Реферат Курсовая Конспект
Нелинейные локаторы. Принцип действия и основные характеристики - раздел Производство, Лекция 13. Нелинейные локаторы. Досмотровая техника Свойство Электропроводящих Материалов Отражать Радиоволны Было Положено В Осн...
|
Свойство электропроводящих материалов отражать радиоволны было положено в основу радиолокационного обнаружения. Этими свойствами в полной мере обладают электронные средства перехвата информации. Поскольку для опознавания объектов используются нелинейные свойства полупроводниковых схемных элементов, данный вид локации назвали нелинейной, а приборы - нелинейными локаторами.
Существенным отличием нелинейной локации от классического наблюдения (обнаружения) объектов с активным ответом является прямое преобразование падающей на объект энергии зондирующего сигнала в энергию высших гармоник. В связи с этим мощь радиолокационного наблюдения (обнаружения) в условиях нелинейной локации можно классифицировать как наблюдение с полуактивным ответом, что связано с отсутствием потребления энергии объектом от специального источника питания.
Нелинейным объектом называется объект, обладающий нелинейной вольт-амперной характеристикой (ВАХ). К ним относятся диоды, транзисторы, микросхемы, контакты металл-окисел-мета (МОМ-диод). К простейшему нестабильному МОМ-диоду относится и классическая двуокись железа - ржавчина.
Как известно, ВАХ любого нелинейного элемента разлагается в ряд Тейлора в виде аппроксимирующего степенного полинома. Тогда выходной ток при воздействии гармонического входного сигнала будет иметь вид:
(13.1)
где es(t) - входной сигнал на нелинейном элементе.
Из (13.1) следует, нелинейность ВАХ приводит к появлению в выходном сигнале за счет детектирования постоянной составляющей е0 основной гармоники с амплитудой, умноженной на коэффициент α и высших гармоник основной частоты, амплтуды которых пропорциональны соответствующим коэффициентам.
Пусть входной сигнал представляет собой гармоническое колебание вида:
es(t) = A0 cos ωt, (13.2)
где A0 - амплитуда сигнала, ω = 2πf - круговая частота сигнала| рад/с, f -частота сигнала, Гц.
Подставляя (13.2) в (13.1) и проводя тригонометрические преобразования над степенными функциями cos ωt, получим отклик нелинейного элемента в виде:
(13.3)
Из (13.3) следует, что в сигнале отклика присутствуют гармонические составляющие, среди которых наиболее существенными являются вторая и третья гармоники.
В состав нелинейного локатора (НЛ) входят: передатчик, приемник, приемо-передающая антенная система, устройства индикации. Внешний вид нелинейных локаторов представлен на Рисунке 13.1
Рисунок 13.1 - Внешний вид нелинейных локаторов
Процесс наблюдения с помощью НЛ представлен на Рисунке 13.2.
Рисунок 13.2 - Модель процесса поиска с помощью НЛ
Запишем уравнение локационного наблюдения для нелинейной локации.
Из уравнения следует, что мощность на гармониках, излучаемая объектом и, следовательно, эффективность обнаружения растет при увеличении мощности излучения локатора Pизл , снижении частоты его излучения f, и номера гармоники N. Кроме того, чем ниже частота излучения локатора, тем меньшие значения имеют коэффициент затухания, что также ведёт к увеличению мощности сигнала от объекта.
Помехами для нелинейного локатора могут быть отражения от соприкасающихся металлических поверхностей. При контакте таких слоев возникает полупроводниковый нелинейный элемент с неустойчивым «р-п» переходом. В физике полупроводников такое образование известно как металл-окисел-металл, а возникающий элемент называется МОМ-диод. МОМ-структура преобразовывает спектр зондирующего сигнала в частотный спектр, отличающийся от спектра сигнала, отраженного от электронного элемента. Различие обусловлено временной и механической нестабильностью МОМ-структуры и проявляется в соотношении уровней компонентов спектра, являющихся продуктами нелинейных преобразований второго и третьего порядка. Источником помех могут служить и радиопередатчики, работающие на частотах, близких или кратных частоте зондирующего сигнала.
Главное достоинство нелинейных локаторов - способность обнаруживать электронные схемы как во включенном, так и выключенном состоянии, недостаток - сравнительно большое число «ложных» обнаружений естественных нелинейных отражателей типа МОМ.
Основными параметрами, используемыми при сравнении эксплуатационных качеств нелинейных локаторов, являются: режим работы, мощность и частота зондирующего излучения передатчика, чувствительность приемника, направленные свойства антенной системы, точность устройств индикации, а также сервисные возможности приборов.
В зависимости от режима работы передатчика различают нелинейные локаторы непрерывного и импульсного излучения. Мощность излучения в значительной степени определяет коэффициент преобразования («Кп») энергии зондирующего сигнала в энергию высших гармоник. Повышение мощности улучшает характеристики нелинейных локаторов, но одновременно приводит к увеличению опасного воздействия на оператора. Средняя мощность локаторов непрерывного излучения составляет от 0,3 до 3 Вт. Пиковая мощность импульсных нелинейных локаторов при сравнимой или меньшей средней составляет от 150 до 400 Вт, т.е. почти на 30 дБ . превышает мощность приборов непрерывного излучения.
Так как эффективность преобразования определяется не средней мощностью излучения, а ее пиковым значением, дальность действия локаторов, работающих в импульсном режиме, оказывается выше, чем у приборов с непрерывным излучением при прочих равных условиях.
Чем выше частота излучения, тем меньше геометрические размеры антенной системы, тем удобнее работа с прибором. Но с увеличением частоты по экспоненциальному закону растет доля энергии, поглощаемой материальной средой, укрывающей средство съема. Вместе с тем при приближении частоты излучения НЛ к рабочей частоте закладки из-за околорезонансных явлений возрастает уровень переотраженных сигналов и, следовательно, вероятность ее обнаружения. Приборы, предлагаемые в настоящее время, работают в частотном диапазоне 680...1000 МГц. Чувствительностью приемника определяется максимальная дальность действия НЛ. Для современных приборов этот показатель составляет от -110 до -145 дБ.
Передающие устройства локаторов, генерирующие зондирующий сигнал, характеризуются:
a) режимом работы (непрерывным или импульсным);
b) пределами регулирования выходной мощности (дБ);
c) частотой непрерывного излучения;
d) частотой следования и длительностью радиоимпульса (мкс).
e) Качество приемного устройства, регистрирующего переизлученные сигналы, отражается следующими показателями:
f) частотами настройки (МГц) на регистрируемые гармоники (2 и 3);
g) реальной чувствительностью при определенном соотношении с/ш (дБ-Вт);
h) пределами регулирования чувствительности (дБ).
i) Основными параметрами антенной системы, излучающей зондирующие сигналы и принимающей переотраженные излучения на частотах высших гармоник, являются:
j) коэффициент направленного действия (КНД);
k) ширина главного лепестка диаграммы направленности по
уровню половинной мощности (град);
l) уровень подавления задних лепестков диаграммы направленности (дБ);
m) коэффициент эллиптичности (для антенн с круговой поляризацией).
Эксплуатационные показатели локаторов определяются во многом качеством устройств индикации режимов работы и параметров сигналов. Большинство современных нелинейных локаторов оборудованы многосегментными светодиодными индикаторами и звуковыми сигнализаторами переменного тона.
Для повышения точности идентификации объекта в нелинейных локаторах предусматриваются режимы приема на частотах 2 и 3 гармоник зондирующего излучения, а также прослушивания сигналов, транслируемых средствами съема за пределы обследуемого помещения.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Досмотровая техника... Для выявления внедренных устройств перехвата информации как объектов имеющих... Металлодетекторы Достоинством вихретоковых...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Нелинейные локаторы. Принцип действия и основные характеристики
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов