Модуляционный радиометр

 

Изобретение может быть использовано в радиоастрономии, теплолокации и измерительной технике. Цель изобретения - упрощение устройства-достигается за счет того, что в его входной цепи эквивалентная нагрузка и блок балансировки (труднореализуемая гелиевая нагрузка с переменным прецизионным аттенюатором в одном случае и согласованная нагрузка при комнатной температуре с направленным ответвителем, переменным аттенюатором и генератором шума в другом) заменяются переменным фазовращателем с короткозамкнутым входом. В течение одного полупериода опорного напряжения с генератора 8 опорного напряжения к входу усилителя 4 высокой частоты входной модулятор 2 подключает антенну 1. В течение следующего полупериода к входу усилителя 4 высокой частоты через модулятор 2 подключается переменный фазовращатель 3 с короткозамкнутым входом. При этом некоторая часть входных шумов усилителя 4 высокой частоты распространяется в сторону переменного фазовращателя 3 с короткозамкнутым входом и, отражаясь обратно, суммируется с той частью шумов усилителя 4 высокой частоты, которая распространяется к следующему каскаду. Регулировкой фазы можно реализовать нужную эквивалентную шумовую температуру. Сигнал с выхода усилителя 4 высокой частоты, пройдя через квадратичный детектор 5, усилитель 6 низкой частоты и синхронный детектор 7, накапливается в интеграторе 9. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) 0l) 1478163 А1 (51) 4 С 01 R 29/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО. ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г- л;и "и =. д

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4231706/24-21 (22) 17.04.87. (46) 07,05,89, Бюл, М 17 (71) Институт радиофизики и электроники АН АрмССР (72) В.P.Êàðàïåòÿí и А.M.Àñëàíÿí (53) 621.317.75(088.8) (56) Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парибский Ю,Н, Радиотелескопы и радиометры. -М.: Наука, 1973, с. 321. (54) МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР (57) Изобретение может быть использовано в радиоастрономии, теплолокации и измерительной технике. Цель изобретения — упрощение устройства. — . достигается за счет того, что в его входной цепи эквивалентная нагрузка и блок балансировки (труднореализуемая гелиевая нагрузка с переменным прецизионным аттенюатором в одном случае и согласованная нагрузка при комнатной температуре с направленным ответвителем, переменным аттенюатором и генератором шума в другом) заменяются переменным фазовращателем с короткозамкнутым входом. В течение одного полупериода опорного напряжения с генератора 8 опорного напряжения к входу усилителя 4 высокой частоты входной модулятор 2 подключает антенну 1, В течение следующего полупериода к входу усилителя 4 высокой частоты через модулятор 2 подключается переменный фазовращатель

3 с короткозамкнутым входом. При этом некоторая часть входных шумов усилителя 4 высокой частоты распространяется в сторону переменного фазовращателя 3 с короткозамкнутым входом и, отражаясь обратно, суммируется с той частью шумов усилителя 4 высокой частоты, которая распространяется к следующему каскаду. Регулировкой фазы можно реализовать нужную эквивалентную шумовую температуру. Сигнал с выхода усилителя 4 высокой частоты, пройдя через квадратичный детектор

5, усилитель 6 низкой частоты и синхронный детектор 7, накапливается в интеграторе 9. 1 ил.

1478163

Сз и ЬЙ ьц — соответственно коэфзВч фициенты усиления и полоса пропускания усилителя высокой частоты до квадратичного детектора;

К вЂ” постоянная Больцмана;

Т вЂ” шумовая температура антена ны;

Т вЂ” приведенная к входу шумоп ° вая температура радиометра.

0 1 С Сцвц (Т +Тпр ) К 1 цыц

I где Т =Тв„Б;

Т вЂ” величина входной шумовой темsx пературы усилителя 4 высокой частоты; гл !

-аы (1- /1 / ) 1+/Гвх/ -2ICsx/cosCPsx)fl+IrHI 1 +2 /C f 1 соя(21 1+(Рн Я

Г1-2/Гв„/ (1-2sin р )+ / Гв„/ЩТ+тн/ЧГ,„/ 1- " -2TC„/ (rs„/1 со з (2р1+ Ч, + Ч,„) 11а С Сувц (f а + Tïð ) K Й звц, где С вЂ” константа, характеризующая кв ад рат ичный де т ек то р;

Г = /Г /1 ц — комплексный коэфйин н циент отражения нагрузки;

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в. радиоастрономии, теплолокации и измерительной технике, 5

Целью изобретения является упро- щение устройства за счет того, что .во входной цепи радиометра эквивалентная нагрузка и блок балансировки (труднореализуемая гелиевая нагрузка 1О с переменным прецизионным аттенюатором в одном случае и согласованная нагрузка при комнатной температуре с направленным ответвителем, переменным аттенюатором и генератором шума в другом) заменяются переменным фазовращателем с короткозамкнутым входом.

На чертеже приведена структурная схема модуляционного радиометра.

Модуляционный радиометр содержит антенну 1, входной модулятор 2, переменный фазовращатель 3 с короткозамкнутым входом, выход которого подключен к одному входу входного модулятора 2, к другому входу входного модулятора 2 подключена антенна 1, к выходу входного модулятора 2 подключены последовательно соединенные усилитель

4 высокой частоты, квадратичный детек30 тор 5, усилитель 6 низкой частоты, .синхронный детектор 7, генератор 8 опорного напряжения и интегратор 9 подключенный к управляющим входам входного модулятора 2 и синхронного З5 детектора 7.

Модуляционный радиометр работает следующим образом.

В течение одного полупериода опор- 40 ного напряжения к входу усилителя 4 высокой частоты входной модулятор 2 подключает антенну 1. В этом случае напряжение U на выходе квадратичного детектора 5 равно 45

=! Г ) 1 в" — комплексный коэффиЬХ 1 ЬХ циент отражения входа усилителя 4 высокой частоты;

В течение следующего полупериода опорного напряжения к входу усили теля 4 высокой частоты входной модулятор 2 подключает фазовращатель 3 с короткозамкнутым входом, При этом некоторая часть входных шумов усилителя 4 высокой частоты распространяется в сторону подключенной к его входу нагрузки, роль которой в данном случае играет переменный фазовращатель 3 с замкнутым входом, В зависимости от коэффициента отражения на-: грузки часть этих шумов отражается от нее и, попадая на вход усилителя

4 высокой частоты, суммируется с той частью входных шумов, которая распространяется к следующему каскаду, Соответствующим образом изменяя фазу отраженных от нагрузки шумов, на выходе получаем интерференционную картину, амплитуда которой зависит от величины входной шумовой температуры Т усилителя высокой частоты, комплексных коэффициентов отражения нагрузки Г„ = !Гн t 1- ф„ и входа уси- .

1 лителЯ высокой частоты Гв„ =1Гвх 1

- j4 вх а также от постоянной распространения oL+g P линии передачи, соединяющей нагрузку с входом. Напряжение U< на выходе квадратичного детектора 5 будет равно

1478163 (1+ If „ I > -

Т вЂ” ------ (1 — /Г / -012к)Т (1 /Гн// f») ) дБ /Гн/=0195 /I„l =Оэ 95 / Гн/ =0,9

/Г „/=О, 05 /Г,„/=О, 1 /1 „/=О, 1

0,137

О, 197

О, 255

0,310

0,362

Из таблицы следует, что минималь1 ное значение Т не может равняться нулю. Однако, учитывая, что шумовая температура антенн, используемых в радиоастрономии, превышает 20К, предлагаемый способ обеспечивает балансировку входа радиометра.

45

Составитель Н.Михалев

Редактор В,Бугренкава Техред Л.Олийнык Коррек1ар В.Гири"к

Заказ 2360/46 Тираж 714 Подг исное

ВНИИПИ Гасударственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул . Гагарина, 101

cL+ j P — постоянная распространения линии передачи;

1 — длина линии передачи.

При этом роль нагрузки играет переменный фазовращатель с каротказамкнутым входом.

При идеальном согласовании входа усилителя высокой частоты (/ Г» f =О) идеальном короткозамыкателе (/Гя/ =1) и при отсутствии потерь в линии от входа усилителя высокой частоты до короткозамыкателя (о = О) получаем

Т = 2 (1+cos(P„) Т „.

Следовательно, соответствующим выбором фазы на фазавращатель для температуры Т можно реализовать зна1 чения в пределах (0-4) Т

Шумовая температура Т ц„не эквивалентна шумовой температуре входа ра диометра Т», поскольку значительная часть Т„ - это пересчитанная на вход шумовая температура последующих каскадов или элементов приемно-усилительного тракта, излучение которых не может распространяться в сторону антенны или короткозамыкателя. Действительное значение Т „ определяется экспериментально для конкретного случая и для современных малошумящих усилителей составляет (50 †1) К. Эта дает возможность в предлагаемом радиометре осуществлять балансировку для любого значения шумовой температуры антенны в пределах от нуля до (200-400) К.

На практике невозможно обеспечить условия /f „j =О, / Ги/ =1 или Ы.=О.

При этом выражение для вычисления минимального значения Т после выбора необходимой фазы принимает вид где ь! — в децибелах.

5 В таблице приведены значения коэффициента В для некоторых реализуемых значений / 1» /, / Гн / и пС

0,1 0,113 0,205

0,2 0,162 0,262

0,3 0,210 О, 316 !

5 0,4 0,255

0,367

0,5 0,298 0,417

Формула изобретения

Модуляционный радиометр, содержащий последовательно соединенные вход3р ной модулятор, к первому входу которого подключены антенна, усилитель высокой частоты, квадратичный детектор, усилитель низкой частоты, синхронный детектор и интегратор, генера.тор опорного напряжения, первый выход которого соединен с входом управления входного модулятора, а второй выход с управляющим входам синхронного детектора, о т л и ч а ю—

40 шийся тем, чта, с целью упрощения устройства, введен переменный фазовращатель с коратказамкнутым входом, выход которого подключен к второму входу входного модулятора,