действующим макет микроволнового гелиоспектрометра с ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ АНАЛИЗОМ ОГИБАЮЩЕЙ СИГНАЛА

February 25, 2013 by admin Комментировать »

Сырейщиков В. П., Фридман В. М. Федеральное государственное научное учреждение «Научно-исследовательский радиофизический институт» (НИРФИ) Россия Тел. +7 (8312)-366639.; e-mail: syr@bk.ru

Аннотация – Представляется описание макета гелиос- пектрометра, предназначенного для измерений спектра солнечного радиоизлучения.

I.                                        Введение

На РТ-22 КрАО в 1977-1989 гг. проведено несколько циклов наблюдений с помощью спектрометров диапазона 8-12 и 12-17 ГГц, разработанных в НИРФИ. Получен ряд не тривиальных результатов, в частности, обнаружена узкополосная компонента излучения солнечных всплесков с полосой 2-3 ГГц [1].

Для решения задач спектральных наблюдений солнечной активности продолжена разработка макета высокочувствительного приёмника позволяющего получать информацию об интенсивности солнечного излучения в зависимости от текущего времени и частоты излучения – гелиоспектрометра.

С целью улучшения методики спектральных наблюдений солнечной активности (временного и частотного разрешения) и минимизации стоимости аппаратуры была разработана и проверена на макете схема параллельно-последовательного спектрометра с цифровым управлением полосой анализа. Такая схема позволяет реализовать преимущества параллельного анализа, но по диапазонам от заданной полосы, что значительно снижает стоимость комплектующих элементов.

Последующее совершенство схемотехники устройств модуляции и низкочастотной обработки сигнала позволяет вести анализ не только интенсивности сигнала в полосе СВЧ – фильтров, но провести параллельный анализ модуляционной огибающей в заданной полосе приёма, что, возможно, даст дополнительную информацию для излучения механизма при движении тепловых фронтов в магнитных петлях после первичного энерговыделения [2].

II.                                Основная часть

Заданная полоса прибора (8-12 ГГц) перекрывается одним широкополосным усилителем, а затем разбивается на 8 каналов с помощью делителя мощности с выходом на высокоизбирательные (> 40 дБ) жиг- фильтры с полосой пропускания ~ 30 МГц. Возможен параллельный опрос каждого из каналов. Полосы анализа жиг-фильтров могут располагаться в полосе приема произвольно и оперативно перестраиваться в соответствии с целями исследований. Таким образом, оптимизирована дилемма цены и качества.

Повышение частоты модуляции, специальная разработка блока низкочастотной обработки сигнала с постоянной интегрирования 5 мсек., использование модуля параллельного анализа на быстром преобразовании Фурье позволяет иметь дополнительную информацию о низкочастотных составляющих огибающей приемного сигнала в полосе до 200 Гц.

Основные технические параметры:

1.         Полоса приёма – от 8 до 12 ГГц.

2.         Полоса пропускания от 26 до 36 МГц не нормированная.

3.        Неравномерность в полосе пропускания 1дБ.

4.        Внеполосное подавление при отстройке 120 МГц> 70дБ.

5.        Подавление паразитных резонансов > 40дБ.

6.        Шумовая температура входа спектрометра < 100° К.

7.        Усиление по СВЧ-тракту без учёта потерь на пассивных элементах ~ 50дБ.

8.        Количество параллельных каналов – 8,

9.        Постоянная интегрирования – 5 мсек.

Исходя из требуемого параметра постоянной интегрирования спектрометра 5 мсек был разработан и изготовлен макет блока обработки сигнала низкой частоты (БНЧ) [2].

Блок обработки сигнала низкой частоты имеет ряд схемотехнических особенностей. Четыре независимых электронных аттенюатора с собственными разными весовыми значениями переключаемого коэффициента усиления позволяет получить 16 шагов изменения усиления (в 2 раза больше обычных схем БНЧ), что позволит регистрировать больший диапазон сигналов радиоизлучения Солнца. Синхронный фильтр производит усиление полезного сигнала без усиления коммутационных шумов. Ключи синхронного детектора не размыкаются, как в обычных схемах синхронного фильтра, а подключаются на сохранённое предыдущие значение. Достигнуто рекордное для БНЧ значение постоянной интегрирования 5 мсек. Кварцевый генератор с делителем обеспечивает высокую стабильность частоты опорного сигнала.

Основные технические параметры разработанного и изготовленного макета блока обработки сигнала низкой частоты следующие:

Максимальный коэффициент усиления – 3000.

Количество шагов изменения усиления -16.

Количество шин управления усилением – 4.

Постоянная интегрирования БНЧ – 5 мсек.

Частота опорного сигнала – 4025 Гц.

Форма опорного сигнала – меандр.

Стабильность частоты опорного сигнала – 10 ®.

Номинальная амплитуда выходного сигнала ±5в.

Амплитуда выходного сигнала ±10в.

Тип логики управляющего сигнала КМОП.

Напряжение питания БНЧ ±15в.

Работа выполнена при содействии гранта

РФФИ № 03-02-16691.

Схема макета (см. также [3]) представлена на рис.1.

III.                                   Заключение

В работе представлены результаты испытаний макета гелиоспектрометра, которые свидетельствуют о более высоких технических параметрах описанных радиоастрономических устройств в отличие от предыдущих разработок НИРФИ.

Повышение частоты модуляции, специальная разработка блока низкочастотной обработки позволяет иметь дополнительную информацию параллельного анализа низкочастотных составляющих огибающей приемного сигнала в полосе до 200 Гц.

Рис. 1. Функциональная схема макета радиоспектрометра. Fig. 1. Block diagram of radio spectrometer

IV.                           Список литературы

Каверин Η. С., Миронов М. А., Моисеев И. Г., Снегирев С. Д., Тихомиров Ю. В., Фридман В. М., Цветков Л. И., Шейнер О. А. Совместные (НИРФИ-КрАО) исследования спектральных и флуктуационных характеристик явлений солнечной активности в микроволновом диапазоне. Изв. Крымской астрофиз. обе.- 1998.-Τ.94.С.82-97.

[1]  СыреОщиков В. П. Схемотехнические решения построения блоков низкой частоты как метод повышения качества радиометров.- Второй региональный научный семинар, Распространение микроволн в природных средах.

Н.      Новгород 2003 г.

[2]  СыреОщиков В. П., Панфилов Ю. Д. Действующий макет микроволнового гелиоспектрометра // «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Материалы конференции.- Севастополь. 12-16 сентября 2005.-Том.2. С. 915-916.

THE MICROWAVEHELIOSPECTROMETER ACTING MODEL WITH THE PARALLEL ANALYSIS OF RECTIFIED SIGNAL

Syreyshchikov V. P., Fridman V. IVI.

Federal State Scientific institution «Research radio physical institute», Russia Phone: (8312) 366639. E-maii: syr@bk.ru

Abstract – The description of the model intended for measurements of solar radio emission is represented.

I.                                       Introduction

On RT-22 CrAO some cycles of supervision with the help of 8-12 and 12-17 GHz spectrometers developed in NIRFI were carried out in 1977-1989.

To improve parameters of spectral observations of solar activity and reduce the cost of the designed equipment, the scheme of a parallel-sequential spectrometer with numerical control by a band of the analysis is tested on a model.

The perfection of circuitry of modulation and low frequency signal processing devices allows conducting the parallel analysis of modulated signal in [2].

II.                                         Main part

The main technical parameters of a spectrometer as following:

1. Band – from 8 up to 12 GHz.

2. Not normalized pass-band from 26 up to 36 MHz. 3. Noise temperature of a spectrometer input < 100 K.

4.        Quantity of bypass channels – 8 is updated in engineering process and manufacturing.

5.        Constant of a spectrometer integrating – 5 ms.

The basic technical parameters of the low-frequent signal block are as follows:

1.        Maximum gain – 3000.

2.        Quantity of steps of change of amplification -16.

3.        Quantity of control buses by amplification – 4.

4.        Frequency of a reference signal – 4025 Hz.

5.        Frequency stability of a reference signal – 10E-6.

6.        A nominal output amplitude +/- 5v.

7.        A control signal logic type is KMOP.

8.        Power supply voltage +/- 15v.

III.                                        Conclusion

Results of the testing had proved better technical parameters of described radio astronomical devices in comparison with the ones previously developed by NIRFI. The increase of frequency of modulation, special development of the block of low frequency processing allows obtaining additional information of the parallel analysis of low-frequency components bending around a reception signal in a strip up to 200 Hz.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

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