Файл: 177_____.doc

Синхронизатор 9 , как и в обычном телевидении вырабатывает синхроимпульсы запуска блоков развёртки 6, 7 широкопольного и узкопольного каналов соответственно. Сформированные этими блоками напряжения развёртки используются в блоках 1 и 2. Напряжение широкопольной развёртки, амплитуда которого соответствует отклонению на весь экран в блоке отображения информации 12, поступает на этот блок для формирования широкопольного растра. Узкополосный растр (11– блок узкопольной развёртки индикатора) формируется развёртывающими напряжениями, представляющими собой суммы постоянной и переменной составляющих. Переменные составляющие являются масштабированными напряжениями развёртки узкополосной передающей камеры 2, причём величина масштабирования равна отношению угловых размеров полей зрения или линейных размеров широкопольного и узкопольного изображения на экране блока отображения 12. Постоянные составляющие определяются величинами угловых добавок Δα и Δβ, поступающих из блока 4.

Видеосигнал широкопольного канала бланкируется сигналами строба, угловые и временные положения которого задаются блоком 4, а его величина определяется соотношением угловых размеров полей. Местоположение бланкирующего строба на экране индикатора должно совпадать с положением сцены, отображаемой узкопольным каналом. Назначение строба – гашение сигнала широкопольного изображения на участке, где должно быть воспроизведено изображение узкопольного канала.

Блок отображения информации 12 может быть построен на электронно-лучевой трубке с двумя электронными пушками или на двух проекционных трубках, изображения с которых совмещаются оптически или на одной трубке с коммутацией режимов.

В двухканальных системах, совмещающих в каждой точке формируемого изображения, информацию от двух каналов одновременно, особые трудности вызывает совмещение изображений от разных фотоприёмников, поэтому строят системы с использованием общего фотоприёмника для обоих каналов, как например, в активно-пассивной системе ИК-диапазона, представленной на рис. 9.12.

Рис.9.12. Двухканальная система с использованием общего фотоприемника

Лазер 1 на CO₂ содержит пьезоэлектрический внутрирезонаторный амплитудный модулятор 2, на который подаётся модулирующее напряжение от генератора 3. Частота модуляции 250 кГц. Наличие модуляции лазерного излучения позволяет отфильтровать информацию активного канала. Лазерное излучение выводится через формирующую систему 4, зеркало 5, и сканирующее зеркало 6.

Приём собственного теплового (ИК) излучения и отражённого лазерного излучения ведётся через то же сканирующее зеркало 6. Сформированное оптической системой 7 изображение проецируется на линейку фотоприёмников 8. охлаждаемых до температуры жидкого азота. Каждый фотоприёмник соединён со входами двух каналов: активного и пассивного. Каждый активный канал состоит из полосового усилителя 9 (полоса пропускания 25018 кГц ), амплитудного детектора 10 и двухтактного усилителя 11.

Каждый пассивный канал состоит из усилителя низкой частоты (УНЧ) 12 с полосой от 60 Гц до 80 кГц и двухтактного усилителя 13. Уровни сигналов в каждом из каналов могут регулироваться для всех приёмников одновременно. Сигналы с выходов усилителей в положительной или отрицательной полярности через переключатели 14 и 15 и выключатели 16, 17 подаются на вход суммирующего усилителя 18. Выходы всех усилителей (аналогичных усилителю 18) подключены ко входам многоканального формирователя видеосигнала 19, в котором производится поочерёдный опрос всех усилителей. Сформированный видеосигнал поступает на вход блока отображения информации 20. Информацию можно выводить или с выходов активных каналов или с выходов пассивных каналов, а также совмещённую информацию в разной полярности (позитив или негатив) и регулировать уровень сигналов (активных и пассивных). Используется диапазон 8-14 мкм, на который приходится максимум собственного излучения тел при обычной температуре. Энергетическая яркость целей при этом составляет от 20 до 50 Вт /( м²·ср).

С целью повышения отношения сигнал / шум можно перейти к импульсной модуляции с более широкой полосой сигнала и большей пиковой мощностью.

Наиболее интересным является применение двухканальной системы для изучения астероидов и удалённых планет, в частности, Юпитера и его спутников. С помощью космических кораблей «Пионер». Прибор – фотополяриметр, схема которого изображена на рис.9.13.

На входе поляриметра установлена бленда 1 для защиты от

рассеянного излучения, падающего под углом 60º к оптической оси, ослабляет его в 3·10⁷ раз. Телескоп, выполненный по схеме Максутова (зеркало 4 – асферичное), строит изображение в диапазоне 390-720 нм для полей зрения от 0,5 до 40 мрад. Отражающие

Рис. 9.13. Двухканальная система для изучения удаленных

планет

слои алюминиевые с внешним диэлектрическим покрытием. Оптические элементы телескопа выполнены из плавленого кварца. В блоке сменных оптических элементов 5 имеются диафрагмы для изменения поля зрения, оптические элементы для поляризационного анализа (деполяризатор, полуволновая пластина, компенсатор) и калибрационный источник (люминофор с радиоактивным возбуждением).

Положительная линза 6 служит для уменьшения расходимости светового пучка и его поперечных размеров. Анализирующая призма (поляризационный расщепитель ) 7 – призма Волластона из кальцита. Разделение лучей призмой 7 осуществляется в плоскости, перпендикулярной плоскости сканирования телескопа. Линза 8 аналогична линзе 6. Спектральное разделение синего и красного цветов производится с помощью дихроичного многослойного делителя 9. Разделение усиливается оборачивающими линзами 11, 13, имеющими полосы пропускания 590…690 нм и 395…485 нм.

Блоки фотоприёмников 19 и 22 содержат по два канальных умножителя с фотокатодами диаметром 2,5 мм типа S-11 (бищелочной)–умножители 23, 24 и типа S-20 – умножители 20,21. Для обеспечения идентичности характеристик каждая пара умножителей выполнена в общем баллоне.

Построение изображения происходит благодаря сканированию перпендикулярно направлению полёта за счёт осевого вращения аппарата, а вдоль направления полёта – за счёт собственного перемещения в пространстве.

Передача видеоинформации производится по радиоканалу через блок уплотнения информации.

9.3. Измерение дальности

Метод измерения дальности до объектов в активном и пассивном режимах различны. Один из методов измерения в активном режиме основан на определении времени запаздывания отражённого сигнала. Посылают меченый световой сигнал и измеряют время возвращения. По времени запаздывания определяют расстояние до объекта.

«Меченый» сигнал может представлять собой импульсы света или световой пучок промодулированный непрерывным сигналом, например синусоидальным. Измеряется фазовое запаздывание модулирующего колебания в отражённом сигнале относительно модулирующего колебания в излучённом сигнале. Эти методы называют фазовыми методами. При использовании импульсной поднесущей их называют импульсно-фазовыми.

Второй метод измерения дальности–интерференционный основан на интерференции излучённого и принятого сигналов.

В этих методах также используется интерференция модулирующих колебаний.

В пассивных методах измеряются энергетические характеристики излучения объекта и выявляются их изменения в отдельных участках спектра при его распространении. Если объект «свой», на нём может быть установлен источник излучения с известными параметрами. При наблюдении «чужих» объектов необходима априорная информация. Можно также использовать пространственно-частотные характеристики изображения объектов. Точность измерения дальности в пассивном режиме существенно ниже, чем в активном.

1. Импульсные дальномеры

Схема импульсного дальномера (9.14) состоит из передающего и приёмного каналов и канала измерения временных интервалов. Лазер 1 излучает мощные короткие световые импульсы, которые через коллиматор 2 направляются на объект. Часть излучения с помощью призмы 3 ответвляют и направляют на фотоприёмник 4, сигнал с которого попадает в импульсный усилитель 5. Видеоимпульс с выхода усилителя 5 подаётся на вход измерителя временных интервалов 9 и служит отметкой начала отсчёта времени распространения излучения к объекту и обратно.

Отражённое объектом излучение после попадания в приёмную оптическую систему 6 поступает на фотоприёмник 7, а сигнал с его выхода – на импульсный усилитель 8 и затем на вход измерителя 9. Этот видеоимпульс прекращает отсчёт времени в измерителе.

Момент начала отсчёта времени зависит от формы импульса, который определяется импульсным усилителем: задается пороговое напряжение U_п, определяющее начало или конец временного интервала (рис.9.15).

Измерение времени производится с помощью цифровой или аналоговой схем.

Схема цифрового вычислителя приведена на рисунке 9.16.

Пусковой а и стоповый б импульсы поступают на бистабильный мультивибратор 1, которым генерируется прямоугольный импульс в, длительность которого τ пропорциональна измеряемому расстоянию. Этот импульс открывает схему совпадения 2, на которую подаются импульсы г от генератора тактовых импульсов 3 с частотой f_c. Импульсы, поступающие от тактового генератора, считаются в течение времени . Разрешающая способность ΔD определяется соотношением . Отсюда приf_c = 30 МГц (обычно f_c < 150 МГц) получаем ΔD = 5 м.

Рис. 9.14. 1 – лазер, 2 – коллиматор, 3 – призма, 4 – фотоприёмник, 5 – усилитель, 6 – приёмная оптическая система, 7 – фотоприёмник, 8 – импульсный усилитель, 9 – измеритель временных интервалов,

Рис. 9.15. U_п – пороговое напряжение, t_{ф ,} - длительность фронта, t₀ -момент времени достижения порогового напряжения,

U_п – пороговое напряжение, определяющее начало или конец временного интервала

Рис.9.16. 1 – бистабильный мультивибратор, 2 – схема совпадения, 3 – генератор тактовых импульсов, 4 – счётчик импульсов, 5 – цифровой индикатор.

Рис. 9.17. а – начало счета, б – окончание счета, в -длительность времени счета импульсов, г – последовательность импульсов, д – сосчитанные импульсы

Серия импульсов, прошедшая через схему совпадения 2, поступает на счётчик импульсов 4. Измеряемая дальность определяется по цифровому индикатору 5.