2.7.2. Дисс с двойным преобразованием частоты и немодулированным сигналом

Структурная схема ДИСС с двойным преобразованием частоты приведена на рис. 18. Особенностью этой схемы является исполь­зование в качестве опорного колебания первого смесителя не зондирующего сигнала с частотой f₀ , а сигнала с частотой f₀ + f_пр, где f_пр - промежуточная частота, на которую настроен приёмный тракт ДИСС. Опорный сигнал получают путем ба­лансной модуляции сигнала передатчика напряжением с частотой f_пр, которое вырабатывается гетеродином. Роль опорного сигнала выполняет спектральная составляющая балансно-модули-рованного колебания, которая выделяется с помощью фильтра СВЧ и имеет частоту f₀ + f_пр.

Передающая и приёмная антенны формируют по три идентичных луча. Передатчик излучает непрерывные немодулированные сигна­лы одновременно по трём лучам, Каждому лучу в приёмном устрой­стве соответствует свой канал приёма и измерения. Рассмотрим работу одного из них. Отражённый сигнал поступает на балансный смеситель, в результате преобразования частоты спектр сигнала переносится в диапазон высокой промежуточной частоты f_пр (порядка 20-30 МГц). После усиления в УПЧ сигнал поступает на когерентный детектор (КД), на который в качестве опорной пода­ётся частота гетеродина f_пр.

С помощью КД осуществляется второе преобразование часто­ты - в область допплеровских частот. Спектр допплеровских частот сигнала со средней частотой F_Дi (i - номер луча) выделя­ется и усиливается низкочастотным усилителем допплеровских частот (УДЧ), после чего поступает на измеритель частоты. На основе трёх измеренных средних допплеровских частот, поступаю­щих с выходов трёх приёмных каналов, вычислитель определяет параметры W_п и _с.

Преимуществом данной структурной схемы по сравнению со схемой с нулевой промежуточной частотой (рис. 16) является более высокая чувствительность, которая достигается благодаря тому, что коэффициент шума приёмного тракта в диапазоне высо­кой промежуточной частоты примерно на 10 дБ ниже, чем в диа­пазоне низких частот (см. рис. 17, б). Чувствительность приемни­ка ДИСС с двойным преобразованием частоты ограничивается, в основном, влиянием просочившегося сигнала передатчика. Для ослабления этого влияния требуется развязка между передающим и приёмным трактами не менее 70-90 дБ.

Реализация двойного преобразования частоты с помощью ко­герентного гетеродина является типичной для ДИСС, так как это позволяет снизить требования к стабильности частоты гетероди­на. Уход частоты гетеродина на величину f приводит к такому же изменению промежуточной частоты сигнала. При втором преобра­зовании частоты это изменение компенсируется.

2.7.3. Двухчастотный дисс с двойным преобразованием частоты

На рис.19 приведена схема ДИСС с двойным преобразованием частоты, в которой два полупроводниковых генератора с высокой стабильностью частоты одновременно используются в качестве передатчиков и гетеродинов.

Такие ДИСС обладают рядом досто­инств и потому находят практическое применение. Генераторы ГСВЧ1 и ГСВЧ2, построенные по схеме - кварцевый задающий гене­ратор - умножитель частоты, генерируют колебания с частотами f₀₁ и f₀₂ , причём разность этих частот равна промежуточной частоте f_пр, на которую настраивается тракт УПЧ. При  -расположении лучей антенны сигнал с частотой f₀₁ излуча­ется по среднему лучу, а с частотой f₀₂ - по двум задним. При первом преобразовании частоты в качестве опорных сигналов используются: в канале переднего луча - ослабленный сигнал ГСВЧ2, а в каналах задних лучей - ослабленный сигнал ГСВЧ1. В результате преобразования частот спектры принятых сигналов переносятся в диапазон высокой промежуточной частоты (10 МГц).

Дальнейшая обработка этих сигналов осуществляется так же, как и в предыдущей схеме. Отличие заключается лишь в том, что при втором преобразовании частоты в качестве опорного исполь­зуется сигнал с частотой f_пр = f₀₂ - f₀₁, формируемый с помощью балансного смесителя и УПЧ в специальном канале. Сле­дует отметить, что в силу различия частот сигналов f₀₁ и f₀₂, излучаемых передним и задними лучами, допплеровские сдвиги частот по этим лучам при прочих равных условиях будут разными. Это надо учитывать при определении W_п и α_с в вычислителе.

Основные достоинства рассмотренной схемы заключаются в применении малогабаритных СВЧ-генераторов с высокой стабиль­ностью частоты. В схемах ДИСС особенно высокие требования предъявляются к кратковременной стабильности частоты - за время распространения сигнала до земли и обратно. Например, при относительной нестабильности 10^-3 и =3 см получим уход частоты 100 Гц, что соизмеримо с частотой Допплера и является недопустимым. Применение высокостабильных СВЧ-генераторов позволяет также ослабить требования к диапазонным свойствам антенн и упростить их конструкцию, отказавшись от применения так называемых частотно-независимых антенн, у которых уход час­тоты не влияет на угол наклона луча. По шумовым свойствам двухчастотные ДИСС эквивалентны одночастотным с двойным преобразо­ванием частоты.