Дисперсионный фильтр
Cтраница 3
В этой книге я решил описать те устройства, которые чаще всего используются в радиоэлектронных системах, а также изложить принципы, на которых основана их работа. Большинство из этих устройств предназначено для обработки сигналов, например полосовой фильтр выделяет некоторую заданную полосу частот, а дисперсионные фильтры и фильтры ФКМ-сигна-лов выполняют операцию корреляционной обработки сложных сигналов. Чтобы понимать принципы работы таких устройств, необходимо иметь представление о методах обработки сигналов, сведения о которых включены в соответствующие разделы книги. [31]
В, с обратным преобразованием Фурье W ( t), которое обеспечивало бы хорошее подавление боковых лепестков. Эти две задачи являются дуальными; длина весовой функции полосового фильтра является конечной во временной области, в то время как длина весовой функции дисперсионного фильтра конечна в частотной области. Поэтому весовые функции, пригодные для полосовых фильтров, можно применять для синтеза дисперсионных фильтров, поменяв местами временные и частотные переменные при соответствующем изменении масштаба для получения заданной полосы частот. [32]
В § 9.1 отмечалось, что колебания с внутриимпульсной ЧМ используются в РЛС со сжатием импульсов как зондирующие сигналы; именно такой вид имеет импульсная характеристика устройства сжатия в приемнике. Такие важнейшие показатели качества системы, как разрешающая способность по дальности, выигрыш в отношении сигнал-шум и уровень боковых лепестков, зависят от выбора тех или иных сигналов с внутриимпульсной ЧМ и от точности их реализации в работающих устройствах. При проектировании дисперсионных фильтров на ПАВ принято вначале синтезировать сигнал с внутриимпульсной ЧМ, удовлетворяющий основным требованиям. [33]
В некоторых из этих устройств объемные волны могут также возбуждаться решеткой, расположенной иа поверхности подложки и преобразующей часть мощности ПАВ в мощность объемных волн. Это явление может возникать в решетках, выполненных как в виде металлических электродов, так и в виде канавок. В результате рабочие характеристики дисперсионного фильтра на ПАВ могут значительно ухудшаться. [34]
Устройство представляло собой кубик кристаллического кварца с двумя плоскими непараллельными поверхностями, на каждой из которых был размещен ВШП. Это устройство предлагалось использовать в качестве дисперсионного фильтра для РЛС со сжатием импульса, однако впоследствии оно было заменено более простым в изготовлении дисперсионным фильтром на ПАВ с ВШП ( см. гл. [35]
 |
Анализ дифракции для случая протяженных или аподизованных преобразователей. [36] |
На практике расчеты с помощью выражения (6.28) в некоторых случаях достаточно грмоздки. Оба преобразователя могут содержать свыше сотни электродов и тогда для выражения (6.28) необходимо вычислить примерно 106 значений Dnm на каждой частоте. Однако если функция аподизации преобразователя изменяется медленно, как в случае большинства дисперсионных фильтров, множители D im обычно медленно изменяются с изменением / гит. Тогда появляется возможность рассчитать Dnm только для нескольких значений п и w и воспользоваться интерполяцией для получения промежуточных точек. Полезно также заранее рассчитать функцию Х ( s) в выражении (6.21) и провести необходимую интерполяцию. Различными авторами предложены другие способы сокращения времени вычислений [160, 162-165], в том числе способы, пригодные при быстром изменении закона аподизации. [37]
В, с обратным преобразованием Фурье W ( t), которое обеспечивало бы хорошее подавление боковых лепестков. Эти две задачи являются дуальными; длина весовой функции полосового фильтра является конечной во временной области, в то время как длина весовой функции дисперсионного фильтра конечна в частотной области. Поэтому весовые функции, пригодные для полосовых фильтров, можно применять для синтеза дисперсионных фильтров, поменяв местами временные и частотные переменные при соответствующем изменении масштаба для получения заданной полосы частот. [38]
Дисперсионный светофильтр из стеклянного порошка ( стекло БК-7, п - 1 5167) с размерами частиц 0 1 - 0 25 мм и органической жидкости ( смесь 10 % бромнафталина и 90 % бензола) дает пропускание до 98 % в видимой части и до 30 % в ультрафиолетовой. Ширина полосы при этом достигает 5 нм, а при сдвоении таких фильтров 2 нм. Однако температурные флуктуации сильно влияют на положение полосы пропускания; кроме того, контрастность дисперсионных фильтров невелика, а апертура не превышает 0 01 рад. [39]
Устройство представляло собой кубик кристаллического кварца с двумя плоскими непараллельными поверхностями, на каждой из которых был размещен ВШП. Это устройство предлагалось использовать в качестве дисперсионного фильтра для РЛС со сжатием импульса, однако впоследствии оно было заменено более простым в изготовлении дисперсионным фильтром на ПАВ с ВШП ( см. гл. [40]
Дисперсионный фильтр представляет собой линейное устройство, предназначенное для получения задержки, существенно изменяющейся с частотой. При другом определении так называют фильтр, имеющий частотно-модулированную импульсную характеристику. РЛС со сжатием импульса, в состав которых входит передатчик, генерирующий сигнал с внутриимпульсной ЧМ, и приемник, снабженный согласованным фильтром; дисперсионный фильтр во много раз уменьшает длительность импульса и увеличивает отношение сигнал-шум, тем самым увеличивая чувствительность приемника. Принцип сжатия импульсов был предложен в 40 - х годах, однако его практическое использование началось лишь после того, как были разработаны дисперсионные фильтры приемлемых конструкций. Среди таких конструкций оказались и конструкции устройств на ПАВ, появившихся в конце 60 - х годов. В настоящее время метод сжатия импульсов широко используется в РЛС, при этом в качестве дисперсионных фильтров обычно используют фильтры на ПАВ ввиду их исключительных возможностей и высокой точности. [41]
Эти параметры неплохо соответствуют широкому кругу требований, в частности характерных для РЛС и систем связи. Полосовые фильтры на ПАВ также часто используются в РЛС и системах связи, в радио - и телевещательном оборудовании. Дисперсионные фильтры ( встречно-штыревые и на ОР) нашли широкое применение в радиолокационных системах. В некоторых радиолокационных системах находят применение линии задержки и ФКМ-фильтры на ПАВ. В широкополосных системах связи ФКМ-фильтры играют роль согласованных фильтров, в этих же системах начинают применять также нелинейные конвольверы на ПАВ. Например, Уилльямсон [21] перечисляет 45 различных типов устройств на ПАВ и приводит обширный перечень систем, где они используются. Некоторые из этих случаев применения будут обсуждены в последующих главах книги. [42]
Было показано, что если сигнал с ограниченным спектром дискретизируется с помощью последовательности дельта-функций с равномерным шагом, то исходный сигнал можно восстановить из дискретизнрованного сигнала, применив низкочастотную фильтрацию при условии, что частота дискретизации не меньше частоты Найквиста. Здесь будет рассмотрен процесс дискретизации сигнала. С помощью последовательности дельта-функций с изменяющимся шагом будет показано, что можно получить аналогичный результат. Данный прием необходим для анализа дисперсионных фильтров ( см. гл. [43]
Процесс изготовления небольших устройств длиной до нескольких сантиметров практически не отличается от стандартного, используемого в электронной промышленности, и хорошо приспособлен для массового производства. Кристаллическая подложка обычно имеет форму диска диаметром 7 5 см со срезанным сегментом для указания ориентации. Требуемая топология многократно повторяется на фотошаблоне, что позволяет сразу изготавливать много изделий, отделяемых при последующем распиливании диска. Процесс изготовления более крупных устройств, например дисперсионных фильтров и линий задержки, достаточно специализирован. Длина промыш-ленно выпускаемых кристаллических подложек не превышает 25 см; современные генераторы изображений производят фотошаблоны такой длины с точностью до долей микрометра. Это позволяет создавать встречно-штыревые устройства с временами задержки до 50 мкс. Такие устройства обычно изготавливают индивидуально с помощью специализированного оборудования для покрытия фоторезистом и совмещения с фотошаблоном. [44]
Дисперсионный фильтр представляет собой линейное устройство, предназначенное для получения задержки, существенно изменяющейся с частотой. При другом определении так называют фильтр, имеющий частотно-модулированную импульсную характеристику. РЛС со сжатием импульса, в состав которых входит передатчик, генерирующий сигнал с внутриимпульсной ЧМ, и приемник, снабженный согласованным фильтром; дисперсионный фильтр во много раз уменьшает длительность импульса и увеличивает отношение сигнал-шум, тем самым увеличивая чувствительность приемника. Принцип сжатия импульсов был предложен в 40 - х годах, однако его практическое использование началось лишь после того, как были разработаны дисперсионные фильтры приемлемых конструкций. Среди таких конструкций оказались и конструкции устройств на ПАВ, появившихся в конце 60 - х годов. В настоящее время метод сжатия импульсов широко используется в РЛС, при этом в качестве дисперсионных фильтров обычно используют фильтры на ПАВ ввиду их исключительных возможностей и высокой точности. [45]
Страницы: 1 2 3 4