Модуляционный радиометр

/18-093Бюлгинов Р 34С.П. Гинеотис бсерв и Муромскиитехническ Канареиляризация го радиои Л Гидрорис. 44,с. 42 (про(54) (57) М содержащий два циркулдетектора,УЛЯЦИОННЬЙ РАД нтенно-в олнов ора, два синх порный генера МЕТР, тракт,дныионных рием ник вход ины соответс выход которого соединевенно с первым плечомулятора и первыми вхоинхронных детекторов, втоторых соединены с выходомератора, о т л и ч а ю -ем, что, с целью повышепервдами рые опор ци боиходы к го ге и и с яия точностых характеучения, вв определения поляризацион истик радиотеплового издены генератор шума, выход которого чом второго ци инеи с первым пл лят поля нзаци соед ныи разделитель, нен с выходом ан тракта, два комм ход кото ого вод тен енно-волн татора, а готор,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Главная геофизическтория им. А.И. Воейковафилиал Владимирского полго института.лучения земных покровов,метеоиздат, 1981, с. 1872, Там же, с, 186, ритотип). ЯОи 13 датчик температуры, соединенные последовательно первый аналого-циФровой преобразователь, вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, первый делитель, первый счетчик и первый индикатор, соединенные последовательно второй аналого цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, второй делитель, второй счетчик и второй индикатор, соединенные последовательно третий синхронный детектор, два входа которого соединены соответственно с выхо. дами приемника и опорного генератора, и третий аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с вторыми входами обоих делителей, четвертый аналого-цифровой преобразователь, вход и выход которого соединены соответственно с выходом датчика температуры и вторыми входами обоих счетчиков, вход и выход первого коммутатора соединены соответственно с первым выходом поляризационного разделителя и вторым плечом второгос циркулятора, третье плечо которого соединено с входом второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с управляющими входами первого коммутатора, аттенюатора и выходом опорного генератора, два остальных плеча первого циркулятора соединены соответственно с выходами второго оммутатора и аттенюатора, вход котоого соединен с вторым выходом поляизационного разделителя, Изобретение отцасттсе к радиотехникс, в частности к Етяссивцой радиолттяции и может ис поль за вате(ся в рл диаметеорслогтти для определения со. яризациснньгх состав)тяотЕих ряди( тепцаваго излучения.Известен модуляционный радиометр, содержащий антенную .систему, ттсляризациснный коммутатор коммутатор с большим временем переключения, быстродействующий коммутатор, приемник и опорную рупорную антенну .13.Однако этот модуляционный радисметр имеет недостаточную точность измерения вследствие времецного разделения измерения вертикяльттстй и горизонтальной составляющих рядиатепловаго излучения,Наиболее близким к изобретенитоявляется модуляционный радиометр,содержащий антенно-волноводный тракт,два циркулятара, два синхронных детектора, опорный генератор и приемник, вход и выход которого соеГтиненысоответственно с первым плечом первого циркулятора и первыми входами обоих синхронных детекторов, вторые вхо.ды которых соединены с выходом опорного генератора23.Однако такой модуляционный рядиаметр имеет сравнительно низкую точность, так как коэффициенты передачи двух приеыоуси)7 ительных тактов и их собственные шумовые свойства ряз 1171) 2И(.;) вь(11 (1:1 ИТГ;111, 11 ерв(11 С(теТчттк ицервыг и;(дикятср, ссе,1)центые исследояте:(т,("7 О) Ой яця.того-теи(Ьрот:,ой прс абра "(,)цятелт, вход кстарагс саелтцец с : " "-и ятоасгс синхронного тЕТОКТЕ)РЯ 1)тс(1 г)(;1( 1 Ет 1 В 7 Сот с(теттик и втатстт тттдикятср с се )и - ЦЕЦ)тця ПОСЛЕ;ОэатЕЛ) .О тРЕтИй С.тттХ- Е)сццый;1 етектот), д 13 я Входя ката псгссаедицец Састттетст(тецца с вьхс 1(я(ми приемника и спарцога гецерятора, и третий аналот о-цифровой преобря завятель, выход которого сседицец с вторыми входами обоих делтттелейт, четвертый аналого-цифровой преобразователь, вход и выход которого соединены соответствеццо с выходам датчика температуры и вторь(ми входами обоих счетчиков, вход и выход первого коммутатора соединены соответственно с пер(".зым ветха;там;толяризационнога раздели"теля и вторым плечо. второго циркулятт)ря, третье плечо которого соедицено с входом втсрогс коммутатора, уп.- рявттяющтй вход котора го соединен с управяк)Штмт входами первого ксммутязсря яттецюатара 1 выходом спорногс генератора, двя остальных и:еча первого циркулятора соединены саатветствеццо с выходяя второго коммуЗОтятсря и яттецюатора, вход кстоэого со ливен с вторьм ыхадам паляризатепОтцагс рязделтТеття.Ня фиг, 1 предстяе;лена структур-)3 личны. Цель изобретения - повьппение тсчности определения поляризяциоццьтх характеристик радиотепловога излучения.Для этого в модуляционный радио- метр, содержащий антенно-валновоццый тракт, два циркулятора, два синхронных детектора, опорный генератор и приемник, вход и выход которого соединены соответственно с первым плечом первого цпркулятора и первь(мн входами обоих синхронных детекторов, вторые входы которых соединены с выходом опорного генератора, введены генератор шума, выход которого соединен с первым плечам второго циркуля- тора, поляризационцый разделитель, вход которого соединен с выходом антенно-волноводцогс тракта, два комму татара, аттенюатор, датчик температуры, соединеннье последовательно первый аналого-евфровай преобразователь, вход которого соединен с выхо дом первого синхронного детектора,цяя электрическая с.хема предлагаемого;аду(ецианцагс разиометра; на (оиг. 2 - времеттцые диаграммы, пояс:я шие рабату:Одуляциаццого радиоИо( уляци(цИый радиаметр содержит яцт(.цна-вслт сводный "ряк 7 , полярна яцттсцц(,й разделитель 2, первый ком)утятср 3, первый циркулятор 4, генератор 5 шумя, второй коммутатор 6, аттецюятср 7, ,второй пиркулятор 8, приемник 9, первый 10, второй 11 и 1 рет 1 й 12 сицхра(Ные детекторы, Опорный ге;Ерятор 13, па.чик 14 темпера" уры, первый 5 второй 1 б, третий 17 и четвертый 18 аняло. о-цифровые преобразователи, перв;й 19 и второй 20 делители, первый 21 и второй 22 счетчики, первый 23 и второй 24 ин;тикато 1) Е)1,Иодуляцианцый рад,тометр работает следующим образом.Радистеплавае излучение через антенна-всясводный тракт 1 поступает ня цхсд паляризациацного разделите3 11137 ля 2, которнй разделяет сигнал "Гадиотепловае излучецие" на две саставляюпие с различной ортогональной поляризацией. Одна составляющая, мощность которой Т, измеряемая в едици 5 цах температуры, с первого выхода поляризационцога разделителя 2 поступает на вход первого коммутатора 3, Другая поляризациаццая саставляюшая, мощность которой Т, поступает ца 10 вход аттенюатора 7 с второго выхода поляризационного разделителя 2. Выходной сигнал генератора 5 шума поступает на первое плечо второго циркулятора 8. С выхода опорного генератора 13 ца управляющие входы первого 3, второго 6 коммутаторов и аттенюатсра 7 поступают управляющие импульсные сигналы, форма которых пока зана на фин, 2 б, в, г. В интервале20 времени от 1 да 1 + -где пеоиод следования управляющих импульсов опорного генератора 13, открыты оба коммутатора 3 и 6 и аттенюатор 7, при этом поляризационцая составляющая Т с первого выхода поляризационного разделителя 2 через открытый первый коммутатор 3, второй циркулятор 8, открытый второй коммуЗО татар 6 и первый циркулятор 4 поступает на вход приемника 9, а поляризационная составляющая Т, с второго вхо да поляризационного разделителя 2 через открытый аттенюатор 7, первый циркулятор 4, открытый второй коммутатор 6 и второй циркулятар 8 поступает на выход генератора 5 шума и на его сопротивлении рассеивается.Выходной сигнал генератора 5 шума, мощность которого Т,щ, через второй циркулятор 8 и первый коммутатор 3 поступает на первый выход поляризационного разделителя 2 и поглощается его сопротивлением. В интервале вре 45 мени ат 1 + "/2, да+ ь, второйкоммутатор 6 и аттенюатор 7 закрыты, и сигнал, присутствующий на выходе аттенюатора 7, имеет нормированную эталонную величину, мощность которой 5 Т, Этот сигнал с выхода аттенюатора 7 через первый циркулятор поступает на вход приемника 9, предварительно отразившись ат вь;ода закрытого второго коммутатора 6, В интер вале времени от 1 + о до г, + 3/2 Т 0, открыт только аттенюатор 7, и паляризациоццая составляющая Т, с выхода паляризационцага разделителя 2 поступает через открытии аттенюатар 7 и первый циркулятор 4 ца вход приемника 9. В интервале времени от г. + 3/2до й + 2 , первый коммутатор 3 и аттенюатор 7 закрыты, а вторац коммутатор 6 открыт, Сигнал Т,ь с выхода генератора 5 шума проходит через второй циркулятар 8, второй коммутатор 6 и первый циркулятор 4 также на вход приемника 9, куда также поступает сигнал Т с выхода аттецюатора 7. Временная диаграмма, от ражающая наличие сигналов на входе приемника 9, показана на фиг. 2 а. В приемнике все сигналы подвергаются преобразованию по частоте, усилению и квадратичному детектированию. С выхода приемника 9 продетектирован ные сигналы поступают на входы синхронных детекторов 10-12, на вторые входы которых поступает сигнал опорного генератора 13, изменяющий коэффициенты передачи синхронных детекторов, закономерность изменения которых показана на фиг. 2 д, е и ж соответственно. В результате на выходах синхронных детекторов 1 О, 11 и 12 соответственно появятся следующие сигналы:Ч= - С(Т, - , )11Ч 2 = - С (Т, -:2 ) 13 4фгде С - коэффициент передачи приемника 9.Сигналы с выходов первого и второго синхронных детекторов 10 и 11 преобразуются аналого-цифровыми преобразователями 15 и 16 соответственно в гропорциональцую им частоту, а сигнал с выхода третьего синхронного детектора 12 преобразуется третьим аналого-цифровым преобразователем 17 в соответствующий ему цифровой код, Этот цифровой код задает коэффициент деления делителей 19 и 20, поступая на вторь 1 е входы первого и второго делителей. Переменный коэф фициент деления обеспечивает пропорциональность частоты выходных сигналов делителей соответственно выражениям (Т,-Т) и (Т,-Т, ). Поскольку величины выходных сигналов всех синхронных детекторов пропорциональ. ны одной и той же величине - коэф фициенту передачи приемьика 9, значения частот сигналов на выходах делителей 19 и 20 не зависят от этогокоэффициента, чем и обеспечиваетсявысокая точность определения поляризационных составляющих радиотеплового излучения. Для определения эталонной величины Т используетсядатчик 14 температуры, который находится в тепловом контакте с аттенюатором 7 и, следовательно, сигнал навыходе датчика 14 при закрытом состоянии аттенюатора 7 пропорционалензаданной величине - известной температуре этого аттенюатора, Коэффи 1циент стоячей волны приемника совместно с первым циркулятором 4;устанавливается близким к единице, ипри закрытом втором коммутаторе радиотепловое излучение аттенюатора 7в единицах температуры не отличаетсяот величины термодинамической температуры аттенюатора 7. Выходной сигнал датчика 14 температуры, пропорциональный температуре аттенюатора,преобразовывается аналого-цифровымпреобразователем 18 в пропорциональную ей частоту и поступает на вторые входы счетчиков 21 и 22 К первым входам этих счетчиков подводятся сиг налы с соответствующих делителей. На выходах счетчиков 21 и 22 образо 5 вывается двоично-десятичный код, соответствующий соответственно поляризационным составляющим радиотеплового излучения Т и Т величины которых отображаются соответственноиндикаторами 23 и 24.Технико-экономический эффект отиспользования предложенного модуляционного радиометра заключается в повышении точности измерения поляриза ционных составляющих радиотепловогоизлучения, например, полностью исключается погрешность, вносимая изменением усиления приемника, котораядля прототипа составляет около 13% 20 при изменении коэфФициента усиленияприемника на 1 дб. Кроме того, предложенный модуляционный радиометрпозволяет повысить оперативность получения информации за счет автоматизации процесса измерения при машинной обработке информации, снимаемойс выходов счетчиков, на которых онауже имеет вид цифрового кода,писк Патент Ужгород, ул. Проектная 38 Тираж 71 НИИПИ Государственпо делам изобрет 113035, Москва, Ж,го комитета СССРий и открытийаушская наб., д. 4