Главное Меню

Shematic.net

Больше чем схемотехника

Косвенное измерение Доплеровского смещения частоты

Схемы >> Измерения >> Косвенное измерение Доплеровского смещения частоты

Косвенное измерение Доплеровского смещения частоты

    Напомним, что эффект Доплера – это физическое явление, при котором происходит изменение частоты колебаний или длины волн, воспринимаемых наблюдателем (или приёмником колебаний), вызванное перемещением источника излучения волн и наблюдателя относительно друг друга. В физике и научной литературе достаточно широко описан эффект Доплера. О. Е. Акимовым довольно просто, математически доказана ошибочность выведенной классической, или традиционной формулы Доплеровского смещения частоты, которыми физики пользовались более столетия. По сути доведено ее частное применение. Выведение формулы довольно подробно описано в интернете, а также представлена ее оценка точности.

    В практическом применении эффект Доплера используется в радиолокации для определения скорости движущейся цели. Радиолокационные установки работают на частотах выше 200 МГц. Простые расчеты показывают, что для создания имитаторов необходимы логические элементы и делители, работающие на частотах выше 50 ГГц.

    Микросхемы SAB6456 фирмы "Philips Semiconductors"; TD6359, TD6380, TD6381 и TD6382 фирмы "Toshiba" работают на частотах до 1 ГГц, TD7614F – до 1.3 ГГц. На таких высоких частотах измерение Доплеровского смещения частоты можно проводить косвенно на низких частотах.

Доплеровское смещение частоты
Рис. 1. Доплеровское смещение частоты

    Допустим, частота излучения радара равняется некоторому значению , а отраженная – (рис. 1). Тогда Доплеровское смещение частоты можно выразить формулой:

  (1)

В гетеродинном преобразователе с частотой генератора происходит умножение двух синусоидальных сигналов, где образуются промежуточные разностные и суммарные частоты. Выделим фильтром низких частот только разностные значения:

Подставим эти значения промежуточных частот в формулу (1):

(2)

Формула (2) показывает, что измерение Доплеровского изменения частоты можно проводить косвенно на других, низких частотах, в численном выражении оно точно такое же, как и на высоких. Для простоты представления на рисунке и в формулах знак смещения выбран для уменьшения Доплеровского изменения частоты.

Частота генерации гетеродина может равняться частоте излучения , тогда

Аналогично, изменение Доплеровского смещения частоты происходит и при амплитудной модуляции, где амплитудная модуляция – это перемножение частот, где (F – частота модулированного сигнала, а Fм – частота модулирующего сигнала), во временной области графически показано на рис. 2.

Доплеровское смещение частоты при амплитудной модуляции
Рис. 2. Доплеровское смещение частоты при амплитудной модуляции.

Преобразование частот для Доплеровского смещения имеет и обратное преобразование, смоделированный процесс на низких частотах методом переноса частот можно перенести в высокочастотную область, при этом численное выражение смещения точно такое же, как и на низких частотах.

добавлено 06.07.12 11:52:29 | просмотрено 5022 раз