Високочутливі модуляційні структури радіометричної апаратури НВЧ-діапазону - Автореферат

Вимірювання параметрів слабких сигналів, інтенсивність яких порівняна або менша за рівень власних шумів вимірювальної апаратури, а також малих відхилень параметрів ланцюгів є актуальною задачею, оскільки її розвязання забезпечує точніше і кваліфікованіше вирішення наукових і технічних завдань. Вирішенню цієї задачі з успіхом сприяє використання радіометричних методів та засобів, які мають значні потенційні можливості по чутливості, точності вимірювання, частотному діапазону. Таким чином, існує проблема вимірювання інформативних параметрів слабких сигналів надзвичайно високих частот, інтенсивність яких порівняна або менша за рівень власних шумів апаратури, підвищення чутливості і точності вимірювання, розширення діапазону робочих частот і функціональних можливостей мікрохвильової апаратури. Робота виконувалася згідно з планом науково-дослідних робіт Міністерства охорони здоровя України, затвердженим МОЗ 06.01.1998 року, у рамках НДР "Розробка та впровадження спеціалізованої вимірювально-інформаційної системи для оцінки, перевірки та калібровки параметрів апаратури мікрохвильової резонансної терапії на діапазон частот 53,5 - 78,3 ГГЦ" (№ держ. реєстрації 0198U008083 від 24.12.98р.) та "Розробка та впровадження спеціалізованої вимірювально-інформаційної системи для оцінки, перевірки та калібровки параметрів апаратури мікрохвильової резонансної терапії на діапазон частот 37,5-53,5 ГГЦ" (№ держ. реєстрації 0101U00818 від 13.11.01р.), а також відповідно до держбюджетного договору, укладеного з Міністерством науки і освіти № 2р/277-2000 від 16.11.2000р. у рамках НДР "Дослідження впливу зворотних (відємних) потоків ЕМВ мм-діапазону на біологічні обєкти та розробка терапевтичного приладу для технологій квантової медицини" (№ держ. реєстрації 0100U06640 від 25.12.2000р.). Мета дисертаційної роботи полягає в підвищенні чутливості і точності, розширенні діапазону робочих частот та функціональних можливостей радіометричної апаратури НВЧ-діапазону за рахунок нових методів та засобів перетворення, виділення та вимірювання інформативних параметрів надзвичайно слабких сигналів різноманітних джерел мікрохвильових випромінювань на фоні шумових завад, по інтенсивності зіставлених або більших за інтенсивність сигналів.У першому розділі розглянуті особливості застосування радіометричного контролю, що використовується для вимірювання і оцінки параметрів слабких шумових та монохроматичних сигналів в науці і техніці, підтверджено перспективність використання радіометричних методів не тільки для радіоастрономії, метеорології, військової справи, а й для фізики, біології та медицини. Тому розробка принципів побудови високочутливих модуляційних вимірювачів параметрів низькоінтенсивних сигналів, придатних для роботи як у широкій смузі, так і на окремих частотах НВЧ-діапазону, здатних забезпечити вимірювання основних параметрів сигналів (енергетичних, частотно-часових, поляризаційних) також похідних (коефіцієнта поглинання, відбиття, кореляції, поляризації, фазових і частотних характеристик) з урахуванням накопиченого досвіду, наявного технічного рівня та можливостей сучасної елементної бази є невідкладним завданням. Як видно із (6), в результаті проходження через смуговий фільтр підсилювача А3 шумів, наближених до частоти комутації (рис.1, б) на виході СД формується напруга як низькочастотних (перший член рівняння), так і високочастотних (другий і третій члени рівняння) складових. Напруги першої складової, особливо від частот, наближених до нульової, вільно проходять на індикатор, спричиняючи повільну флуктуацію показника індикатора. Третій розділ присвячений розвязку задач з розробки та удосконалення структур спеціалізованої приймальної модуляційної радіометричної апаратури у напрямку підвищення чутливості, розширення діапазону робочих частот та номенклатури вимірюваних параметрів, забезпечення спеціальних вимірювальних функцій - дослідження кореляційних характеристик, аналіз спектрів НВЧ сигналів, диференційні вимірювання, селекція нерівноважних електромагнітних процесів та розроблено 6 нових структур РС.У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової проблеми підвищення чутливості і точності вимірювання, розширення робочих частот та функціональних можливостей високочутливих модуляційних структур радіометричної апаратури НВЧ-діапазону за рахунок нових методів і засобів перетворення, виділення та вимірювання інформативних параметрів надзвичайно слабких сигналів від різноманітних джерел мікрохвильових випромінювань на тлі шумових завад за інтенсивністю зіставлених або більших за інтенсивність вимірюваних сигналів. Проаналізовано існуючі методи та теоретичні підходи до проектування високочутливої радіометричної апаратури, на основі чого обґрунтовано вибір методу модуляційно-комутаційного перетворення, як найбільш перспективного для вимірювання інформативних параметрів надзвичайно слабких НВЧ-сигналів, рівень яких зіставлений або менший ніж рівень власних шумів елементів рад

Основний зміст роботи