Информационные параметри сигналів

Информационные параметри сигналов

В.М. Гончаров

Изучение розвитку коливальних процесів в піддослідних виробах, шляхом проводити дослідження одиночних імпульсних сигналів випромінюваних даним виробом, вимагає знання їх параметрів. Ці параметрів має дозволяти відтворювати найповнішу картину сигналу в частотною і тимчасової області. Основними такими параметрами сигналу є: енергія сигналу, пікова потужність, тривалість сигналу, несуча частота, кількість посилок в сигнале.

Необходимость їх виміру залежить від следующем:

Энергия імпульсу дозволяє визначити критерії стійкості вимірювальної апаратури і з’ясувати енергетичні можливості розроблюваних джерел.

Пиковая потужність сигналу дозволяє визначити процеси розвитку коливань і характеризує її здібності.

Измерение тривалості радиоимпульса дозволяє з’ясувати механізм подій і процесів.

Количество імпульсів дозволяє уточнити динаміку процесів в джерелі, відразу визначаючи параметри радіотехнічних процесів, одночасно характеризуючи поведінка механічних процесів.

Комплексный аналіз цих даних дозволяє практично з’ясувати сутність які протікають в одноразових джерелах процесів, уточнити параметри фізичної моделі, і внести корективи в розроблювані источники.

Для виміру параметрів імпульсного електромагнітного випромінювання, групою розробників інституту Радіофізики і електроніки НАН України, розроблений базовий блок спектрометра. Він дає змогу вимірювати енергію одиночного електромагнітного імпульсу W, максимальне значення пікової потужності сигналу Р, тривалість вхідного сигналу T, і кількість імпульсів в сигналі N.

Принцип роботи спектрометра ИПИЭИ-1

Структурная схема приладу показано на мал.1. Вона складається з таких вузлів. Вхідного фільтра, детектора, каналів виміру — енергії імпульсу, пікової потужності і тривалості імпульсу. Для управління вузлами спектрометра, обробки результатів вимірів та виведення даних на індикатор використовується контролер. Прилад працює так. Сигнал з антени надходить на вхідний фільтр, і далі на детектор. З виходу детектора огинає досліджуваного сигналу надходить на вхідний підсилювач, який би необхідне посилення в смузі частот узгоджених з параметрами оброблюваних сигналів. Вихідний сигнал підсилювача надходить втричі каналу обробкиканал виміру енергії імпульсу, канал виміру пікової потужності і канал виміру тривалості. Принцип роботи цих каналів виміру енергії і пікової потужності грунтується на перетворення вимірюваного параметра в квазипостоянное напруга. І тому в каналі виміру енергії вхідний сигнал інтегрується, та був після посилення та перспективи подальшої обробки надходить на попередній розширювач тривалості імпульсу. У каналі виміру пікової потужності вхідний сигнал спочатку проходить попереднє опрацювання, та був також надходить на розширювач вхідного сигналу. Вимірювання тривалості імпульсу виробляється шляхом перетворення час — амплітуда. І тому сигнал виходу підсилювача надходить на швидкодіючий амплітудна дискримінатор на яка формує на виході прямокутний імпульс, тривалість визначається параметрами вхідного сигналу. Далі цей імпульс надходить на перетворювач время-амплитуда. На виході перетворювача формується пилкоподібний вихідний сигнал, передній фронт якого дорівнює тривалості вхідного сигналу, а амплітуда напруги визначається тривалістю вхідного сигналу. Якщо ж вхідний сигнал складається з кількох вхідних імпульсів, не вдома перетворювача амплітуда вихідного сигналу пропорційна сумі длительностей імпульсів. З виходів каналів виміру енергії, пікової потужності і тривалості сигналу напруги пропорційні перетвореним параметрами надходять на входи відповідних амплітудних детекторів. Це необхідне зменшення помилки у проміжку часу між закінченням змін і під час зчитування і методи обробки отриманих результатів, і навіть за погодженням з аналого-цифровым перетворювачем (АЦП). З виходів амплітудних детекторів напруги пропорційні рівням відповідних параметрів сигналів надходять на плату контролера у і далі на АЦП. По закінченні вихідного сигналу управляючий процесор видає команду АЦП на зчитування, вступників з його вхід, сигналів. АЦП послідовно зчитує що надійшли рівні напруг, та був процесор після зчитування відповідних параметрів з таблиць калібрування, зашитих на відповідні устрою пам’яті, передає їх задля індикації на дисплей. Для підрахунку кількості імпульсів використаний вихід дискриминатора, сигнал від якого надходить на, розташований на платі контролера, швидкодіючий лічильник.

Алгоритм роботи приладу передбачає роботу приладу в діалоговому режимі з оператором і перевірку працездатності акумуляторних батарей. Для зменшення температурних похибок прилад калибруется в різних температурних діапазонах, а дані результатів калібрування зашиваються в відповідну область пам’яті. Усунення похибки що з температурним прогревом елементів включення приладу досягається з допомогою запровадження 2-х хвилинного інтервалу після чого вмонтований процесор здійснює внутрішнє тестування напруг на акумуляторах і початкових напруг амплитудного детектора і лише за їх нормальних значеннях дозволяється подальша роботу з приладом. Наявність процесорів дозволяє організувати передачу даних результатів вимірів до віддаленій обчислювальної машині.

Общий вид спектрометра ИПИЭИ-1 зображений на рис. 2.

.

Рис1. Блок схема спектрометра ИПИЭИ-1.

Технические характеристики спектрометра ИПИЭИ-1.

1. Діапазон робочої частоти — 9,38 ГГц, = 3 см.

2. Смуга пропускання у робочому діапазоні = 450 МГц.

3. Ефективна площа антени P.S = 1,38 див .

4. Діапазон вимірюваною енергії випромінювання Є дд, від 0,02 T 10 до 3,7T10.

5 Діапазон вимірюваною потужності випромінювання P Вт, від 0,05 T 10 до 5,0 T 10.

6. Діапазон вимірюваною тривалості імпульсу випромінювання сек, від 0,30 T10 до 550 T10.

7. Кількість вимірюваних імпульсів щодо одного вимірі не більш 100.

8. Вимірювальний приймач виконаний у вигляді моноблоковою конструкції з автономним харчуванням амплітудою 12 В.

9. Ємність джерел харчування щонайменше 1,2 А/ч.

10. Вимірювальний приймач енергії НВЧ — випромінювання має вихідні, захищені від НВЧ — наведень, рознімання для підзарядки акумуляторних батарей, дисплей приладу також защищён від наводок.

11. Габарити блоку трохи більше 300×600×400мм.

12. Маса вимірювального приймача трохи більше 10 кг.

Прибор пройшов випробування, у полевыхусловиях.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.