Устройство обработки радиометрического сигнала

 

Изобретение относится к сверхвысокочастотной измерительной технике, а именно к технике измерения уровня теплового радиоизлучения, и может быть использовано в многоканальных модуляционных радиометрах( Цель изобретения - уменьшение систематической погрешности измерений при одновременном упрощении конструкции радиометра. Устройство включает в себя приемник 1, фильтр 2 верхних частот, первый 3 и второй 4 фильтры нижних частот, ключ первый 6 и второй 7 масштабные усилители, сумматор 8 и блок 9 вычитания. Обрабатываемый амплитудно-модулмрованный сигнал, поступающий на вход устройства , усиливается и квадратично детектируется в приемнике 1 и через фильтр 2 верхних частот поступает в тракт демодуляции и накопления, образованный блокеми 3-9. Опорный сигнал усредняется в первом фильтре 3 нижних частот с полосой пропускания AQi ,a измеряемый сигнал - во втором фильтре 4 нижних частот с полосой пропускания Д Q2 причем AQ-j « AQ2 Посредством масштабных усилителей 6,7, сумматооа 8 и. блока 9 зычитания мз усредненных принимаемого и опорного сигналов формируется выходной сигнал. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ f КНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4653337/09 (22) 20.02.89 (46) 30.11.91. Бюл. N. 44 (71) Специальное конструкторское бюро Института радиотехники и электроники АН

СССР (72) В.С.Аблязов (53),621.396.96:621.371 (088.8) (56) Есепкина Н.А. и др. Радиотелескопы и радиометры. М.: Наука, 1973. с.259.

Авторское свидетельство СССР

М 1593417, кл. 6 01 R 29/08, 28.07,89. (54) УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ РАДИОМЕТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА (57) Изобрегение относится к сверхвысокочастотной измерительной технике, а именно к технике измерения уровня теплового радиоизлучения, и может быть использовано в многоканальных модуляционных радиометрах Цель изобретения — уменьшение

1 систематической погрешности измерений

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) измерительной технике, а именно к технике измерения уровня теплового радиоизлучения, и может быть использовано в многоканальных модуляционных радиометрах.

Цель изобретения — уменьшение систематической погрешности измерений при одновременном упрощении, конструкции радиометра.

На фиг, 1 представлена структурная злектрическая .схема устройства обработки радиометрического сигнала; на фиг, 2 — временные диаграммы. поясняющие его работу.

5Ы 1695238 Al (я)ь G 01 R 29/08; G 01 S 13/95 при одновременном упрощении конструкции радиометра. Устройство включает в себя приемник 1, фильтр 2 верхних частот, первый 3 и второй 4 фильтры нижних частот, ключ 5. первый 6 и второй 7 масштабные усилители, сумматор 8 и блок 9 вычитания.

Обрабатываемый амплитудно-модулированный сигнал, поступающий на вход устройства, усиливается и квадратично детектируется в приемнике ", и через фильтр

2 верхних частот поступает в тракт демодуляции и накопления, образованный блоками 3 — 9. Опорный сигнал усредняется в первом фильтре 3 нижних частот с полосой пропускания AQ<,а измеряемый сигнал— во втором фильтре 4 нижних частот с полосой пропускания Л Р2 причем ЛЯ «h, Q

Посредством масштабных усилителей 6,7, сумматора 8 и блока 9 вычитания нз усредненных принимаемого и опорного сигналов формируется выходной сигнал. 2 ил.

Устройство содержит (фиг.1) приемник

1, фильтр 2 верхних частот, первый 3 и второй 4 фильтры нижних частот, ключ 5, первый 6 и второй 7 масштабные усилители, . Умматор 8 и блок 9 вычитания.

Устройство обработки радиометрического сигнала работает следующим образом.

Измеряемый амплитудно-модулированный сигнал с шумовой температурой Т,, поступающий на первый вход устройства, усиливается и детектируется квадратичным детектором в приемнике 1, фильтруется в фильтре 2 верхних частот, где из него удаляется постоянная составляющая, и синхрон1695238 но детектируется совокупностью блоков 3—

«9 создавая на выходе среднее напряжение

V, пропорциональное ДТ== Т вЂ” Т, и напряжение флуктуаций Y(t) с дисперсией У, где

То — опорное излучение, поступающее на 5 вход приемника 1 при единичном значении функции Р(), управляющей процессом модуляции.

Частота среза фильтра 2 верхних частот устанавливается много меньшей частот сре- 10 за первого 3 и второго 4 фильтров нижних частот, которые, в свою очередь, много меньше частоты повторения Имодулирующего сигнала P(t) с периодом tp. В результате на выходе фильтра 2 верхних частот в ста- 15 ционарном режиме измерения имеет значение

Uz = — А Д T (P(t) — Р) со средним значением О = О, где А — коэффициент пропорциональности (эпюры а и б 20 на фиг. 2). В таком режиме измерения регу- лярное напряжение Uz проходит по цепи, состоящей из ключа 5, первого масштабного усилителя 6, имеющего коэффициент передачи К1, первого фильтра 3 низких частот, 25 имеющего полосу Д Q> сумматора S, на второй вход которого также поступают импуль( сы Ug с выхода ключа 5, блока 9 вычитания и второго фильтра 4 низких частот, имеющего полосуДЯ > ДИ (эпюры.в,г, и д на 30 фиг, 2). Здесь Ucl u Ua — напряжения соответственно на выходе второго фильтра 4 низких частот и сумматора 8.

При быстрых же изменениях модулированного сигнала Тс (1 — P(t)j на входе устройства приращения сигнала пройдут только через цепь, состоящую из второго масштабного усилителя 7, имеющего коэффициент передачи Kz = Р(1+К ), блока 9 вычитания и второго фильтра 4 низких частот. Постоян- 40 ная времени процесса обработки определяется полосой ДИ, а выходное среднее напряжение — формулой

Ч = АД Т (Р(1 — Р)(1+К1)), Анализ спектра флуктуаций Y(t) на выходе устройства при прямоугольных формах частотных характеристик фильтров 3 и 4 низких частот показывает, что для Тс То наибольшее отношение сигнала к шуму на выходе устройства будет при

1 — Р1 — h

Kt = Kto

55 дающее значение флуктуационной чувствительности устройства: дТ дТР Р ю)

ДQ гдеg = — Г--- - — - f G (и) d к;

ДО

G (c) ) — спектральная плотность мощ ности флуктуаций на выходе приемника 1;

h=h.Q /ДЯ

Q — частота модуляции, Значение Р в устройстве задается усло вием его работы в составе соответствующего радиометра, Так, при работе устройства в двухканальном модуляционном радиометре значение Р для каждого канала равна

1/2. Отношение h определяется из условия получения минимального значения д Т при заданных Д gr и зависимости G (в ) которая может быть снята экспериментально известными способами.

Предложенная конструкция устройства позволяет при заданных ДЯ и и определять значения g конкретного устройства и

2 без измерений G (со) Для этого. надо: на первый вход подать немодулированный шумовой сигнал, а на второй вход — опорное напряжение P(t) формы меандр (Р = 1/2) от внешнего генератора; установить K> = 1, à Kz

= 0,5:, отключить сигнал от первого входа сумматора 8 и измерить дисперсию флуктуаций на выходе устройства У1 включить сигнал на первый вход и отключить от второго входа сумматора 8 и вновь измерить дисперсию на выходе устройства Y 2; определить значение gz по формуле

2 (Отличительными признаками предложенного устройства являются простота конструкции и возможность практической реализации предельной флуктуационной чувствительности при измерении модулированных сигналов с заданным значением Р, Формула изобретения

Устройство обработки радиометрического сигнала, содержащее приемник, фильтр верхних частот, первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй масштабные усилители, а также сумматор, причем выход второго масштабного усилителя соедичен с первым входом блока вычитания, а вход приемника является первым входом устройства обработки радиометрического сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения систематической погрешности измерений при одновременном упрощении конструкции радиометра, введен ключ, управляющий вход которого является вторым входом устройства, при этом сигMBflbHblA вход ключа и вход второго масштабного усилителя соединены вместе и подключены к выходу фильтра верхних час1695238

Составитель С.Кочеров

Техред М. Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор М.Келемеш

Заказ 4159 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тот, вход которого соединен с выходом приемника, выход ключа подключен к входу первого масштабного усилителя и первому входу сумматора, выход первого масштабного усилителя соединен с входом первого фильтра нижних частот, выход которого подключен к второму входу сумматора, второй вход блока вычитания соединен с выходомсумматора,авыход подключен к входу. второго фильтранижних частот, вы5 ход которого является выходом устройства обработки радиометрического сигнала.