Методическое пособие по лабораторной работе "Формирование и регистрация радиоголограмм простейших объектов". Часть 6. Струков И.Ф. - 30 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

30
()
(
)
(
)
[
]
()()
[]
Ψ+
Ψ
+
=Φ
cos,cos,
sin,sin,
,
0
0
Azxzxa
Azxzxa
zxtg
ϕ
ϕ
(55)
Суммарное колебание (53) детектируется, например, с помощью
квадратичного детектора – 11. В этом случае напряжение на выходе
детектора пропорционально квадрату амплитуды (54) и имеет вид:
() () ()()
()()()
[]
[]
,,cos,2,
,,,,
0
2
0
2
2
22
Ψ−++=
=
+++==
∗∗
zxAzxaAzxac
AzxaAzxaAzxaczxUcU
ϕ
&
&
&
&
&
&
&
(56)
где
c
– коэффициент пропорциональности - постоянная .
Последнее выражение (56) представляет голограмму поля
(
)
zxa ,
&
источника 7.
Анализ выражений (50,53,56) показывает, что процесс формирования
голограмм следует рассматривать как преобразование формируемого поля
(50) объекта – 7 в амплитудно- фазомодулированное колебание (53),
амплитудное детектирование которого формирует напряжение (56),
зависящее от амплитуды
(
)
zxa ,
и фазы
(
)
zx ,
ϕ
поля объекта.
Следует отметить , что сигнал (56) на выходе детектора – 11 имеет
малый уровень и его трудно выделить на фоне внутренних шумов детектора
– 11 и приемника – 13÷ 14. Это утверждение относится к сигналам на выходе
детекторов всех лабораторных работ, так как во всех случаях приходится
вести исследование пространственной структуры поля малой интенсивности
÷≅
−−
2
86
1010
м
Вт
P
. При малых амплитудах напряжений (53) СВЧ детекторы
работают в квадратичном режиме, т.е. их ВАХ может быть
аппроксимирована квадратичной параболой.
Для облегчения выделения сигнала (56) приемником – 13÷ 14
используют модуляцию , как правило амплитудную , высокочастотных
колебаний генератора - 1 . В лабораторной работе используется амплитудная
модуляция клистронного генератора – 1 на частоте
F
1000Гц.
Если ввести в рассмотрение гармоническую амплитудную модуляцию
по закону
(
)
(
)
tmMtM
Ω
+
=
cos1
0
, то, например, выражение (50) примет вид
(
)
(
)
(
)
(
)
[
]
(
)
tjzxjzxatMatzxa
ω
ϕ
−
=
exp,exp,,,
0
&&
(50*)
В этом случае напряжение (56) на выходе детектора – 11 можно записать
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
[
]
[
]
()
2
222
0
0
2
0
22
2
2
1
,cos22cos
2
1
2
1
1
,cos,2,,
zxUtmtmmcM
zxzxaAAzxatcMzxUtcMU
Ω+Ω++=
=Ψ−++== ϕ
(56*)
Чтобы увеличить отношение
шум
сигнал
в сравнении с (56), как видно из
(56*), необходимо настроить селективные каскады – 13 приемника на
основную или вторую гармонику частоты модуляции. Причем в первом
случае это отношение будет в
m
4
раз больше, где
1
m
глубина модуляции. 
                                                           30


                                                          a (x, z )sin[ϕ (x, z )] + A0 sin Ψ
                                           tgΦ(x, z ) =                                                             (55)
                                                          a(x, z ) cos[ϕ (x, z )] + A0 cos Ψ
Суммарное к олебание (53) детек тируется, нап ример, с п омощ ью
к вадратичного детек тора – 11. В этом случае нап ряж ение на вы ходе
детек торап роп орционально к вадрату амп литуды (54) и имеетвид:
                            U = c U ( x, z ) = c  a& ( x, z ) + A& + a& ( x, z ) A& ∗ + a& ∗ ( x, z ) A&  =
                                            2                 2       2

                                                                                                                (56)
                                           [
                                  = c a 2 ( x, z ) + A& 02 + 2a ( x, z )A0 cos[ϕ ( x, z ) − Ψ ] , ]
где c – к оэф ф ициентп роп орциональности - п остоянная.
П оследнее вы раж ение (56) п редставляетголограмму п оля a& (x, z ) источник а 7.
     А нализ вы раж ений (50,53,56) п ок азы вает, что п роцесс ф ормирования
голограмм следует рассматривать к ак п реобразование ф ормируемого п оля
(50) объ ек та – 7 в амп литудно-ф азомодулированное к олебание (53),
амп литудное детек тирование к оторого ф ормирует нап ряж ение (56),
зависящ ее отамп литуды a(x, z ) и ф азы ϕ (x, z ) п оляобъ ек та.
     Следует отметить, что сигнал (56) на вы ходе детек тора – 11 имеет
малы й уровень и его трудно вы делить наф оне внутренних шумов детек тора
– 11 и п риемник а– 13÷ 14. Э то утверж дение относитсяк сигналам навы ходе
детек торов всех лабораторны х работ, так к ак во всех случаях п риходится
вести исследование п ространственной струк туры п оля малой интенсивности
             −8 В т 
                      . П ри ма
                               лы х амп литудах нап ряж ений (53) СВ Ч детек торы
        −6
 P ≅ 10 ÷ 10
                м 2
работаю т в к вадратичном реж име, т.е. их В А Х мож ет бы ть
ап п рок симированак вадратичной п араболой.
      Д ля облегчения вы деления сигнала (56) п риемник ом – 13÷ 14
исп ользую т модуляцию , к ак п равило амп литудную , вы сок очастотны х
к олебаний генератора- 1 . В лабораторной работе исп ользуетсяамп литудная
модуляцияк листронного генератора– 1 начастоте F = 1000Гц.
      Е сли ввести в рассмотрение гармоническ ую амп литудную модуляцию
п о закону M (t ) = M 0 (1 + m cos Ωt ) , то, нап ример, вы раж ение (50) п риметвид
                              a& (x, z , t ) = a& 0 M (t )a(x, z ) exp[ jϕ (x, z )]exp(− jωt ) (50*)
В этом случае нап ряж ение (56) навы ходе детек тора– 11 мож но зап исать
                                                     [
           U 1 = cM 2 (t )U ( x, z ) = cM 2 (t ) a 2 ( x, z ) + A02 + 2 A0 a ( x, z ) cos[ϕ ( x, z ) − Ψ ] =
                                       2
                                                                                                                ]
                                  1                                                                        (56*)
                       = cM 02 1 + m 2 + m 2 cos 2Ωt + 2m cos Ωt  U ( x, z )
                                             1                                                2

                                  2         2                                    
                                                сигнал
     Ч тобы увеличить отношение                              в сра  внении с (56), к ак видно из
                                                шум 
(56*), необходимо настроить селек тивны е к аск ады – 13 п риемник а на
основную или вторую гармоник у частоты модуляции. П ричем в п ервом
                                                4
случае это отношение будет в                      раз больше, где m ≤ 1 глубинамодуляции.
                                                m

Страницы