Модернизация зеркальной антенны гигагерцевого диапазона
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
и преобразования в числовой код подаётся в компьютер. Схема радиометра строится обычно на основе приёмника супергетеродинного типа или прямого усиления. Типичные параметры радиометра:
Тш = 100 K, ?f = 108 гц, ? = 1 сек, ? = ;
при этом чувствительность ?T = 1,4*10-2К. При охлаждении входных усилителей радиометров до температуры жидкого гелия можно достичь Тш ? 20 K и при??f = 109 гц получить? ?T?? 10-3 K.
Дальнейшее снижение Тш для системы радиотелескоп - радиометр, а соответственно, и ?T ограничивается на поверхности Земли шумовым излучением неба (атмосферного и космического происхождения), составляющим в минимуме на сантиметровых волнах около 10 K.
Рисунок 2 -Блок-схема модуляционного радиометра: 1 - антенна; 2 - эквивалент антенны; 3 - модулятор; 4 - усилитель высокой частоты; 5 - детектор; 6 - усилитель низкой частоты; 7 - синхронный детектор; 8 - генератор опорного напряжения; 9 - преобразователь "аналог-код".
В нашем случае было решено использовать схему приемников с прямым усилением.
В таблице 1 представлены основные технические характеристики приемников.
Таблица 1 - Основные технические характеристики приемников.
Рабочая частота РМ-301 ГГцполоса частот10 МГцЧастота модуляции980 Гцчувствительность0,8К
. Общие сведения о радиометрах и шумах
Приемник предназначен для того, чтобы преобразовывать доставляемые к нему от антенны малые сигналы в сигналы, способные воздействовать на выходной прибор. В случае солнечного и космического радиоизлучения это преобразование включает в себя высокую степень усиления и сложные изменения в форме колебаний и их спектре.
Эти изменения показаны на рис. 2. Приходящий сигнал (см. рис. 2, а) состоит из шума с широким спектром. Из этого шума выделяются составляющие в узкой полосе частот шириной ?f с центральной частотой fо. После этого сигнал состоит, как показано на рис.2, b1, из модулированного шумом колебания с частотой fо. Если принять, что первоначальный спектр сигнала в полосе приема плоский, то эта шумовая модуляция должна иметь рэлеевское распределение амплитуд, а скорость изменения амплитуд зависит от ширины полосы пропускания приемника.
Некоторое усиление может достигаться на частоте сигнала fо, однако обычно применяются супергетеродинные приемники, в которых большая часть усиления или все усиление происходит на более низкой частоте, называемой промежуточной частотой (IF). Сигнал, преобразованный на промежуточную частоту, показан на рис. 2,b2г. Затем этот сигнал выпрямляется с тем, чтобы получить однонаправленный результирующий процесс (рис. 2, с), повторяющий форму огибающей процесса (рис. 2,б). Выпрямитель является сложным нелинейным устройством, и его выходное напряжение не связано, вообще говоря, простыми соотношениями с входным напряжением. Следовательно, для того чтобы установить энергетическую значимость данного показания выходного прибора, лучше полагаться на калибровку. Грубо говоря, спектр процесса, указанного на рис. 2, с, содержит все частоты от нуля до ~ ?f.
Далее сигнал (рис. 2, с) сглаживается, отчасти элементами схемы и отчасти выходным прибором с общей постоянной времени т, причем ?>>1/?f. Результат сглаживания (рис. 2,d) является, таким образом, относительно постоянной величиной, регистрируемой выходным прибором.
Если желательно наблюдать малые изменения выходных показаний, которые недостаточно заметны на простой записи тока детектора, то можно применить дальнейшее усиление (усиление постоянного тока). Обычно усиливается разница между напряжением на выходе детектора и подходящим стабильным опорным напряжением. Однако, величина применяемого усиления имеет серьезные ограничения
Рис. 2. Изменение формы колебаний и спектра шумового сигнала при прохождении через приемник. Шумы, генерируемые самим приемником, не показаны.
В дополнение к сигналам, показанным на рис. 2, следует рассмотреть шумы приемника, возникающие в его лампах и сопротивлениях. Так как шумы приемника и космические или солнечные шумы некогерентны, то их мощности аддитивны, и желательный сигнал может быть обнаружен только по вызываемому им возрастанию среднего уровня (рис. 2d). В обычной радиотехнической практике общеупотребительны сигналы, значительно превышающие уровень шумов, хотя в некоторых применениях используются сигналы, находящиеся несколько ниже этого уровня. От радиоастрономических приемников может потребоваться работа с гораздо меньшими входными мощностями. Действительно, исследуемый сигнал обычно составляет только малую долю собственных шумов приемника. В таком случае колебания (рис. 2,б, с и d) определяются почти полностью шумами самого приемника.
Конструкции радиоастрономических приемников, хотя они и предназначены для необычных целей, очень похожи на конструкции стандартных радиолокационных приемников. Для частот, превышающих 500 Мгц, применяются супергетеродинные приемники с кристаллическими смесителями без усиления на частоте сигнала. На более низких частотах смесителю обычно предшествуют один или два каскада усиления на частоте сигнала. Усилитель промежуточной частоты, обычно работающий на частоте 30 Мгц, второй детектор и измерительная схема могут быть одинаковыми для всех частот.
.1 Шумы приемника
Чувствительность приемника ограничена не невозможностью получить большее усиление, а электрическими шумами, генерируемыми в его лампах и сопротивлениях. Задача уменьшения э?/p>