Свч-поляриметр

(я) С 01 К 29/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕП:ЛЬСТВУ ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕП":НИЕМ И 03 НРЬЗТИЯМПРИ П 1 НТ ОСА(71) Институт радиофизики и электроники АИ АрмССР(56) Авторское свидетельство СССР В 367393, кл . С 01 К 29/08, 1971.Канарейкин Д.Б. и др. Поляризация радиолокационных сигналов, И.: Советское радио, 1966, с. 136-145. (54) СВЧ-ПОЛЯРИИЕТР(57) Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретенияХ 2повышение чувствительности. СВЧ-поляриметр содержиг разделитель 1 папяризации, модуляторы 2-5, щелевой мост 6, сумматор 8, СВЧ-усипитель 9, детектор 10, ключи 11-15, интеграторы 16 - 20, блок 21 суммирования и вычитания, регистратор 22, генератор 23 опорного напряжения иформирователь 24 сигналов. Такое выполнение попяриметра обеспечивает фиксирование на регистраторе 22 всех четырех параметров Стокса, т.е. полной поляризационной картины электромагнитного поля для полностью и частично поляриэованньм и неполяризованных электромагнитных волн, 2 ил.Изобретение относится к измерениям в антенной технике и может быть использовано в радиолокационных системах для определения полных поляриза 5 ционных параметров принимаемого СВЧ- сигнала, а также в метеорологических целях для исследования облаков.иелью изобретения является повышение чувствительности. 10На Фиг 1 приведена структурная электрическая схема СВЧ-поляриметра на фиг.2 - диаграммы управляющих импульсов напряжений (а, Ъ, с, й, е) и огибающая низкочастотного сигнала на выходе детектора (Е).СВЧ-поляриметр содержит разделитель поляризации 1, первый, второй, третий, четвертый модуляторы 2 - 5, целевой мост 6, сумматор 8, СВЧ-усилитель 9, детектор 10, первый, второй, третий, четвертый, пятый ключи 11. - 15, первый, второй, третий, четвертый, пятый интеграторы 16 - 20, блок 21 суммирования и вычитания, ре гистратор 22 генератора 23 опорного напряжения и формирователя 24 сигналов, при этом выход антенны 7, принимающей две ортогональные составляющие СВЧ-поля, соединен с входом разделителя поляризации 1, первый и второй выходы которого соответственно через второй 3 и третий 4 модуляторы соединены с первым и вторым входами щелевого моста 6, первый и второй выходы которого с 1 ответственно через первый 2 и четвертый 5 модуляторы соединены с первым и вторым входами сумматора 8, выход которого через СВЧ-усилитель 9 соединен с входом детектора 10, вы ход которого соединен с входами пер 40 вого 11, второго 12, третьего 13, четвертого 14 и пятого 15 ключей, выходы которых через первый 16, второй 17, третий 18, четвертый 19 и пятый 20 интеграторы соединены соответственно с первым, вторьм, третьим, четвертым и пятым входами блока 21 суммирования и вычитания, выходы которого соединены с входами регистратора 22. Выход генератора опорного напряжения 23 соединен с входом формирователя 24 сигналов, первый; второй, третий и четвертый выходы которого соответственно соединены с управляющими входами первого модулято ра 2 и первого ключа 11, второго модулятора 3 и второго ключа 12, третьего модулятора 4 и третьего ключа 13,- амплитуды напряженностей иначальные фа зы с оот в етст вен"но горизонтального и вертикального компонент псщяризованной части СВЧ-сигналаРЯ - циклическая частота принимаемого сигнала.Эти сигналы модулируются вторым 3. и третьим 4 модуляторами, преобразовываются в смешанные: сигналы щелевым мостом 6, затем повторно модулируются первым 2 и четвертым 5 модуляторами, суммируются сумматором 8, усиливаются СВЧ-уснлителем 9 и подаются на вход детектора 1 О. 11 а входдетектора 9 поступает сигГ = К е, А 4 Л, А,Х16т 1 А, ) , (2)Е где 11 Л, 11 Г (с) 0 0 й 4- матрица преобразования второго 3 и третьего 4 модулятороврйЛай . - матрииа преабра 3зования щелевого моста 6,четвертого модулятора 5 и четвертого ключа 14, а пятый выход соединен с управляющим входом пятого ключа 15.СВЧ-поляриметр работает следующим образом.Рассмотрим работу поляриметра при приеме .СВЧ-сигнала наиболее общего вида - частично поляризованного. В этом случае на выходах разделителя поляризации 1 имеем1 ГД+ж М 1Е =ЕеХ . о+Ее (1) где Е - амплитуда напряженности; Мх(")Ц)- случайные начальные фазыгоризонтального и вертикального компонент неполяриэованной части СВЧ-сигнала;9472вход модулятора подается напряжение, тогда СВЧ-сигнал поглощается и дальще не проходит, а если на управляющем 5входе модулятора отсутствует напряжение, то СВЧ-сигнал беспрепятственно проходит через него. Такие модуляторы могут быть выполнены на СВЧ поглощающих .р-и аттенюаторах. По принци" пу "Да" или "Нет" работают также ключи, однако если на управляющем входе ключа есть напряжение, то низкочасг тотный сигнал проходит через него беспрепятственно, и наоборот, при отсутствии управляющего напряжения ключ разомкнут и низкочастотный сигнал через него не проходит. 5 сли учесть, что на управляющие входы первого 2второго 3, третьего 4, четвертого 5 20 модуляторов подаются от формирователя 24 сигналов импульсы, имеющие вид, показанный на фиг.2 а, Ъ, с, й, то нетрудно видеть, что 164 А )1(с) О0Й (с) 25 л2 О, при 2 нпй Яс- -Ф+ оп 5 1, при остальных значениях Яс;2 л 4 лО, при 2 юп+ - -и(2 с Т+ 2 нпд(с) =5 51, при остальных значениях 2 с; при оп + НАД.сс 6 + 2 йп6 л 8 л5 " 5при остальных значениях яс; О,л .8 лО, при 2 ип+ййсй 271(п+ 1)к (с)5Ф 1, при остальных значениях йс,(3) где Я - циклическая частота модуляции,40На выходе детектора 10 имеем низкочастотный сигнал 2 1 -11 О2 -1 1 0 1 Ю =Ы Еф Е, (4)огибающая которого показана на фиг.2 Г, 45 где 0 - постоянный коэффициент, зависящий от параметров детектора 9,Рассмотрим отдельные участки огибающей в отдельности.Участок Бр, (фиг.2 Г) получается, 50 когда на управляющие входы второго модулятора 3 и первого ключа 11 подано напряжение, т.е. модулятор 3 заперт, а остальные модуляторы и ключи 0Ке (1 - 1) Е.(5) Так как в этом случае открыт только первый ключ 11, то сигнал 01, проходя через него и первый интегра" тор 16, преобразуется в постоянное напряжение прямо пропорциональноет.е. открыты. 55Тогда Г 1(с) = О, Г(с) = Гз(с)= Г 4(с) = 1 и учитывая выражение (2),имеем- матрица преобразования первого Ди четвертого 5модулятор ов; - 11 1- матрица преобра 2зования сумматора 8,"К - коэффициент усиления СВЧ-усилителя 9,0 - разность фаэ, вносимая СВЧ-усилителем 9 е (с), Г(с),Г (с), й 4(с) - функции передачипервого, второго 3, третьего 4и четвертого 5модуляторов.Модуляторы работают по принципу "Да" или "Нет", когда на управляющийС учетом уравнений (1), (4) и (5) напряжение 01, будетБ = - -К Е +Е".1К01 2О эБК 22 Е 2 + Ег + Ег +К,204о х2 ЕЕ в(п 9 ) (9) или аналогично выражению (7)13 = - -Р 2 Е 2+Ег +Ег+,252о х2 ЕЕ в(п 11, (10) где У = Ц)(- Я - разность фаз междувертикальной и горизонтальной составляю" З 0щей поляризованной .части СВЧ-сигнала.Участок Ц .огибающей (фиг. 2 К) по 3 И"лучается, когда все модуляторы открыты, открыт также пятый ключ 15, Тогда е 4еФ . еэ И) Йе Ж Аналогично выводам (7) и (10) в этом случае получаемУС 2 Е 2 + Ег + Ег +5 о40 Ф 2 ЕХЕ)в),пФ ф (11)1 Таким образом 2 Е 2 + Е 2 + Ег -ф о Х фСв=- 2 Е 1 Е 2 в(п СЕвЕв, (13)Напряжения Б.е, 0,2, 09выходов интеграторов 16 - 20 подаются на входы устройства суммирования и 50 вынитания 21, которое производит действия суммирования и вычитания напряжений 0 е - 0, формируя на выходе сигналы, соответствующие параметрам Стокса 55 1, Б +О С 2 Е 2+Ег +Ег4 ь о к Ч0 -11С 2 ЕХЕв 1 пЩ; (14 й 3 ПС(Ев + Ев, (2)где С - постоянный коэффициент,Второй участок огибающей 01"хС = Ср - Св = С(Е"- Г.Как видно из выражений(14), на регистраторе 22 Фиксируются все четыре параметра Стокса, т,е, полная поляризационная картина электромагнит- ного поля. Из выражений (14) видно, что для полностью поляризованной электромагнитной волны (Е = 0)02 + Ц + уг - 12(15)2 для частично поляризованной электромагнитной волны(16) для неполяризованной электромагнитной волны=0"-7=О, 1)О. (17) 45 Фоомула изобр ет енияСВЧ-поляриметр, содержащий последовательно соединенные антенну, предназначенную для приема двух ортогональных составляющих исследуемого поля, и разделитель поляризации, последовательно соединенные первьгй модулятор, сумматор, СВЧ-усилитель и детектор, выход которого соединен с вкодами первого, второго и третьего ключей, управляющие входы которых соеди 1 иены с соответствующими выходами Фор- мирователя сигналов, первый выход которого соединен с управляющим входом первого модулятора, а вход - с генератором опорного сигнала, индикатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью повышения чувствительности введены второй, третий и четвертый модуляторы, щелевой мост, четвертый и пятый ключи, первый, вторй, третий, четвертый и пятый интеграторы, блок суммирования и вычитания,. при этом первый и второй выходы разделителя поляризации соответственно через второй и третий модуляторы соединены с первым и вторым входами щелевого моста, первый выход которого соединен с входом первого модулятора, а второй - с входом четвертого модулятора, выход которого соединен с вторьк вхо- дом сумматора, выход детектора соединен с входами четвертого и пятого ключей, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока Формирования сигналов, выходы первого, второго, третьего, четверто10 1649472 М 1 Ю 2,оставитель В.Ежовехред М.Дидык Корректор Л.Обруча Редактор Н.Швьдк одписное тениям и открытиям иская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина го и пятого ключей через соответствующие интеграторы соединены с входами блока суммирования и вычитания, выход которого соединен с индикато 5 Заказ 1520 Тираж 426 ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Раром, при этом управляющие входы второго, третьего и четвертого модулято".ров соединены с соответствующими вы ходами блока Формирования сигналов.