Поляриметр

1506392 4дискриминатора 17, а входы четвертого 20 и шестого 24 усилителей-ограничителей являются соответственно пер 5вым и вторым входами фазового дискриминатора 17.Поляриметр работает следующим обпв 1 чпвпг +НпгА еЬ где Ц пв комплексная амплитуда поляризованной компоненты верти калькой со ставляющей (А 8 иамплитуда и Фаза этой составляющей);комплексная ам 1 нпв плитуда неполяризованной компоненты вертикальной составляющей (В, - ее огибающая; , - ее фаза);комплексная амплиА е1 Чпг туда поляризованной компоненты горизонтальной составляющей (Аг и с - амплитуда и фаза этой составляющей);комплексная ампличпг Изобретение относится к области радиоиэмерений и может быть использовано для измерений параметров поля ризации полностью или частично поляризованных электромагнитных волн.Цель изобретения - повышение точности измерения поляризационных параметров при наличии неполяризованных помех.На Фиг. приведена электрическая структурная схема поляриметра; на фиг.2 - электрическая структурная схема фазового дискриминатора.Поляриметр включает последователь но соединенные антенну 1, разделитель 2 поляризации, первый смеситель 3, первый усилитель 4 промежуточной частоты УПЧ , управляемый фазовращатель 5, первый сумматор 6, первый 20 усилитель-ограничитель 7, второй сумматор 8, второй усилитель-ограничитель 9, первый фазовый детектор 10 и блок 11 регистрации, последовательно соединенные второй смеситель 12, вто рой усилитель 13 промежуточной частоты, фазовращатель 14 на 90 , блок 15 вычитания, третий усилитель-ограничитель 16, последовательно соединенные фазовый дискриминатор 17, интегратор 18, а также гетеродин 19, выход которого соединен с опорными входами первого 3 и второго 12 смесителей, выход интегратора 18 соединен с управляющим входом управляемого фазо - 35 вращателя 5 и с первым входом блока 11 регистрации, выход управляемого фазовращателя 5 соединен с первыми входами фазового дискриминатора 17 и блока 15 вычитания выход второго , 40 усилителя 13 промежуточной частоты соединен с вторым входом фазового дискриминатора 17, выход фазовращателя 14 на 90 С соединен с вторыми входами блока 15 вычитания и первого 45 сумматора 6, выход третьего усилителя-ограничителя 16 соединен с вторыми входами второго сумматора 8 и первого фазового детектора 10, фазовый дискриминатор 17 содержит последова" тельно включенные четвертый усилитель-ограничитель 20, третий сумматор 21, пятый усилитель-ограничитель22, второй Фазовый детектор 23, а также шестой усилитель-ограничитель24, выход которого соединен с вторыми входами третьего сумматора 21 ивторого фазового детектора 23, выход которого является выходом Фазового разом,Принятая антенной 1 электромагнитная волна разделяется разделителем 2 поляризации на две ортогональные составляющие 0 и и Цг, каждая из которых содержит поляризованную и неполяризованную компоненту туда неполяриэованной компонентыгоризонтальнойсоставляющей (Ви- ее огибающая и фаз а) .Разность фаз ( 4- ч,) носит регулярный характер а разность фаз ( 4 - , ) - случайный и распределена по равномерному закону в интервале Г3В результате гетеродинирования с помощью гетеродина 19 и смесителей 3 и 12, а также усиления и фильтрации в УПЧ 4 и 13 на их выходе формируются следующие напряжения: Цв = 11 пв + Ц чпв + Цю(о и 1 - огиШ 1бающие напряжений;Сш, И СРш 2- фаЭЫ).Разность фаэ (- 4 ш,) распределена по равномерному закону в интервале (-Я, Г),Дапее сигнал с выхода УПЧ 4 поступает на управляемый фазовращатель 5и потом на вход фазового дискриминатора 17. На другой вход дискриминатора 17 поступает напряжение с выходаУПЧ 13. В результате работы замкнутой петли регулирования, состоящейиэ фазового дискриминатора 7, интегратора 18 и управляемого фаэовращателя 5, в последнем устанавливаетсясдвиг фаэ д с= ч"2 цКомплексные амплитуды (Ь и Г ,), в 1 в 25на входах фазового дискриминатора 17соответственно равны1(Ч+ в Ч 1 1 ф 1+ в Ф11 вх = Аве + В,е +3(и 1+в 1(.,+ в 21 гдеш 1Чш, ш - амплитуды и фазы случайных компонент;30 С 1 С 2 9, и М- результирующие амплитуды и фазы,Числитель выражения (1) равенудвоенному значению реальной частипроизведения напряжении 11 в и с 1 в.С,С 2 сов(- Ч ) = 1.е(Гв, бв 2). Напряжение ца ныходе фазового дискриминатора 17 равно нулю, когда разность фаэ его входных напряжений тоже равна нулю. Это условие выполняется только при д 4= 42 - Ц так как при этом поляризованные компоненты оказываются синфазными, а разность фаэ между остальными компоцецтыми н среднем равна нулю.В результате комплексные амплитуды напряжений на входах фазового дискриминатора 17 можно записать н нидеО В - О пВ + 11 нс 1 С ер1 М,Гв 2= пс+ 1 нст= С е Это произведение в среднем равноА Л , так как поляризованные компо нецты напряжений Бв,и Гв сицфаэцы, а случайные компоненты этих напряжений некоррелированы между собойи с поляризованным компонентами,Знаменатель выражения (1) и сред нем равен разности мощности входныхнапряжений:где 6 ш, и Ь - мощности случайныхкомпонент напряжений1 в и ев 2 50 Так как для точного измерения параметров поляризации необходима ус тойчивость характеристик, н том числе по шуму, то можно считать, что6 = 6 . С учетом этого2С, - С 2 = АВ Аг Где 11 в и Н пГ - комплексные амплитуды поляризованных компонент;и Н нс- комплексные амплитуды случайных компонент, обусловленных наличием цеполяризованной компоненты шума на входах фазового дискриминатора 17.Далее напряжение Гпроходит через фаэонращатель 14 ца 90 6На выходе сумматора 6 формируется напряжение Б Ш Г в 1 + 1 Г , фаза которо го ц равнауагсгС 1 впМ, +С в 1 п ч+ 17/2С,сов +С 2 сов(Ч 2+ Р/2)На выходе блока 15 вычитания формируется напряжение 0 = Бв 311 вм фаза которого с равнав 0 =Ч-(Р агсд1 2 2 С Сысоя (М -у, 1 в 2. С 2 гТаким образом, разность фаз 6 напряжений 1; и 1 в среднем равнаАв6= 2 агсс 8Аг5 т.е. с точностью до постоянного множителя совпадает с оценкой параметра поляризации 2.Величина ср т.е. разность фазг.измеряется при помощи фазового 1 О детектора 1 О, характеристика которого при равных амплитудах входных сигналов (эа счет усилителей-ограничителей 9 и 16линейна. Для снижения диапазона разностей фаз входных на пряжений фазового детектора О используется сумматор 8, в 2 разауменьшающий разность фаз входных сигналов фазового детектора по сравнении с разностью фаз напряжений Г и Бс. 20 Это позволяет использовать фазовыйдетектор с меньшим диапазоном измерения, имеющий, как правило, более высокую крутизну характеристики.Таким образом, на выходе фазового детектора 10 формируется оценка модуля поляризационного коэффициента, а на выходе интегратора 18 - оценка его аргумента, которые поступают на блок 11 регистрации. 30В качестве фазового дискриминатора 17 могут использоваться различные устройства, например фазовый детектор Киркпатрика, в котором предварительно сдвинуто одно из его входных напряже ний на 90 С.В качестве фазового дискриминатора используется фазовый детектор 23 и сумматор 21 с усилителями-ограничителями 20, 22 и 24. Это позволяет ис пользовать фазовый детектор с меньшим диапазоном измерения разности фаза, а следовательно, с большей крутизной характеристики. Этим достигается повышенное быстродействие и точ ности измерения.Таким образом, изобретение обеспечивает повышение точности измерения параметров поляризации частично поляризованной волны при наличии50 внутренних шумов на 10-157. За счет введения фазового дискриминатора 17, интегратора 18 и управляемого фазовращателя 5 устраняется регулярный сдвиг фаз, обусловленный неполяризованной компонентой поля, что позволяет при помощи введенных фазоврашателя 14 на 90 , сумматора 6 и блока 15 вычитания преобразовать амплитудные различия поляризованных компонент в разность фаэ напряжений на ныходах сумматора 6 и нычитатепя 15, Измерение полученной разности фаэ при помощи остальных введенных б:юков поэволяет уменьшить влияние неполяризованных компонент и внутренних шумов на точность измерения модуля поляриэационного отношения.Предлагаемое построение фазового дискриминатора 17 позноляет поныситьточность измерения регулярного сдвига фаз за счет того, что введенные усипитепи - ограничители 20, 22 и 24 и сумматор 21 в 2 раза снижают возможный диапазон изменеия разности фаз сигналов на входе фазового детектора. Это позволяет применить фазовый детектор 23 с высокой крутизной харакгеристики, что улучшает точность из -мерения как аргумента поляризованногоотношения (т.е, регулярного сдвигафаз), так и его модуля.Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я1. Поляриметр, включающий последовательно соединенные антенну, разделитель поляризации, первый смеси- тель и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные второй смеситель, первый вход которого подключен к второму выходу разделителя поляризации, торой уси-литель промежуточной частоты и фазовращатель на 90 , гетеродин, выход которого подсоединен к вторым входам первого и второго смесителей, первый фазовый детектор, выход которого подключен к пс.рному входу блока регистрации, о в . л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности иэмеренпя попяризационньк параметров при папи чии неполяриэонанных помех, введены последовательно соединенные управляемый фаэоврашатепь, вход которого подключен к ныходу первого усилителя промежуточной часто первый сумматор, первый усилитель-ограничитель, нгорой сумматор и второй усилитель-ограничитель, выход которого подсоединен к первому входу первого фазового детектора, блок вычитания, первый нход которого подключен к перному входу первого сумматора, второй вход первого сумматора подсоединен к выходу фазовращателяона 90 и нторому входу блока вычитания, выход которого через ннеденный.третий усилит пь-о 1 рннп гптель поп1506392 10 Составитель Л.СавельевРедактор О.Ирковецкая Техред М.ХоданичКорректор Т.Малец Заказ 5432/48 Тираж 714 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ключен к вторым входам второго сумматора и первого фазового детектора, последовательно соединенные фазовый дискриминатор, первый вход которого подсоединен к выходу управляемого фаэовращателя, а второй вход - к выходу второго усилителя промежуточной частоты, и интегратор, выход которого подсоединен к управляющему входу управляемого фазовращателя и к второму входу блока регистрации.2Поляриметр по и1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что фазовый дискриминатор включает последовательно соединенные четвертый усилительограничитель, вход которого является 5первым входом фазового дискриминатора, третий сумматор, пятый усилительограничитель и второй Фазовый детектор, выход которого является выходомФазового дискриминатора, шестой усилитель-ограничитель, вход которогоявляется вторым входом фазового дискриминатора, а выход подсоединен квторЫм входам второго фазового детектора и третьего сумматора.