Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 116

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

Для лазерной локации космических объектов (КО) необходимая мощность зонди­рующего импульса передатчика ЛЛС должна составлять 100..1000 МВт. Поэтому при ло­кации КО используются, как правило, двухкаскадные лазеры, у которых задающий гене­ратор имеет диодную накачку, а усилитель - ламповую [2]. Ламповая накачка имеет су­щественно меньшую эффективность по сравнению с диодной, однако ее мощность может быть на несколько порядков выше. Это снимает ограничения по габаритам активных элементов и, как следствие, - выходной энергии лазерного передатчика. Мощность зон­дирующего импульса при этом может достигать единиц гигаватт.

В лазерно-локационной системе основная часть энергопотребления приходится на передатчик. При увеличении мощности зондирующего импульса для повышения пре­дельной дальности действия и точности определения координат КО потребление энергии передатчика существенно возрастает и отрицательно сказывается на его ресурсе.

Представляет интерес повышение эффективности ламповой накачки для того, что­бы в некоторой степени приблизить ее к эффективности диодной накачки.

В работе [3] показано, что существует энергетический резерв, который можно ис­пользовать без конструктивного изменения оптической части лазерного передатчика пу­тем снижения энергетических затрат в активном элементе на люминесценцию и ее усиле­ние. Величина указанных потерь зависит от параметров импульса накачки - его длитель­ности и энергии. Является актуальным снижение потерь на люминесценцию и ее усиле­ние в активном элементе путем изменения параметров импульса накачки.

Процесс накопления частиц на метастабильном уровне активной среды сопровож­дается его распадом. Для того, что бы проанализировать воздействие импульсов накачки с различными параметрами на процессы в активном элементе передатчика на АИГ:№, была разработана теоретическая модель, которая представлена в работе [4]. Результаты аналогичного моделирования для трехуровневой среды на примере рубина были под­тверждены экспериментально [3]. Показано, что возможно повышение энергетической эффективности активного элемента при сокращении длительности импульса накачки и выборе оптимальной энергии для каждого значения данной длительности.

Однако сокращение длительности импульса накачки приводит к увеличению доли энергии в коротковолновой части спектра импульсной лампы, что вызывает уменьшение КПД лазера и отрицательно влияет на повторяемость пространственно-временных харак­теристик лазерного излучения. Для устранения этого явления в работе [5] предложено использование импульсов накачки со сложной формой, изменяющейся при регулирова­нии выходной энергии лазера. В связи с этим теоретическая модель была модифицирова­на для проведения исследований в случае импульса накачки произвольной формы. Вы­

СРРСН'2008

I-ч . 2 - 2 62полнено сравнение эффективности активного элемента при накачке прямоугольным им­пульсом и импульсом с возрастающей мощностью в течение его длительности. Исполь­зование теоретической модели позволяет выбрать форму импульса накачки, при которой обеспечивается наибольшая энергетическая эффективность активного элемента с соблю­дением приемлемых условий питания импульсной лампы. Экспериментальный перебор вариантов питания лампы импульсами различной формы затруднен сложностью их полу­чения, если учесть значительную мощность, потребляемую импульсной лампой.

При использовании импульсов накачки сложной, перестраиваемой формы возмож­но уменьшение энергопотребления передатчика ЛЛС с сохранением энергии зондирую­щего импульса при улучшенной стабильности его параметров. Таким образом, может быть повышена надежность системы и увеличена точность определения координат КО.

При накачке активного элемента импульсами сложной перестраиваемой формы для одного и того же значения выходной энергии излучения лазера энергия накачки сохраня­ется неизменной, а мощность варьируется за счет изменения длительности импульса на­качки до получения максимальной эффективности. Причем, при необходимости увели­чить выходную энергию лазера повышают энергию накачки, и увеличивают долю перед­него фронта импульса вместе с возрастающей интенсивностью света в течение всей дли­тельности импульса накачки. Происходит перераспределение энергии в течение длитель­ности этого импульса по сравнению с прямоугольным импульсом накачки.

В результате исследования установлено, что, например, увеличение длительности импульса накачки по уровню 0,1 на 30%, при неизменной энергии, позволяет сформиро­вать импульс накачки с возрастающей на 40 % мощностью в конце его длительности по сравнению с накачкой прямоугольным импульсом. Тем самым потери на люминесцен­цию в активном элементе сокращаются на 20%. Это позволяет существенно повысить полный КПД лазера (в 1,4 раза), т.к. на люминесценцию приходится часть энергии актив­ного элемента, которая получена после ее преобразования во всех электрических и опти­ческих трактах лазера. Вместе с тем происходит снижение загрузки импульсной лампы, уменьшение доли ультрафиолетового излучения в ее спектре и повышение ресурса.

Литература

1. Абагадзе А. Ю. Эффективность поперечной накачки импульсного твердотельного лазера на Ш:УАО линейками лазерных диодов / А.Ю. Абагадзе, Г.М. Зверев, Ю.М. Колбацков // Квантовая электроника. -2002. - №3. - С. 205-209.

2. Денищик Ю.С. Лазерная локация спутников / Ю.С. Денищик, А.М. Дрюченко, И.В. Нагай // Вісник астрономічної школи. - К.: Видавництво Національного авіаційного університету. - 2002. - Т 3, № 2. - С.58-69.

3. Денищик Ю. С . Улучшение энергетических характеристик лазеров для ЛЛС кос­мического назначения / Ю.С. Денищик, И.В. Нагай// Вісник Східноукраїнського національного університету імені В. Даля. - Луганськ. - Видавництво СНУ ім. В.Даля. -

2006. - № 6 (100). - С. 200-206

4. Денищик Ю.С. Моделирование энергетических процессов в лазерных активных средах для передатчиков ЛЛС / Ю.С. Денищик, И.В. Любич // Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. - Алчевск. - ДонГТУ. - 2007.

- Вып. 24. - С. 340-343

5. Любич И. В. Оптимизация режимов работы активных сред передатчиков лазерно-локационных станций при наблюдении КО // Вести Одесской астрономической обсерва­тории. - Одесса. - «Астропринт» - 2007 - Т. 20, Ч. 2. - С. 66-69.

СРРСН'2008

1-ч . 2 - 2 6 3

ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИХОДА ЗВУКОВОГО СИГНАЛА

Порошин С.М.

Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» 61002, Харьков, ул. Фрунзе, каф. Видео-, аудио- и кинотехники, тел. (057) 704-16-19, E-mail: politeh kvp@mail.ru; факс (057) 704-16-19 It is suggested to measure direction of arrival of voice signal on measurings of доплеров-ской frequency of the accepted signal. Thus relies de bene esse, that the source of sound is im­mobile and radiates the sinewave vibrations of the known frequency. Doppler frequencies get due to the rotation of receiver (microphone) by an electric motor. Suggestion can be used for the equipment of audiences and conference halls and it can be realized by simple hardwares.

Постановка задачи и анализ известных публикаций. Для измерения направления прихода звукового сигнала обычно используют приемник (микрофон) с остронаправлен­ной характеристикой приема [1]. Поворачивая микрофон по азимуту и углу места, можно приближенно оценит направление прихода, при котором сигнал будет максимальным. Трудности создания такого простого измерителя состоят в том, что обычно весьма за­труднительно создать приемник (микрофон) с узкими направленными характеристиками. Поэтому этот амплитудный метод измерения направления прихода звукового сигнала мало эффективен.

В связи с этим в настоящее время имеется необходимость разработки измерителя направления прихода звукового сигнала при использовании слабо направленного прием­ника.

Поставленную задачу предлагается решить на основе измерения доплеровской час­тоты принимаемого сигнала.

Цель статьи. Целью статьи является разработка измерителя направления прихода звукового сигнала на основе измерения доплеровской частоты, которую получают путем вращения приемника с помощью электродвигателя.

Для пояснения принципов предлагаемого технического решения на рис. 1 пред­ставлен упрощенный эскиз измерителя и показаны источник звука (динамик), приемник (микрофон), размещенный на краю диска, который вращается с помощью электродвига­теля.

Диск

Приемник (микрофон)

 

/

 

 

 

 

Электродвигатель Кабель

Источник звука

(динамик)

Вращающееся сочленение

Рис. 1. Упрощенный эскиз предлагаемого измерителя

Принцип работы предлагаемого устройства основан на измерениях доплеровской частоты принимаемого сигнала. При этом условно полагается, что источник звука непод­вижен и излучает синусоидальные колебания известной частоты Б. Доплеровскую часто­ту получают за счет вращения приемника с помощью электродвигателя. Приемник рас­положен на краю диска, который закреплен на валу электродвигателя. Доплеровская час­тота принимаемого сигнала будет зависеть от текущего угла поворота а приемника (дис­

V

СРРСН'2008

I . 2 - 2 64ка). При этом для определения угла места є и азимутального угла в источника звука дос­таточно измерить две доплеровских частоты Fg1, Fg2 принимаемого сигнала при двух те­кущих значениях угла поворота приемника а1 = 00 и а2 = 900.

Далее приводится математическое обоснование возможности реализации предла­гаемого измерителя направления прихода звука.

Из геометрии рис. 1 можно получить следующее выражение для доплеровской час­тоты принимаемого сигнала:

2nRnF, . \ ,1Ч

Fg =-(cos є sin в sin а + sin є cos а), (1)

Vs

где Fg - доплеровская частота принимаемого сигнала; R - радиус диска; n - количество оборотов диска в секунду; F - частота излучаемого звукового сигнала; Vs - скорость зву­ка в воздухе; є, в - угол места и азимутальный угол источника звука (см. рис. 1); а - те­кущий угол поворота приемника (микрофона).

Из формулы (1) можно получить следующие выражения для определения углов є, в направления прихода звука:

VF

є = arcsin--—; (2)

2nRnF VF

P = arcsin--, (3)

2nRnF cos є

где Fg1, Fg2 - доплеровские частоты, измеренные при двух текущих значениях угла пово­рота приемника а1 = 00 и а2 =900 , а другие обозначения были пояснены выше.

Возможный расчетный пример параметров измерительной установки представлен ниже: частота излучаемого синусоидального звукового сигнала F = 1000 Гц; количество оборотов диска n = 10 1/c; радиус диска R=0.5 м;

При этом текущие доплеровские частоты были Fg1=32.5 Гц, Fg2=57.5 Гц. Это дает для углов направления прихода звука значения є = 200 = 400.

Измеритель доплеровских частот принимаемого сигнала может быть реализован, например, в цифровом виде. Для этого можно использовать алгоритм обработки прини­маемого сигнала. При этом принимаемый сигнал представляется в виде массива число­вых значений, получаемого, например, с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Устройство должно иметь также датчик текущего значения угла поворота диска а.

Проведенные исследования показали, что предложенный способ эксперименталь­ного измерения углов направления прихода звука может быть практически реализован.

Вывод. Предложен способ экспериментального измерения углов направления при­хода звука. Способ основан на измерении доплеровских частот принимаемого сигнала. При этом условно полагается, что источник звука неподвижен и излучает синусоидаль­ные колебания известной частоты, а доплеровские частоты получают за счет вращения приемника (микрофона) с помощью электродвигателя. Способ может быть реализован с помощью сравнительно простых технических средств.

Литература

1. Грінченко В. Т., Ддковський В. С, Маципура В. Т. Теоретичні основи акустики: Навч. посібник. - К.: I3MH, 1998. - 376 с.

СРРСН'2008

I . 2 - 2 6 5

А

Алексеенко А.Д............................................114

Анохин Р.А...................................................110

Б

Бабкин С.И....................................................210

Безуглов Е. Д....................................................52

Белькович О.И..............................................163

Боев А.Г.........................................................196

Борцов В.В....................................................150

Брюховецкий А.Б..................................176, 181

Бурдаков С.Н................................................248

В

Величко С.А.................................................199

Власик С.Н....................................................158

Волох А.В......................................................210

Волошина В.А...............................................103

Волощук Ю.И...............................................214

Г

Габриэльян Д.Д.............................41, 45, 48, 52

Герасимов Н.И................................................48

Герасимович Г.В.............................................68

Гнедак П.В......................................................35

Голинський В. Д............................................129

Гомидзе Н.Х..................................................171

Гусевский В.И.................................................35

Гуцев Р.А.......................................................231

Д

Давыдов Н.И.................................................118

Данилин А.Б..................................................248

Деденок В.П.......................... 143, 150, 154, 158

Делов И.А..............................................202, 206

Доля Г.Н........................................................240

Ж

Журавлев А. К.................................................72

З

Забелкин С.Н...................................................56

Зайченко А.Н................................................248

Заргано Г.Ф.....................................................21

Збрицкий Р.А................................................251

Звездина М.Ю...............................48, 52, 56, 60

Звездина Ю.А............................................41, 45

Зелененько А.Т...............................................76

Зонтова Т.В..................................................227

Зубков О.В....................................................199

К

Калугин Д.С..........................................251, 254

Кандрачук И.В.............................................. 235

Карпенко В.И........................................251, 254

Карташов В.М...............................................210

Кац Е.Н..........................................................258

Кизименко В.В................................................64

Колесников В.Н......................................76, 103

Коломиец С.В...............................................163

Кот П. А..........................................................248

Кучер Д.Б......................................................227

Л

Лабунько О.С................................ 15, 48, 52, 60

Леонидов А.А.......................................202, 206

Лерер А.М.................................................15, 21

Лисаченко В.М............................................150

Литвинов А.И................................................167

Лосев (XI........................................................254

Луценко И.В..................................................184

Лытюга А.П...................................................160

Любич И.В....................................................262

Лялин К. С........................................................95

Ляпин А.Г......................................................147

М

Манойлов В.Ф.................................................38

Мануилов М.Б.................................................21

Марков В.И............................................27, 121

Маслий В.В...................................................137

Медная М.М....................................................56

Мельков С.М.................................................260

Мигура Е.В....................................................158

Миронов В. А.................................................188

Мищенко С.Е.................................... 76, 80, 103

Москалев Д.В................................................125

Москаленко М. А...........................................243

О

Орешкин В.И..................................................95

П

Павлюк В. В....................................................38

Петров В.А....................................................133

Петрова А.Ю................................................196

Пикта Е.А......................................................106

Помазанов С.В....................................... 27, 110

Попова О.П...................................................163

Порошин С.М...............................................264

Потапова Г.К.................................................243

Почанин Г.П......................................................5

Привалова Т.Ю.................................................9

Прийменко С. Д...............................................31

Прудиус 1.Н...................................................129

Р

Резников Ю.В............................................... 154

Резниченко А.М....................................143, 150

Ролик Н.Н.....................................................227

С

Саваневич В.Е.......................................176, 181

Седышев С.Ю...............................................231

Сергеев В.М..................................................110

Сидоров Г.И.................................................199

СРРСН'2008

1-ч . 2 - 2 66

Сидоров Я.Г....................................................87

Синявский Г.П..........................................15, 21

Слипченко Н.И.....................................202, 206

Собчук В.А....................................................118

Солдатенков В.П............................................84

Старченко А.В................................................80

Стрелков А.И........................................ 160, 258

Стрелкова Т.А....................................... 160, 258

Сугак А.В......................................................192

Сугак В.Г.......................................................192

Сухопаров П.Е................................................52

Т

Тараненко С.В.............................................. 227

Ткаченко А.0................................................158

У

Усин В.А........................................27, 110, 121

Усина А.В...............................................27, 110

Ф

Филоненко А.Б..............................................27

Х

Хачатуров В.Р...............................................251

Хоменко С.И.................................................188

Ц

Цопа А. А.......................................................137

Цопа А.И.......................................................137

Ч

Чекан С.А................................................91, 106

Чепурный Я.Н.................................................99

Черемська Н.В.............................................196

Черкас Ю.В...................................................214

Чиркунова Ж.В...............................................95

Чистюхин В.В.................................................95

Чудовская Е.С...............................................240

Чуканова Г.А...................................................99

Чухов В. В.......................................................38

Ш

Шацкий В.В............................................76, 103

Шашикадзе З.Дж..........................................171

Шейко С.А....................................................133

Шелестов А.Ю..............................................218

Шульга А.В...................................................143

Ю

Юбко А.П........................................................68

Юрцев О.А......................................64, 106, 125

Юханов А.Ю..................................................... 9

Юханов Ю.В..................................................... 9

Я

Яковенко Є.1..................................................129

Ямницкий В.А......................................143, 150

Янцевич А. А...............................................196

Ярошенко В.С...............................................147

СРРСН'2008

І-ч . 2 - 2 67

Секция 3

ТЕОРИЯ И ТЕХНИКА АНТЕНН В ЗАДАЧАХ ПРИЕМА-ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ (ИНФОРМАЦИИ) И ЭНЕРГИИ

Почанин Г.П. СШП АНТЕННЫ. ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ (заказной).......5

Юханов Ю.В., Юханов А.Ю., Привалова Т.Ю. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ

ИМПЕДАНСНЬГХ СТРУКТУР С ЗАДАННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ИЗЛУЧЕНИЯ

И РАССЕЯНИЯ (заказной)........................................................................................................................9

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа