Сравнение уровней шумов различного происхождения в доплеровских измерителях скорости и дальности

Сравнение уровней шумов различного происхождения в доплеровских измерителях скорости и дальности

Балтер Б.М.(1), Балтер Д.Б.(1), Егоров В.В.(1), Стальная М.В.(1), Фоменко Е.Ю.(2)
(1) Институт космических исследований РАН
E-mail: victor_egorov@mail.ru
(2) MMM Group, Канада

При проектировании доплеровских измерителей скорости и дальности (ДИСД), используемых в системах мягкой посадки космических модулей на поверхность Луны и планет солнечной системы, необходимо учитывать степень влияния шумов различного происхождения на их точностные характеристики. Среди таких шумов можно выделить следующие: тепловые шумы приемника, фазовые шумы задающих генераторов, шум усилителя мощности передатчика и шумы квантования. Спектральная плотность тепловых шумов, пересчитанная ко входу приемного устройства для типичных условий работы ДИСД составляет – 204 дБ. Чаще всего эти шумы и принимаются в расчет при проектировании и определении обнаружительных и измерительных характеристик радаров. Однако в случае ДИСД посадочных модулей, использующих фазовые методы измерения наклонной дальности (высоты) до шероховатой поверхности планеты, требуется также знать уровень шумов других источников. К ним следует отнести фазовые и амплитудные шумы прямого просачивающегося сигнала передатчика ДИСД, шум усилителя мощности передатчика, шумы квантования. Анализ уровней шумов этих источников позволил выявить следующие закономерности, что главным фактором, мешающим работе скоростных и дальномерных каналов ДИСД, следует считать шум квантования просачивающегося прямого сигнала передатчика, спектральная плотность которого на 25 дБ превосходит уровень тепловых шумов приемника. Фазовые шумы прямого сигнала передатчика, вследствие их частичной компенсации в смесителе приемного устройства, особой опасности для работы ДИСД не представляют. Амплитудные шумы передатчика на низких частотах существенно меньше фазовых шумов и сравнимы с ними на высоких частотах. Шумы усилителя мощности ДИСД ниже уровня тепловых шумов преемника примерно на 65 дБ за счет развязки между антеннами в 70 дБ. Для снижения уровня шумов квантования требуется увеличить число двоичных разрядов АЦП до 12, использовать режим неравномерного квантования и увеличить по возможности тактовую частоту.