Модуляционный радиометр

195454 3Модуляционный радиометр состоитиз усилителя 1 высокой частоты, дели.теля 2 мощности, первого полосовогофильтра 3, аттенюатора 4, второго полосового фильтра 5, генератора 6 опорного напряжения., коммутационно-детек- .тирующего блока 7, усилителя 8 низкойчастоты, синхронногодетектора .9, блока О регистрации. коммутатора 15.На входе усилителя 1 высокой частоты можЕТ быть включен входной 16полосовой фильтр,.Вместо усилителя 1 высокой частоты 20в радиометре могут применяться последовательно соединенные смеситель сгетеродином и усилитель промежуточнойчастоты,Модуляционный радиометр ( см. фиг. Ц 25в котором блок 1 выполнен в виде широкополосного усилителя или последовательно соединенных смесителя с. гетеродином и усилителя промежуточнойчастоты, блок 7 выполнен, как пока- Озано на фиг. 2, а полосы пропусканияИ, Д Е 4 первого и второго полосовыхфильтров равны между собой, обеспечивает измерение спектральных особенностей шумовых сигналов и работает следующим образом.Измеряемый шумовой сигнал поступает на вход усилителя 1 высокой частоты, который осуществляет усиление с .Одинаковым кОэффициентом с 1 шумов В 4 Ополосе, частот.6 Х. На его выходе вполосе частот Д Г присутствует усилен 1ная аддитивная смесь измеряемого шумового сигнала и собственных шумов уси-,лителя 1, Делитель 2 мощности осуществляет разделение шума по мощностина две равные части. Первый и второйполосовые фильтры выделяют из каждойчастй шум: в полосах частот, соответст-,Венно 6 Е и Ь К 4котОрьж яВляются Йе 5 Оперекрывающимися частями полосы час -тот Ь Е и удовлетворяют соотношению первого полосового фильтра через аттенюатор 4 поступает на первый вход.СВЧ-коммутатора 1 1, включенного навходе коммутационно-детектирующегоблока 7. Аттенюатор 4 обеспечивает равенство .шумовых мощностей на входахСВЧ-коммутатора 11. Аддитивная смесьизмеряемого шумового сигнала и собственных шумов усилителя 1 в полосе ча,стота Г 4 с выхода второго 5 полосового: фильтра поступает на второй входСВЧ-коммутатора 11. На управляющийвход СВЧ-коммутатора 11 поступает напряжение в виде последовательностипрямоугольньи импульсов с генератора6 опорного напряжения. В первую половину последовательности Р на .выходеСВЧ-коммутатора.11 присутствует. шум вполосе частот А Гз, а во вторую половину периода . - шум в полосе ьй 4, Квадратичный детектор 12 осуществляет пре"образование шума с выхода СВЧ-.коммутатора 11 в напряжение низкой частоты,пропорциональное мощности шума наего входе, После усилителя 8 низкихчастот напряжение поступает в синхронный детектор 9. На управляющий вход .синхронного детектора 9 поступает напряжение в виде последовательности Рпрямоугольных импульсов с генератора6, Синхронный детектор 9 формирует напряжение, прдпорциональное разностиуровней напряжений, поступающих наего вход в различные полупериоды напряжения с генератора 6. При этом осуществляется взаимокомпенсация флукту- .аций коэффициента усиления и собственньи шумов усилителя 1 в полосах частотЬГЗ и Ь Й 4,.что и обеспечивает повыше"ние стабильности радиометра. Блок 10регистрации осуществляет регистрациюнаклона спектра, т.е. разности напряжений, пропорциональных мощностям,измеряемого шумового сигнала в полосахчастот а Г и Д Х 4 . Выполнение одного иэ полосовых фильтров 3, 5 перестраиваемым позволяет измерять спектральные особенности измеряемого шумового сигнала во всей полосе усилителя 1 высокой частоты.55 Аддитивная смесь измеряемого шумового сигнала и собственных шумов усилителя 1 в полосе частоть Г с выхода Модуляционный радиометр см. фиг. 1)) в котором на входе усилителя высокой частоты включен входной 16 полосовой фильтр, блок 7 выполнен, как показано. .на фиг. 2, а полосы пропускания ь Е и ЬЙ первого и второго полосовых фильгде С 1 - коэффициент усиления усили-теля 1;К - постоянная Больцмана;Т - эффективная температурасобственных шумов усилителя1 в полосе частот 4 Е-,- коэффициент передачи аттенюатора 4.Аттенюатор 4 обеспечивает равенство шумовых мощностей на входах СВЧ- коммутатора 11. На управляющий вход СЗЧ-коммутатора 11 поступает напряже.ние в виде последовательности Р прямоугольных импульсов с генератора 6 опорного напряжения. В первую половину периода последовательности Р на. выходе СВЧ-коммутатора 11 присутствует шум в полосе частот.д Е, а во вторую половину периода - шум в полосе частот ЬЕ. Квадратичный детектор 13 осущест.вляет преобразование шума с выхода СВЧ-коммутатора 11 в напряжение низкой частоты, пропорциональное мощности шума на его входе. После усилителя 8 .низкой частоты напряжение поступает в синхронный детектор .9, На управляющий вход синхронного детектора 9 поступаетнапряжение в виде последовательности прямоугольных импульсов с генератора 6. Синхронный детектор 9 формирует напряжение У, пропорциокальное. разно" сти уровней напряжений, поступающих на его вход в разные поаупериоды опорного напряжения с генератора 6 40 где С, - коэффициент усиления усилителя 1 высокой частоты;К - постоянная Больцмаиа; 45Т - эффективная температура собственных шумов усилителя 1 в.полосе частот д Е ,Т - эффективная температура измеряемого шумового сигнале:Шум в полосе частот д Е., представ.ляющий собой собственные шумы усили-теля 1, с выхода первого 3 полосовогофильтра через аттенюатор 4 поступаетна другой вход СВЧ-коммутатора 11,включенного на входе коммутационнодетектируюшего блока 7. Мощность Иэтого шумаЫ, = С,КТЕ,я,тров соответственно удовлетворяют соотношениюЕ, с дЕ (дЕ, - дЕ,),5 где дЕ 12 д Е., а дЕ - полоса частот, формируемая входным полосовым фильтром 16 на входе усилителя 1, работает следующим образом.Измеряемый шумовой сигнал поступа;ет на входной полосовой фильтр, осуще.- ствляющий формирование рабочей полосы частот д Е радиометра. Последующие элементы усилителя 1 высокой частоты осуществляют усиление шумов в полосе частот Ь Е ) 2 АЕ При этом коэффициент усиления С.усилителя 1 одинаков в частотных полосах дХ и (ЬЕ-: ЬЕ). На выходе усилителя 1.в .полосе ДЕ присутствует усиленная аддитивяая смесь измеряемого шумового сигнала и входных собственных шумов усилителя 1; а в полосе (дЕ 1 - дЕ) - только усиленные собственные шумы усилителя 1. 25 Делитель мощности 2 осуществляет разделение шума по мощности на две части. Из .одной части первый полосовой фильтр выделяет шум в полосе частот дЕ., где д.Е 2 дЕу 4,(дЕ 1 - дЕ), а из другой второй полосовой фильтр выделяет шум в полосе частот д Е. Шум в. полосе частот А Е, представляющий .собой аддитивную смесь измеряемого шумового сигнала и собственных шумов усилителя 1 высокой частоты, с выхода второго полосового фильтра по.ступает на,вход СВЧ-коммутатора 11. Мощность этого шума ц-= а, К(Т дЕ, + ТаЕ, -ТдЕ). В реальных устройствах эффективная температура собственного шума Тз в полосе частот А Е равна эффективной температуре собственного шума Т в полосе частот ДЕ- (ТЗ Т). Так как ЬЕ с д Е-, то при отсутствии измеря- емого шумового сигнала на входе радио- метра (Т = 0) аттенюатор 4 за счет изменения коэффициента передачи 1. обеспечивает нулевое значение напряжения О. При этом осуществляется компенсация напряжения, пропорционального собственным шумам усилителя 1 в полосе частот а Е , напряжением, пропорциональным собственным шумам усилителя 1 в полосеЬЕ флуктуации коэффициента усиления и собственных шумов усилителя 1 в полосах частот Ь Е и дЕ- взаимозависимы. Кроме того, напряжение на выходе синхронного детектора 9 пропорционально разности шумовых сигналов, поступающих7 1195454 8 на входы коммутайионно-детектирующего шумового сигнала и собственных шумов блока 7. Поэтому в приемнике осущест- усилителя 1 высокой частоты, с выхода вляется компенсация флуктуаций собст- второго полосового фильтра 5 поступавенных шумов и коэффициента усиления ет на вход квадратичного детектора высокочастотного тракта в полосе сиг. Шум в полосе частот д Е 1-, представ- нала 6 Е флуктуациями собственных шу- ляющий собой собственные. шумы усилитемов и коэффициента усиления высокочас- ля 1, с выхода первого полосового тотного тракта в полосеЕ, что и фильтра 3 через аттенюатор 4 поступаобеспечивает повьппение стабильности .О ет на вход квадратичного детектора радиометра, Блок 10 регистрации осу, Аттенюатор 4 обеспечивает равенстществляет контроль за нулевым уровнем во шумовых мощностей на входах квадранапряженияПри наличии измеряемого тичных детекторов 13, 14, которые осушумового сигнала на входе радиометра ществляют идентичные преобразования нулевой уровень напряжения Б обеспе шума в напряжения низкой частоты чивается при другом значении коэффи" пропорциональные мощностям шума в поциента передачиаттенюатора 4. Шка- лосах частот соответственно АЕ и Е . ла значений коэффициента передачиНапряжения с выходов квадратичных деаттенюатора 4 проградуирована в гра- текторов 13, 14 поступают на соответдусах Кельвина и является измеритель ствующие входы коммутатора 15, На упной шкалой радиометра. равляющий вход коммутатора 15 поступаМодуляционный радиометр (см, фнг. 1) . ет напряжение в виде последовательно- в котором на входе включен входной сти Р прямоугольных импульсов с гене полосовой фильтр, блок 7 выполнен, ратора б опорного напряжения. В перкак показано ца фиг. 3, полосы пропусвую половину периода последовательнокания 4 Е и дЕ - первого и второго по- сти Р на выходе коммутатора 15 присутлосовых фильтров соответственно удов- ствует. напряжение с квадратичного делетворяют соотношению тектора 13, а во вторую половину периода - напряжение с квадратичного де"д Е4 Е ( (Е - 4 Е ) 30 тектора 14. После усилителя 8 .низкойсчастоты напряжение подается на сингде 6 Е2 аЕ а дЕ - полоса час- хронный.детектор 9. На управляющий1 г гтот, формируемая входным полосовым вход синхронного детектора 9 поступафильтром на входе усилителя 1,. Рабо- ет напряжение в виде последовательно- тает следующим образом.35сти Р прямоугольных импульсов с генеИзмеряемый шумовой сигнал поступа- ратора б. Синхронный детектор 9 формиет на вход. входного полосового фнльт- Рует напряжение, пропорциональное раз.Ра, осуществляющего формирование раба- ности уровней напряжений, поступающих чей полосы частот Ь Ег радиометра.на его вход в различные полупериоды усилитель 1 высокой частоты проиэводит 4 О опорного напряжения с генератора б. усиление шумов в полосе частот 4 Е ) ак какЕ ( Ь Е, то при отсутствии Ъ 2 д Е . При этом коэффициент усиле- измеряемого шумового сигнала на входе ния С усилителя 1 одинаков в частбт- Радиометра аттенюатор 4 за счет изме 1ных полосах 4 Е и (1 Е - Д Ег) . На кения коэффициента передачиобеспевыходе усилителя 1 в полосе 1 Е при- .5 чивает нУлевое значение напряжения нагсутствует усиленная аддитивная смесь выходе синхронного детектора 9. При измеряемого шумового сигнала и вход- этом осуществляется компенсация напряных собственных шумов усилителя 1, а жения, пропорционального собственным в полосе (ьй- дЕ ) - только усилен- . шумам усилителя 1 в полосе частотдЕ1нйе собственные шумы усилителя 1. де О напРяжением, пропорциональным собстлитель 2 мощности осуществляет разде- венным шумам усилителя 1 в полосе д Е-. ление шума по мощности на две части, Поскольку флуктуации коэффициента усиИз одной части первый полосовой ления и шумов усилителя 1 в полосах фильтр выделяет шум в полосе частот 4 Ег и ЬЕ взаимозависимы, то компенЬЕ где ЬЕ 4 Е с (4 Е - д ) а из сация флуктуаций собственных шумов "и,Г где а ф 55другой - второй паласовой фильтр вы- коэффициента усиления усилителя 1 выделяет шум в полосе частот дЕ . Шум сокой частоты в полосе сигнала дЕ в полосе частот 4 Е представляющий .фпуктуациями собственных шумов и коэфг представляющисобой адцитивную смесь измеряемого фициента усиления усилителя 1 в полосе1195454 едактор О. 33 ркова Жехред д.Олийнык КорректорИ, Иускащщщ щ щаещщиеещщщщнщм юйщщщ щщщщщщщщщщщщщщщеещщ ще щ щще Ещевещ Еюенй 27 Заказ 686 дпнсное тениям и открытиям при ГКНТ ССушская наб., д. 45 Ти Государственного комитета.по иэоб 113035, Москва, Ж- Ра Вщще щщ щ ещщщщвщщщщщщт щщщщщ щ щ щ щщщ щМВ оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарин ф- обеспечивает повышение стабильно.сти.радиометра. Блок 10 .регистрацииосуществляет контроль за нулевым урЬвнем напряжения с синхронного детекторами9. При наличии измеряемого.шумовогосигнала на входе радиометра нулевой..уровеньнапряжения на,:висоде синщюнного детектора 9 обеспечивается .придругом значении коэффициента передачй 1 Оаттенюатора 4. Шкала значений коэффи-циента передачи аттенюатора 4 нрогра-:дуированав градусах Кельвина и явля 1 Оется измерительной шкалой радио- метра.Преимуществом описываемого модуля, ционного радиометра является, простота реализации и эксплуатации, В ием от- сутствует эталонная нагрузка нулевой, метод измерения шумовых сигнаяов оеу- ществлен беэ включения дополнительнцх регулируемых шумовнх .источников .и кон-. троль коэФфициента. усиления не требует .присутствия калибровочного генератора шума.