Модуляционный радиометр свч -диапазона
МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР СВЧ-ЛЙАПАЗОНА, содержащий последовательно соединенные рупорную антенну, направленный ответвитель, модулятор, приемно-усилительный блок, квадратичный детектор, первый усилитель низкой частоты и первый синхронный детектор , а также первый регистратор. первый задающий генератор, выход которого подключен к управляющему входу модулятора и опорному входу первого синхронного детектора, генератор шума, выход которого подключен к входному плечу вторичного канала направленного ответвителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений радиационной температуры объектов, прилегающих непосредственно к рупорной aHTefwe, к выходу квадратичного детектора последовательно подключены второй усилитель низкой частоты, второй синхронный детектор и второй регистратор, между выходом первого синхронного детектора и входом (Л первого регистратора включен блок вычитания, второй вход которого соес динен с выходом второго синхронного детектора, а опорный вход второго § синхронного детектора и вход генератора шума подключены соответственно к выходу введенного второго задающего генератора. ел 00 со ГС 14 гз § 15 10
C0f03 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН.,Я0„„11058 2 А
ЗИАД С 01 R 29 Щ
ЮСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ т. «i$Qgr
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ i >3
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф
f g @ л мО к . (21) 3290805/18-09 (22) 29. 04. 81 (46) 30.07.84.Вюл. Р 28 (72> В.С.Аблязов и К.Т.Иурзабулатов (71) Специальное конструкторское бюро Ордена Трудового Красного Знамени института радиотехники и электроники АН СССР (53) 621.317(088.8) (5б) 1. Есепкина И.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. M., "Наука", 1973, с.258.
2. Радиоприемные устройства СВЧ (11 Всесоюзная школа-семинар по радиоприемным устройствам СВЧ). Краткие тезисы докладов. АН СССР, Ереван, 1974, с. 12 (прототип). (543(57) МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОИЕТР
СВЧ-ДИАПАЗОНА, содержащий последовательно соединенные рупорную антенну, направленный ответвитель, модулятор, приемно-усилительный блок, квадратичный детектор, первый усилитель низкой частоты и первый синхронный детектор, а также первый регистратор, первый задающий генератор, выход которого подключен к управляющему входу модулятора и опорному входу первого синхронного детектора, генератор шума, выход которого подключен к входному плечу вторичного канала направленного ответвителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений радиационной температуры объектов, прилегающих непосредственно к рупорной антеьне, к выходу квадратичного детектора последовательно подключены второй усилитель низкой частоты, второй синхронный детектор и второй регистратор, между выходом первого g
Ф синхронного детектора и входом первого регистратора включен блок вычитания, второй вход которого сое- С динен с выходом второго синхронного детектора, а опорный вход второго синхронного детектора и вход гене. ратора шума подключены соответственно к выходу введенного второго задающего ® генератора. 4Р
»0
Изобретение относится к технике
СВЧ, а именно к модуляционным радиометрическим приемникам СВЧ-диапазона, применяемым, например, при радиофизических исследованиях плазмы или других нестабильных и неоднородных
5 объект в, примыкающих непосредственно к антенне приемника, по их собственному излучению электромагнитной энергии в СВЧ-диапазоне..
Известны модуляционные радиометры, с помощью которых осуществляетя измерение радиационной температуры T источников исследуемого излучения, например радиометр, содержащий ан15 тенну, эквивалент, переключатель (модулятор), избирательный усилитель низкой частоты, синхронный детектор и генератор опорного напряже" ния (1 ).
Недостатком его является низкая точность измерения радиационной температуры.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является маду25 ляционный радиометр СВЧ-диапазона, содержащий последовательно соединенные рупорную антенну, направленный ответвитель модулятор, приемно-уси лительный блок, квадратичный детек- тор, первый усилитель низкой частоты и первый синхронный детектор, а также первый регистратор, первый задающий генератор, выход которого подключен к управляющему входу моду" лятора и опорному входу первого 35 синхронного детектора, генератор шума, выход которого подключен к входному плечу вторичного канала направленного ответвителя(2 ).
Недостаток известного устройства — низкая точность измерения радиационной температуры объектов, примь!кающих непоредственно к рупор-. ной антенне,.
Целью изобретения является повы- 4 шение точности измерений радиационной температуры объектов, прилегающих непосредственно к рупорной антенне.
Поставленная цель достигается 0 тем, что в модуляционном радиометре СВЧ-диапазона, содержащем последовательно соединенные рупорную антенну, направленный ответвитель, модулятор, приемно-усилительный блок,55 квадратичный детектор, первый усилитель низкой частоты и первый синхронный детектор, а также первый регист5832 1 ратор, первый задающий генератор, выход которого подключен к управляющему входу модулятора и опорному входу первого синхронного детектора, генератор шума, выход которого подключен к входному плечу вторичного канала направленного ответвителя, к выходу квадратичного детектора последовательно подключены второй усилитель низкой частоты, второй синхронный детектор и второй регистратор, между выходом первого синхронного детектора и входом первого регистратора включен блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, а опорный вход второго синхронного детектора и вход генератора шума подключены соответственно к выходу введенного второго задающеI o генератора.
На чертеже приведена электрическая схема модуляционного радиометра
СВЧ-диапазона.
Предлагаемый радиометр содержит генератор Шума 1, рупорную антенну 2, направленный ответвитель 3, модулятор 4, приемно-усилительный блок 5, квадратичный детектор 6, первый и второй усилители низкой частоты 7 и 8, первый и второй синхронные детекторы 9 и 10, первый и второй задающие генераторы 11 и 12, блок, вычитания 13 и первый и второй регистраторы 14 и 15, Иодуляционный радиометр СВЧ-диапазона работает следующим образом.
При выключенном генераторе шума 1, измеряемый шумовой СВЧ-сигнал, поступающий на вход рупорной антенны 2, проходят через основной канал направленного ответвителя 3, модулируется меандром частоты Fz в модуляторе 4, усиливается первым приемноусклительным блоком.5 и детектируется квадратичным детектором 6. Далее переменная составляющая. сигнала на частоте модуляции F усиливается первым усилителем низкой частоты 7 и детектируется первым синхронным детектором 9, опорное напряжение для которого поступает с первого задающего генератора 11, управляющего также работой модулятора 4. В этом режиме (при выключенном генераторе шума) предлагаемый радиометр работает аналогично известному модуляционному радиометру, и постоянное напряжение
1 з 1105832
P g на выходе синхронного детектора 9 равно
0 =(Т -Т )K„, (<) по вт где T =T (1-R)- радиояркостная шумовая я к 5 Ра температура сигнала, поступающего на вход рупорной антенны 2; размерный коэффициент передачи радиометра со входа рупорнЬЙ антенны
2 до выхода первого синхронного детектора 9;
Р
То — эквивалентная Радио" 15 яркостная температура излучения модулятора 4 в закрытом состоянии.
Поскольку направленный ответвитель 3 включен так, что мощность шу» пр мого сигнала от генератора шума попадая в основной канал, направлена в сторону рупорной антенны 2 и и попадает на вход радиометра толькопосле отражения от исследуемого объекта с коэффициентом R, то при включенном генераторе шума 1 постоянное напряжение 0" на выходе синхронного
1 ты детектора 9 равно изм
u „ =(Ò„+ РТ-Т 1К (г)
30 ле, R(K) K (f) сЦ (Ь) кЯ) зк где Т, — эквивалентная радиояркостная температура, добавляемая генератором шума 1 в основной канал ответвителя, Так как в предлагаемом радиометре
15 генератор шума 1 модулируется меандром частоты F (Р Ф F„), то среднее значение напряжения U на выходе синхронного детектора 9 за период частоты F2, равно полусумме напряжений, определяемых выражениями (1) и (2), т.е.
RT1 пРичем < 1 ", где — постоян- t
F-F ная времени радиометра.
С другой стороны, переменная сос- 5б тавляющая сигнала на частоте модуляции F2 генератора шума 1 во втором канале низкой частоты усиливается вторым усилителем S низкой частоты, аналогичным усилителю 7 и детек- 55 тируется вторым синхронным детектором 10, опорное напряжение для которого поступает с второго задающего ф нератора 12, модулирующего также щность генератора шума. При этом стоянное напряжение U на выходе
2 орого синхронного детектора 10 вно г 1 ТК,=А.д, (1 1 е А - некоторый размерный коэффициент. ожитель 1/2 в выражении (4) учитыет уменьшение вдвое мощности генетора шума 1 эа счет дополнительй модуляции меандром в модулято4 (при F2 Ф Г1) °
Поскольку для каждого из этих каалов СВЧ-часть является общей как я сигнала измеряемого излучения
1 к и для сигнала генератора шума 1, низкочастотные части идентичны, то и K„= к2 = k напряжение 0 на ходе блока вычитания 13 равно (11 "г (Тя То)< (5) сравнения (1) и (5) следует, что иодическое включение генератора ма 1 с частотой F2 Ф F при введении
1 хему радиометра блока вычита13 и второго канала низкой частоне влияет нз конечный результат ерения - Т2 = Т в основном канано при этом на выходе второго синхронного детектора 10 имеем постоянное напряжение V2 пропорциональное коэффициенту отражения, усредненному по полосе приемника т
T . ак как Т, то Т может
Я ! ()р) Я быть определено согласно выражению (5), из показания первого регистратора 14, а Я, согласно выражению (6) — из показаний второго регистратора 15.
Коэффициенты К и А легко могут быть определены при калибровке р.здиометра, если на входе рупорной антенны 2 установить зеркальный отражатель.
Таким образом, в предлагаемом радиометре осуществлено одновременное измерение радиояркостной температуры Т> и коэффициента отражения Ц
1105832
Составитель В.Ежов
Редактор И.Циткина ТехредЖ.Кастелевич Корректор И лароши
Заказ 5595/35 Тираж )11 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 усредненных в одной и той же полосе частот, что позволяет повысить точность измерения радиационной температуры Т излучения объектов, примыкающих к рупорной антенне 2 приемки" ка, ро сравнению с прототипом, J выбранным в качестве базового объекта.
