Studio dell' impulso d'emissione per testa acustica di vettore subacqueo tracciabile

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lezione
Studio dell' impulso d'emissione per testa acustica di vettore subacqueo tracciabile
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: Caratteristiche della localizzazione dei bersagli con l'intercettatore




La lezione è indirizzata al dimensionamento dell'impulso emesso da una testa acustica di un vettore subacqueo tracciabile in modo che durante la trasmissione questo non provochi emissioni spurie superiori a , rispetto al livello indice del vettore stesso, nella banda destinata a vettori operativi.

Esposizione dei valori di specifica per l'impulso[modifica]

Le caratteristiche dell'impulso dovranno soddisfare le seguenti specifiche:

  • a) Frequenza di trasmissione
  • b) Durata impulso :
  • c) Tempo di ripetizione impulsi:
  • d) Livello indice di trasmissione:
  • e) Livello spurie: in banda rispetto al livello indice di ( circa

Spettro di un generico impulso rettangolare di sinusoidi[modifica]

Se la testa acustica emette un impulso rettangolare, pacchetto di sinusoidi a della durata di , abbiamo la coppia della trasformata di Fourier così come mostrato nelle figure 1 e 2:

figura 1
figura 2

L'impulso di figura 1, funzione del tempo, è definibile matematicamente secondo l'espressione:

dove = frequenza dell'onda dell'impulso.

La è caratterizzata dal valore assoluto della nota funzione con variabile da lo spettro si estende per frequenze superiori ed inferiori a secondo l'algoritmo:

1002dtc.jpg

Per semplificare l'esposizione assumiamo:

per abbiamo:

.

Dall'algoritmo risulta inoltre:

  • Il livello di per
  • Il livello di per

Il livello sp di spurie in tutta la banda [1] è pertanto:

pari a sotto il massimo di .

Controllo sperimentale del livello di spurie dell'impulso rettangolare[modifica]

Il controllo del livello di spurie emerso dai calcoli precedenti è fattibile con il circuito di figura 3 che, una volta validato, sarà utile per la verifica dei valori imposti da specifica:

figura 3

Come si vede da figura 3, con l'ampiezza dell'impulso di , il livello di spurie all'uscita del filtro è di che, data l'attenuazione di del filtro, corrisponde ad un livello di spurie pari a : con un rapporto di:

Il rapporto tra il livello del segnale e le spurie ora misurato è inferiore al valore calcolato in precedenza che riporta invece , una differenza di dovuta sia all'incertezze di misura sia al rilievo in valori di picco su inviluppi di spurie in banda.

Il generatore degli impulsi[modifica]

La caratteristica principale del circuito di figura 3 consiste nella particolare struttura del generatore degli impulsi alla frequenza di il cui stadio finale di potenza [2] [3] è riportato in figura 4:

figura 4

Il circuito è stato adottato per la possibilità di parzializzare il segnale rettangolare di pilotaggio sì da controllare l'ampiezza del segnale sinusoidale d'uscita.

Verifica della legge di variazione d'ampiezza dell'impulso di figura 1[modifica]

Per sagomare opportunamente l'impulso di figura 1 affinché si abbia un abbattimento delle spurie nella banda è necessario operare sugli intervalli "to" del segnale di pilotaggio di figura 3b con i quali si controlla il livello dell'impulso per variarne il profilo nei tempi di ascesa e discesa.

La variazione d'ampiezza dell'impulso di figura 1, in funzione della larghezza degli scalini "to" deve seguire ,secondo la trasformata di Fourier, l'andamento della frequenza fondamentale dello spettro:

dove .

figura 5

Un confronto tra la funzione teorica e l'andamento sperimentale rilevato sul prototipo è riportato in figura 5: come si vede il generatore segue la legge voluta ed è a garanzia che il successivo processo di profilazione dell'impulso seguirà la funzione di modulazione assegnata.

La funzione di mascheramento[modifica]

La funzione di mascheramento necessaria alla modifica dei valori di "to" al fine di ottenere il profilo voluto dell'impulso, per abbattere lo spettro di nella banda è dovuta ad Hanning:

Opportunamente applicata la funzione di mascheramento al generatore d'impulsi, con apposito modulatore di larghezza, si ottiene il risultato mostrato in figura 6:

figura 6

In questo caso il rapporto tra l'ampiezza dell'impulso ( al centro ) e il livello delle spurie all' ingresso del filtro è:

come richiesto da specifica.

note[modifica]

  1. Si considerano le ondulazioni di nella banda come se fossero a livello costante
  2. Lo stadio finale di potenza consente le misure sia in laboratorio sia in mare.
  3. Si veda Manuale per la progettazione.. Cap.3, Par. 3.18

Bibliografia[modifica]

A. Papoulis, The Fourier integral and its applications, Mc Graw_hill, New York, 1062

F.E. TERMAN, Manuale di ingegneria radiotecnic, A. Martello editore Milano, 1960

International Rectifier, Hexfet databook, IR , 1983