Чувствительность фпу как один из параметров, характеризующих его обнаружительную способность

Для того чтобы оценить способность приемника излучения обнаружить слабый сигнал, вводиться специальная величина, называемая порогом чувствительности. Порог чувствительности равен той наименьшей мощности излучения, которая еще может быть обнаружена данным приемником излучения. Эта мощность, воздействуя на приемник, вызывает появление сигнала , превышающего среднеквадратическое значение шума в определенное число раз , обеспечивающее уверенное обнаружение сигнала.

Так как

где - чувствительность, зависящая при прочих равных условиях от длины волны падающего излучения и частоты модуляции потока , а по определению

где - спектральная плотность шума; - шумовая полоса пропускания, то

Коэффициент запаса может быть самым различным. Все зависит от того, как понимать содержащуюся в определении порога чувствительности неопределенность, выраженную словами мощность, которая еще может быть обнаружена. Обычно полагают , т.е. определяют порог чувствительности как минимальный поток излучения, вызывающий сигнал, равный среднеквадратическому значению шума. В этом случае порог чувствительности называют пороговым потоком приемника в заданной полосе частот.

Чтобы внести еще большую определенность полагают, что , т.е. задают значение

выраженное в .

Для большинства приемников излучения, в широком интервале условий их использования и геометрических размеров, пороговый поток прямо пропорционален корню квадратному из площади чувствительного слоя приемника А (см²), т.е.

где

выражается в .

Величину называют удельным пороговым потоком приемника, который представляет собой пороговый поток в единичной полосе частот, отнесенный к единичному по площади фоточувствительному элементу.

Поскольку пороговый поток зависит от длины волны падающего излучения и частоты модуляции потока, всегда указывается, для какой длины волны монохроматического излучения и какой частоты модуляции он задан.

Обнаружительная способность приемника увеличивается с уменьшением его поля зрения. Поле зрения уменьшают с помощью диафрагм, располагаемых вблизи чувствительного элемента приемника. Эти диагфрагмы охлаждают, чтобы не вносить добавочного шума. Когда диафрагма закреплена на приемнике, она охлаждается одновременно с ним.

Расчет фпу и уровня шумов

В электронном расчете проводится только расчет каскада согласования усилителя и фотодетектора, определение общего коэффициента усиления и обоснование уровня шумов усилителя.

Необходимо сделать выбор схемы включения ФД, выбрать сопротивление нагрузки, выбрать схему предусилителя, определить шумы.

Чаще всего в качестве согласующего с источником сигнала элемента находят применение биполярные и полевые транзисторы, отбираемые по следующим параметрам: коэффициент шума F, коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером h_2э, крутизна характеристики S, предельная частота усиления f_α, обратный ток коллектора I_kо, ток затвора I_з, входная емкость C_k и C_зU.

При выборе типа транзистора необходимо, чтобы его собственные шумы были меньше собственных шумов приемника излучения. В настоящее время в качестве согласующих каскадов широко используются интегральные микросхемы, анализ возможных вариантов применения которых, в качестве согласующих каскадов.

Тема 22. Помехозащищенность оптико-электронных систем. Методы устранения перегрузки приемно-передающего тракта применяемые в оптическом канале, регулировка потоков излучения электромеханическими способами, применение электрооптических методов, методы устранения перегрузки ОЭС применяемые в электронном тракте, особенности регулировки чувствительности фотодетектора, коэффициент передачи тракта.

Автоматическое регулирование усиления в ФПУ

ОЭС часто работают в условиях, при которых входной сигнал изменяется в широких пределах, т.е. широкий диапазон порядка 90дБ.

При малых расстояниях до объекта, т.е. при больших значениях входного сигнала ФПУ перегружается и снижается его помехозащищенность. Обычно электронный тракт ФПУ работает по схеме сравнения. Желательно, чтобы в момент оценки сигнала, на выходе сигнал оставался постоянным при любом уровне входного сигнала. С этой целью в систему вводятся автоматические регулировки усиления. При этом регулировка может осуществляться как в оптическом так и в электронном трактах.

Действие системы заключается в понижении интенсивности сигнала, приходящего на ФД, при возрастании тока на его выходе. Регулирующий элемент меняет свои свойства и изменяется поток на выходе. Эта цепь работает как стабилизирующая.

Рис. 1.

Таким образом, регулирующее действие АРУ осуществляется изменением мощности сигнала.

В качестве регулирующего элемента может быть электрооптическая ячейка с анализатором, электромеханическая система с приводом. Выбор регулирующего элемента и способ регулирования определяется быстродействием.

Коэффициент пропускания ячейки:

.

Если менять , то будет меняться коэффициент пропускания ячейки.

В механической системе используется ирисовая диафрагма либо вращающийся фильтр с переменной плотностью, клинья. Инерционна.

Рис. 2.

Осуществление регулировки только в оптическом тракте не всегда достаточно. Есть способ усиления в приемном тракте за счет усиления коэффициента передачи.

Рис. 3.

Когда динамический диапазон недостаточен, осуществляют регулировку путем управления усилением усилителя.

Рис. 4.

- входные и выходные мощности или напряжения.

ЛР № 020418 от 08 октября 1997 г.

Подписано к печати 2006 г. Формат издания 60 х 84 / 16

Объем п.л. Тираж 100 экз. Заказ