Радиометр модуляционный

Авторы патента:

G01R29/08 - для измерения характеристик электромагнитного поля

Заявленное техническое решение относится к технике радиоизмерений, и обеспечивает повышение точности измерений радиояркостных температур радиотеплового излучения при радиофизических исследованиях различных объектов, в частности объектов природной среды. Радиометр модуляционный состоит из антенны-модулятора, приемника, синхронного детектора, интегратора, регистратора и генератора опорных напряжений. Антенна-модулятор осуществляет селекцию в пространстве и прием электромагнитного сигнала, и одновременную его модуляцию. Приемник усиливает СВЧ сигнал и производит его амплитудное детектирование. Синхронный детектор и интегратор обеспечивают синхронное детектирование с последующим усреднением сигнала. Регистратор фиксирует результаты измерений. Генератор опорного напряжения синхронизирует работу антенны-модулятора и синхронного детектора. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение более высокой точности измерения радиояркостной температуры объектов изучения, благодаря компенсации помеховой компоненты от фонового излучения антенной системы. 1 н.п. ф-лы, 3 ил.

Из предшествующего уровня техники известны устройства для измерения мощности теплового радиоизлучения, например, модуляционный радиометр [Фалин В.В. Радиометрические системы СВЧ. - М: Луч, 1997. - 440 с. (стр. 119, рис. 3.11)], содержащий последовательно соединенные антенну, модулятор-переключатель, приемник, узкополосный УНЧ, синхронный детектор, фильтр низких частот и регистратор, эталонный источник шумового сигнала, подключенный ко второму входу модулятора, и генератор опорных напряжений, выходы которого подключены к управляющим входам модулятора и синхронного детектора.

Недостатком указанного устройства является наличие помеховой компоненты от фонового излучения, которая, как и информационный сигнал, имеют одинаковый шумовой характер, что, в конечном счете, приводит к увеличению погрешности измерении [Фалин В.В. Радиометрические системы СВЧ. - М.: Луч, 1997. - 440 с. (стр. 27-30)].

Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в повышении точности измерения радиотеплового излучения путем применения на входе приемника монополяризованной антенны-модулятора, которая позволяет подавлять компоненты от фонового излучения.

Поставленная цель достигается за счет того, что радиометр модуляционный состоит из последовательно соединенных антенны-модулятора, приемника, синхронного детектора, интегратора, регистратора, а также генератора опорных сигналов, выходы которого подключены к управляющим входам антенны-модулятора и синхронного детектора.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение более высокой точности измерения радиояркостной температуры, благодаря компенсации помеховой компоненты от фонового излучения антенной системы.

На фиг. 1 представлена схема радиометра модуляционного, на фиг. 2 представлена структура отражающей поверхности монополяризованной антенны-модулятора, на фиг. 3 представлена структура сетки с регулируемым отражением.

Радиометр модуляционный состоит (см. фиг. 1) из последовательно соединенных антенны-модулятора 1, приемника 2, синхронного детектора 3, интегратора 4, регистратора 5, а также генератора опорных напряжений 6, выходы которого подключены к управляющим входам антенны-модулятора и синхронного детектора.

Антенна-модулятор (см. фиг. 2) представляет собой корпус 7 из радиопоглощающего материала, формирующий поверхность необходимой геометрической формы, на которую нанесена сетка 8 параллельных проводников с расстоянием между ними d</8, где длина рабочей волны радиометра. При этом каждый проводник сетки представляет собой чередующиеся проводящие 9 и коммутирующие 10 элементы (см. фиг. 3), например полупроводниковые p-i-n диоды, для которых выполняется соотношение L+l<< и l<<L. В зависимости от полярности управляющего сигнала, поступающего с генератора опорных сигналов 6 (см. фиг. 1), сетка либо отражает падающую электромагнитную волну соответствующей поляризации, либо пропускает ее, чем и достигается принцип модуляции на поверхности антенны. Пропущенная электромагнитная волна поглощается корпусом. Так как корпус выполнен из радиопоглощающего материала, его собственное излучение определяется термодинамической температурой окружающей среды и интенсивностью фонового излучения.

На вход приемника 2 (см. фиг. 1), в зависимости от полярности синхронизирующего сигнала, поступающего на антенну-модулятор, поочередно поступают либо сигнал пропорциональный сумме радиояркостных температур антенны-модулятора 1 и помеховой компоненты от фонового излучения, либо сигнал пропорциональный сумме радиояркостных температур антенны-модулятора, исследуемого объекта и помеховой компоненты от фонового излучения. Синхронный детектор 3 подключает выход приемника 2 к интегратору 4 с коэффициентом передачи +1 или -1 в зависимости от управляющего сигнала с генератора опорных сигналов 6. Переключение режимов антенны-модулятора 1 и синхронного детектора 3 происходит синхронно под управлением генератора опорных напряжений 6. С выхода интегратора 4 усредненный, с учетом коэффициента передачи синхронного детектора, по времени сигнал регистрируется регистратором 5.

Так как усреднение сигналов в интеграторе происходит с учетом разнополярных знаков коэффициентов передачи в синхронном детекторе, то происходит компенсация сигналов пропорциональных радиояркостной температуре антенны-модулятора и компоненты от фонового излучения, формируемых в задней полусфере антенны.

Источники информации

1. Фалин В.В. Радиометрические системы СВЧ. - М.: Луч, 1997. - 440 с.

Радиометр модуляционный, характеризующийся тем, что он состоит из последовательно соединённых антенны-модулятора, приемника, синхронного детектора, интегратора и регистратора, а также генератора опорных сигналов, выходы которого подключены к управляющим входам антенны-модулятора и синхронного детектора.