СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЙ РАДИОЛОКАТОР ПОДПОВЕРХНОСТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

June 27, 2012 by admin Комментировать »

Вишневецкий А. С., Зверев А. К., Федотов А. Н. ООО"Аргус-РФ", пр. Ю. Гагарина, 1, Санкт-Петербург 196105, Россия тел: +7(812) 3738730; e-mail: argusrph@online.ru Аверьянов В. П., Горшков И. Ю., Кузнецов А. В. Радиевый институт им. В. Г. Хлопина 2ой Муринский пр.,28, Санкт-Петербург 194021, Россия тел: +1(812) 2470173; e-mail: istcl050@atom.nw.ru


Аннотация Дано описание радиолокатора подповерхностного зондирования использующего непрерывное излучение в полосе от 2 ГГц до 8 ГГц. Приведены основные характеристики, примеры обнаружения скрытых объектов.

1.  Введение

Одной из наиболее сложных задач подповерхностной радиолокации является обнаружение и идентификация малых диэлектрических объектов, расположенных близко к поверхности земли. Для этого необходим прибор, обеспечивающий высокое пространственное разрешение, как в продольном, так и в поперечном направлении, малый уровень ложных сигналов, возможность компенсации неравномерности передаточной характеристики тракта и отражений от поверхности раздела (грунта) [1].

Этими свойствами потенциально обладают радиолокаторы, использующие непрерывное излучение со ступенчатым изменением частоты в широком диапазоне.

Высокое пространственное разрешение предполагает использование сверхшироких полос и, соответственно сверхвысоких частот. С ростом частоты увеличивается поглощение в грунте (особенно во влажном), таким образом, приходится идти на компромисс между высоким разрешением и глубиной проникновения [2]. С другой стороны, применение сверхшироких полос ставит разработчика перед техническими проблемами, включая подавление гармоник при работе в полосе, превышающей октаву.

В данной работе описывается устройство такого прибора, разработанного авторами, и приводятся примеры обнаружения скрытых объектов.

II.  Основная часть

Устройство состоит из основного блока, установленного на штанге с антенным блоком и датчиком перемещения, блока питания с аккумулятором и ПЭВМ класса Notebook, закрепляемых на корпусе оператора. Основные характеристики прибора приведены в таблице 1.

Основной блок содержит приемопередатчик, управляемый микроконтроллером, также осуществляющим первичную обработку данных и их передачу в ПЭВМ, специальное программное обеспечение которой поддерживает управление режимами измерения и обработки, включая калибровки, различные виды селекции объектов, визуализацию.

Функциональная схема основного блока радиолокатора приведена на рисунке 1.

Сигнал с выхода OUT2 СВЧ генератора YiGTO модулируется в узле передатчика Transmitter pinдиодными модуляторами М и поступает на выход RFOUT передатчика (подключается к передающей антенне) и на вход эталонного тракта Stand, поступающему далее через кабель эталонного тракта на вход приемника Receiver. Аттенюатор Att13dB и усилитель RFamp, обеспечивают развязку между СВЧ выходами передатчика. Немодулированный сигнал с выхода OUT1 генератора подается на опорный вход REF приемника и через схему квадратурного деления QC поступает на детекторы Мх в качестве гетеродина.

Таблица 1.

Table 1.

Наименование параметра

Значе

ние

1

Полоса свипирования, ГГц

от 2 до 8

2

Минимальный шаг перестройки частоты, МГц

1.5

3

Минимальное время измерения и обработки одного цикла свипирования, мсек.

100

4

Мощность излучаемого сигнала, мВт

1

5

Чувствительность приемника, дБ/Вт

минус

120

6

Динамический диапазон, дБ

50

7

Относительная погрешность измерения (с учетом процедур калибровки) за время одного периода свипирования, дБ.

0.1

8

Пространственное разрешение (приведенное К £=1), мм

по глубине

25

продольное

50

поперечное

40

9

Масса основного блока, кг

2.4

10

Габариты основного блока, мм

240*160*

90

11

Энергопотребление не более, Вт

10

Сигнал со входа RFIN (от приемной антенны) проходит на усилитель Rfamp приемника и вместе с эталонным сигналом через направленный ответвитель DC поступает на схему подавления гармоник СВЧ сигнала LPF. Схема представляет собой три коммутируемых pin диодами печатных ФНЧ 9-го порядка с частотами среза 3.2 Ггц, 5.4 Ггц, 8 Ггц, и обеспечивает подавление гармоник в среднем на 20 дБ во всем диапазоне свипирования СВЧ сигнала.

Сигнал с выхода LPF в схеме QC делится пополам и синфазно поступает на детекторы Мх . Выпрямленные квадратурные компоненты сигнала МХО, МХ90 через предварительные малошумящие усилители РАО, РА90 и усилители с регулируемым усилением АО, А90 поступают на четыре синхронных детектора DMOs, DM90s, DMOe, DM90e, коммутаторы которых попарно управляются меандрами с частотами Fms и Fme. Сигналы с выходов синхронных детекторов проходят через активные ФНЧ 2-го порядка

а)

b)

Рис. 1. Функциональная схема основного блока радиолокатора а) СВЧ часть, Ь) НЧ часть

Fig. 1. Functional diagram of radar main block a) microwave part, b) LF part

и усилители нормализации сигналов и дополнительного сглаживания RC цепью (схемы ALOs , AL90s, ALOe, AL90e) и поступают на аналоговые входы АЦП цифрового узла AduC812 board. Высокие частоты модуляции Fms= 86.4 кГц и Fme=49.37 кГц, их некратное соотношение, задаваемое делителями : 14, :8, и низкие частоты срезов активных ФНЧ (300н-500 Гц) обеспечивают селекцию сигналов измерительного и эталонного трактов на уровне лучше чем -50 дБ.

Цифровой узел выполнен на базе микроконтроллера ADuC812, содержащего микропроцессорное ядро с архитектурой MCS-51, 8 кбайт Flash память программ, 640 байт Flash память данных, 8канальный 12-разрядный АЦП, два 12-разрядных ЦАПа, таймеры, температурный датчик, последовательные порты UART, I2C, SPI и др.

Порт UART осуществляет обмен с СОМ-портом компьютера Notebook через микросхему ADM3202 (как в процесе работы, так и в режиме програмирования Flash памяти микроконтроллера). На плате установлено дополнительное статическое ОЗУ данных ROM обьемом 32 кбайта, а также байтовые регистры Reg.out и Reg.in , адресуемые дешифратором DCA.

Микроконтроллер ADuC812 тактируется кварцевым генератором СО с частотой Fco=11059.2 кГц, обеспечивающей стандартную скорость обмена по СОМ-порту .

Меандр частотой Fco/16 с выхода делителя :16 подается на делители аналоговой платы, вырабатывающие частоты модуляции Fms , Fme .

Входной регистр Reg.in подключен к датчику перемещения MS прибора. Выходной регистр Reg.out обслуживает включение/выключение модуляции Cms, Cme по эталонному и сигнальному трактам, усилителей приемника CAs и передатчика Cat, управление фильтром гармоник Cf8, Cf5, Cf3; в светодиодный индикатор Ldi. Сигнал 12-разрядного ЦАПа DAC используется для управления частотой СВЧ генератора. Каналы АЦП ADC2, ADC3, ADC6, ADC7 используются для оцифровки амплитудных компонент сигнального и эталонного трактов прибора.

В процессе отработки методов анализа информации проведены измерения металлических и диэлектрических объектов, размещенных в различных грунтах. Здесь в качестве примера приведем результаты обнаружения фторопластового цилиндра (£= 2.1, высота 40 мм, диаметр 70 мм), расположенного на глубине ~ 40 мм в песке с весовой влажностью 10%. Рельеф поверхности песка не превышал 2 см в высоту. На рис.2 приведены полученные образы (изображения на экране компьютера цветные). По оси ординат расстояние (электрическая длина), отсчитываемое от антенн. По оси абсцисс расстояние вдоль линии перемещения антенного блока. Рис. 2.а) исходный, представляющий собой модуль обратного преобразования Фурье. На этом изображении четко видна лишь граница воздух-песок. Рис. 2.Ь) результат обработки, включающий вычитание сигнала от границы. Здесь отлично вырисовываются поперечные и продольные границы зарытого объекта.

III.  Заключение

Показано, что разработанный сверхширокополосный радиолокатор позволяет эффективно обнаруживать малые диэлектрические объекты, зарытые вблизи поверхности почвы.

а)                                         Ь)

Рис. 2. Изображение фторопластового цилиндра, зарытого в песок, а) до обработки; Ь) после обработки

Fig. 2. Image of teflon cylinder, buried in sand, a) before processing; b) after processing

[1]  Финкельштейн М. И., Карпухин В. И., Кутеев В. А, Метелкин В. Н. Подповерхностная радиолокация / Под ред. М. И. Финкельштейна. М.: Радио и связь, 1994.

[2]  V. Averianov, A. Vishnevetsky, I. Vorobjov, М. Zubkov,

A. Kuznetsov. Explosives location and identification based on UHF electromagnetic waves,//in Detection of explosives and landmines, theory and field experience, Edited by

H.       Schubert, A. Kuznetsov. NATO science series II: Mathematics, Physics and Chemistry, vol. 66, p.137, 2001.

ULTRA WIDEBAND GROUND PENETRATING RADAR

Vishnevetsky A. S., Zverev A. K., Fedotov A. N.

“ARGUS-RPH" Ltd.

Y. Gagarina pr., 1 St. Petersburg 196105, Russia phone.+7:(812) 3738730 e-mail: argusrph@online.ru V. P. Averianov, I. Yu. Gorshkov, A. V. Kuznetsov V. G. Khlopin Radium Institute

2-        nd Murinsky pr., 28, St.-Petersburg -194021, Russia phone:+7(812) 2470173 e-mail: istcl050@atom.nw.ru

Abstract Presented here is description of ground penetrating radar on the basis of continuous wave radiation within the frequency band from 2 GHz up to 8 GHz. The basic performances ofthe radar and examples ofthe buried objects detection are given.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ РЛС ДИАПАЗОНА 94 ГГц В АКВАТОРИИ СЕВАСТОПОЛЬСКОЙ МОРСКОЙ БАЗЫ

Зубков А. Н., Кашин С. В., Чобан Я. М. Львовский научно-исследовательский радиотехнический институт ул. Научная, 7, Львов 79060, Украина тел. (0322)-63-33-72; факс (0322)-63-11-63; e-mail: choban(3>Jreri.lviv.ua Радчук В. В. Научный центр ВМС Украины наб. Назукина, 29, Севастополь 99042, Украина тел. (0692)530359 Якутович Б. Л. Радиотехническая служба ГШ ВМС Украины ул. Соловьева, 1, Севастополь 99042, Украина тел. (0692)44-39-03; e-mail: jkutov@stel.sebastopol.ua


Аннотация Представлены результаты экспериментальных исследований твердотельной импульсной РЛС диапазона 94 ГГц с высоким пространственным разрешением в режиме картографирования морской и береговой поверхности.

I.  Введение

Крупным недостатком оборудования современных морских судов является отсутствие всепогодных и всесуточных средств освещения ближней и сверхближней надводной обстановки, позволяющих осуществлять безопасную навигацию судов в узостях при повышенной интенсивности движения. Нерешенным является также вопрос обеспечения противоминной и антидиверсионной защиты судов. Львовским НИРТИ создана малогабаритная твердотельная импульсная РЛС диапазона 94 ГГц для обеспечения безопасности маловысотного полета вертолетов [1, 2], позволяющая обнаруживать малоконтрастные объекты благодаря высокой пространственной разрешающей способности. Представляется безусловно актуальной экспериментальная оценка ее эффективности для освещения ближней морской и береговой обстановки.

II.  Основная часть

Объектом экспериментальных исследований являлась некогерентная импульсная твердотельная РЛС диапазона 94 ГГц, имеющая следующие основные технические характеристики:

1. Зона обзора:

–  по дальности                                               50…2500 м

–  по азимуту                                                    120 угл. град.

–  по углу места                                               +15 угл. град.

2. Период обновления радиолока-    1,8…2,2 с ционной сцены

3. Разрешающая способность:

-по угловым координатам                             55…65 угл.с.

–  по дальности                                                8…9 м

4. Потребляемая мощность                   70 Вт

В состав РЛС входит:

блок антенной головки объемом 320×420 [мм] весом 15 кг;

блок обработки сигналов, управления и вторичных источников питания объемом 300x200x90 [мм], весом

4,5   кг;

устройство отображения радиолокационной информации на базе персонального компьютера «Notebook».

Несомненным достоинством РЛС при использовании в составе высокодинамичных объектов является наличие канала стабилизации антенны по крену (боковой качке).

Целью экспериментальных исследований являлась оценка возможностей эффективной работы РЛС в режиме картографирования морской и береговой поверхности.

Рис. 1. Установка РЛС на спасательном катере «Токмак»: 1 блок антенной головки;

2 индикатор радиолокационной обстановки

Fig. 1. Radar station on The Tokmak rescue boat:

1 antenna head unit;

2  indicator of radar-tracking circumstances

РЛС была установлена на специальной платформе в носовой части спасательного катера «ТОКМАК» ВМС Украины (рис.1). Испытания проводились в период

27.3..                             .29.03.2002 г. в акватории Севастопольской морской базы.

Районы испытаний территория Стрелецкой бухты, вход и выход Стрелецкой бухты, береговая зона в районе аэропорта Бельбек. В процессе испытаний максимальная величина волнения моря не превышала

1,5  балла.

Пример полученных радиолокационной изображений поелставлен на dhc. 2 . 5.

Рис. 2. Вход в бухту Стрелецкая, г. Севастополь:

1 большеразмерный корабль у причала;

2 плавкран; 3 отдельно расположенные здания на берегу бухты; 4 группа малоразмерных кораблей у причала по правому берегу

Fig. 2. Entrance to Streletskaya bay in Sevastopol:

1      a large-sized vesel at berth; 2-a floating crane;

3separately located buildings on the bay coast;

4 group of low-sized vessels at berth on the right coast

Отображение радиолокационной информации осуществляется в двух взаимосвязанных системах координат:

-азимут/угол места;

-азимут/дальность.

Радиолокационное изображение состоит из двух частей. Верхнее окно соответствует системе координат азимут/угол места; нижнее азимут/дальность. Для повышения оперативности восприятия радиолокационной информации предусмотрена цветовая кодировка дальности. Цветовая шкала дальности расположена слева в нижнем окне.

В процессе эксперимента РЛС обеспечивала обнаружение:

-малого катера на дальности до 1500 м;

–       швартовой бочки на дальности до 1200 м;

–       навигационной вехи на дальности до 1200 м;

– птицы баклан в полете и на плаву на дальности до 600 м;

II.  Заключение

Результаты экспериментальных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Достигнутые в РЛС технические характеристики позволяют осуществить режим высокоинформативного

Рис. 3. Выход на рейд из бухты Стрелецкая:

1 плавкран; 2 большеразмерный корабль у причала; 3 группа малоразмерных кораблей у причала по левому берегу; 4-группа кораблей на рейде (дальность около 1 км)

Fig. 3. An output from Streletskaya bay:

1  a floating crane;

2-        a large-sized vessel at berth;

3 group of low-sizee vessels at berth on the left coast;

4   group of the ships on roadstead (distance about 1 km)

Puc. 4. Радиолокационное изображение береговой полосы в районе аэропорта Бельбек:

1 нижняя кромка берега (пляж);

2   верхняя кромка берега;

3      отражения от морской поверхности (волнение моря 1,5 балла)

Fig. 4. A radar-tracking image of a coastal band in Belbek airport area:

1   lower band of the shore (beach);

2   upper band of the shore;

3-                        a reflection from the marine surface (sea disturbance of the 1.5 numbers)

Рис. 5. Радиолокационное изображение береговой полосы в районе аэропорта Бельбек (линия визирования под углом 45° влево к берегу)

Fig. 5. A radar-tracking image of the coastal band in Belbek airport area (line of sighting under the angle 45° left to the coast)

картографирования морской и береговой зоны на дальностях до 2500 м.

1. Принятый в РЛС режим одновременного отображения радиолокационных сцен в двух взаимосвязанных системах координат (азимут дальность, азимут угол места) с цветовой индикацией дальности дает возможность достижения информативности радиолокационного изображения, близкую к радиовидению, и, при соответствующей подготовке оператора, обеспечивает надежное освещение ближней обстановки вокруг судов.

2.  Потенциальные возможности РЛС позволяют использовать ее для выявления малоконтрастных надводных объектов в задачах противоминной и антидиверсионной борьбы на судах и береговых объектах.

IV.      Список литературы

1. Добрянский Н. С, Чобан Я. М., Федосюк П. В. и др. Твердотельная импульсная РЛС предупреждения столкновений 3 мм диапазона. Материалы 7-й Крымской конференции «СВЧ-техника и коммуникационные технологии».Севастополь: «Вебер», 1997.

2.  V. V. Muraviev, А. V. Rubanic, У. P. Vorobiev, У. М. Choban,

P. V. Fedosuk. 3 mm Pulse Radar for Short-Range Navigation and Collision Avoidance. IEEE AES System Magazine, July 1999.

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF 94 MM RANGE SOLID STATE RADAR IN SEVASTOPOL MARINE BASE WATER SPACE           ►

Zubkov A. N., Kashin S. V., Choban Y. M.

Lviv Radio Engineering Research Institute 7, Naukova str., 79060, Ukraine Phone (0322)-63-33-72; fax (0322)-63-11-63; e-mail: choban(3)lreri.Iviv.ua

RadchukV. V.

Scientific Center of Ukraine Naval Forces 29, Nazukin Quay, Sevastopol, 99042, Ukraine Phone (0692)530359

Yakutovich B. L.

Radiotechnical Service of Ukraine Naval Forces Main Staff

1,     Soloviev str, Sevastopol, 99042, Ukraine Phone (0692)44-39-03;

E-mail: jkutov@stel. sebastopol. ua

Abstract The results of experimental investigation of 94 GHz range solid-state pulse radar with high space resolution in a marine and coastal surface mapping mode are represented.

I.  Introduction

The absence of all-weather and round-the-clock means for mapping of nearand super-near surface circumstances is a serious imperfection of the equipment of modern marine ships.

These means are intended to realize safe navigation of courts in narrow places for the movement intensity increase. The problem of anti-mine and anti-diversion guard of ships is also unsolved. Small-size solid-state pulse radar of a range 94 GHz which was created by Lviv RERI for ensuring of good safety of helicopters flight on small height [1, 2], permits to find insufficiently contrast objects due a high space resolution. The experimental evaluation of its efficiency for the indication of near marine and coastal circumstances is certainly very important.

II. A main part

Object of experimental researches was incoherent pulse solid-state radar station of a range 94 GHz with the following specifications: on the distance 50…2500 m; an observe zone 120×30 ang. deg. Resolution: on angular coordinates 55…65 angle s., on distance 8…Э m, power consumption 70 W The radar consists of:

–  The antenna head unit (volume 320×420 [mm], weight 15 kg);

–  The block of signals processing, management and secondary power supply (volume 300x200x90 [mm], weight 4,5 kg);

–  The block of radar information indication on the basis of Notebook-type PC.

The radar was mounted on a special platform in the bow of "The Tokmak" the rescue ship of Ukrainian naval forces (Fig. 1). The tests were carried out during 27/03/2002 29/03/2002 in water space ofthe Sevastopol marine base.

Areas of tests area of the bay, Streletskaya bay entrance and exit, coastal zone in the Belbek airport area. Maximum magnitude of the sea disturbance did not exceed 1,5 numbers during the tests.

During experiment the radar station ensured detection of the following:

–  a small boat within the distance up to 1500 m;

–  a barrel for mooring within the distance up to 1200 m;

–  a navigational stake within the distance up to 1200 m;

–  a gannet (Sula bassana) in flight and afloat within the distance up to 600 m;

III.  Conclusion

The results of experimental investigations allow making the following conclusions:

1.Obtained radar characteristics allow realizing a high informative mode of a marine and coastal zone mapping within distances up to 2500 m.

2.The accepted in radar station mode of simultaneous map of the radar-tracking scenes in two interconnected frames (azimuth distance, azimuth the angle of a place) with colour indication of distance allows to reach the selfdescriptiveness of a radar-tracking image close to radiovision. If the operator’s qualification is rather high, the radar ensures reliable illumination of near circumstances around of ships.

3.     The potential possibilities ofthe radar station allow to use it for revealing of insufficiently contrast above-water objects in problems of anti-mine and anti-diversion fight on ships and coastal objects.

АППАРАТУРА ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ С ИСЗ «МЕТЕОР-ЗМ»

Ефимов А. Г. ГУП НПЦ «СПУРТ» Москва, Россия, тел. 107-00-34, e-mail: radiomtu(3)_mail.ru Панин В. Ф. ФГУП НПП «ОПТЭКС» Москва, Россия, тел. 537-29-05, e-mail: v panin(d>mtu-net.ru Лось В. О. НПЦ«ЭЛСОВ» Москва, Россия, тел. 534-52-02, e-mail: los(8)_elsov.ru

Аннотация Приведены результаты разработки приемной аппаратуры спутниковой информации с ИЗС «Метеор-ЗМ». Рассмотрена возможность построения универсальной приемной аппаратуры для аналогичных спутниковых систем дистанционного зондирования Земли. Проанализированы перспективные схемотехнические решения с учетом появления новой элементной базы.

I.  Введение

Повышение интереса к экологическому мониторингу привело к росту числа космическим систем обеспечивающих сбор данных о Земле из космоса. Успешный опыт реализации аппаратуры приема информации со спутников NOAA и «Обзор» позволил разработать и испытать приемник для работы с ИСЗ «МетеорЗМ». Данный спутник, как и большинство других ИЗС дистанционного зондирования Земли, является низкоорбитальным, что накладывает определенную специфику на аппаратуру приема. Это, во-первых, доплеровское смещение частоты сигнала, изменяющееся на сотни килогерц в течение сеанса связи. Во-вторых, изменение уровня сигнала от сеанса к сеансу связи, которое может составлять несколько десятков дБ. Необходимо обеспечить автосопровождение и поиск сигнала, а так же запись и обработку информации на персональном компьютере. В рамках данного проекта были реализованы технические решения, позволяющие снизить себестоимость демодулятора приемника, в дальнейшем повысить скорость приема, строить универсальные приемники для ряда спутников, таких как TERRA, AQUA.

II.   Основная часть

Вычислительная мощность современных ПК позволяет обрабатывать оцифрованный сигнал, включая его демодуляцию, непосредственно в ПК. При этом информационные потоки могут составлять до нескольких десятков Мбит/с. Вместе с этим, для обработки принимаемой информации в реальном времени, реализации режима поиска и автосопровождения, повышения скорости принимаемых информационных потоков, необходима аппаратная реализация демодулятора ФМ сигналов.

Приемник построен по супергетеродинной схеме с двумя преобразованиями частоты. В качестве входного малошумящего конвертора использован конвертор разработки ООО «Радис» с частотой гетеродина 6,9 ГГц. При использовании конверторов с другой частотой гетеродина программно перестраивается синтезатор второго гетеродина.

Номинальное значение промежуточной частоты сигнала на выходе понижающего конвертера составляет 1,3 ГГц. Данный сигнал поступает на вход блока демодулятора, где в начале, происходит второе преобразование частоты. Центральная частота принимаемого сигнала переносится на 512 МГц. Демодуляция сигнала осуществляется непосредственно на этой частоте. Выход демодулятора реализован в LVDS стандарте. Принимаемый сигнал с выхода демодулятора поступает на контроллер ввода/вывода, представляющий собой 32-разрядное PCI-устройство с поддержкой режима «busmaster». Контроллер обеспечивает запись принимаемого сигнала на персональный компьютер.

Демодулятор обеспечивает:

-диапазон входного сигнала 0…-50 дБм;

-захват и сопровождение

несущей частоты сигнала                    +/-1 МГц;

– вид модуляции BPSK;

– информационная скорость 15,26 Мбит/с.

Приемник имеет аналоговый выход уровня принимаемого сигнала, что позволяет реализовать режим поиска и автосопровождения. Предусмотрена возможность включения программы сбора телеметрической информации, которая в автоматическом режиме фиксирует уровень сигнала, отношение сигнал/шум, отклонение несущей и тактовой частот и наличие захвата системой ФАПЧ.

Для отработки приемника был спроектирован и изготовлен имитатор сигнала, формирующий сигнал с двухпозиционной фазовой модуляцией с тактовой частотой 15,36 МГц на рабочей частоте 8192 МГц, т.е. аналогичный сигналу спутника «Метеор-ЗМ». В имитаторе предусмотрена возможность регулировки уровня сигнала и подключения встроенного генератора шума для проверки режимов работы приемника в реальных условиях.

Демодулятор построен по классической схеме Костаса [1, 2], вместе с этим, применяя конвейерную цифровую обработку сигнала, удалось спроектировать быстродействующую схему демодулятора, которая обеспечивает прием сигнала до 100 Мбит/с на примененной элементной базе. Цифровая часть схемы выполнена на ПЛИС фирмы Xilinx. На сегодняшний день есть возможность поднять скорость приема до 300…400 Мбит/с в режиме квадратурной модуляции.

Конвейерная обработка демодулятора использует две выборки на бит принимаемой информации. Т.е. например, при тактовой частоте аналогоцифрового преобразования 100 МГц техническая скорость приема информации в каждом из квадратурных каналов составляет 50 Мбит/с. При увеличении количества выборок на бит уменьшаются требования к предварительной аналоговой фильтрации, однако возрастают требования к быстродействию элементной базы.

Приемник спутника «Метеор-ЗМ» спроектирован для приема сигнала двухпозиционной фазовой модуляцией с тактовой частотой 15,36 МГц, однако, схема демодулятора была опробована для приема других низкоорбитальных спутников использующих четырехпозиционную модуляцию и другие информационные скорости. Переключение скоростей, осуществляется путем перезагрузки синтезатора тактовой частоты синтезатора. В дальнейшем предполагается применить перепрограммируемые цифровые согласованные фильтры, что позволит реализовать универсальный приемник для приема сигнала от различных низкоорбитальных спутников. Предполагается так же повысить частоту демодуляции сигнала до

1,3   ГГц, избавившись, таким образом, от одного преобразования и расширить полосу радиотракта.

III.   Заключение

Разработанный приемник позволяет принимать информацию с ИСЗ «Метеор-ЗМ», но широкополосный радиотракт и построение демодулятора позволяет использовать данную разработку в качестве базовой для работы с другими спутниками , например TERRA и AQUA. Проведенные исследования показали возможность работы с тактовыми частотами до 300 Мбит/с.

IV.   Список литературы

[1] Окунев Ю. Б. Цифровая передача информации фазоманипулированными сигналами. М: Радио и связь, 1991.

[2] Прокис Дж. Цифровая связь. М: Радио и связь, 2000.

EQUIPMENT FOR DATA RECEPTION FROM ARTIFICIAL SATELLITE “METEOR-3M”

Efimov A. G. e-mail: radiomtu@)_mail. ru Panin V. F. e-mail: v panin@)_mtu-net.ru Los V. O. e-mail: Iostcb.elsov.ru

Abstract Described here are the results of design of equipment for data reception from artificial satellite “Meteor3M”. We considered the possibility of creation of multipurpose receiving equipment for the same satellite systems of Earth remote probing. The perspective technical solutions taking into account the development of new base of elements are analyzed.


Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты