Структура ячейки приемника радиосвета

Чувствительный элемент должен сочетать в себе свойства радиометров и энергетических приемников для СШП сигналов. Также как энергетические приемники он должен иметь большой динамический диапазан и возможность работы с входными сигналами, намного, должен обладать возможностью приема очень слабых сигналов, значительно более слабых чем входные тепловые шумы самого устройства. Динамический диапазон такого прибора будет составлять до 100 дБ, при чувствительности логарифмического детектора в полосе 50 МГц ~ 55 дБм.

Пример структурной схемы устройства, использующего логарифмический детектор для обеспечения большого динамического диапазона и использованием компенсации постоянной составляющей, связанной с собственными шумами приемника, представлен на рис. 15. Для определенности ниже принимается, что сигнал на выходе логарифмического детектора связан с сигналом на его входе соотношением:

(16)

Рис. 15. Структура ячейки приемника радиосвета.

А – антенна, Кл – ключ, У – усилитель, Д – квадратичный детектор, ПФ – полосовой фильтр, СД – синхронный детектор, ФНЧ – фильтр нижних частот, СН – согласованная нагрузка, ГОС – генератор опорного сигнала

Поскольку внешний сигнал (поступающее от радиосвещенной местности излучение) не модулировано, для определения реального сигнала и его интенсивности нужна база сравнения. В качестве такой базы может быть использовано эквивалентное сопротивление при температуре самого приемника. В этом случае при измерении интенсивности принимаемого излучения производится периодическое сравнение сигнала, поступающего из антенны, и напряжения на эквивалентном сопротивлении. Разница между их значениями используется для определения интенсивности поступающего излучения. При таком подходе чувствительность приемника может достигать предельного значения. Сам приемник по своей структуре близок к радиометрическому приемнику. Разница заключается в применении для приема радиосвета логарифмического детектора вместо квадратичного.

Другой возможностью является однократная калибровка чувствительного элемента при отсутствии сигнала внешних радиосветительных полей. В дальнейшем полученное значение используется для нормировки принимаемого сигнала. Второй вариант приемника радиосвета, конечно, обладает меньшей чувствительностью, но при этом проще в реализации. Последнее обстоятельство может оказаться существенным в тех приложениях, для которых интенсивность принимаемого излучения значительно превышает уровень чувствительности.

Отличительной особенностью приемника радиосвета от используемых в настоящее время приемников для связных СШП средств является использование аналого-цифрового преобразователя (АЦП) после детектора вместо порогового устройства. В этом качестве вполне подходит АЦП микроконтроллера, используемого в энергетическом приемнике.

Еще одно замечание касается динамического диапазона интенсивности принимаемого излучения. Допустим, есть какой-то уровень принимаемого сигнала, который является пороговым, т.е. это уровень, при котором более или менее надежно можно говорить о том, что дополнительное излучение на приемник поступает. Для того чтобы получить картину (в том числе временную или пространственную) по изменению интенсивности излучения, его уровень должен многократно превосходить пороговый уровень.

В качестве такого уровня можно, например, предположить уровень, превосходящий минимальный в 10 - 10⁵ раз. При этом необходимый динамический диапазон приемника будет составлять 40 дБ.

Если у нас имеется АЦП с 10 битами, то формально оно может обеспечить разрешение в 40/1024 ≈ 0, 04 дБ. Реально это скорее всего будет ближе к 0:1 дБ, что тоже неплохо.