Устройство для измерения поляризации при аэроэлектроразведке

 

Изобретение относится к геофизике , а более конкретно - к аэроэлектроразведке , и предназначено для из-, мерения поляризации при дщстанционном аэрозондировании подстилакнцих поверхностей . Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит двух компонентную антенну, первый и второй усилители-преобразователи, первый и второй усилители, фазовьй детектор и устройство вычисления отношения амплитуд сигналов. Выходами устройства являются выход фазового детектора и выход устройства вычисления отношения амплитуд сигналов. Устройство дополнительно содержит первый и второй управляемые генераторы, первый и второй вычислители, первый и второй перемножители , третий и четвертый усилители, первый и второй функциональные преобразователи, первый и второй сумматоры, первый и второй фильтры нижних частот, фазовращатель, что позволяет обеспечить непрерывное отслеживание флюктуации параметров благодаря учету статистической природы параметров принимаемой электромагнитной волны, когда амплитуды и фазы в каналах подчиняются соответственно закону распределения плотности вероятности Релея и закону равномерного распределения. 1 ил. I (Л со 05 со а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (ll) (51) 4 G 01 V 3 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

7 ) <

).

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 4127065/31-25 (22) 17.07.86 (467 30.12.87. Бюл.У 48 (71) Московский институт инженеров гражданской авиации (72) А.И.Логвин и А.В.Межонов (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11-. 995047, кл. G 01 Ч 3/08, 1981.

Патент СНА N- 4100482, кл. 324-6, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ ПРИ АЭРОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ (57) Изобретение относится к геофизике, а более конкретно — к аэроэлек. троразведке, и предназначено для из-. мерения поляризации при дистанционном аэрозондировании подстилающих поверхностей. Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит двухкомпонентную антенну, первый и второй усилители-преобразователи, первый и второй усилители, фазовый детектор и устройство вычисления отношения амплитуд сигналов. Выходами устройства являются выход фазового детектора и выход устройства вычисления отношения амплитуд сигналов. Устройство дополнительно содержит первый и второй управляемые генераторы, первый и второй вычислители, первый и второй перемножители, третий и четвертый усилители, первый и второй функциональные преобразователи, первый и второй сумматоры, первый и второй фильтры нижних частот, фазовращатель, что позволяет обеспечить непрерывное отслеживание флюктуаций параметров благодаря учету статистической природы параметров принимаемой электромагнитной волны, когда амплитуды и фазы в каналах подчиняются соответственно закону распределения плотности вероятности Релея и закону равномерного распределения. 1 ил.

1 13631

Изобретение относится к геофизике, а именно к аэроэлектроразведке, и предназначено для измерения поляризации при дистанционном аэрозондиро- 5 ванин подстилающих поверхностей.

Цель изобретения — повышение точности, На чертеже представлена структур-. ная схема устройства. 10

Устройство содержит двухкомпонентную антенну 1, первый и второй усилители-преобразователи 2 и 3, первый и второй управляемые генераторы 4 и 5, первый — четвертый усилители 15

6 — 9, первый и второй вычитатели 10, 11> первый и второй перемножители

12,13, первый и второй функциональные преобразователи 14,15, первый и второй сумматоры 16,17, первый и вто- 20 рой фильтры 18, 19 нижних частот, первый и второй фильтры 20,21 нижних частот с регулируемой полосой пропускания, фазовый детектор 22, устройство 23 вычисления отношения амп-.. литуд сигналов, фазовращатель 24.

Устройство работает следующим образом..

Приходящая эллиптическая поляризованная электромагнитная волна, в 30 поляризацнонной структуре которой заложена информация о свойствах подстилающей поверхности, поступает на вход двухкомпонентной антенны 1, на входе которой образуется напряжение сигналов (.(t)(i = 1,2), соответствующих горизонтальной и вертикальной составляющим электромагнитной волны.

В каждом канале происходит.вьщеление амплитуды и фаз ортогонально поляри.-. 40 зованных составляющих. В каждом канале сигнал представляет собой аддитивную смесь одной из поляризованных составляющих S (t ) и шумовой помехи n;(t ) (i = 1,2), причем интен- 45 сивности шумов в каналах в общем случае не равны (Ид Ф Ио ):

q, () =А; (t ) с o s (я, + (;(t )+и; () (i=1, 2 )

Каналы приема ортогонально поляри- 50 зованных составляющих P (t.(i=1,2), поэтому для пояснения принципа работы устройства рассмотрим один из них них — первый канал.

Сигнал ((t ) с первого выхода двухкомпонентной антенны 1 поступает па первый вход первого усилителяпреобразователя 2, который осуществ.-.:: ляет весовое усиление входного сигнаcos(цi, — (g, )+n,(t);

А, (t) о

7- sin((p — Ч, )+n1(t) э

A(t) . и

1 1oi оценочное значение фазы

1-й ортогонально поляризованной составляющей; (4

S<4 (4) где q„

n, (t), n",(t) преобразованные первая и вторая шумовые составляющие.

Сигнал S<>(t) с первого (амплитудного) выхода первого усилителя-преобразователя 2 поступает на первый вход первого вычитателя 10, на второй вход которого поступает опорное напряжение А", с выхода второго усилителя 7, коэффициент усиления которого равен К6 = 1/2 Ио, . На выходе первого вычитателя 10 образуется сигнал

Я (4) = g — -(А,сов(ц,-Ч, )-А,) + о

+ и," (t), где и " (1 ) — преобразованная третья тумовая составляющая.

В .случае когда Cp, — y, = О, сигнал на выходе первого вычитателя 10 пропорционален ошибке слежения за амплитудой. S„(t ) = - — (А; -А; )+и, (t ) .

1 % ш о

Сигнал Я (1) с выхода первого вычитателя 10 через первый усилитель поступает на вход первого фильтра 20 нижних частот с регулируемой полосой пропускания, реализующий релеевский закон распределения плотности вероятности амплитуды

А А, v(A<) = — ехр

g2 б, и состоящий из первого сумматора 16, первого фильтра 18 нижних частот и

06 2 ла с коэффициентом усиления 1/N, и его синхронное детектирование.

Одновременно на второй вход первого усилителя-преобразователя 2 для обеспечения процесса детектирования подается опорное гармоническое колебание вида соз(а, t+ (g" ) от первого управляемого генератора 4. Первый усилитель-преобразователь 2 имеет два ab1хода — амплитудный и фазовый, сигналы которых с учетом фильтрации высокочастотных спектральных саставляющих имеют вид:

45

55 з 13631 первого функционального преобразователя 14, который осуществляет функциональное преобразование вида ,NA, /4А, . Полоса пропускания фильтра, 20 нижних частот с регулируемой полосой пропускания определяется зависимостью вида

Ид

Ыю 0 +,. ) 10

\ где И„, = 4Ы,б;;

oL — значение полосы пропускания первого фильтра 18 нижних частот с передаточ- 15 ной функцией в операторном виде к(р) =

1 ( р = — — оператор Лапласа.

dt

После фильтрации на выходе первого фильтра 18 нижних частот формируется напряжение А,, которое через второй усилитель 7 поступает на второй 25 вход первого вычитателя 10. Одновременно с этим напряжение А, с выхода фйльтра 18 нижних частот поступает на первый вход устройства 23 вычисления отношения амплитуд сигналов, на 30 второй вход которого подается аналогичное напряжение А из канала приг ема второй ортогонально поляризованной составляющей, структура которого аналогична структуре первого канала.

Сигнал Б,4(t) с второго (фазового) выхода первого усилителя-преобразователя 2 поступает на первый вход первого перемножителя 12, на второй вход которого подается оценочное 40 значение амплитуды А, с выхода фильтра 18 .нижних частот. Выходное напряжение первого перемножителя 12 имеет вид:

«

Б (t) = -gg — si>(9, — Ч, ) + и (t) о где й,(t) — вновь преобразованная шумовая составляющая,. оно управляет частотой выходных колебаний первого управляемого генератора 4, устраняя рассогласование между фазой принимаемого отраженного сигнала с оценочным значением фазы. При устранении рассогласования выходное напряжение первого перемножителя 12 равно нулю

Б (t) = 0 и гармоническое колебание вида eos(Q,t + 9, ) с выхода первого управляемого генератора 4 подается

06 4 на первый вход фазового детектора

22, на второй вход которого подается колебание вида sin(Q, t +(g ) с выхода фазовращателя 24. На выходе фазового детектора 22, который является первым выходом устройства, формируется напряжение, пропорциональное разности фаз ортогонально поляризованных составляющих отраженного от подстилающей поверхности сигнала др = Ц), — (. Вторым выходом устройства является выход устройства 23 вычисления отношения амплитуд сигналов. Полученные на первом и втором

4выходах устройства параметры А, /A и д позволяют осуществить полный поляризационный анализ отраженной электромагнитной волны и оценить электрофизические и геометрические свойства анализируемой подстилающей поверхности при непрерывном отслеживании флюктуаций указанных параметров.

Формула изобретения

Устройство для измерения поляризации при аэроэлектроразведке, содержащее двухкомпонентную антенну, первым и вторым выходами соединенную с первыми входами соответственно первого и второго усилителей-преобра.зователей, первый и второй усилители, фазовый детектор и устройство вычисления отношения амплитуд сигналов, причем выход фазового детектора является первым выходом, а выход устройства вычисления отношения амплитуд сигналов — вторым выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности, оно дополнительно содержит первый и второй вычитатели, первые и второй управляемые генераторы, первый и второй перемножители, первый и второй сумматоры, первый и второй функциональные преобразователи, первый и второй фильтры . нижних частот, третий и четвертый усилители, фазовращатель, причем первый выход первого усилителя-преобразователя соединен с первым входом первого вычитателя, выход первого вычитателя соединен через первый усилитель с первым входом первого сумматора, а выход первого сумматора соединен с входом первого фильтра ниж. них частот, выход которого соединен с входом второго усилителя, с первым

13631

Составитель В.Попадько

Редактор М.Циткина Техред М.Дидык Корректор О. Кравцова

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6400/35

1роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

1 входом первого перемножителя, с первым входом устройства вычисления отношения амплитуд сигналов и с входом первого функционального преобра5 зователя, выход второго усилителя соединен с вторым входом первого вычитателя, выход первого функционального преобразователя соединен с вто рым входом первого сумматора, второй выход первого усилителя-преобразователя соединен с вторым входом первого перемножителя, выход которого соединен с входом первого управляемогогенератора, выход которого параллель- 1б но соединен с вторым входом первого усилителя-преобразователя и первым входом фазового детектора, первый выход второго усилителя-преобразова- теля соединен с первым входом второго вычитателя, выход которого соединен через третий усилитель с первым входом второго сумматора, а выход

06

6 второго сумматора соединен с входом второго фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом четвертого усилителя, с первым входом второго перемножителя, с вторым входом устройства вычисления отношения амплитуд сигналов и с входом второго функционального преобразователя, выход четвертого усилителя соединен с вторым входом второго вычитателя, выход второго функционального преобразователя соединен с вторым входом второго сумматора, второй выход второго усилителя-преобразователя соединен с вторым входом второго перемножителя, выход которого соединен с входом второго управляемого генератора, выход которого соединен с вторым входом второго усилителя-преобразователя и входом фазовращателя, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора.