Основные разделы


Оценка оптимального отношения сигнал/шум в системе радиоакустического зондирования атмосферы

В последнее время задачи диагностики метеорологических параметров нижнего слоя атмосферы часто решаются с помощью систем радиоакустического зондирования. В этих системах используются свойства взаимодействия акустических и электромагнитных волн со средой распространения, в частности, зависимости параметров распространения звуковой волны от давления, температуры, вязкости, состава среды распространения и других параметров. Одновременное комбинированное использование свойств радио и акустических волн, которые распространяются в одном и том же объеме, позволяет значительно улучшить характеристики систем диагностики. В системе РАЗ акустическая волна излучается в исследуемую область пространства и модулирует плотность среды, через которую она проходит. Одновременно этот объем облучается радиоволной, которая рассеивается на образовавшихся неоднородностях, отличающихся по своим радиофизическим характеристикам от аналогичных по размерам участков невозмущенной среды. Из рассеянной электромагнитной волны, принятой приемником РЛС, выделяется информация о среде распространения. Это позволяет использовать акустический пакет в качестве практически безынерционного датчика, характеристики которого определяются на основе закономерностей взаимодействия со средой распространения радиоволны.

В радиолокационных системах фазовый фронт волны, облучающий объект, принимается плоским, в системах РАЗ в пределах дальностей, на которых формируется отраженный сигнал. Требование плоского фазового фронта волны в радиолокации определяет синфазность возбуждения вторичных источников на поверхности наблюдаемого объекта, а в системах РАЗ выполнение такого требования обеспечивается геометрическим расположением акустической и радиоантенн в непосредственной близости друг от друга. В результате сферические фронты акустической и радиоволн практически совпадают и фактически выполняются требования, предъявляемые в радиолокации при облучении точечных объектов.

В качестве исходного соотношения, с помощью которого может быть решена поставленная задача, используем формулу для мощности принятого сигнала Pr [33]:

(3.29)

где Pr - мощность принятого радиосигнала, Вт;

- излучаемая акустическая мощность, Вт;

N - число длин волн в акустическом пакете;

θ - наименьший из углов раскрыва диаграмм направленности звуковой и радио антенн, град;

r - средняя дальность зондирования, м;

δ - коэффициент ослабления (по мощности) акустической волны, дБ/м;

В - коэффициент, определяемый точностью выполнения условия Брэгга в пределах пакета, в предельном случаем В=1;

- коэффициент усиления передающей радиоантенны;

- коэффициент усиления приемной радиоантенны;

- коэффициент усиления акустического излучателя.

Коэффициент классического поглощения звука, обусловленного вязкостью и теплопроводностью воздуха, определяется формулой:

(3.30)

где η - вязкость воздуха;

р - атмосферное давление;

- скорость звука;

- частота звука.

Для обычных атмосферных условий количественная оценка коэффициента поглощения может быть получена из следующего соотношения:

(3.31)

где ;

=332м/с;

=0,25м;

= 1328Гц.

Величина погонного затухания акустической волны δ(дБ/м) может быть получена из формулы:

(3.32)

Для высокоточных измерений параметров отраженного радиосигнала необходимо иметь соотношение сигнал/шум на входе приемника не менее 30…40дБ. Мощность шумов в приемнике определяется по формуле:

(3.33)

где - коэффициент шума;

α - коэффициент потерь;

Δf - эффективная ширина полосы пропускания.

k = Дж/К;

= 3;

α = 5;

Т = 300К;

Δf = 10Гц.

(3.34)

где θ - угол раскрыва антенна в градусах.

По вышеприведенным формулам выполнены оценочные расчеты энергетического потенциала системы радиоакустического зондирования при следующих технических характеристиках системы:

Перейти на страницу: 1 2 3

Прочитайте еще и эти статьи:

Расчет многокаскадного усилителя
Характерной особенностью современных электронных усилителей является исключительное многообразие схем, по которым они могут быть построены. Усилители различаются по характеру усиливаемых сигналов: усилители гармонических сигналов, импульсные ...

История создания радио
Радио - технология беспроводной передачи информации посредством электромагнитных волн радиодиапазона . Технические методы и средства, с помощью которых это делается, составляют предмет радиотехники. Научным фундаментом которой является ради ...

© Copyright 2020 | www.techattribute.ru