Помехоустойчивое радиоизмерительное устройство

Полезная модель относится к радиометрии и может быть использована в широкой группе радиоизмерительных систем, функционирующих на основе определения мощности принимаемых сигналов с помощью корреляционного или модуляционного радиометра в условиях воздействия на антенный вход указанных систем сильных внеполосных помех. Технический результат заявляемого радиоизмерительного устройства - обеспечение его стабильной помехоустойчивой работы в условиях воздействия сильной внеполосной узкополосной помехи с возможностью совмещения с ним средства эффективной защиты от внутриполосных помех в результате осуществления в нем алгоритма обработки в реальном времени приема радиосигналов, основанного на компенсации амплитудных и амплитудно-фазовых перекрестных искажений принимаемого сигнала за счет учета информации о мгновенной мощности помехи, присутствующей на входе усилителя устройства. Для достижения указанного технического результата в помехоустойчивом радиоизмерительном устройстве, содержащем функционально-блочную схему (ФБС) для определения мощности принимаемого радиосигнала, подключенную своим входом к антенно-фидерному тракту и снабженную средством защиты от сильных внеполосных помех, последнее выполнено в виде канала оценки мгновенной мощности (КОММ) сильной внеполосной помехи, содержащего в качестве основы последовательно соединенные логарифмический детектор мгновенной мощности, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок памяти таблицы зависимости относительного коэффициента усиления полезного сигнала от мгновенной мощности внеполосной помехи, причем КОММ соединен своим входом с входом малошумящего усилителя (МШУ) в составе ФБС и своим выходом с одним из входов блока цифровой коррекции искажений (БЦКИ), подключенного к выходу ФБС. В случае исполнения заявляемого устройства в виде корреляционного радиометра ФБС снабжена двумя КОММ, первый из которых, соединен своим входом с входом МШУ, установленного в канале ФБС без блока цифровой задержки, и через блок усреднения на своем выходе соединен с соответствующим первому КОММ входом БЦКИ, а второй соединен своим входом с входом МШУ, установленного в канале ФБС с блоком цифровой задержки, и через последовательно соединенные блоки цифровой задержки и усреднения на своем выходе соединен с соответствующим второму КОММ входом БЦКИ. В случае исполнения заявляемого устройства в виде модуляционного радиометра к входу МШУ в составе ФБС присоединен своим входом КОММ, соединенный своим выходом через первый синхронный детектор с функцией усреднения с соответствующим входом БЦКИ, причем к указанному синхронному детектору подключен через последовательно соединенные полосовой фильтр и первый АЦП одним из своих выходов генератор опорного напряжения в составе ФБС, а последняя подключена к БЦКИ через последовательно соединенные на ее выходе второй синхронный детектор, фильтр нижних частот и второй АЦП.

Полезная модель относится к радиометрии и может быть использована в широкой группе радиоизмерительных систем, функционирующих на основе определения мощности принимаемых сигналов с помощью корреляционного или модуляционного радиометра в условиях воздействия на антенный вход указанных систем сильных внеполосных помех.

В сложных условиях насыщенного радиоэфира значение помехозащищенности - велико и актуально для радиометрии слабых полезных сигналов, находящей применение, например в современных надземных (орбитальных) радиометрах (см. подпрограмму MIRAS в информационном материале на англ. яз. SMOS Project Team. The Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) Mission. на сайте Интернет: Symposium/fullpapers/URSI-F-2005-Art 6.1.pdf в рамках программы SMOS в статье на англ. яз. М. Martin-Neira. MIRAS - A Two-Dimensional Aperture-Synthesis Radiometer for Soil-Moisture and Ocean-Salinity Observations.// ESA Bulletin Nr. 92, November 1997), а также в созданном для реализации этой программы авиационном радиометре CAROLS (см. информационный материал на англ. яз Zribi Mehrez and etc. Fist overview of the CAROLS measurements in september 2007. на сайте Интернет: http://earth.esa.int/smos07/pres/22 pres.pdf).

Так при опробовании работы радиометра CAROLS выявлено осложняющее воздействие большого количества (в том числе и мощных) радиопомех (см. статью на англ. яз. Mehrez Zribi and etc. CAROLS: A New Airborne L-Band Radiometer for Ocean Surface and Land Observations.// Sensors 2011, 11, 719-742. на сайте Интернет: 6232672/content).

Вместе с тем, уровень техники в области радиометрии, оснащенной средствами защиты от помех характеризуется недостаточно высокой эффективностью известных схемотехнических решений в связи с их ограниченными возможностями при защите от сильных помех, переводящих входные активные элементы приемного тракта в сильно-нелинейный режим работы. При этом мощная помеха, способная перевести радиоизмерительное устройство в нелинейный режим работы, может располагаться и вне полосы полезного сигнала, т.е. быть внеполосной.

Широко известна фильтрация принятых антенной радиосигналов перед их усилением с целью подавления внеполосных помех (см., например книгу Дингеса С.И. Мобильная связь: технология DECT. М., «СОЛОН-Пресс». 2003, с.115-132), однако фильтр не всегда может ослабить мощные внеполосные помехи в достаточной степени.

Известное стробирование (закрытие) приемного тракта на время действия помех (см., например, а.с. СССР 995344, Н04В 1/10, 1983) приводит к исключению части принятого сигнала, пораженной воздействием помехи, и неприменимо при длительном воздействии помех.

Известна защита модуляционного радиометра от воздействия импульсных помех (см. патент РФ 2022286, G01R 29/08, 1994), предлагаемая исключительно от малых импульсных помех.

В качестве ближайшего аналога (прототипа), решающего задачу обеспечения работы помехоустойчивого радиоизмерительного устройства путем компенсации воздействия сильных внеполосных помех, заявителем выбран корреляционный радиометр CAROLS с системой защиты от помех, выполненный с использованием цифрового спектрального анализатора и предусматривающий разделение полосы принятого и записанного сигнала на несколько частотных диапазонов и проведение полосовой фильтрации (см. статью на англ. яз. Pascal Fanise and etc. Analysis of RFI Identification and Mitigation in CAROLS Radiometer Data Using a Hardware Spectrum Analyser// Sensors 2011, 11, 3037-3050. на сайте Интернет: http://www.mdpi.eom/1424-8220/ll/3/3037/pdf).

Основным недостатком указанного прототипа при его работоспособности как в условиях воздействия внутриполосных, так и внеполосных помех является низкая эффективность защиты от мощных продолжительных помех в связи с тем, что обработка принимаемых сигналов проводится путем удаления части спектра принятого сигнала, пораженного воздействием мощной помехи, и таким образом, в случае искажения всего спектра полезного сигнала приводит к утрате работоспособности радиометра на время действия мощной помехи. Кроме того, реализация радиоизмерительного устройства - прототипа требует использования сложного оборудования - спектрального анализатора и проводится не в процессе приема сигналов, а после их приема по полученным в ходе работы радиометра CAROLS данным.

Технический результат заявляемого радиоизмерительного устройства - обеспечение его непрерывной помехоустойчивой работы в условиях воздействия сильной узкополосной внеполосной помехи с возможностью одновременного функционирования в нем эффективного средства защиты от внутриимпульсных помех в результате осуществления в нем алгоритма обработки в реальном времени приема радиосигналов, основанного на компенсации амплитудных и амплитудно-фазовых перекрестных искажений принимаемого сигнала за счет учета информации о мгновенной мощности помехи, присутствующей на входе малошумящего усилителя (МШУ) устройства. Предлагаемое радиометрическое устройство позволяет практически полностью восстановить слабый принимаемый сигнал в условиях воздействия мощной узкополосной внеполосной помехи любого вида, реализуемо как в виде корреляционного, так и в виде модуляционного радиометров и сочетаемо с такими средствами защиты от помех, как устройство для защиты от импульсных помех по а.с. СССР 995344 или средство для проведения полосовой фильтрации, изложенное в статье на англ. яз. Pascal Fanise and etc. Analysis of RFI Identification and Mitigation in CAROLS Radiometer Data Using a Hardware Spectrum Analyser// Sensors 2011, 11, 3037-3050. на сайте Интернет: http://www.mdpi.eom/1424-8220/11/3/3037/pdf.

Для достижения указанного технического результата в помехоустойчивом радиоизмерительном устройстве, содержащем функционально-блочную схему для определения мощности принимаемого радиосигнала (ФБС), подключенную своим входом к антенно-фидерному тракту и снабженную средством защиты от сильных внеполосных помех, последнее выполнено в виде канала оценки мгновенной мощности (КОММ) сильных внеполосных помех, содержащего в качестве основы последовательно соединенные логарифмический детектор мгновенной мощности, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок памяти таблицы зависимости относительного коэффициента усиления полезного сигнала от мгновенной мощности внеполосной помехи, причем КОММ соединен своим входом с входом МШУ в составе ФБС и своим выходом с одним из входов блока цифровой коррекции искажений (БЦКИ), подключенного к выходу ФБС.

В случае исполнения заявляемого устройства в виде корреляционного радиометра ФБС снабжена двумя КОММ, первый из которых, соединен своим входом с входом МШУ, установленного в канале ФБС без блока цифровой задержки, и через блок усреднения на своем выходе соединен с соответствующим первому КОММ входом БЦКИ, а второй соединен своим входом с входом МШУ, установленного в канале ФБС с блоком цифровой задержки, и через последовательно соединенные блоки цифровой задержки и усреднения на своем выходе соединен с соответствующим второму КОММ входом БЦКИ.

В случае исполнения заявляемого устройства в виде модуляционного радиометра к входу МШУ в составе ФБС присоединен своим входом КОММ, соединенный своим выходом через первый синхронный детектор с функцией усреднения с соответствующим входом БЦКИ, причем к указанному синхронному детектору подключен через последовательно соединенные полосовой фильтр и первый АЦП одним из своих выходов генератор опорного напряжения в составе ФБС, а последняя подключена к БЦКИ через последовательно соединенные на ее выходе второй синхронный детектор, фильтр нижних частот и второй АЦП.

При этом в обоих случаях ФБС для определения мощности принимаемого радиосигнала содержит в своем составе МШУ, в качестве одного из существенных условий достижения заявляемого технического результата, и является типовой схемотехнической основой радиоизмерительного устройства (радиометра) для измерения мощности принимаемого сигнала (см., например, описание корреляционного радиометра с МШУ в книге Томпсона А.Р. и др. Интерферометрия и синтез в радиоастрономии. М., Физматлит, 2003, с.161 или модуляционного радиометра с МШУ в электронной копии статьи Королькова Д.В. «Радиометр (в радиоастрономии)» в Большой Советской Энциклопедии 1969-1978, на сайте Интернет: с иллюстрацией блок-схемы такого модуляционного радиометра на сайте Интернет: 7137.html).

Известное помехоустойчивое радиоприемное устройство цифровой системы связи, предназначенное для приема сигналов в условиях воздействия на его вход мощной внеполосной помехи и осуществленное на аналогичном алгоритме обработки принимаемого сигнала (см. статью Ивлева Д.Н. и Калинина В.А. Прием сигнала на фоне мощной помехи, превышающей динамический диапазон приемника. - Известия вузов. Радиофизика. 2010, т. LIII, 9-10, с.658-668), не противоречит новизне заявляемого радиометрического устройства, т.к. имеет в отличие указанного радиоприемного устройства иную функционально-блочную структуру (с иным подсоединением КОММ к ФБС в составе устройства в целом), расширяя арсенал радиоприборов с эффективным средством защиты от сильных внеполосных помех.

На фиг.1 и 2 представлено заявляемое радиоизмерительное устройство, в его исполнении, соответственно в виде корреляционного радиометра и модуляционного радиометра.

Предлагаемое радиоизмерительное устройство при исполнении его в виде корреляционного радиометра (см. фиг.1) содержит антенну 1; полосовые фильтры 2, 3 (могут отсутствовать); МШУ 4, 5; гетеродин 6; фазосдвигающую цепочку 7; смесители 8, 9, 10; фильтры нижних частот 11, 12, 13; АЦП 14, 15, 16, 23, 27; блоки цифровых задержек 17, 29; умножители 18, 19; накопители 20, 21; логарифмические детектора мгновенной мощности 22, 26; блоки памяти таблицы зависимости относительного коэффициента усиления полезного сигнала от мгновенной мощности внеполосной помехи 24, 28; блоки усреднения 25, 30; БЦКИ 31.

Причем рассматриваемый корреляционный радиометр имеет следующие функциональные связи. Входом радиометра является антенна 1, выход которой соединен с полосовыми фильтрами 2 и 3 (могут отсутствовать). Выход полосового фильтра 3 соединен через МШУ 4 с первым входом смесителя 8 и первым входом смесителя 9, второй вход смесителя 8 подключен к выходу гетеродину 6, а второй вход смесителя 9 подключен через фазосдвигающую цепочку 7 к гетеродину 6. Выход смесителя 9 подключен через последовательно соединенные фильтр нижних частот 12 и АЦП 15 к первому входу умножителя 18, выход которого соединен с накопителем 20, выход которого является первым выходом радиометра. Выход смесителя 8 подключен через последовательно соединенные фильтр нижних частот 13 и АЦП 16 к первому входу умножителя 19. Выход умножителя 19 соединен с входом накопителя 21, выход которого является вторым выходом коррелятора. Выход полосового фильтра соединен через МШУ 5 с первым входом смесителя 10, второй вход которого подключен к гетеродину 6, а выход смесителя 10 подключен через последовательно соединенные фильтр нижних частот 11 и АЦП 14 с входом блока цифровой задержки 17, выход которого соединен с вторым входом умножителя 18 и вторым входом умножителя 19.

При этом ФБС такого корреляционного радиометра дополнена первым и вторым КОММ, образуемыми, соответственно последовательно соединенными логарифмическими детекторами мгновенной мощности 22 и 26, АЦП 23 и 27 и блоками памяти таблицы зависимости относительного коэффициента усиления полезного сигнала от мгновенной мощности помехи 24 и 28, причем первый КОММ соединен своим входом с входом МШУ 4 и подсоединен своим выходом к БЦКИ 31 через блок усреднения 25, а второй КОММ соединен своим входом с входом МШУ 5 и подсоединен своим выходом к БЦКИ 31 через последовательно соединенные блок цифровой задержки 29 и блок усреднения 30.

Предлагаемый помехоустойчивый корреляционный радиометр работает следующим образом.

Антенна 1 обеспечивает прием входного сигнала, представляющего собой аддитивную смесь полезного информационного узкополосного сигнала, мощных внеполосных узкополосных помех и шума. Полосовые фильтры 3 и 4, которые могут отсутствовать, в определенной степени, недостаточной для подавления мощной помехи, осуществляет фильтрацию входного сигнала. МШУ 4 и 5 усиливают смесь слабого полезного сигнала с мощной помехой и шумом и одновременно ограничивают уровень мощной помехи. В то же время МШУ 4 и 5 работают как активные фильтры: отфильтровывают внеполосную помеху и шум, а так же интермодуляционные компоненты взаимодействия полезного сигнала, помехи и шума, лежащие вне полосы их усиления. В смесителе 8 сигнал, поступающий с выхода МШУ 4, умножается на сигнал гетеродина 6. В смесителе 9 сигнал, поступающий с выхода МШУ 4, умножается на сигнал гетеродина 6, сдвинутый по фазе фазосдвигающей цепочкой 7 на тт/2 радиан. В смесителе 10 сигнал, поступающий с выхода фильтра 5, умножается на сигнал гетеродина 6. Таким образом, осуществляется перенос сигнала в область видеочастот. При этом сигнал на выходе смесителя 8 получается сдвинут по фазе на тт/2 радиан для всех частот сигнала относительно сигнала на выходе смесителя 9. Фильтры нижних частот 11, 12 и 13 осуществляют защиту от наложения спектров при оцифровке сигнала с помощью АЦП 14, 15, 16.

Блок задержки 17 вводится для компенсации разности хода сигналов, проходящих разные МШУ, соединен своим входом с выходом АЦП 14.

Блок 18 производит умножение сигналов, поступающих с выхода АЦП 15 и блока задержки 17. Следующий за ним блок 20 осуществляет накопление, или, другими словами, усреднение полученного произведения. Аналогично, блок 19 производит умножение сигналов, поступающих с выхода АЦП 16 и блока задержки 17, а блок 21 осуществляет накопление полученного произведения.

При отсутствии мощной помехи на входе антенны 1, сигналы, получаемые на выходах блоков накопления 20 и 21, являются реальной и мнимой частями неискаженного отсчета комплексной корреляционной функции . Амплитуда этого отсчета пропорциональна мощности принимаемого сигнала. Если на антенну 1 и далее на вход ФБС радиометра помимо полезного сигнала и шума, поступает мощная внеполосная помеха, МШУ 4 и 5 переходят в нелинейный режим работы. В таком случае, полезные сигналы, проходящие через эти МШУ, так же искажаются. Сама помеха, а так же продукты нелинейного взаимодействия сигнала, помехи и шума, находящиеся вне полосы полезного сигнала, могли бы быть отфильтрованы следующими за МШУ фильтрами. Однако в полезном сигнале все равно останутся перекрестные и динамические искажения, то есть полезный сигнал все равно останется искаженным. Мощность помехи Р_i1 и Р_i2, поступающей на входа МШУ 4 и 5, может быть разной, поскольку перед МШУ могут находится фильтры 2 и 3. Кроме того, характеристики МШУ, работающих в нелинейном режиме могут быть различными. Таким образом, сигнал может быть искажен по-разному в каждом из МШУ. У полезного сигнала может быть искажена и амплитуда и фаза. Следовательно, на выходах блоков накопления 20 и 21 получаются реальная и мнимая части искаженного воздействием мощной помехи значения отсчета комплексной корреляционной функции , где - совокупность всех мгновенных значений мощности помехи P_i1, поступающей на вход МШУ 4, а - совокупность всех мгновенных значений мощности помехи P_i2, поступающей на вход МШУ 5. Коррекция этих искажений осуществляется следующим образом. Логарифмический детектор 22 оценивает мгновенную мощность суммы сигнала, помехи и шума на входе МШУ 4, а логарифмический детектор 26 оценивает мгновенную мощность суммы сигнала, помехи и шума на входе МШУ 5. Поскольку мощность помехи, переводящей МШУ в нелинейный режим, как правило, существенно больше мощности полезного сигнала и шума, можно считать, что логарифмические детекторы 22 и 26 оценивают мгновенную мощность помех P_i1 и Р_i2 на входах МШУ 4 и 5. Выход логарифмического детектора 22 оцифровывается с помощью АЦП 23. С помощью специальной таблицы блока памяти 24, в каждый момент времени вычисляется мгновенное значение относительного коэффициента усиления полезного сигнала МШУ 4, перегруженного мощной помехой. Параллельно накоплению корреляционной функции, происходящему в блоках 20 и 21, с помощью блока усреднения 25 происходит вычисление среднего на времени накопления значения относительного коэффициента усиления . Аналогично, выход логарифмического детектора 26 оцифровывается с помощью АЦП 27. С помощью таблицы блока памяти 28 происходит вычисление мгновенного значения относительного коэффициента усиления полезного сигнала в МШУ 5. Далее, мгновенный относительный коэффициент проходит блок задержки 29. Параллельно накоплению корреляционной функции, происходящему в блоках 20 и 21, с помощью блока усреднения 30 происходит вычисление среднего на времени накопления значения комплексного относительного коэффициента усиления .

БЦКИ 31, основываясь на значениях коэффициентов и , а так же на комплексном значении искаженного отсчета корреляционной функции Ф(Ц,р₂) производит восстановление амплитуды неискаженного отсчета комплексной корреляционной функции по формуле:

Таблицы блоков памяти 24 и 28 формируются с помощью специальной процедуры калибровки перед началом работы радиометра следующим образом.

На вход радиометра подается полезный сигнал без помехи, измеряется значение отсчета корреляционной функции при отсутствии помех. Потом к сигналу, поступающему с входа антенны 1 через полосовой фильтр или напрямую на вход МШУ 4, добавляется мощная внеполосная помеха известной постоянной мощности P_i1. На выходе коррелятора получается искаженное значение отсчета корреляционной функции. По изменению отсчета корреляционной функции вычисляется средний относительный коэффициент усиления . Поскольку мощность помехи остается постоянной, мгновенное значение будет равно среднему. Полученное значение заносится в таблицу блока памяти 24. После этого меняется значение мощности помехи Р_i1, и измеряется коэффициент, соответствующий другому значению помехи, и так же заносится в таблицу блока памяти 24. После этого, мощную помеху добавляют на вход МШУ 5, и формируют таблицу блока памяти 28.

Установлено, что значения относительных коэффициентов усиления и не зависят от аргумента корреляционной функции - геометрической разницы длин трактов распространения сигналов, поступающих на вход умножителя 18. Однако калибровку следует проводить при одном и том же, неизменном в процессе калибровки, значении аргумента корреляционной функции. С целью повышения точности проведения калибровки, измерения следует проводить при максимальном значении корреляционной функции, то есть когда разница длин распространения сигналов, поступающих из обоих каналов на вход умножителя 18, равна нулю.

Кроме того, обычно корреляционный радиометр имеет только один выход, отклик которого пропорционален реальной части отсчета корреляционной функции. На схеме, приведенной на фиг.1, этот отклик получается на выходе блока накопления 20. Отклик, пропорциональный мнимому значению корреляционной функции, получается на выходе блока накопления 21. В обычной схеме корреляционного радиометра такого выхода нет и блоки 21, 19, 16, 13, 8, 7 отсутствуют. Однако, поскольку фазы сигналов, проходящих разные МШУ в нелинейном режиме, могут быть искажены по-разному, необходимо получать на выходе радиометра значения мнимой и реальной частей отсчета корреляционной функции. С выхода блока коррекции поступает одно значение, равное амплитуде скорректированного отсчета корреляционной функции.

Предлагаемое радиоизмерительное устройство при исполнении его в виде модуляционного радиометра (см. фиг.2) содержит антенну 1; генератор эталонного шума 32; модулятор 33; полосовой фильтр 34 (может отсутствовать); МШУ 35; квадратичный детектор 36; усилитель низкой частоты 37; синхронные детекторы 38, 47; фильтр нижних частот 39; АЦП 40, 43, 45; генератор опорного напряжения 41; полосовой фильтр 42; логарифмический детектор мгновенной мощности 44; блок памяти таблицы зависимостей относительного коэффициента усиления полезного сигнала от мгновенной мощности внеполосной помехи 45; БЦКИ 31.

Причем рассматриваемый модуляционный радиометр имеет следующие функциональные связи. Входом устройства является антенна 1, соединенная своим выходом с первым входом модулятора 33, второй вход модулятора 33 соединен с выходом генератора эталонного шума 32, третий вход модулятора соединен с первым выходом генератора опорного напряжения 41, выход модулятора 33 соединен с входом полосового фильтра 34 (может отсутствовать), выход полосового фильтра 34 соединен через МШУ 35 с квадратичным детектором 36, выход квадратичного детектора 36 через усилитель низкой частоты 37 соединен с первым входом синхронного детектора 38, второй которого соединен со вторым выходом генератора опорного напряжения 41, выход синхронного детектора 38 соединен с входом фильтра нижних частот 39, выход которого подключен к входу АЦП 40, выход которого в свою очередь является выходом устройства.

При этом ФБС такого модуляционного радиометра дополнена КОММ, образуемым последовательно соединенными логарифмическим детектором мгновенной мощности 44, АЦП 45 и блоком памяти таблицы зависимостей относительного коэффициента усиления полезного сигнала от мгновенной мощности внеполосной помехи 46 и соединенным своим входом с входом МШУ 35 и подсоединенным своим выходом к БЦКИ 31 через синхронный детектор 47, причем к последнему подключен через последовательно соединенные полосовой фильтр 42 и АЦП 43 одним из своих выходов генератор опорного напряжения 41, а ФБС подсоединена к БЦКИ 31 через выход АЦП 40.

Предлагаемый помехоустойчивый модуляционный радиометр работает следующим образом.

Антенна 1 обеспечивает прием входного сигнала, представляющего собой аддитивную смесь полезного информационного узкополосного сигнала, мощных внеполосных узкополосных помех и шума. Модулятор 33, соединенный с антенной 1 и генератором эталонного шума 32, обеспечивает попеременное подключение эталонной нагрузки и антенны полосовому фильтру 34. Полосовой фильтр 34, который может отсутствовать, в определенной степени, недостаточной для подавления мощной помехи, осуществляет фильтрацию входного сигнала. МШУ 35 усиливает смесь слабого полезного сигнала с мощной помехой и шумом и одновременно отфильтровывает внеполосную помеху и шум, а так же интермодуляционные компоненты взаимодействия полезного сигнала, помехи и шума. Выход МШУ 35 соединен с входом квадратичного детектора 36. Сигнал с выхода квадратичного детектора 36 через усилитель низкой частоты 37 поступает на синхронный детектор 38. Блоки синхронного детектирования 38 и модулятора 33 соединены так же с генератором опорного напряжения 41. Фильтр нижних частот 39, осуществляет защиту от наложения спектров при оцифровке сигнала с помощью аналого-цифрового преобразователя 40.

При отсутствии мощной помехи на входе антенны 1, сигнал Ф₀,

получаемый на выходе блока 40, является выходом модуляционного радиометра. Его амплитуда пропорциональна разности температур антенны и эталонной нагрузки Т_а и Т_э (или, что то же самое, разности мощностей полезного сигнала, принимаемого антенной, и эталонной нагрузки):

где - коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров работы радиометра, таких как полоса пропускания фильтра низких частот, формы сигнала, генерируемого генератором опорного напряжения, синхронности сработы модулятора и синхронного детектора и т.д.

Если на вход радиометра, на антенну 1, помимо полезного сигнала и шума, поступает мощная внеполосная помеха, МШУ 35 переходит в нелинейный режим работы. В таком случае, полезный сигнал, проходящий через этот МШУ, так же искажается. Обозначим мощность помехи, поступающей на вход МШУ 35 как Р_i. Сама помеха, а так же продукты нелинейного взаимодействия сигнала, помехи и шума, находящиеся вне полосы полезного сигнала, могут быть отфильтрованы МШУ 35, который осуществляет активную фильтрацию поступающего на его вход сигнала. У полезного сигнала может быть искажена амплитуда. Следовательно, на выходе блока 40 получаются искаженное воздействием мощной помехи значение , где - совокупность всех мгновенных значений мощности помехи Р_i1, поступающей на вход МШУ 35. Коррекция этих искажений осуществляется следующим образом. Логарифмический детектор 44 оценивает мгновенную мощность суммы сигнала, помехи и шума на входе МШУ 35. Поскольку мощность помехи, переводящей МШУ в нелинейный режим, как правило, существенно больше мощности полезного сигнала и шума, можно считать, что логарифмический детектор 44 оценивает мгновенную мощность помехи Р_i, на входе МШУ 35. Выход логарифмического детектора 44 оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя 45. С помощью специальной таблицы блока памяти 46, в каждый момент времени вычисляется мгновенное значение относительного коэффициента усиления полезного сигнала в МШУ 35, перегруженном мощной помехой. Параллельно синхронному детектированию полезного сигнала, происходящему в блоке 38, с помощью блока синхронного детектирования 47 происходит так же вычисление среднего на времени накопления значения относительного коэффициента усиления . Блок синхронного детектирования 47 реализован в цифровом виде, на его вход так же поступает сигнал от генератора опорного напряжения 41, проходящий полосовой фильтр 42 и преобразованный в цифровую форму с помощью АЦП 43.

БЦКИ 31, основываясь на значении коэффициента , а так же на искаженном значении мощности сигнала на входе радиометра , производит восстановление неискаженного значения мощности по формуле:

Таблица амплитудных искажении блока памяти 46 формируется с помощью специальной процедуры калибровки перед началом работы радиометра следующим образом. На вход ФБС радиометра подается полезный сигнал без помехи, измеряется значение, получаемое на выходе блока 40. Потом к сигналу, поступающему с входа антенны 1 через полосовой фильтр 34 или напрямую на вход МШУ 35, добавляется мощная внеполосная помеха известной постоянной мощности Р_i. На выходе получается искаженное воздействием мощной помехи значение мощности сигнала. По измененному искаженному значению мощности сигнала, вычисляется средний относительный коэффициент усиления . Поскольку мощность помехи остается постоянной, мгновенное значение будет равно среднему. Полученное значение заносится в таблицу блока памяти 46. После этого меняется значение мощности помехи Р_i, и измеряется коэффициент, соответствующий другому значению помехи, и так же заносится в таблицу бока памяти 46.

Таким образом, в заявляемом стабильно помехоустойчивом радиоизмерительном устройстве при его исполнении в виде корреляционного радиометра осуществляются следующие операции обработки принимаемых сигналов в условиях воздействия сильных внеполосных помех: вычисление отсчетов корреляционной функции, искаженных мощной помехой; оценка мгновенной мощности помехи на входах МШУ радиометра, перегруженных мощной помехой; вычисление и компенсация искажений отсчетов корреляционной функции, вызванных воздействием мощной помехи, а при его исполнении в виде модуляционного радиометра осуществляются: вычисление мощности сигнала на входе радиометра, искаженной воздействием мощной внеполосной помехи; оценка мгновенной мощности помехи на входе МШУ радиометра, перегруженного мощной помехой; вычисление и компенсация искажения мощности сигнала, вызванного воздействием мощной помехи.

1. Помехоустойчивое радиоизмерительное устройство, содержащее функционально-блочную схему для определения мощности принимаемого радиосигнала (ФБС), подключенную своим входом к антенно-фидерному тракту и снабженную средством защиты от сильных внеполосных помех, отличающееся тем, что упомянутое средство защиты от сильных внеполосных помех выполнено в виде канала оценки мгновенной мощности (КОММ) сильных внеполосных помех, содержащего в качестве основы последовательно соединенные логарифмический детектор мгновенной мощности, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок памяти таблицы зависимости относительного коэффициента усиления полезного сигнала от мгновенной мощности внеполосной помехи, причем КОММ соединен своим входом с входом малошумящего усилителя (МШУ) в составе ФБС и своим выходом - с одним из входов блока цифровой коррекции искажений (БЦКИ), подключенного к выходу ФБС.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в случае его исполнения в виде корреляционного радиометра ФБС снабжена двумя КОММ, первый из которых, соединен своим входом с входом МШУ, установленного в канале ФБС без блока цифровой задержки, и через блок усреднения на своем выходе соединен с соответствующим первому КОММ входом БЦКИ, а второй соединен своим входом с входом МШУ, установленного в канале ФБС с блоком цифровой задержки, и через последовательно соединенные блоки цифровой задержки и усреднения на своем выходе соединен с соответствующим второму КОММ входом БЦКИ.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в случае его исполнения в виде модуляционного радиометра к входу МШУ в составе ФБС присоединен своим входом КОММ, соединенный своим выходом через первый синхронный детектор с функцией усреднения с соответствующим входом БЦКИ, причем к указанному синхронному детектору подключен через последовательно соединенные полосовой фильтр и первый АЦП одним из своих выходов генератор опорного напряжения в составе ФБС, а последняя подключена к БЦКИ через последовательно соединенные на ее выходе второй синхронный детектор, фильтр нижних частот и второй АЦП.