5 ГГц;
рівень власних шумів - 3дБ;
коефіцієнт посилення 22дБ;
напруга живлення - 3.5В;
споживана потужність - 0.3Вт.
Основу СВЧ частини складає пріёмопередающій модуль «Пікор - 1».
Такий модуль є базовим і його технічні характеристики наведені нижче [20]:
тривалість зондирующих імпульсів 300 пс;
частота повторення імпульсів від 1,5 до 100 МГц;
спектральна щільність потужності при частоті повторення імпульсів 48 МГц від - 65 до - 60 дБм/МГц;
спектр випромінюваного сигналу за рівнем - 3 дБ 2,85-10 ГГц;
роздільна здатність до 4 мм;
споживана потужність менше 150 мВт.
Даним приймально-передавальним модулем генеруються СКІ сигнали з формою 1-й похідної функції Гаусса без заповнення несучої. Зміна частоти повторення імпульсів в широких межах дозволяє регулювати спектральну щільність потужності зі зменшенням її рівня на 3 дБ при зменшенні частоти повторення імпульсів в 2 рази. Таким чином, вкрай мала спектральна щільність випромінюваної потужності дозволяє працювати практично на рівні шумів, не заважаючи іншим радіозасобам в широкій смузі частот, що дає вторинне освоєння радіочастотного діапазону.
Саме структура ППМ визначає необхідність використання двох антен, так як у нього окремі вхід і вихід. Передавальна і приймальна антени розташовуються в безпосередній близькості один від одного, рівнемір буде використовувати імпульсне випромінювання і відбита хвиля буде потрапляти в передавальний тракт. Чим більше розмір антени, тим сильніший і вузькоспрямований сигнал вона випромінює і, в теж час, тим краще прийом відбитого сигналу. Такими потрібними параметрами володіє рупорна антена. Вона зручна для великих ємностей, дозволяє працювати з широким спектром середовищ по діелектричної проникності, застосовна в складних умовах і забезпечує діапазон вимірювання до 35 ... 40 м.
Для розробленого базового приймально-передавального модуля було написано прикладне програмне забезпечення, що дозволяє використовувати імпульсний рівнемір в різних областях і умовах зовнішнього середовища.
На генератор НВЧ з ППМ «Пікор - 1» надходять імпульсний сигнал, який необхідно промодулірована. Для цього використовується СВЧ генератор Для того щоб уникнути цього побічного явища, на виході НВЧ генератора потрібно встановити навзаємне пристрій, наприклад, вентиль (ФПвН - 67Б), який забезпечує безперешкодне проходження хвилі в прямому напрямку і майже повна її відсутність у зворотному, тобто захищає генератор від зворотного впливу, забезпечуючи захист системи від збою.
Амплітудний детектор (АТ) - це послідовна сукупність випрямляча і фільтра, що згладжує. Амплітудний детектор перетворює високочастотний сигнал в відеоімпульсних сигнал.
Для того, щоб прийняти інформацію від модуля в процесор, тобто забезпечити їх синхронізацію, необхідно використання аналого - цифрового перетворювача (АЦП). Це перший блок в частині формування і обробки сигналу. Він відокремлює аналогову частину рівнеміра від цифрової.
Після того як сигнал дискретизирован, його можна піддати цифровій обробці, для чого необхідний цифровий сигнальний мікропроцесор (ЦСП). Також він очолює процедури управління АЦП.
Залежно від типу обраного мікропроцесора, буде потрібно використовувати блок зовнішньої пам'яті для зберігання тексту програми (ПЗУ), а також для зберігання тимчасових даних (ЕППЗУ), таких як інформація про калібрування, формі судини і т.д.
Для організації процедури ефективного обміну даними з ЕОМ, а також для видачі результатів вимірювань на індикатор, доцільно застосувати як буфера якоїсь мікроконтролер.
Структурна схема імпульсного рівнеміра на основі стробоскопічного методу обробки сигналів наведена на малюнку 4.1.
Малюнок 4.1 - Структурна схема імпульсного рівнеміра на основі стробоскопічного методу обробки сигналів
Необхідна потужність передавача
Згідно з результатами моделювання на ЕОМ помилка вимірювання рівня не перевищує заданої в ТЗ при відношенні сигнал/шум одно 40 дБ. Проведемо розрахунок для даного рівня шуму, цей параметр найбільш відповідає реальним умовам.
Розрахуємо чутливість приймача:
, (4.1)
Де k=1,38 * Дж/К - постійна Больцмана,
=290K - температура,
- коефіцієнт шуму приймача,
- шумова смуга приймача.
Шумова смуга приймача пов'язана з смугою пропускання приймача (за рівнем - 3 дБ) нас...
