Корреляционный радиометр
КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий соединенные последовательно антенну, первый делитель мощности и первьй усилитель высокой частоты , второй усилитель высокой частоты , вход которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, соединенные последовательно первые умножитель и интегратор, отлиZHZb чающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности , введены второй и третий делите ,ли мощности, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей высокой частоты , а первые выходы - с соответствующими входами первого умножителя, соединенные последовательно первьй квадратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора, сумматор и блок извлечения квадратного корня, выход которого является выходом корреляционного радиометра, соединенные последовательно фазовращатель, i вход которого соединен с вторым выходом второго делителя мощности, втосл рой умножитель, второй интегратор и второй квадратор, выход которого соес: динен с вторым входом сумматора, второй выход третьего делителя мощности соединен с вторым входом второго умножителя. 05 .4 tC
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1116402 А
Зш G 01 $13700; С П1 R 29 08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ
3CF Ofg3Py g
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I,",,,,"„, „„13
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, I (21) 3441391/18-09 (22) 18.05.82 (46) 30.09.84. Бюл. к- 36 (72) А.С. Султанов и В.А.. Кулаков (53) 621.396.96(088.8) (56) 1. Радиолокационные станции и системы. Справочник по радиолокации. под ред. M.M. Вейсбейна. M., "Советское радио", 19?8, т. 4, с.269, рис 18.
2. Башаринов А.E. и др. Измерение радиотепловых и плазменных излучений.
M., "Советское радио", 1968, с. 360, рис. XVI (прототип). (54)(57) КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий соединенные последовательно антенну, первый делитель мощ ности и первый усилитель высокой частоты, второй усилитель высокой частоты, вход которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, соединенные последовательно первые умножитель и интегратор, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, введены второй и третий делите.ли мощности, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей высокой частоты, а первые выходы — с соответствующими входами первого умножителя, соединенные последовательно первый квадратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора, сумматор и блок извлечения квадратного корня, выход которого является выходом корреляционного радиометра, соединенные последовательно фазовращатель, вход которого соединен с вторым выхо- В дом второго делителя мощности, второй умножитель, второй интегратор и второй квадратор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, второй выход третьего делителя мощности соединен с вторым входом второго умножителя. Ми4»
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к пассивной радиолокации и может1использовать(Ф
) ся при радиофизических измерениях интенсивности шумовых сигналов.
Известен корреляционный радиометр, содержащий антенну, два усилителя высокой частоты, перемножитель и интегратор Г1 $.
Известный корреляционный радио" метр не обладает высокой точностью измерения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является корреляционный радиометр, содержащий соединенные последова" тельно антенну, первый делитель мощности и первый усилитель высокой частоты, второй усилитель высокой частоты, вход которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, соединенные последовательно первые умножитель и интегратор (2 j..
Данный корреляционный радиометр не обеспечивает требуемую точность измерения и чувствительности, вследствие зависимости выходного отношения сигнал/шум от идентичности фазово-частотных характеристик двух каналов усиления сигнала. зо
Цель изобретения — повышение чувствительности и точности.
Поставленная цель достигается тем, что в корреляционный радиометр, содержащий соединенные последовательно антенну, первый делитель мощности и первый усилитель высокой частоты, второй усилитель высокой частоты, вход которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, соединенные последовательно первые умножитель и интегратор, введены второй и третий делитель мощности, входы которых соединены соответствен" но с выходами первого и второго усилителей высокой частоты, а первые выходы — с соответствующими входами первого умножителя, соединенные последовательно первый квадратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора, сумматор и блок извлече- о ния квадратного кофия, выход которого является выходом корреляционного радиометра, соединенные последовательно фазовращатель, вход которого соединен с вторым выходом второго делителя мощности, второй умножитель, второй интегратор и второй квадратор, выход которого соединен, где — приращение фазы сигнала, обусловленное смещением нуля ФЧХ второго усилителя
6 высокой частоты относительно центральной частоты.
6402
2 с вторым входом сумматора, второй выход третьего делителя мощности соединен с вторым входом второго умножителя.
На чертеже представлена структурная злектрическая схема предлагаемого корреляционного радиометра.
Корреляционный радиометр содержит антенну 1, первый 2, второй 3 и третий 4 делители мощности, первый 5 и второй 6 усилители высокой частоты
J первый 7 и второй 8 умножители первый .
9 и второй 10 интеграторы, первый 11 и второй 12 квадраторы, сумматор 13, фазовращатель 14 и блок 15 извлечения квадратного корня.
Корреляционный радиометр работает следующим образом.
С выхода антенны 1 на вход первого делителя 2 мощности поступает сигнал ()c(tl=,4(tl cps (р1+ (t)), где ii (t ) — закон изменения амплитуды полезного сигнала; мр — центральная частота полезного сигнала;
4(t) — закон изменения фазы полезного сигнала.
Первый делитель 2 мощности делит мощность сигнала пополам на своих выходах. Аналогично работают второй и третий 4 делители мощности, Сигнал с первого выхода первого делителя 2 мощности усиливается линейно и на выходе первого усилителя 5 высокой частоты сигнал имеет вид
0 (И вЂ” g (t) ppg fag E,+ V(t)+V ) (g } где Y„ - приращение фазы сигнала, обусловленное смещением нуля фазово-частотной характеристики (ФЧХ) первого усилителя 5 высокой частоты относительно центральной частоты.
С второго выхода первого 2 делителя мощности сигнал поступает на вход второго 6 усилителя высокой частоты, усиливается в нем и на выходе усилителя 6 высокой частоты имеет вид: с %= у А()cps f>pt P(t)+p ), (pj .1
3 1116
Следует иметь в виду, что в выходных сигналах усилителей высокой частоты присутствуют шумовые составляющие.
На первых выходах второго 3 и . третьего 4 делителей мощности сигналы будут иметь вид .. — Я(Ц С05 ((2до + М(С)Яс (); (3)
1 l0
2 Я (t l co 5 02о t+ (()+ (.) (4 ) Сигнал (3) с первого выхода второ" го 3 делителя мощности поступает на первый вход первого 7 умножителя, 15 на второй вход которого поступает сигнал (4) с первого выхода третьего
4 делителя мощности, и на выходе первого 7 умножителя сигнал имеет вид:
20 —, Я (Ц F5 (Ч„- Y, J сь) 30 и гДе, Я (t) ) Я (t)dt, а 12 — время инг о тегрированйя.
«35
Сигнал на выходе первого квадратора 11 будет иметь вид: —,", (Я (tll 2(V, V,)
Этот выходной сигнал первого квадратора 11 поступает на первый вход сумматора 13.
С второго выхода второго 3 делителя мощности сигнал поступает на фаэовращатель 14,. который вращает фазу входного сигнала на 90, и, о следовательно, сигнал на выходе фазовращателя 14 имеет вид:
Т) ) 1 . 50 о д() соэ „) +((ц+(-И= — Я(Ц52п х °
1 2J х )(A2 g Я- P (с) + g ) () Этот сигнал поступает на первый 55 вход второго 8 умножителя, на второй вход которого поступает сигнал с вто/рого выхода третьего 4 делителя
-Й (С)ссс(Ч-Ч (+-A (t)cos(2w t+tstt)(t)t с
Сигнал (5) с выхода первого 7 умно 25 жителя поступает на вход первого 9 инI тегратора, выходкой сигнал которого будет иметь вид
402 4 мощности, и выходной сигнал второго
8 умножителя имеет вид:
-Я (tls s(Ч-Ч ) ° — Я (t)s n(2w t 2V(t) ×t), . (9)
С выхода второго 8 умножителя сигнал (9) поступает на вход второго 10 интегратора, на выходе которого он приобретает вид: — (4) 5) („- q ) (о) .
Сигнал (10) возводится в квадрат
:вторым квадратом 12, выходной сигнал которого имеет вид:
Г 2 12 .)А ()) 5 ° (VÄ-y ) (Ц)
Этот .сигнал поступает на второй вход сумматора 13 и взаимодействуя в еумматоре с сигналом (7), образует выходной сигнал сумматора 13, имеющего вид:
I — (А (t)) ccs (Ч вЂ” Ч )с (яt(tj)ts 2 („- 1,)= — "(л (ц(, (2)
Сигнал (12) с выхода сумматора
13 поступает на вход блока 15 извлечения квадратного корня, на выходе которого результирующий сигнал будет определяться выражением: — Я) или
1 2 1
8 8 с где Š— энергия полезного сигнала.
Следовательно, выходной сигнал предлагаемого корреляционного радиометра пропорционален энергии входного полезного сигнала и не зависит от разности фаз (Ч„- 4 ), обусловленной неидентичностью фазово-частотных характеристик усилительных каналов радиометра.
Вследствие отсутствия корреляции между шумовыми сигналами усилителей высокой частоты корреляционного радиометра, среднее значение шумового сигнала на выходе корреляционного радиометра будет близко к нулевому уровню.
Теоретический анализ работы предлагаемого корреляционного радиометра для случая отношения сигнал/шум на входе антенны показал, что потенциальная чувствительность предлагаемого корреляционного радиометра, определяемая воздействием шумовых составляющих выходного сигнала уси1 116402
5 лителей 5 и 6 высокой частоты будет определяться выражением где Р
c nein ат
i )
Р
Ts ш
Составитель N. Кузнецов
Редактор А. Ревин Техред Ж.Кастелевич Корректор 0 ° Тигор
Заказ 6925/37 Тираж 710 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
133035,.Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чувствительность корреляционного радиометра в единицах мощности; 10 .чувствительность корреляционного радиометра в единицах температуры; мощность шумовой состав" ляющей сигнала, обусловлен t5 ная шумами усилителей вы.сокой частоты; шумовая температура усилителей высокой частоты; время интегрирования; 20 полоса пропускания усилителей 5 и б высокой частоты.
Это выражение показывает, что потенциальная чувствительность предлагаемого корреляционного радиометра соответствует потенциальной чувствительности известных корреляционных радиометров.
Реальная чувствительность предлагаемого корреляционного радиометра выше, чем у известных, так как в предлагаемом корреляционном радиометре отсутствуют шумовые составляющие выходного сигнала, обусловленные влиянием неидентичности фазовочастотных характеристик усилителей. высокой частоты. Технико-экономическая эффективность предлагаемого корреляционного радиометра заключается в повышении точности измерений, увеличении дальности действия, возможности использования в нем дешевых усилителей высокой частоты, что уменьшает затраты на их . изготовление и настройку.
