CC BY
47
коллекторного тока транзисторов УМ начинает превышать заданное значение, то транзистор схемы защиты открывается и импульсы коллекторного тока поступают на вход ждущего мультивибратора, который отключает выход формирователя. Для защиты УМ от режима холостого хода, который связан с обрывом нагрузки, первичная обмотка согласующего трансформатора зашунтирована резистором, сопротивление которого много больше сопротивления первичной обмотки.
Зависимость электрической мощности, отдаваемой УМ в активную нагрузку в диапазоне изменения нагрузки 10-50 Ом показала, что выходной трансформатор обеспечивает оптимальное согласование оконечного каскада УМ с нагрузкой в полосе частот порядка 30 кГ ц.
ЛИТЕРАТУРА
1.Титце У, Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.: Пер. с нем./ Под ред.
А. Г. Алексеенко. М.: Мир, 1982.
2.Хоровиц П, Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х т. Т. 1./ Пер. с англ./ Под ред. М. В. Гальперина М.: Мир, 1983.
УДК 534.222
СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ, ФОРМИРУЕМОЙ В БИОСРЕДАХ
И.Б. Старченко
Таганрогский государственный радиотехнический университет Россия, 347928, Таганрог, ГСП-17а, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: (86344) 6-17-95;факс: (86344) 6-17-95;e-mail: [email protected]
Рассмотрение работы параметрических антенн [1] в составе акустического комплекса для целей дистанционного зондирования биологической среды необходимо проводить с учетом вероятностных характеристик акустических сигналов. В этом случае особую важность приобретает моделирование процессов распространения звука, т.к. проведение экспериментов на живых организмах не всегда возможно и имеет определенные ограничения.
Локационная система представляет собой совокупность средств локации и среды распространения звука: в данном случае - биообъекта. В линейном случае среда учитывается искажениями, вносимыми в сигнал, реверберационной помехой и др. [2]. В случае параметрической локации на среду накладывается дополнительная важная функция формирования самой параметрической антенны. Схему параметрической локации можно представить в виде, изображенном на рис. 1.
Здесь сД р)=Ас() - сигнал, излученный в среду; И - оператор излучателя; ci(t)
- электрический сигнал, подаваемый на акустический преобразователь; р=р^, у, z) -переменная плотность.
Пусть РА - оператор, учитывающий нелинейное взаимодействие. Тогда Ра=[с^,р) C2*(t,p)]=C_(t,p)
- модель двухчастотного взаимодействия; с_^,р) - сигнал разностной частоты.
С учетом искажений сигналов по пути распространения РA[MlCl(t,p)M2C2*(t,p)]=M_C_(t,p)=CM(t,p), где M1, M2, M_ - операторы, учитывающие искажение сигналов по пути распространения.
И
П
р
А
М1
М2
с_( ир
М
c_М(t,p
8_(^р )
Т
Рис. 1
Объект локации вызывает отражение и рассеяние сигнала cM(t,р), так что эхо-сигнал ^(1,р) вблизи объекта
где Т - оператор свойств объекта.
Принимаемый сигнал s_(t,р) с учетом искажений по мере обратного распространения будет определяться как
s_(t, р^ '_sM■T(t, р^ '_Tc_M(t,р)=M '^^(^р).
Для упрощения можно в ряде случаев считать, что M'_=M_. Однако для дальней локации необходимо учитывать пространственно-временную изменчивость среды. Поэтому в общем случае M '_?M_.
В вышеописанном примере рассматривается случай, когда объект располагается в дальней зоне, т.е. лоцирование осуществляется сигналом разностной частоты.
Схема значительно усложняется, когда объект локации располагается в ближней зоне, т.е. эхо-сигнал складывается из суммы отраженных первичных сигналов, отраженного сигнала разностной частоты и результата взаимодействия отраженных первичных сигналов (рис. 2).
При локации в ближней зоне на объект Т попадают сигналы как разностной с^^р), так и исходных частот сМ(^р) и с2М’(^р), которые можно записать как
с1Мар)=М1с1^,р);
с2М(р=М2с2ар).
Вблизи объекта Т после отражения и рассеяния будет существовать набор сигналов: эхо-сигнал разностной частоты sМ(t,р) и эхо-сигналы частот накачки, которые определятся как
SlМТ(t,р)=Т сМ(1,р);
S2МТ(t,р=Т C2М(t,р.
И
с1(0
р
А
с^р ]
М,
М2
с_( -р
М
г 2 М,'
п1, «Л^р )
М/
Рис. 2
Сигналы частот накачки sIМТ(t,p) и з2МТ(и,р), взаимодействуя друг с другом, образуют сигнал разностной частоты 5_ '(Ър). С учетом искажений сигналов М1' и М2', а также оператора нелинейного взаимодействия РА, можно последовательно записать
^ а р)=М1 Ъ]МТ^,р) = М1 ТсМ^, Р)=М1 ТМ1с1 а р);
82(ир)=М2 Г82Ш(^р)=М2 Тс2М(1р)=М2 ТМ^р); з_ '(и,р) =РА^1(1р) 3*2(1 р)]=Рл[М1 ТМс^р) М2 ТМ2с2^,р)]=Т2М_ М_с_$,р) =
=Т2 М_ сМ(,р),
где з1(и,р) и в2(Ър) - эхо-сигналы исходных частот с учетом искажений;
'(и,р) - результат взаимодействия сигналов в^р) и в2(Ър).
Суммарный сигнал разностной частоты на приемнике П_ определится как
^ р)=$_(ир)+в_ '(и р)=ТМ '_сМ(ир)+ Т2 М_ 'с_М(и,р)=ТМ '_с_М(^ р)[1+Т]=
=з_(и,р)[1 + Т]
При переходе от операторного описания к вероятностной модели можно использовать различные модели гидроакустических сигналов: каноническую и параметрическую - для случая неоднородной среды распространения; аддитивномультипликативную - в условиях рассеяния волн и движения объектов локации; комплексное представление - для всестороннего анализа.
Существует два подхода к решению задачи: волновой и
феноменологический. Волновой подход основывается на решении волнового уравнения ограниченных пучков в нелинейной среде - уравнения Хохлова-
Заболотской-Кузнецова. В качестве исходных данных задаются гидрофизические характеристики среды, граничные условия и характеристики первичных источников. Волновая модель имеет четкую физическую интерпретацию, использование современных вычислительных методов позволяет проводить достаточно полный численный анализ. Феноменологический подход сводится к разработке упрощенных в физическом отношении вероятностных моделей, построение которых носит в большинстве случаев эвристический характер. Процедура сводится к определению оператора с помощью которого из процессов простых типов находятся представления реальных гидроакустических сигналов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Новиков Б.К., Тимошенко В.И. Параметрические антенны в гидролокации. Л.: Судостроение. -1990. -256 с.
2. Ольшевский В.В. Статистические методы в гидролокации. Л.: Судостроение. -1973. -184 с.
УДК 534.222
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ДВИЖЕНИЯ БИОСРЕДЫ НА ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ АНТЕННЫ
В.И. Тимошенко, И.Б. Старченко, Д.В. Бурьков
Таганрогский государственный радиотехнический университет Россия, 347928, Таганрог, ГСП-17а, пер. Некрасовский, 44.
Тел.: (86344) 6-17-95; факс: (86344) 6-17-95;е-таіІ: [email protected]
Параметрическая антенна представляет собой бестелесную антенну, формирование которой происходит в среде распространения звука [1]. В реальных условиях работы параметрические антенны практически всегда оказываются в условиях движущейся рабочей среды: движение датчика, гидродинамические потоки, течения бижидкостей, вызванные градиентами гидрофизических параметров и другими причинами и т.д.. В ряде работ [2, 3] была сделана попытка описать работу параметрической антенны с учетом нелинейного взаимодействия первичных волн в гидродинамическом неоднородном потоке жидкости. Исследовались различные масштабы неоднородностей. Использовались допущения о малости чисел Маха и Рейнольдса. Рассматривалась геометрия поперечного расположения потока направлению распространения акустических волн (акустической оси параметрической антенны).
В данной работе исследуется случай, когда акустическая ось антенны параллельна направлению вектора скорости потока. Таким образом, получается, что формирование характеристик и нелинейное взаимодействие первичных волн происходит в движущейся среде. Геометрия задачи показана на рис. 1.
Здесь г - направление распространения акустических волн, /1, /2 - частоты первичных волн, - разностная частота, и - вектор скорости потока, \и\ = иг.
Считается, что поперечные размеры потока больше размеров преобразователя накачки (по крайней мере на расстоянии 2+3 Ів, где Ів - длина зоны дифракции по первичным волнам). Затененная область на рис. 1 соответствует потоку жидкости, пунктир ограничивает область нелинейного взаимодействия. Преобразователь накачки представляет собой антенну с круглым раскрывом и гауссовой аппроксимацией поперечного распределения звукового давления на его поверхности.
