Сканирующий радиометр

С0О3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН щ)4 G 01 W 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;„ *

И A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"ьк = . (21) 3831355/24-25 (22) 26,12.84 (46) 15.09.86, Бюл. N 34 (71) Государственный научно-исследовательский центр изучения природных ресурсов (72) М.В. Бухаров, Л.А. Пенязь, А.Ю. Прозоровский и С.A. Кочеров (53) 551.508.25(088.8) (56) Башаринов А.Е. и др. Радиоизлучение Земли как планеты, М.: Наука, 1974, с. 120.

Евсиков Ю.А. Преобразование случайных процессов в радиотехнических устройствах. M.: Наука, 1977, с. 220, рис. 6.4. (54) (57) СКАНИРУЮЩИЙ РАДИОМЕТР, содержащий подвижную антенну, генератор опорного сигнала с двумя выходами, смеситель с усилителем промежуточной частоты, гетеродин, усилитель низкой частоты с прямым и инверсным выходами, N синхронных детекторов и квадратичный детектор, вход которого подключен к выходу смесителя с усилителем промежуточной частоты, подсоединенного одним входом к выходу гетеродина, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены два источника опорного излучения, вычитатель, управляемый делитель, Ы интеграторов, N-1 сумматоров и N-1 умножителей, „„SU„1257598 А 1 а синхронные детекторы выполнены двухканальными компенсирующего типа с двумя информационными и двумя управляющими входами и подключены информационными входами к соответствующим выходам усилителя низкой частоты и управляющими входами — к соответствующим выходам генератора опор.ного сигнала, выход подвижной антенны подсоединен к другому входу смесителя с усилителем промежуточной частоты, выход квадратичного детектора соединен с входом усилителя низкой частоты, И-1 умножителей подключены одними входами через соответстQ вующие интеграторы к выходам соответ- Е ствующих синхронных детекторов, другими входами — к выходу управляемого делителя и выходами — к одним входам соответствующих сумматоров, управляемый делитель подключен управляющим входом к выходу N-го синхронного детектора через N é интегратор и инlaaaL формационным входом — к выходу вычитателя, один вход которого подсоединен к выходу одного источника опорно- ©" го излучения, а другой вход соединен с выходом другого источника опорного излучения и с другим входом (И-1)-го сумматора, другой вход каждого последующего сумматора подключен к выходу предыдущего сумматора, выходы которых являются соответствующими выходами радиометра. 3

1 12575

Изобретение относится к радиометрии, а именно к технике дистанционного зондирования метеорологических параметров атмосферы и подстилающей поверхности, и может быть использовано, например, для оперативного определения интегрального содержания во-. дяного пара в атмосфере по результатам уходящего радиотеплового излучения на длине волны 1,35 см, а также 10 при оперативном определении контрастов уходящего радиотеплового излучения земной поверхности, измеряемых на длине волны 0,8 см.

Целью изобретения является повыше- 15 ние чувствительности сканирующего радиометра.

На фиг. 1 представлена функцио" . нальная схема сканирующего радиометра; на фиг. 2 — функциональная схема 20 подвижной антенны; на фиг. 3 — функциональная схема генератора опорного сигнала, Сканирующий радиометр содержит (фиг. 1) подвижную антенну 1, радио- 25 метрический приемник 2, состоящий из смесителя 3, гетеродина 4, усилителя 5 промежуточной частоты, квадратичного детектора б и усилителя 7. низкой частоты, И синхронных детек- 30 торов 8»,... 8,...„ S,Н интеграторов 10,...,10,..., 10, генератор 11 опорного сигнала,(8-1.) умножителей "12,..., 12 ...,,12, вычи- 35 . татель 13, управляемый делитель 14 и источники 15 и 16 опорного излучения.

Выход подвижной антенны 1 подключен к одному входу смесителя 3, являющемуся входом радиометрического приемника 2, другой вход смесителя 3 соединен с выходом гетеродина 4, а выход смесителя 3 подключен через последовательно соединенные усилитель 45

5 промежуточной частоты и квадратичный детектор 6 к входу усилителя 7 низкой частоты, прямой и инверсный выходы которого, являющиеся соответствующими выходами радиометрического 50 приемника 2, соединены с первыми и вторыми входами синхронных детекторов 8,...,8,..., 8", подсоединенных третьими и четвертыми входами к соответствующим выходам генератора 11 опор- SS ного сигнала. Выходы синхронных детектоpos 8 8,...,8 подключены через

» .соответствующие интеграторы 9

98 з ...,9,..., 9" соответственно к

S первым входам умножителей 12 ...,12 ,12 и к управляющему входу управляемого делителя 14, информационный вход которого соединен с выходом вычитателя 13, а выход " с другими входами умножителей 12,..., 12,..., »»-»

12, подключенных своими выходами к одним входам соответствующих сумматоров 10,...,10 10 . Выход источника 15 опорного излучения подключен к одному входу вычитателя

13, другой вход которого соединен с выходом источника 16 опорного излучеН-» ния и другим входом сумматора 10

Другие входы остальных сумматоров

10,...,10 10 подключены соответственно к выходам предшествующих сумматоров 10,..., 10,..., 10

Подвижная антенна 1 состоит из (фиг. 2) из облучателя 17, вращающегося зеркала 18, укрепленного на валу шагового двигателя 19, который управляется сигналом с выхода генератора

11 опорного сигнала. Рядом с вращающимся зеркалом 18 установлены источники 15 и 16 опорного излучения, температура которых контролируется соответствующими датчиками 20 и 21 контрольного сигнала.

Генератор 11 опорного сигнала состоит (фиг. 3) из задающего генератора 22, счетчика 23 и дешифратора 24, в качестве которого могут быть использованы программируемая логическая матрица или постоянный запоминающий элемент, Сканирующий радиометр работает .следующим образом.

Подвижная антенна 1 сканирует радиотепловое излучение в диапазоне углов М» х cc, . Сканирование осуществляется под управлением сигнала частотой f, вырабатываемого генератором 11 опорного сигнала. Радиотепловое излучение, принятое подвижной антенной 1, преобразуется радиометрическим приемником 2 в сигнал с напряжением U(t), пропорциональным мощности P (» )радиотеплового излучения, причем спектр сигнала U(t) сосредоточен вблизи частоты f . Если учесть, что спектр шумовых составляющих выходного сигнала определяется зависимостью $,„ 1/f, то выбрав достаточно большую частоту f, можно разделить по частоте сигнал от шумов.

125

Однако выбор достаточно большой величины f, приводит к уменьшению времени приема излучения с одного элемента разрешения. Кроме того,при установке сканирующего радиометра, например, на искусственном спутнике

Земли (HC3) увеличение частоты f, приводит к повторному сканированию излучения с одного и того же участка поверхности. Для повышения чувстви- 10 тельности следует увеличивать время накопления выходного сигнала. Для устранения этого кажущегося противоречия частота f выбирается достаточно большой, а накопление сигнала про- 15 изводится для каждого j-ro элемента разрешения в отдельном интеграторе 9", иа который подается сигнал U(t) с выхода соответствующего синхронного детектора 8 только в тот момент време- 0

3 ни, когда подвижная антенна 1 принимает излучение с направления Ы и выJ ходное напряжение U(t) на выходе интеинтегратора 9 несет информацию о радиотепловом излучении с этого направ- 25 ления Р(Ы ) независимо от частоты f

0 и постоянной времени с интегратора 9

Таким образом, подвижная антенная выполняет одновременно развертку на строке и модуляцию входного излучения.

Если усилитель 7 низкой частоты пропропускает постоянную составляющую, определяемую радиояркостной температурой Т принимаемого излучения и шумовой температурой Т радиометрического приемника 2, то входной сигнал также имеет достаточно большую поста янную составляющую

U< Тк — Тк,

k Т„-Т„,) k

В умножителях 12,...,12,,...,12 каждая разность и U. =k (Т -Т ! RS Я(-11 сформированная синхронным детекторам

8 и интегратором 9, умножается на ! величину 1/!с, и выходной сигнал aU

f,.

=T> — Т,1 получается независимым от коэффициента Е передачи радиометрического приемника 2.

В каждом сумматоре 10> к разности

ЬУ; = Т„ — Т (!,! добавляется величи50 на Т (Äi, полученная в сумматоре 10О

В N-1-ом сумматоре в качестве Т Л-1! берется контрольный сигнал Тк . кi

Использование изобретения позволяет повысить чувствительность сканирующего радиометра, при этом существен55 но упрощаются входные цепи радиометрического приемника.

40 т =1(Т + Т ), где к — результирующий коэфФициент передачи радиаметрического приемника 2.

Постоянную составляющую kT мажЫ но скомпенсировать в каждом канале

t включив на выходе интегратора 9 соответствующий сумматор 10 и подав . на его второй вход сигнал опорного напряжения, равного (-kT ).

Если усилитель 7 низкой частоты не пропускает постоянной составляющей сигнала, то выходное напряжение

П не зависит от уровня шумов, поскольку он одинаков для каждого ка7598 4 нала, хотя в этом случае .теряется информация об абсолютном значении яркостной температуры Т, поскольку в этом случае м

2Т=О

Я

Для восстановления постоянной составляющей и калибровки и коэффициента k передачи радиометрического приемника 2 к двум дополнительным входам подвижной антенны 1 подключаются источники l5 и !б опорного излучения. В процессе сканирования два из N положений используются не для приема излучения, а для подключения источников 15 и 16 опорного излучения к входу радиометрического приемника

2. Источники 15 и 16 опорного излучения формируют излучение с радиояркастной температурой соответственно Тк к и Т . На вторых выходах источников мг

15 и 16 опорного излучения формируются контрольные электрические сигналы, пропорциональные Т„, и Тк . Синм К2 хронный детектор 8 выделяет сигнал разности

Uì=k(Tê -тк,) °

С вычитателя !3 на управляемый делитель 14 поступает контрольная разность U (Т„, — Т,, ), и, следовательно, на выходе управляемого делителя 1ч получается сигнал, величина которого обратна значению коэффициента k!

1257598

/(исiюо мюи.чу

Составитель В. Кастюхин

Техред А.Кравчук Корректор И. Демчик

Редактор А.Лежнина

Заказ 4915/45

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М(-35, Рау!1!скяя наб,,д, 4/5

Производственно-полиграфическое пред: рнятие, г. Ужгород, ул. Проектнан, 4