Результаты моделирования приемника радиосвета

Для подобного приемника так же было проведено моделирование в компьютерной среде MatLab. Для модели приемника радиосветареализации процессов (рис. 16) соответствуют сигналам в следующих точках рис. 4. Реализация процесса А - сигналу в точке 2, т.е. усиленному принятому импульсному сигналу с учетом теплового шума. Реализация Б сигналу в точке 3 после логарифмического детектора. Реализация В - сигналу в точке 4 после фильтра нижних частот. Реализация Г - сигналу в точке 5 после компенсационного блока. Выходной сигнал у приемника радиосвета зависит от порядка отношения сигнал шум на входе приемника, после компенсации, зависимость выглядит следующим образом

S и N это соответственно мощности сигнала и шума.

Рис. 16. Результаты моделирования приемника. А – Сумма сигнала и шума в полосе 1ГГц, при соотношении С։Ш 1։1; Б – сигнал после логарифмического детектора; В – сигнал после фильтра нижних частот с срезом 1МГц, пунктиром изображено среднее значение; Г – сигнал после компенсации, пунктиром изображено среднее значение выходного сигнала.

Анализ свойств ячейки приемника радиосвета и вариантов ее реализации

Итак, ячейка радиосвета может быть реализована на принципах близких к принципам работы радиометров и энергетических приемников. С первыми ее роднит очень высокая степень накопления сигнала, достигающая величины ~ 10⁶ – 10⁷, а со вторыми требования по большому динамическому диапазону. Как минимум 50 дБ. Величина динамического диапазона определяет дальности, на которых могут наблюдаться радиоосвещенные объекты. Важно отметить, что в условиях искусственного радиоосвещения, интенсивность излучения, поступающего в приемник радиосвета (напрямую от источника, рассеянное окружающими предметами и средой, или преломленного) определяется участниками процесса, а не природными факторами, как это происходит при наблюдениях естественного фона радиоизлучения. Интенсивность источников можно выбирать в зависимости от стоящих задач. Точно также, в зависимости от задачи могут меняться и требования по дальности наблюдения. В каких-то случаях речь может идти о предельных дальностях, а в каких-то и о очень небольших.

Поэтому на такой параметр как чувствительность приемника радиосвета можно посмотреть с двух позиций: 1) предельная дальность наблюдения источников определенного типа, например, источников излучения с фиксированной мощностью, и 2) практическая дальность наблюдения, определяемая рамками решаемых задач.

Чувствительность разных вариантов определялась с помощью соотношения и путем непосредственного статистического моделирования для контрольных точек. Во втором случае на вход приемника подавался шум и на выходе приемника измерялись среднее значение и дисперсия, потом на вход приемника подавалась сумма шума и полезного сигнала. Случай, когда среднее значение выходного сигнала было равно дисперсии выходного сигнала только с тепловым шумом, считалось предельным.

Рис. 17. Зависимость чувствительности отношения минимальный порог сигнал/шум уменьшается на 5 дБ, и что у модуляционного приемника чувствительность на 3 дБ хуже, чем у компенсационного, что совпадает с теорией. Из графиков также следует, что сигнал можно выделить из-под тепловых шумов вплоть до отношений сигнал/шум ~ -25 дБ. Этого может оказаться достаточно, например, для обнаружения источника излучения, но явно не хватит для построения содержательной картины пространственного распределения интенсивности излучения. В этом случае интенсивность принимаемого сигнала должна быть как минимум на порядок больше. К этому необходимо также обеспечить пространственную избирательность приемника.

Сказанное справедливо для всех рассмотренных типов приемников (компенсационного, модуляционного и энергетического), однако только энергетический приемник обеспечивает обработку сигнала в большом динамическом диапазоне принимаемой мощности без дополнительного усложнения конструкции. Его мы и будем использовать в качестве базового чувствительного элемента для радиосвета.

Заключение.

В работе рассмотрена задача о построении чувствительного элемента для приемников радиосвета. Проанализированы возможности и свойства приборов, которые можно рассматривать как прототипы для таких элементов. Предложена схема для чувствительного элемента приемника радиосвета, с большим динамическим диапазоном, обеспечивающим «осмотр» пространства при разных уровнях радио освещенности. Построена математическая модель предлагаемого прибора, на основе которой с помощью компьютерных расчетов получены количественные оценки его характеристик.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Polivka J., Fiala P., Machac J. // Progress in ElectromagneticsResearch. 2011. V. 111. P. 311.

2. Шутко А.М. СВЧ-радиометрия водной поверхности ипочвогрунтов. М.: Наука, 1986.

3. Armand N.A., Polyakov V.M. Radio Propagation and RemoteSensing of the Environment. Boca Raton: CRC Press, 2005.

4. Шарков Е. А. Радиотепловое дистанционное зондированиеЗемли: физические основы. Т 1. М.: ИКИ РАН, 2014.

5. Гуляев Ю.В., Годик Э.Э. //Вестн. АН СССР. 1983.№.8.С. 118.

6. Гуляев Ю.В. Физические поля и излучения человека. Новыенеинвазивные методы медицинской диагностики. М.: РБОФ "Знание" им. С. И. Вавилова, 2009.

7. Серия шумовых диодов Noisecom. NC100/200/300/400http://evitek.ru/catalog/noisecom/ istochniki-shuma/shumovye-diody/seriya-shumovyh-diodov-noisecom-_16294.html.

8. Безруков В.А. // Современная электроника. 2011. №.7. С. 28.

9. Дмитриев А. С., Ефремова Е.В., Герасимов М.Ю., Ицков В.В. // РЭ. 2016. Т. 61. № 10.

10. Кислов В. Я., Залогин Н. Н., Мясин Е. А. //РЭ.1979.Т. 24.№ 6.

С. 1118.

11. Безручко Б. П., Кузнецов С. П., Трубецков Д. И. //Письма вЖЭТФ. 1979. Т. 29. № 3. С. 180.

12. Анисимова Ю. В., Дмитриев А. С., Залогин Н. Н. и др. //Письма

в ЖЭТФ. 1983. Т. 37. № 8. С. 387.

12. Дмитриев А.С., Ефремова Е.В., Максимов Н.А., Панас А.И.

Генерация хаоса. М.: Техносфера, 2012.

13. Дмитриев А. С., Клецов А. В., Лактюшкин А. М. и др. // РЭ.

2006. Т. 51. № 10. С. 1193.

14. Дмитриев А. С., Ефремова Е. В., Никишов А. Ю. //Письма вЖТФ. 2009. Т. 35. №. 23. С. 40.

15. Дмитриев А. С., Ефремова Е. В., Никишов А. Ю. //Письма вЖТФ. 2010. Т. 36. №. 9. С. 82.

16. Кутуза Б.Г., Яковлев О.И., М. В. Данилычев М.В. Спутниковый мониторинг Земли: Микроволновая радиометрия атмосферы и поверхности. М: Ленанд, 2016.

17. Andreyev Yu.V., Dmitriev A.S., Efremova E.V., Khilinsky A.D., Kuzmin L. V. // Int. J. Bifurcation and Chaos. 2005. V. 15. No. 11. P. 3639.

18. Ефремова Е.В., Лазарев В.А. // Успехи современной радиоэлектроники. 2013. №3. с. 43.

19. Лэм Г. Аналоговые и цифровые фильтры. М: Мир, 1982. - 592 с.