При использовании двухканальной схемы формирования каждый из сигналов должен излучаться отдельной системой преобразователей (или отдельным преобразователем) накачки. Отдельные элементы мозаичного или секционированного преобразователя должны располагаться таким образом, чтобы обеспечить эффективное взаимодействие акустических волн. С учётом этих обстоятельств должна создаваться общая конструкция исходного преобразователя накачки. Для формирования заданной характеристики направленности (ХН), чаще всего симметричной формы, активные элементы преобразователя накачки должны располагаться в определённом порядке по поверхности преобразователя. Общая герметичная конструкция корпуса такого преобразова спя накачки должна соответствовать требованиям к подобным конструкцинм антенны, используемым в гидроакустике. В связи с тем, что антенна яви n гея дискретной, так как необходимо возбуждать преобразователь волн на качки на разных частотах, в работе рассмотрено несколько случаев заполнения апертуры антенны дискретными преобразователями со сдвигом линеек преобразователей на величины А/12, А/8, А/6, А/4, А/3, А/2 и исследована ч 11 преобразователя накачки параметрической антенны в каждом отдельном случае.

В результате получена зависимость ширины ХН от сдвига линеек дискретных преобразователей по апертуре преобразователя накачки, из которой следует, что наименьшая ширина ХН (20о,7 = 4,16°) была получена при сдвиге линеек преобразователей относительно дискретных элементов, работающих на одной частоте, на величину А/4. Необходимо отметить также то, что такой сдвиг линеек удобен из технологических соображений при изготовлении преобразователя накачки. Из сказанного выше можно сделать следующий вывод: при изготовлении преобразователя накачки излучающей параметрической антенны разрабатываемой системы целесообразно использовать сдвиг линеек дискретных преобразователей по апертуре друг относительно друга на расстояние А/4, следствием чего является обужение ХН, а также относительное удобство при изготовлении.

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ВОЛН НАКАЧКИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ АНТЕНН

В последние годы параметрические излучатели находят достаточно широкое практическое применение в гидроакустике. Со времени их описания Вестервельтом в конце 50х годов использование акустических антенных решеток было исследовано рядом ученых., заинтересовавшихся их уникальными свойствами. Эти свойства включают в себя узкие, почти безлепестковые характеристики направленности на относительно низких частотах и в широком диапазоне частот. Основная цель проводимых мною исследований теоретически и экспериментально рассмотреть модели параметрических источников круглых и квадратных апертур в сравнении с прямоугольными решетками. Попытаться решить ряд проблем, таких, как работа в ближнем поле, повышение эффективности преобразования. Теория параметрических акустических источников прямоугольной апертуры была разработана Берктэем, Лихаем и другими. Вследствие того, что нелинейное поглощение первичных пучков меньше для прямоугольного излучателя, чем для квадратного при равной площади и уровне первичного сигнала, можно получить большие уровни источников разностной частоты от прямоугольных излучателей, чем от их квадратных (или круглых) эквивалентов. Задача обеспечения максимальной эффективности преобразования по звуковому давлению возможна за счет увеличения амплитуд давления волн исходных частот; подбором сред с большим коэффициентом нелинейности и малыми значениями скорости распространения звука и плотности среды. Увеличение эффективности преобразования параметрических акустических решеток это область исследований, в которой еще предстоит выполнить большую теоретическую и экспериментальную работу, прежде чем можно будет применять их оптимальным образом.

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕТЕРОДИНА ПАНОРАМНОГО ПРИЁМНИКА

Целью работы является разработка эскизной документации и экспериментальное исследование гетеродина панорамного приёмника со сжатием импульсов. К гетеродину были предъявлены следующие требования: диапазон рабочих частот 120220 МГц; скорость перестройки частоты 100 МГц/мкс; уровень выходного сигнала не менее 1 мВт. Анализ литературных и патентных источников показал, что наилучшим образом предъявленным требованиям удовлетворяет гетеродин на основе дисперсионной линии задержки на поверхностных акустических волнах (ДДЗ на ПАВ). Предложено построить гетеродин в следующем составе: генератор коротких импульсов, ДДЗ, усилитель высокой частоты. Разработана принципиальная схема гетеродина, изготовлен макет на основе серийной ДЛЗ 04ПС21 и усилителя М421182. Макет гетеродина исследовался с помощью стробоскопического осциллографа С911, сопряжённого с ПЭВМ. Его экспериментальное исследование дало следующие результаты: — диапазон рабочих частот по уровню минус 10 дБ 115225 МГц; — длительность выходного радиоимпульса 1 мкс; — длительность короткого импульса, запускающего ДЛЗ, равна 34,5 не. Полученные результаты позволяют построить приёмник со сжатием импульсов с приемлемыми техническими характеристиками.

ПАНОРАМНЫЙ ПРИЕМНИК СО СЖАТИЕМ ИМПУЛЬСОВ

В предлагаемых тезисах описана разработка эскизной документации, по которой будет проведено экспериментальное исследование узлов панорамного приемника с целью получения практических навыков в проектировании. К нему были предъявлены следующие требования: диапазон рабочих частот 1,21,5 ГГц; скорость перестройки частоты 100 МГц/мкс; период обзора частотного диапазона 1мкс; чувствительность минус 115 дБВт; разрешающая способность по двум непрерывным сигналам не хуже 10 МГц; точность измерения несущей частоты непрерывного сигнала не хуже 2,5 МГц. При выборе функциональной схемы приемника за основу быЛа принята схема, приведенная в описании изобретения . Число каналов, исходя из требований, было выбрано три, по 100 МГц каждый канал. В качестве ключевого узла приемника в гетеродинном тракте и в тракте промежуточной частоты (фильтр сжатия) используется серийная дисперсионная линия задержки на поверхностных акустических волнах типа 04ПС21. В качестве входного малошумящего усилителя используется модуль СВЧ М421182. В качестве первых смесителей балансные смесители на диодах с барьером Шотки. В качестве панорамных смесителей используются микросхемы К174ПС4. В качестве канальных фильтров могут использоваться микрополосковые фильтры на полуволновых или четвертьволновых резонаторах с числом звеньев 78. Это позволяет детализировать узлы приемника, что будет в дальнейшем использовано в научноисследовательской работе.

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ПУЧКОВ В КВАДРАТИЧНОНЕЛИНЕЙНОЙ СРЕДЕ

Интенсивное развитие нелинейной акустики и оптики в настоящее время приводит к изучению разделов, посвященных распространению волн конечной амплитуды в нелинейных средах с учетом поглощения, дисперсии и дифракции, оказывающей существенное влияние на характер нелинейных явлений в пучках. рассматривается уравнение Хохлова Заболотской, которое описывает распространение волн с учетом дифракции Поведение волны определяется единственной комбинацией независимых параметров числом N, равным отношению характерных нелинейной хр и дифракционной хд = (Da21 (2с0 ) длин волн. Видно, что при N «1 будет преобладать нелинейность, при N » 1 дифракция. Это критерий подобия в задачах нелинейнодифракционной эволюции волн возмущения с равными N будут искажаться одинаковым образом. Следует отметить, что для уравнения Х3, в отличие, например, от уравнения Бюргерса, не найдено точных решений. Для численной реализации преобразованного уравнения Х3 была взята следующая разностная схема. V(z,f,r) = V(z,f + 7 ) K(z,/,r)yf(z,/+r,r) Уравнение Х3 было запрограммировано на языке С++. Был проведен из результатов, полученных численным путем, и результатов, получен: приближенными аналитическими методами.

НЕЛИНЕЙНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВУХ ВОЛН КОНЕЧНОЙ АМПЛИТУДЫ С КРАТНЫМИ ЧАСТОТАМИ И ПРОИЗВОЛЬНЫМИ АМПЛИТУДНОФАЗОВЫМИ СООТНОШЕНИЯМИ

Принципиальным отличием регулярных волн конечной амплитуды (ВКА) от случайных является наличие фазовой зависимости происходящих при их распространении нелинейных процессов. До последнего времени возрос совместного влияния частотных, амплитудных и фазовых соотношений исходном спектре регулярной ВКА на процесс ее распространения в нелиюйной среде остается мало изученным, несмотря на его актуальность для фикладных задач.

Наиболее полно роль амплитуднофазовых соотношений ассмотрена в частных случаях частотных соотношений задачи вырожденюго параметрического взаимодействия (ВПВ) и нелинейного акустического злучателя с трехчастотной накачкой. Показано, что амплитуднофазовыми оотношениями в спектре излучаемых ВКА можно изменять направление ерекачки энергии из первичных волн, тормозить и усиливать нелинейное итухание, запрещать генерацию отдельных вторичных волн, инициировать ис персию скорости звука и др. Закономерности, присущие вышеуказанным случаям, тривиально не юпространяются на другие частотные соотношения. Так, при взаимодейстт низкочастотной и высокочастотной волн, частоты которых соотносилиськ 1:12, фазовая зависимость нелинейных процессов не обнаружена ни теояически (четырехчастотное приближение), ни экспериментально.

Получениe точного решения для общего случая бигармонической ВКА с кратными стотами о) = сои а 2 = Nco, где N = 1, 2, 3,…, и произвольными амплитуд фазовыми соотношениями в начальном спектре позволит с единых позий рассмотреть различные случаи частотных соотношений, в том числе и осматривавшиеся ранее. Одним из критериев интенсивности нелинейных искажений в волне явится расстояние образования разрыва zp, пройдя которое в профиле волны зазуется участок с бесконечным градиентом колебательной скорости. В юте приведены рассчитанные зависимости расстояния образования разва от соотношения амплитуд волн zp(A) ДЛЯ N = 2, 3 и 4 при крайних знашях фазового инварианта ср0 0 и ср0 180°, на которых прослеживается уменьшение влияния фазовых соотношений на процесс формирования разрыва во временном профиле (ВП) бигармонической ВКА с ростом N. Отсюда следует, что при /V—это влияние становится исчезающе малым, подтверждая корректность полученных в предыдущих работах выводов. Динамика искажений и формирования разрыва в ВП для различных N и равных значениях А и ср0, как показали расчеты, качественно сходна.

Показано, что при ср0 = 0 и ср0 180° разрывы образуются в разных местах профиля (случай N = 3), что, как и в случае ВПВ, приводит к качественно отличающемуся их дальнейшему поведению формированию ударного фронта или движению разрывов. Рассчитаны зависимости нормированных амплитуд первых трех гармоник в спектре бигармонической ВКА (N = 3) от амплитуды второй волны А при различных значениях фазового инварианта. Получено, что при <р0 0 и 0<4<0,5 амплитуда первой гармоники превышает уровень, который она имеет в случае монохроматической ВКА, хотя и в меньшей степени, чем при ВПВ. Это происходит изза замедления ее нелинейного затухания и частичной перекачки в нее энергии второй волны. Интенсивность генерации второй гармоники (2 со) также можно регулировать в широких пределах амплитуднофазовыми соотношениями вплоть до полного ее запрета {А = 0,5 при ср0 0).

0
0