выдает сигнал, пропорциональный внешним радиационным шумам. Блок-схема приемника и диаграммы сигнала с шумами показаны на рисунке 1.10.
Приемник содержит собирательную линзу-антенну 1, фотоэлемент 2. усилители 3, 4, 5, детектор 6. Цепь автоматической регулировки усиления образована усилителем 5 и детектором. В случае прихода сигнала 1, показанного на рисунке, с большими радиационными шумами, усиление приемника снижается и сигнал 3 на выходе получается примерно таким же, как и в отсутствие шумов. Таким образом, в этой систе?/p>