Модуляционный радиометр

 

МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий последовательно включенные модулятор, сигнальный вход которого является входом радиометра, блок высокой частоты, последовательно соединенные синхронный детектор, интегратор и регистратор, а также генератор управляющего напряжения. выход которого соединен с управляю- . щими входами модулятора и синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, .в него дополнительно введены первый, второй и третий усилители, фазоинвентор, выпрямитель и переключатель, причем выход блока высокой частоты соединен с входом синхронного детектора через последовательно соединенные первый усилитель и выпрямитель, а выход первого усилителя подключен к входу переключателя, выходы которого, один - через второй усилитель, а g другой - через последовательно соединенные третий усилитель и фазо (Л инвертор) соединены с входом пер вого усилителя, а управляющий вход переключателя соединен с выходом генератора управляющего напряжения через введенный формирователь импульсов .

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зим С 01 R 29/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЖ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИМсй07+ ф (21) 3373837/18-09 (22) 29. 12.81 (46) 07.08.84. Бюл. У 29 (72) В.В. Арабаджи (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (53) 621.317.328(088.8) (56) 1. Егоров С.Т. и др. Радиометр с устройством укорочения входного сигнала.-"Вопросы радиоэлектроники", 1980, сер. ОТ, вып. 5, с. 15 19.

2. Есенкина Н.А. и др. Радиотелескопы и радиометры. М., "Наука", 1973, с. 156-157 (прототип). (54)(57) МОДУЛЯЦИОННЪЗЙ РАДИОМЕТР, содержащий последовательно включенные модулятор, сигнальный вход которого является входом радиометра, блок высокой частоты, последовательно соединенные синхронный детектор, интегратор и регистратор, а также

:генератор управляющего напряжения, „,Я0„„1107076 А выход которого соединен с управляющими входами модулятора и синхронного детектора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него дополнительно введены первый, второй и третий усилители, фазоинвентор, выпрямитель и переключатель, причем выход блока высокой частоты соединен с входом синхронного детектора через последовательно соединенные первый усилитель и выпрямитель, а выход первого усилителя подключен к входу переключателя, выходы которого, один — через второй усилитель, а другсл — через последовательно соединенные третий усилитель и фазоинвертор соединены с входом первого усилителя, а управляющий вход переключателя соединен с выходом генератора управляющего напряжения через введенный формирователь импульсов.

1 1!07

Изобретение относится к радиотех- нике, предназначено для измерения слабых шумовых сигналов на фоне больших внутренних шумов приемника и может быть использовано в радиоастрономических измерениях, в,диагностике и в радиоиэмерении.

Известен модуляционный радиометр, содержащий на входе электронный коммутатор, на выходе (П-1) линию за- 10 держки, - отвод с нулевым временем задержки и ключ между выходом усилителя высокой частоты и входом детектора (1).

Реакция линий задержки и электрон- 15 ного коммутатора в диапазоне СВЦ задача весьма сложная, а собственные шумы коммутатора и линий задерж- ки, а так.е потери в них не позволяют обеспечить максимальную чувствительность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является модуляционный радиометр, содержащий последовательно включенные модулятор, сигнальный вход которого является входом раднометра, блок высокой частоты, последовательно соединенные синхронный детектор, интегратор и регистратор, а также генератор

30 управляющего напряжения, выход которого соединен с управляющими входами модулятора и синхронного детектора (2).

Недостатком известного радиометра является низкая чувствительность.

Цель изобретения — повышение чувствительности.

Для достижения цели модуляционный радиометр, содержащий последо.вательно включенные модулятор, сигнальный вход которого является входом радиометра, блок высокой частоты, последовательно соедикенные синхронный детектор, интегратор и регистратор, а также генератор управляю- 45 щего напряжения, выход которого соединен с управляющими входами модулятора и синхронного детектора, дополнительно щведены первый, второй и третий усилители, фазоинвертор, выпрямитель и переключатель, причем выход блока высокой частоты соединен с входом синхронного детектора через последовательно соединенные первый усилитель и выпрямитель, а выход первого усилителя подключен к входу переключателя, выходы которого, один - через второй усилитель, 076 2 а другой — через последовательно соединенные третий усилитель и фазоинвертор, соединены с входом первого усилителя, а управляющий вход переключателя соединен с выходом генератора управляющего напряжения через введенный формирователь импульсов.

На чертеже изображена структурная электрическая схема предложенного модуляционного радиометра.

Модуляционный радиометр содержит модулятор 1, блок 2 высокой частоты, первый усилитель 3, выпрямитель 4, переключатель 5, второй усилитель 6, синхронный детектор 7, формирователь

8 импульсов, третий усилитель 9, фазоинвертор 10, генератор 11 управляющего напряжения, интегратор 12 и регистратор 13.

Модуляционный радиометр работает следующим образом.

На сигнальный вход модулятора 1 поступает полезный шумовой сигнал.

B первую половину периода Т модуляции модулятор 1 не пропускает полезный шумовой сигнал, и на входе блока 2 высокой частоты присутствуют только собственные шумы модуляционного радиометра. Блок 2 высокой частоты представляет собой усилитель высокой частоты с преобразователем частоты. После усиления и преобразования в блоке 2 высокой частоты шумы модуляционного радиометра уси ливаются первым усилителем 3 и поступают на вход выпрямителя 4, а через переключатель 5 и второй усилитель

6 — на вход первого усилителя 3.

В течение времени 0 -t„, когда напряжение на входе первого усилителя

3 не превышает порога самовозбуждения контура, состоящего из первого 3 и второго 6 усилителей, сигнал ка выходе выпрямителя 4 пропорционален мощности собственных шумов модуляционного радиометра. При превышении напряжения порога самовозбуждения контура, состоящего иэ первого

3 и второго 6 усилителей, ка выходе первого усилителя 3 возникают периодические колебания. Момент времени t возникновения периодических колебаний определяется мощностью собственных шумов модуляционного радиометра. Амплитуда периодических колебаний постоянна и определяется параметрами контура. С момента времени » напряжение ка выходе выпрями1107076 вого 3 и второго 6 усилителей, обеспечивает возбуждение периодических колебаний постоянной амплитуды. Момент времени †„ возникновения периоТ дических колебаний определяется суммой мощностей шумового сигнала и собственных шумов модуляционного радиометра. Поскольку суммарная мощность шумового сигнала и собственных шумов модуляционного радиометра больше мощности собственных шумок, -то среднестатистическое время генерации колебаний на выходе первого усилителя 3 во втором полупериоде преГ вышает среднестатистическое время генерации колебаний в первом полупериоде, По сигналу с генератора 11 происходит демпфирование колебаний и на выходе выпрямителя 4 формируется импульс напряжения, длительность которого определяется суммарной мощностью шумового сигнала и собственных шумов модуляционнбго радиометра. Напряжение на выходе синхронного детектора

7 пропорционально напряжению на выходе выпрямителя 4, а по знаку совпадает с управляющим напряжением с генератора 11. Поскольку интегратор 12 представляет собой линейный четырехполюсник, то отклик его на напряжение с выхода синхронного детектора 7 можно представить как сумму откликов на последовательность импульсов в четные и нечетные полупериоды. Отклик на последовательность импульсов в четные полупериоды модуляции представляет собой напряжение, пропорциональное средней длительности умпульсов в этой последовательности за время интегрирования. Отклик на последовательность импульсов в не четные полупериоды модуляции представляет собой напряжение, пр порциональное средней длительности импульсов в этой последовательности за время интегрирования. Суммарный отклик на выходе интегратора 12 определяется разностью этих напряжений, т.е. разностью средних значений длительности импульсов в каждой последовательности за время интегрирования.

Это напряжение, которое регистрируется регистратором 13, пропорционально мощности полезного шумового сигнала.!

С момента времени управляющий сигнал, поступающий с генератора 11 через формирователь 8 импульсов на переключатель 5, имеет нулевое значение и переключатель 5 переключает выход первого усилителя 3 с входа третьего усилителя 9 на вход второго усилителя 6. Контур, состоящий из первого 3 и второго 6 усилителей

) замыкается. С этого же момента времени в соответствии с управляющим напряжением с генератора 1 модулятор 1 пропускает полезный шумовой сигнал, который на фоне собственных шумов модуляционного радиометра поступает на вход блока 2 высокой частоты. Аналогично тому, как это про55 исходит в первом полупериоде,опри превышении порога самовозбуждения напряжением на входе первого усилителя 3 контур, состоящий из пер.теля 4, пропорциональное мощности этих колебаний, возрастает иа несколько порядков. Это напряжение поступает на синхронный детектор 7.

В момент времени —, по сигналу с

2 формирователя 8 импульсов переключатель 5 переключает выход первого усилителя 3 с входа второго усилителя 6 на вход третьего усилителя 9. Теперь напряжение с выхода первого усилителя 3 поступает на

его вход через третий усилитель 9 и фазоинвертор 10. При этом контур, состоящий из первого 3 и второго 6 усилителей, разрывается и замыкается другая цепь, состоящая из первого 3 и третьего 9 усилителей и фазоинвертора 10. Последний обеспечивает глубокую отрицательную обратную связь в этой цепи. Условия самовозбуждения колебаний перестают выполняться,. поэтому на выходе первого усилителя 3 остаются только свободные затухающие колебания. Скорость затухания определяется добротностью цепи и величиной отрицательной обратной связи в ней. В результате на выходе выпрямителя 4 формируется импульс напряжения, длительность которого определяется мощностью собственных шумов модуляционного радиометра. Напряжение на выходе синхронного детектора 7 пропорционально напряжению на выходе выпрямителя 4, а по знаку совпадает с управляющим напряжением 35 с генератора 11 управляющего напряже ния.

Таким образом, в пре агаемом модуляционном радиометре реализовано формирование двух последова1107076

Составитель Г. Степаненко

Редактор А. Козориз Техред М.Кузьма Корректор Н. Бонкало

Подписное

Заказ 5753/32 Тираж 711

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тельностей импульсов, длительности которых определяются мощностью полезного шумового сигнала на фоне собственных шумов радиометра и мощностью собственных шумов, с последующим измерением разности средних значений длительности импульсов в каждой последовательности за время интегрирования.

Введение в схему модуляционного радиометра первого, второго и третьего усилителей, фазоинвертора, выпрямителя, переключателя и формирователя импульсов позволяет повысить чувствительность предлагаемого модуляционного радиометра по сравнению с известными.