Амплитудный накопитель некогерентно рассеянного сигнала
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ры, предусмотрена возможность работы комплекса в нескольких основных режимах, отличающихся параметрами зондируемого импульса. Например, режим 1 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 150 км. С другой стороны, малый уровень принимаемого с этих высот сигнала в свою очередь требует применения импульсов большой длительности.
Сигнал с выхода блока кварцованных гетеродинов поступает на двухканальное передающее устройство, где усиливается, а затем по волноводному фидерному тракту передается в возбуждающий рупор двухзеркальной антенны. Здесь мощный радиоимпульс излучается вертикально вверх, а весьма слабый сигнал отраженного от ионосферы радиоимпульса, рассеянного на тепловых флуктуациях электронной плотности, принимается той же антенной и через антенный коммутатор прием-передача поступает на входные параметрические усилители приемного устройства. После усиления и преобразования сигнал на промежуточной частоте подается на специализированное вычислительное устройство, где производится его первичная обработка - временное накопление и вычисление его автокорреляционной функции. Результаты корреляционной обработки поступают в компьютер, где по ним определяются значения ионосферных параметров и выдаются данные на печать и на экран видеоконтрольного устройства.
Напряжение, возникающее на выходе приемной системы, представляет собой сумму напряжения шумов системы и напряжения собственно НР-сигнала. Поэтому задача определения АКФ сигнала сводится к нахождению разности между корреляционной функцией выходного напряжения и корреляционной функцией шумов. Вычисление их производится в цифровом коррелометре, подключенном к усилителю промежуточной частоты приемника. В этом случае корреляционная функция сигнала, входящая в состав корреляционной функции смеси сигнал-шум, оказывается умноженной на косинусоидальный множитель промежуточной частоты. Поэтому при задержках, кратных периоду этого множителя, искомая корреляционная функция получается без предварительного детектирования.
Рисунок 2 - Спектр и АКФ сигнала НР
Поскольку обработка сигнала ведется в цифровом виде, исследуемое напряжение квантуется в аналого-цифровом преобразователе с тактовой частотой, кратной промежуточной стороне. Затем сигнал засылается в линии задержки, где задерживается, как было указано, на интервалы, кратные периодам промежуточной частоты. При наложении задержанного на время t сигнала на прямой получается значение корреляционной функции, соответствующее величине этой задержки. В результате измеряемая корреляционная функция оказывается промоделированной множителем * k, характерным для взаимодействия зондирующего импульса длительностью T с объемно-распределенными рассеивателями, где k определяется свойствами распределения в пределах имп. объемах.
Изменяя задержку t в необходимых пределах, можно получить в этих же пределах АКФ смеси сигнал-шум. Из информационных данных, представленных в виде АКФ, получают необходимую информацию. Эта информация описывает высотные зависимости концентрации ионов и электронов, а также высотные температурные зависимости ионов и электронов. Такая операция производится одновременно для всего диапазона исследуемых высот.
Рисунок 3
1. Постановка задачи
.1 Анализ алгоритма функционирования системы накопления радара НР
Режим работы радара с длительностью излучаемого радиоимпульса tи@800 мкс используется в методе некогерентного рассеяния для определения параметров ионосферы на высотах выше максимума слоя F2. При таком режиме излучения алгоритм первичной обработки позволяет проводить повысотное измерение с получением ряда нормированных автокорреляционных функций r при шаге по высоте в несколько десятков километров, когда отсчеты уже можно считать статистически независимыми. Суть так называемой вторичной обработки и ее вычислительных методов заключается в том, чтобы по экспериментальным АКФ определять такие параметры ионосферной плазмы, как ионная и электронная температуры, компоненты n ионного состава, а уже с их использованием - электронную концентрацию Ne и др.
Существуют аналитические выражения, связывающие физические параметры ионосферной плазмы с формой ее АКФ, полученной при некогерентном рассеянии зондирующей радиоволны. Проблема же состоит в том, что нам для обработки нужны обратные аналитические выражения, когда в роли аргумента выступали бы значения ординат АКФ. Ввиду отсутствия таких выражений и возникла необходимость в специфической обработке информации, известной под названием решение обратной задачи. Суть этой обработки заключается в том, что, варьируя параметры, ЭВМ решает прямую задачу до тех пор, пока не будет подобрана оптимальная совокупность ее входных параметров. Под оптимальной подразумевается та, которая приводит к наилучшему совпадению выходных результатов, полученных при решении прямой задачи, с данными, полученными во время эксперимента.
Как показывает анализ, однозначное решение обратной задачи предполагает достаточную точность измерений АКФ сигнала НР. Однако все основные выводы в существующей теории некогерентного рассеяния сделаны в предположении, что плазма однородна в рассматр?/p>