Приймальний тракт гідроакустичного доплерівського лага з автоматичним регулюванням підсилення

Приймальний тракт гідроакустичного доплерівського лага з автоматичним регулюванням підсилення, кожен канал якого складається з послідовно з’єднаних приймальної антени, змішувача, 3 ся з послідовно з’єднаних приймальної антени, змішувача, вузькосмугового фільтра, введено каскад попереднього підсилення сигналу зі схемою автоматичного регулювання підсилення та каскад основного підсилення. На Фіг.1 представлена структурна схема корисної моделі приймального тракту гідроакустичного доплерівського лага з автоматичним регулюванням підсилення. На Фіг.2 зображено моделі: сигналу, який випромінюється лагом S0, луно-сигналу S1, який приймається лагом та сигналу S2, який пройшов аналіз та обробку в приймальному тракті зі схемою АРП. Приймальним тракт гідроакустичного доплерівського лага з автоматичним регулюванням підсилення, кожен канал якого складається з послідовно з’єднаних приймальної антени 1, каскаду попереднього підсилення 2, причому перший вхід каскаду попереднього підсилення з’єднано з приймальною антеною 1, перший вихід - з змішувачем 4, другий вихід каскаду попереднього підсилення з’єднано з входом схеми автоматичного регулювання підсилення 3, вихід якої з’єднано з другим входом каскаду попереднього підсилення 2, послідовно з’єднаних змішувача 4, вузькосмугового фільтра 5 та каскаду основного підсилення 6. Приймальна антена 1 та каскад попереднього підсилення 2 з схемою автоматичного регулювання підсилення 3 забезпечує попереднє підсилення і зменшення флуктуацій амплітуди прийнятого луно-сигналу. З каскаду попереднього підсилення 2 сигнал надходить на змішувач 4, який переносить спектри сигналів в область настройки вузькосмугового фільтра 5 і далі - на каскад основного підсилення 6, які забезпечують зменшення рівнів шумів та остаточне підсилення сигналу. Обґрунтуємо доцільність та ефективність запропонованої схеми приймального тракту гідроакустичного допплерівського лага з АРУ. З моменту випромінювання радіоімпульсу до початку обробки його в приймальному тракті має місце суттєве зашумлення і спотворення сигналу. Проаналізуємо ті зміни, які відбуваються з випроміненим радіосигналом під час його розповсюдження в водному середовищі, відбиті від дна або об’єктів розсіювання та обробці в приймальному тракті лага. Припустимо, що передавальна антена гідроакустичного допплерівського лага випромінює під кутом у напрямку морського дна радіосигнал S0, обвідна якого має форму прямокутного імпульсу тривалістю 0, а частота заповнення високочастотного коливання випром (Фіг.2,а). В результаті розсіяння випроміненого радіоімпульсу морським дном або шарами об’ємних розсіювачів формується відбитий луно-сигнал (Фіг.2,6) (сума великої кількості елементарних розсіяних луно сигналів з різними амплітудами і фазами). При цьому сформований луно-сигнал суттєво відрізняється від випроміненого. В луно-сигналі: інша тривалість 1; обвідна має характер флуктуаційних коливань з певним спектром з найвищою частотою в ньому Fобв1; високочастотне заповнення містить допплерівський зсув частоти відб= випром± Допл. Виникають значні флуктуації амплітуди обвідної луно-сигналу, які пов’язані з структурою дна або шарів води, а 19457 4 також - зі швидкістю носія. В результаті у приймальний тракт гідроакустичного допплерівського лага з автоматичним регулюванням підсилення поступає луно-сигнал S1, обвідна якого має хаотичний (шумоподібний) характер, який спричиняє перехідні процеси в частотно-вибіркових колах приймального тракту лага у вигляді власних коливань. Це в свою чергу впливає на високочастотне заповнення луно-сигналу, і, як результат, погіршує точність вимірювання допплерівської частоти. Отже, прийнятий луно-сигнал S1 в тракті попередньої обробки повинен бути перетворений до такого вигляду, який забезпечив би максимальну точність вимірювання доплерівських зсувів частоти. Цього можна досягти, якщо зменшити діапазон флуктуацій амплітуди луно-сигналу на деякому певному рівні. З цією метою в каскаді попереднього підсилення 2 і пропонується передбачити схему автоматичного регулювання підсилення 3 з подальшим стробуванням сигналів відповідно до алгоритму роботи гідроакустичного лага відносно дна або відносно ревербераційних шарів моря. Доцільність застосування схеми АРП 3 полягає в автоматичній зміні підсилювальних властивостей (коефіцієнту передачі) приймального тракту при флуктуаційній зміні амплітуди сигналів, що приймаються. Алгоритм роботи автоматичного регулювання підсилення традиційно, а саме - збільшення амплітуди луно-сигналу на виході супроводжується зменшенням коефіцієнту підсилення і, навпаки, при зменшенні амплітуди обвідної луносигналу підсилення приймача збільшується, прагнучи до свого граничного значення. Таким чином отримуємо сигнал S2 тривалістю 2, діапазон змін амплітуди обвідної суттєво менший діапазону змін у сигналі S1. Важливо зазначити, що каскад, охоплений автоматичним регулюванням підсиленням 3 повинен передувати вузькосмуговому фільтру 5, що дозволить суттєво звузити причину виникнення спотворень високочастотного заповнення луносигналу. Після фільтрації сигналу та остаточного його підсилення в каскаді основного підсилення 6 здійснюється вимірювання частоти високочастотного заповнення імпульсного луно-сигналу відповідними пристроями вимірювання частоти. Враховуючи, що реальні схеми доплерівських лагів будуються з використанням дискретного регулювання підсилення, що суттєво звужує динамічний діапазон змін амплітуди в межах конкретного луно-сигналу, та враховуючи натурні дослідження, слід рекомендувати динамічний діапазон автоматичного регулювання підсилення в межах 10-20дБ. Що стосується часу АРП, то, очевидно, її слід розраховувати на найвищу частоту спектру обвідної луно-сигналу (найменший період Тобв.min), тобто стосовно сталої часу АРП автоматичного регулювання підсилення повинна виконуватись умова: ТВЧ