Модуляционный радиометр

 

МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий антенно-волноводный тракт, два циркулятора, два синхронных детектора, опорный генератор и приемник , вход и выход которого соединены соответственно с первым плечом первого циркулятора и первыми входами обоих синхронных детекторов, вто рые входы которых соединены с выходом опорного генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения поляризационных характеристик радиотеплового излучения , введены генератор игума, выход которого соединен с первым плечом второго циркулятора, поляризационный разделитель, вход которого соединен с выходом антенно-волноводного тракта, два коммутатора, аттенюатор. датчик температуры, соединенные последовательно первый аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, первый делитель, первый счетчик и первый индикатор, соединенные последовательно второй аналогоцифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, второй делитель, второй счетчик и второй индикатор, соединенные последовательно третий синхронный детектор, два входа которого соединены соответственно с выходами приемника и опорного генератоi ра, и третий аналого-цифровой преобразователь , выход которого соединен (Л с вторыми входами обоих делителей, четвертый аналого-цифровой преобразователь , вход и выход которого соединены соответственно с выходом датчи5 ка температуры и вторыми входами обоих счетчиков, вход и выход первого коммутатора соединены соответственно с первым выходом поляризационного СО разделителя и вторым плечом второго циркулятора, третье плечо которого соединено с входом второго коммутаО5 тора, управляющий вход которого соеIND динен с управляющими входами первого коммутатора, аттенюатора и выходом опорного генератора, два остальных плеча первого циркулятора соединены соответственно с выходами второго коммутатора и аттенюатора, вход которого соединен с вторым выходом поляризационного разделителя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5D G 01 S 13/95 ф;.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

) Д;

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3596721/18-09 (22) 26. 05.83 (46) 15.09.84. Бюл. N - 34 (72) В.Н. Вьюгинов, С.П.. Гинеотис и Г.Г. Щукин (71) Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова и Муромский филиал Владимирского политехнического института (53) 621.396.96(088.8) (56) 1. Богородский В.В., Канарей— кин Д,Б., Козлов A.È. Поляризация рассеянного и собственного радиоиз.лучения земных покровов. Л., Гидрометеоиздат, 1981, с. 187, рис. 44.

2, Там же, с. 186, рис. 42 (прототип). (54)(57) МОДУЛЯЦИОННЪ|Й РАДИОМЕТР, содержащий антенно-волноводный тракт, два циркулятора, два синхронных детектора, опорный генератор и приемник, вход и выход которого соединены соответственно с первым плечом первого циркулятора и первыми входами обоих синхронных детекторов, вто рые входы которых соединены с выходом опорного генератора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности определения поляризацион ных характеристик радиотеплового излучения, введены генератор шума, выход которого соединен с первым плечом второго циркулятора, поляризационный разделитель, вход которого соединен с выходом антенно-волноводного тракта, два коммутатора, аттенюатор, датчик температуры, соединенные последовательно первый аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, первый делитель, первый счетчик и первый индикатор, соединенные последовательно второй аналого-. цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, второй делитель, второй счетчик и второй индикатор, соединенные последовательно третий синхронный детектор, два входа которого соединены соответственно с выходами приемника и опорного генератора, и третий аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с вторыми входами обоих делителей, четвертый аналого-цифровой преобразователь, вход и выход которого соединены соответственно с выходом датчика температуры и вторыми входами обоих счетчиков, вход и выход первого коммутатора соединены соответственно с первым выходом поляризационного разделителя и вторым плечом второго с циркулятора, третье плечо которого соединено с входом второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с управляющими входами первого коммутатора, аттенюатора и выходом опорного генератора, два остальных плеча первого циркулятора соединены соответственно с выходами второго коммутатора и аттенюатора, вход которого соединен с вторым выходом поляризационного разделителя.

Изобретение относитс?1 к радиотехнике, в частности к и:1сси1?ной рауе?зоП(1!< ЯЦIIИ ° H МОЖЕТ IIС ПОЛЬ ЗО ВЛТ ЬС Я 13 PЛ и!Еометеорологии для определения -г 0!I I ризационньгх составляю<дик p 77!I(теплового излучения.

Извес ген модуляционный радиометр, содержащий антенную .систему, е?оляризационный коммутатор„ коммутатор с большим временем переключения, быстродействующий коммутатор, приемник и опорную рупорную антенну 13.

Однако этот модуляционный радиометр имеет недостаточную точность измерения вследствие временного разделения измерения Вертикальной и горизонтальнсй составляющих радиотеплового излучения.

Наиболее близким к изобретению является модуляционный радиометр, содержащий антенно-волноводный тракт, два циркулятора, два синхронньгх детектора, опорный генератор и приемник, вход и выход которого соединены соответственно с первым плечом первого циркулятора и первыми входами обоих синхронных детекторов, вторые входы которых соединены с выходом опорного генератора C 23.

Однако такой модуляционный радиометр имеет сравнительно низкую точность, так как коэффициенты передачи двух приемоуси37ительных тактов и их собственные шумовые свойства различны.

Цель изобретения — повьппение точности определения поляризационньтх характеристик радиотеплового излучения.

Для этого в модуляционный радиометр, содержащий антенно-волновоцный тракт, два циркулятора, два синхронных детектора, опорный генератор и приемник, вход и выход которого соединены соответственно с первым ?1лечом первого циркулятора и первь<мн входами обоих синхронных детекторов, вторые входы которых соединены с выходом опорного генератора, введены генератор шума, выход которого соединен с первым плечом второго циркулятора, поляризациониый разделитель, вход которого соединен с выходом антенно-волноводного тракта, два комму татора, аттенюатор, датчик температуры, соединенные последовательно первый аналого-ев?фровой преобразователь, вход которого соединен с выхо. дом первого синхронного детектора, и<. р !3ь<и <10:1из Г.<1, пер В! !и счетчик и пер!зь<<"! ?1!1!1?!хатор, сое,1llíåèíûå и<-след<>вате,<1,:":- <1130! «!на.того-пифро .:,ой прс Обр;3зонател<, Вход к. торого <70cfли« . н <. -i. ...и Второго с и?<хронного

Г

. д 13 а В Х!зд а к 0 Т 0 П 0 Г 0 соединены 000T?3етстнен;<о с Выходами приемпика и опорногG генератора, и третий анало1 о-цифровой преобра зовятель, выход которого соединен с вторыми входами обоих делителей, четвертый аналого-цифровой преобразователь, BxoJl и выход которого соединены соотВетственно с Выходом датчика температуры и !!Top»l входами обоих счетчиков, вход и вь!ход первого ком"?утатора со? динень< соответственно с пер2<".! зым выходом поляризапнонног0 раздели-. теля и вторым плечо..< второго циркулятора, треть? плечо которого соединоно с Входом второгс коммутатора, уп = равляющий вход которого соединен с упра?зл "0<3!öè"f?I 1?ходами первого коммутаз Ора., аттенюатора ?. выходом спорно"0 — ef!epa Topa, два ос тальньех и.!ечa первого циркулятора соединены с00Тветс. твенно с Выходя?я второго коммуЗО тятора и аттепюатора, вход которого со =ливен с вторым Выходом поляриза, 1IoIIного разделителя.

На фиг. 1 предстяе:леня структур!!ая з— лектрическая схема предлагаемого: !Оду31s?циoепзогo pае?иot«етра; на фиг. 2 — време

?ре TIII< 12 синхронные детекторы, опорный ге:!<ра-.ор 13, па.-чик 14 темпера".уры, первый I5, Второй 1б, третий 17 и четвертый 18 анало. -о-цифровые преобразователи, перв??й 19 и езтсрой 20 делители, первый 21 и второй 22 счетчики, первый 23 и второй 24 индикато. ры,, Иодуляци<3нный рад

Радиотепловое излучение через антенно-1307: оводный тракт 1 поступает на Вход поляризацион1:<ого разделите3 11137 ля 2, который разделяет сигнал "Гадиотепловое излучение на две составляющие с различной ортогональной поляризацией. Одна составляющая, мощность которой Т, измеряемая в едини5 цах температуры, с первого выхода поляризационного разделителя 2 поступает на вход первого коммутатора 3.

Другая поляризационная составляюшая, мощность которои Т, поступает на 10 вход аттенюатора 7 с второго выхода поляризационного разделителя 2. Выходной сигнал генератора 5 шума поступает на первое плечо второго циркулятора 8. С выхода опорного генератора 13 на управляющие входы первого 3, второго 6 коммутаторов и аттенюатсра 7 поступают управляющие импульсные сигналы, форма которых пока зана на фин. 2б, в, r. В интервале

20 времени от до t + —,, где пеоиод следования управляющих импульсов опорного генератора 13, открыты оба коммутатора 3 и 6 и аттенюатор 7, при этом поляризационная составляющая Тп с первого выхода поляризационного разделителя 2 через открытый первый коммутатор 3, второй циркулятор 8, открытый второй коммуЗО татор 6 и первый циркулятор 4 поступает на вход приемника 9, а поляризационная составляющая Т, с второго вхо да поляризационного разделителя 2 через открытый аттенюатор 7, первый циркулятор 4, открытый второй коммутатор 6 и второй циркулятор 8 поступает на выход генера-.ора 5 шума и на его сопротивлении рассеивается.

Выходной сигнал генератора 5 шума, мощность которого Т ш, через второй циркулятор 8 и первый коммутатор 3 поступает на первый выход поляризационного разделителя 2 и поглощается его сопротивлением. В интервале вре45 мени от t + "/2, до t +, второй коммутатор 6 и аттенюатор закрыты, и сигнал, присутствующий на выходе аттенюатора 7, имеет нормированную эталонную величину, мощность которой

Т . Этот сигнал с выхода аттенюатора 7 через первый циркулятор поступает на вход приемника 9, предварительно отразившись от вь;..ода закрытого второго коммутатора 6 ° В интервале времени от t + iо до t + 3/2 t, открыт только аттенюатор 7, и поляризационная составляющая Т, с выхода

62 4 поляризационного рззлс лителя 2 поступает через открытий аттенюатор 7 и первый циркулятор 4 на вход приемника 9. R интервале времени от

t + 3/2т, до t + 2 7, первый коммутатор 3 и аттенюатор 7 закрыты, а второй коммутатор 6 открыт. Сигнал Т,п с выхода генератора 5 шума проходит через второй циркулятор 8, второй коммутатор 6 и первый циркулятор 4 также на вход приемника 9, куда также поступает сигнал Т с выхода аттенюатора 7. Временная диаграмма, отражающая наличие сигналов на входе приемника 9, показана на фиг. 2а.

В приемнике все сигналы подвергаются преобразованию по частоте, усилению и квадратичному детектированию.

С выхода приемника 9 продетектирован. ные сигналы поступают на входы синхронных детекторов 10-12, на вторые входы которых поступает сигнал опорного генератора 13, изменяющий коэффициенты передачи синхронных детекторов, закономерность изменения которых показана на фиг. 2д, е и ж соответственно. В результате на выходах синхронных детекторов 10 11 и 12 соответственно появятся следующие сигналы:

V = — С Т

4 где G — коэффициент передачи приемника 9.

Сигналы с выходов первого и второго синхронных детекторов 10 и 11 преобразуются аналого-цифровыми преобразователями 15 и 16 соответственно в гропорциональную им частоту, а сигнал с выхода третьего синхронного детектора 12 преобразуется третьим аналого-цифровым преобразователем 17 в соответствующий ему цифровой код. Этот цифровой код задает коэффициент деления делителей 19 и

20, поступая на вторые входы первого и второго делителей. Переменный коэф. фициент деления обеспечивает пропорциональность частоты выходных сигналов делителей соответственно выражениям (Т,-Т„) и (Т,-Т, ). Поскольку величины выходных сигналов всех синхронных детекторов пропорциональны одной и той же величине — коэффициенту передачи приемника 9, значения частот сигналов на выходах делителей 19 и 20 не зависят от этого коэффициента, чем и обеспечивается высокая точность определения поляризационных составляющих радиотеплового излучения. Для определения эталонной величины Т используется датв чик 14 температуры, который находится в тепловом контакте с аттенюатором 7 и, следовательно, сигнал на выходе датчика 14 при закрытом состоянии аттенюатора 7 пропорционален заданной величине — известной температуре этого аттенюатора. Коэффи1 циент стоячей волны приемника совместно с первым циркулятором 4;устанавливается близким к единице, и при закрытой втором коммутаторе радиотепловое излучение аттенюатора 7 в единицах температуры не отличается от величины термодинамической температуры аттенюатора 7. Выходной сигнал датчика .14 температуры, пропор- . циональный температуре аттенюатора, преобразовывается аналого-цифровым преобразователем 18 в пропорциональную ей частоту и поступает на вторые входы счетчиков 21 и 22„К первым входам этих счетчиков подводятся сиг налы с соответствующих делителей.

На выходах счетчиков 21 и 22 образо5 вывается двоично-десятичный код, соответствующий соответственно поляризационным составляющим радиотеплового излучения Т и Т,, величины которых отображаются соответственно индикаторами 23 и 24.

Технико-экономический эффект от использования предложенного модуляционного радиометра заключается в по. вышении точности измерения поляризационных составляющих радиотеплового излучения, например, полностью исключается погрешность, вносимая изменением усиления приемника, которая для прототипа составляет около 13%

20 при изменении коэффициента усиления приемника на 1 дб. Кроме того, предложенный модуляционный радиометр позволяет повысить оперативность получения информации за счет автоматизации процесса измерения при машинной обработке информации, снимаемой с выходов счетчиков, на которых она уже имеет вид цифрового кода.

1 1 13762

ФЬг,2

Составитель Ю. Кузнецов

Редактор H. Швыдкая Техред Т.Фанта Корректор Г. Решетник

Заказ 6615/38 Тираж 710 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