Модуляционный радиометр

 

МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР , содержащий последовательно соединенные антенну, модулятор и смеситель, опорный вход которого подключен к выходу гетеродина, последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, усилитель низкой частоты , синхронный детектор и блок регистрации , генератор опорного напряжения, первым выходом подключенный к управляющим входам модулятора и синхронного детектора , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен второй синхронный детектор, вход которого соединен с входом первого синхронного детектора , а выход - подключен к второму входу блока регистрации, при этом управляющий вход второго синхронного детектора подключен к второму выходу генератора опорного напряжения и к второму управляющему входу модулятора, вы.ход смесителя подключен к входу усилителя промежуточной частоты, а модулятор выполнен в виде частотного модулятора, содержащего два диплексера и два амплитудных модул 1тора , при этом вход первого диплексера является сигнальным входом частотного модулятора, а его выходы через первый и второй амплитудные модуляторы соответственно подключены к первому и рому входу второго диплексера, выход ко (Л торого является выходом частотного .модулятора , при этом управляющие входы первого и второго амплитудных модуляторов являются соответственно первым и вторым управляющими входами частотного модулятора .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D G 01 R 29 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3242579/18-21 (22) 20.01.81 (46) 23.03.83. Бюл. № 11 (72) В, А. Рассадовский

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (71) Горьковский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (53) 621.317.799 (088.8) (56) 1. Ж. «Известия ВУЗов. Радиофизика», спец. выпуск «Радиоастрономия», т. XIX, 1976, № 11, с. 1475 (прототип). (54) (57) МОДУЛ ЯЦИОННЫИ" РАДИОМЕТР, содержащий последовательно соединенные антенну, модулятор и смеситель, опорный вход которого подключен к выходу гетеродина, последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, усилитель низкой частоты, синхронный детектор и блок регистрации, генератор опорного напряжения, первым выходом подключенный к управляющим входам модулятора и синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повыSU» 1007048 А щения точности измерений, в него введен второй синхронный детектор, вход которого соединен с входом первого синхронного детектора, а выход — подключен к второму входу блока регистрации, при этом управляющий вход второго синхронного детектора подключен к второму выходу генератора опорного напряжения и к второму управляющему входу модулятора, выход смесителя подключен к входу усилителя промежуточной частоты, а модулятор выполнен в виде частотного модулятора, содержащего два диплексера и два амплитудных модулятора, при этом вход первого диплексера является сигнальным входом частотного модулятора, а его выходы через первый и второй амплитудные модуляторы соответственно подключены к первому и второму входу второго диплексера, выход которого является выходом частотного .модулятора, при этом управляющие входы первого и второго амплитудных модуляторов являются соответственно первым и вторым управляющими входами частотного модулятора.

1007048

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиоастрономии для измерения спектра мощности космического радиоизлучения и метеорологии для определения влагосодержания атмосферы путем исследования ее .собственного радиоизлучения.

Известен модуляционный радиометр, основанный на спектральном анализе шумовых составляющих радиоизлучения, он содержит последовательно соединенные моду- 10 лятор, смеситель с двумя гетеродинами и усилитель промежуточной частоты, генератор опорного напряжения и гибридные размножители мощности, к выходам которых подключены базовые четырехканальные блоки анализатора, подключенные через коммутатор к блоку регистрации. На входе каждого блока анализатора включены фильтры сосредоточенной селекции. Каждый канал содержит усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, усилитель низкой частоты и синхронный детектор. Устройство позволяет одновременно наблюдать несколько составляющих спектра мощности радиоизлучения Солнца (1) .

Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения 25 спектральных компонент сигнала, обусловленная неидентичностью измерительных каналов и невозможность прецизионного измерения разности уровней мощности этих ком по не нт.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в модуляционный радиометр, содержащий последовательно соединенные антенну, модулятор и смеситель, опорный вход которого подключен к выходу гетеродина, последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, усилитель низкой частоты, синхронный детектор и блок регистрации, генератор опорного напряжения, первым выходом подключенный к управляющим входам модулятора и синхронного детектора, введен второй синхронный детектор, вход которого соединен с входом первого синхронного детектора, а выход — подключен к второму входу блока регистрации, при этом управляющий вход второго синхронного детектора подключен к второму выходу генератора опорного напряжения и к второму управляющему входу модулятора, выход смесителя подключен к входу усилителя промежуточной частоты. Модулятор выполнен в виде частотного модулятора, содержащего два диплексера и два амплитудных модулятора, при этом вход первого диплексера является сигнальным входом частотного модулятора, à его выходы через первый и второй амплитудные модуляторы соответственно подключены к первому и второму входу второго диплексера, выход которого является выходом частотного модулятора, управляющие входы первого и второго амплитудных модуляторов являются соответственно первым и вторым управляющими входами частотного модулятора.

На чертеже приведена структурная схема модуляционного радиометра.

Модуляционный радиометр содержит антенну 1, частотный модулятор 2, смеситель 3, гетеродин 4, усилитель 5 промежуточной частоты, квадратичный детектор 6, усилитель 7 низкой частоты, синхронные детекторы 8 и 9, блок 10 регистрации, генератор ll опорного напряжения.

Частотный модулятор 2 выполнен в виде первого диплексера 12, первого амплитудного модулятора 13 и второго модулятора

15 и второго диплексера 14.

Радиометр работает следующим образом.

Шумовой сигнал в широкой полосе частот принимается антенной 1. Принятый сигнал в частотном модуляторе 2 разделяется на прямой и зеркальный спектральные интервалы с помощью диплексера 12.

Сигналы прямого и зеркального спектральных интервалов модулируют напряжениями разных частот с произвольной фазой (коэффициент модуляции Кж100 /o) с помощью амплитудных модуляторов 13 и 15 и генератора 11 модулирующего напряжения.

Модулированные сигналы прямого и зеркаль-, ного спектральных интервалов преобразуют с помощью диплексера 14. Суммарный сигЗО над с выхода диплексера 14 с помощью балансного смесителя 3 и гетеродина 4 преобразуют на промежуточную частоту. Сигнал промежуточной частоты усиливается усилителем 5, детектируется квадратичным детектором 6 и усиливается усилителем 7 низкой частоты. Затем вновь разделяют сигналы прямого и зеркального спектральных интервалов с помощью синхронных детекторов 9 и 8 и генератора 11 и их раздельно индицируют в блоке 10 регистрации.

Для определения разности уровней мощности спектральных компонент сигнала их одновременно модулируют проти вофазны ми напряжениями одной частоты с помощью амплитудных модуляторов 13 и 15 и гене4 pampa 1!. В этом случае в течение одной половины периода. на диплексер 14 подают сигнал в полосе прямого спектрального интервала, а в течении другой — в полосе зеркального спектрального интервала. Сигнал после диплексера 14 преобразуется в сигналы промежуточной частоты с помощью балансного смесителя 3 и гетеродина 4, которые усиливаются, детектируются, вновь усиливаются с помощью усилителя 7 низкой частоты. Синхронный детектор 9 (детектор 8 отключен) формирует напряжение, про55 порциональное разности уровней мощности сигналов в прямом и зеркальном спектральных интервалах. Это напряжение индицируется в блоке индикации.

1007048

Составитель Л. Муранов

Техред И. Верес Корректор А. Гриценко

Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент»,. г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Г. Волкова

Заказ 2132 69

Мощность, измеряемая модуляционным радиометром, определяется соотношением, W = K(TA — Тэ)Л1вч, где К вЂ” коэффициент Больцмана; дев М -Ф„- полоса пропускания фильтров диплексеров 12 и 14;

7„— аффективная температура шумового сигнала, поступающего от антенны; рв — эффективная температура шумового сигнала, поступающего от эталонной нагрузки.

Напряжение на выходе каждого синхронного детектора 9 пропорционально величине бвч К(Тл — Тз М1в„, 15 где G1,ö — коэффициент усиления сигнала в приемном тракте.

При изменении коэффициента усиления тракта. выходной сигнал изменяется на величину эквивалентной Шумовой температуры вида

Ьб

»ку (Тл та) овч гдеАΠ— абсолютное изменение коэффициента усиления.

При осуществлении двухканального приема по схеме известного радиометра при равенстве мощностей сигналов в обоих каналах, выходные напряжения каждого канала могут отличаться друг от друга на величину (TA Тэ ) (SG! — 6G2), где SG„SG — относительные изменения коэффициента усиления каждого канала.

В предлагаемом устройстве эта ошибка отсутствует ввиду того, что усиление сигнала в каждом спектральном интервале осуществляется одним — трактом усиления, что повышает точность измерений.

В каждом канале известного радиометра осуществляется измерение разности мощностей сигнала и эталонной нагрузки. При этом в выходном напряжении появляется ложный сигнал, пропорциональный ЬТв(лвч, где ЬТа — флуктуации эффективной температуры нагрузки. В предлагаемом устройст- ве при непосредственном измерении разности мощностей сигнала в двух спектральных интервалах эталонная нагрузка отсутствует, что также обеспечивает повышение точности измерений за счет исключения флуктуаций мощности нагрузки.