Линейный приемник в метеорологических радиолокаторах
Линейный приемник в метеорологических радиолокаторах
Особенности линейного приемника с большим динамическим диапазоном
В метеорадарах, помимо обнаружения объектов, выполняется еще и ряд измерений. Этот принцип отражается в структурной схеме приемника метеорадара (Рисунок 1).
Такой приемник должен быть устойчив к воздействию интенсивных пассивных помех, обладать очень широким динамическим диапазоном, высокой чувствительностью и, прежде всего, очень хорошей точностью. Отклонения от линейности приемника должны быть известны и учитываться в сигнальном процессоре радиолокатора для восстановления амплитуды исходного эхо-сигнала после динамического сжатия в приемном тракте. Следовательно, простые схемы ВАРУ и лограрифмические усилители ПЧ без демодуляции, такие как используются в радиолокаторах обнаружения, в данном случае не являются подходящими.
Однако такой логарифмический усилитель используется вместе с последующим аналого-цифровым преобразователем (АЦП) для формирования сигнала управления регулируемого аттенюатора. Этот сигнал также подается в сигнальный процессор радиолокатора, благодаря чему значение текущего ослабления аттенюатора может быть учтено при рассчете амплитуды принятых сигналов.
Аналогово-цифровой преобразователь должен быть очень быстродействующим, чтобы аттенюатор мог воздействовать уже на текущий принятый эхо-сигнал. В приемниках метеорадаров используются АЦП прямого преобразования, называемые еще иногда флеш-АЦП, характеризуемые задержкой сигнала в 1 нс. Тем не менее, в линейной части приемника сигнал должен быть задержан на это время для того, чтобы избежать нежелательных эффектов. Требуемая задержка сигнала достигается при помощи дополнительных коаксиальных линий, длина которых может достигать нескольких метров.
Рисунок 1. Структурно-функциональная схема линейного приемника метеорадара
На структурной схеме (Рисунок 1) изображен радиолокатор с истинной когерентностью. Частоты всех сигналов и тактовые импульсы формируются из сигнала высокостабильного задающего генератора, благодаря чему фазовые соотношения между этими сигналами остаются стабильными. Путем многократного умножения частоты и смешиванием промежуточных результатов формируется частота стабильного местного гетеродина (англ. STAble Local Oscillator, STALO). Эта частота выше рабочей частоты передатчика на величину промежуточной частоты.
Промежуточная частота также определяется частотой задающего генератора. Часто этот генератор называют когерентным гетеродином (англ. COHO), так как с его помощью обеспечивается опорная фаза (когерентность) в приемнике. Принятый сигнал переносится на промежуточную частоту на смесителе, на который, кроме него, подается сигнал задающего генератора (когерентного гетеродина).
В модуляторе зондирующий сигнал формируется в виде короткого отрезка непрерывного сигнала, имеющего небольшую мощность. Далее этот сигнал усиливается до требуемой мощности и излучается при помощи антенны. Выходной каскад передатчика часто представляет собой многорезонаторный клистрон, обеспечивающий высокую мощность импульсов малой длительности.