Модуляционный радиометр

,80110707 СПУБЛИ зс 59 . С 01 И 29/08 ЙМИИ 07 д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮ(71) Горьковский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (53) 621.317.328(088.8)(56) 1. Егоров С.Т. и др. Радиометрс устройством укорочения входного сигнала.-"Вопросы радиоэлектроники", 1980, сер. ОТ, вып. 5, с. 15-19.2. Есенкина Н.А. и др. Радиотелескопы и радиометры. М., "Наука", 1973, с. 156-157 (прототип).(54)(57) МОДУЛЯЦИОННЪЗЙ РАДИОМЕТР, содержащий последовательно включенные модулятор, сигнальный вход которого является входом радиометра, блок высокой частоты, последовательно соединенные синхронный детектор, интегратор и регистратор, а также :генератор управляющего напряжения,выход которого соединен с управляющими входами модулятора и синхронного детектора, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него дополнительно введены первый, второйи третий усилители, фазоинвентор,выпрямитель и переключатель, причемвыход блока высокой частоты соединенс входом синхронного детектора черезпоследовательно соединенные первыйусилитель и выпрямитель, а выходпервого усилителя подключен к входу переключателя, выходы которого,один - через второй усилитель, адругсл - через последовательно соединенные третий усилитель и фазоинвертор соединены с входом первого усилителя, а управляющий входпереключателя соединен с выходомгенератора управляющего напряжениячерез введенный формирователь импульсов.1 1 1 О 7Изобретение относится к радиотех-нике, предназначено для измеренияслабых шумовых сигналов на фонебольших внутренних шумов приемникаи может быть использовано в радиоастрономических измерениях, в,диагностике и в радиоиэмерении,Известен модуляционный радиометр,содержащий на входе электронный коммутатор, на выходе (П) линию за Одержки, . отвод с нулевым временемзадержки и ключ между выходом усилителя высокой частоты и входомдетектора 11.Реакция линий задержки и электронного коммутатора в диапазоне СВЦзадача весьма сложная, а собственные шумы коммутатора и линий задерж-ки, а так. е потери в них не позволяют обеспечить максимальную чувствительность,Наиболее близким техническим решением к изобретению является модуляционный радиометр, содержащий последовательно включенные модулятоР,сигнальный вход которого являетсявходом раднометра, блок высокойчастоты, последовательно соединенные синхронный детектор, интегратори регистратор, а также генератор30управляющего напряжения, выход которого соединен с управляющими входами модулятора и синхронного детектора 21,Недостатком известного радиометраявляется низкая чувствительность.Цель изобретения - повышениечувствительности.Для достижения цели модуляционный радиометр, содержащий последовательно включенные модулятор, сигнальный вход которого является входом радиометра, блок высокой частоты, последовательно соединенные синхронный детектор, интегратор и регистратор, а также генератор управляющего напряжения, выход которогосоединен с управляющими входами модулятора и синхронного детектора,дополнительно щведены первый, второйи третий усилители, фазоинвертор,выпрямитель и переключатель, причемвыход блока высокой частоты соединен с входом синхронного детекторачерез последовательно соединенныепервый усилитель и выпрямитель, а 55выход первого усилителя подключенк входу переключателя, выходы которого, один - через второй усилитель,О 76 1а другой - через последовательно соединенные третий усилитель и фазоинвертор, соединены с входом первого усилителя, а управляющий вход переключателя соединен с выходом генератора управляющего напряжения черезвведенный формирователь импульсов.На чертеже изображена структурная электрическая схема предложенного модуляционного радиометра.Модуляционный радиометр содержит модулятор 1, блок 2 высокой частоты, первый усилитель 3, выпрямитель 4, переключатель 5, второй усилитель 6, синхронный детектор 7, формирователь 8 импульсов, третий усилитель 9, фазоинвертор 10, генератор 11 управляющего напряжения, интегратор 12 и регистратор 13.Модуляционный радиометр работает следующим образом.На сигнальный вход модулятора 1 поступает полезный шумовой сигнал. В первую половину периода Т модуляции модулятор 1 не пропускает полезный шумовой сигнал, и на входе блока 2 высокой частоты присутствуют только собственные шумы модуляционного радиометра. Блок 2 высокой частоты представляет собой усилитель высокой частоты с преобразователем частоты. После усиления и преобразования в блоке 2 высокой частоты шумы модуляционного радиометра усиливаются первым усилителем 3 и поступают на вход выпрямителя 4, а через переключатель 5 и второй усилитель 6 - на вход первого усилителя 3. В течение времени 0 -1, когда напряжение на входе первого усилителя 3 не превышает порога самовозбуждения контура, состоящего из первого 3 и второго 6 усилителей, сигнал на выходе выпрямителя 4 пропорционален мощности собственных шумов модуляционного радиометра. При превышении напряжения порога самовозбуждения контура, состоящего иэ первого 3 и второго 6 усилителей, на выходе первого усилителя 3 возникают периодические колебания. Момент времени 1 возникновения периодических колебаний определяется мощностью собст" венных шумов модуляционного радиомет" ра. Амплитуда периодических колебаний постоянна и определяется параметрами контура. С момента временинапряжение на выходе выпрямителя 4, пропорциональное мощности этих колебаний, возрастает иа несколько порядков. Это напряжение поступает на синхронный детектор 7. В момент времени 1 -- с,по сигналу с 52 4формирователя 8 импульсов переключатель 5 переключает выход первого усилителя 3 с входа второго усилителя 6 на вход третьего усилителя 9. Теперь напряжение с выхода первого усилителя 3 поступает на его вход через третий усилитель 9 и фазоинвертор 10. При этом контур, состоящий из первого 3 и второго 6 усилителей, разрывается и замыкается другая цепь, состоящая из первого 3 и третьего 9 усилителей и фазоинвертора 10, Последний обеспечивает глубокую отрицательную обратную связь в этой цепи. Условия самовозбуждения колебаний перестают выполняться,. поэтому на выходе первого усилителя 3 остаются только свободные затухающие колебания. Скорость затухания определяется добротностью цепи и величиной отрицательной обратной связи в ней. В результате на выходе выпрямителя 4 формируется импульс напряжения, длительность которого определяется мощностью собственных шумов модуляционного радиометра. Напряжение на выходе синхронного детектора 7 пропорционально напряжению на выходе выпрямителя 4, а по знаку совпадает с управляющим напряжением 35 с генератора 11 управляющего напряже ния. О С момента времени управляющий сигнал, поступающий с генератора 11 через формирователь 8 импульсов на переключатель 5, имеет нулевое значение и переключатель 5 переключает выход первого усилителя 3 с входа третьего усилителя 9 на вход второго усилителя 6. Контур, состоящий из первого 3 и второго 6 усилителей) замыкается. С этого же момента времени в соответствии с управляющим напряжением с генератора 1 1 модулятор 1 пропускает полезный шумовой сигнал, который на фоне собственных шумов модуляционного радиометра поступает на вход блока 2 высокой частоты. Аналогично тому, как это про 55 исходит в первом полупериоде,опри превьппении порога самовозбуждения напряжением на входе первого усилителя 3 контур, состоящий из пер; вого 3 и второго 6 усилителей, обеспечивает возбуждение периодических колебаний постоянной амплитуды. Момент времени ввозникновения периоТдических колебаний определяется суммой мощностей шумового сигнала и собственных шумов модуляционного радиометра. Поскольку суммарная мощность шумового сигнала и собственных шумов модуляционного радиометра больше мощности собственных шумок, то среднестатистическое время генерации колебаний на выходе первого усилителя 3 во втором полупериоде преГ вьппает среднестатистическое время генерации колебаний в первом полупериоде, По сигналу с генератора 11 происходит демпфирование колебаний и на выходе выпрямителя 4 формируется импульс напряжения, длительность которого определяется суммарной мощностью шумового сигнала и собственных шумов модуляционного радиометра. Напряжение на выходе синхронного детектора 7 пропорционально напряжению на выходе выпрямителя 4, а по знаку совпадает с управляющим напряжением с генератора 11. Поскольку интегратор 12 представляет собой линейный четырехполюсник, то отклик его на напряжение с выхода синхронного детектора 7 можно представить как сумму откликов на последовательность импульсов в четные и нечетные полупериоды. Отклик на последовательность импульсов в четные полупериоды модуляции представляет собой напряжение, пропорциональное средней длительности умпульсов в этой последовательности за время интегрирования. Отклик на последовательность импульсов в нечетные полупериоды модуляции представляет собой напряжение, пропорциональное средней длительности импульсов в этой последовательности за время интегрирования. Суммарный отклик на выходе интегратора 12 определяется разностью этих напряжений, т.е. разностью средних значений длительности импульсов в каждой последо. вательности за время интегрирования. Это напряжение, которое регистрируется регистратором 13, пропорционально мощности полезного шумового сигнала. Таким образом, в пре)р 1 агаемом модуляционном радиометре реализовано формирование двух последоваПодписное Заказ 5753/32 Тираж 711 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тельностей импульсов, длительностикоторых определяются мощностью полезного шумового сигнала на фонесобственных шумов радиометра и мощностью собственных шумов, с последующим измерением разности среднихзначений длительности импульсовв каждой последовательности за время интегрирования. Введение в схему модуляционного радиометра первого, второго и третьего усилителей, фазоинвертора, выпрямителя, переключателя и формирователя импульсов позволяет повысить чувствительность предлагаемого модуляционного радиометра по сравнению с известными.