Радиометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН14378 1)4 С 29 СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Г"д ъ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт радиофизикники АН АрмССР(56) Краус Д,Д, РадиоастМ,: Сов. радио, 1973, с,рис, 7.17,Авторское свидетельстР 1330587, кл. С 01 К 29 ЕТРтени 54) РАДИОМ 57) Изобре ельной тех змерения м отн к измеричено для преднази слабог ке и электроадиоиз аракте о шумовог лученияастрон анян ом хозяиствбре-.ениявозможност омии, нар одцине, Целфункциональных ь изо что введениясировки иочности и г остигается за счетов модуляции, балаовки, и повышениеия путем компенсацирейфа коэффициента номи39 калибмерео СССР 26, 19 рногособсттемпер редачи143 78) 7 неццых шуман высокол(.татцсй частирадиометра. Гецер(тар 10 опорногосигнала формирует ца своем выходеСИЦХРаЦИЗИРУЮЩИЕ ИМПУЛЬСЫ И УП)1 вгЯет блоком 17 обработки сигцалан цянизкой частоте и через блок 4 режимов - модулятором 11 и электрон:цямпереключателем, Датчик 8 температурыуправляет выходом генератора 7 шума,мощность которого, сульируясь в сумматоре 6 с мощностью этллоццой цдгруз -ки 5, обеспечинает ца втором сигнальном Входе модулятора 11 пастаянст 130шумовой мощности. С помощью сумматора 12 обеспечивается компенсация темИзобретение относится к измерительной технике и предназначена для измерения мощности слабого радкоиз 1 сгче.сния шумового характера в радиоастрономии, народном хозяйстве и медкцшс,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетвведения алгоритмон модуляцки, баллансировки к калибранкк и повышептиеточности измерения путем компенсятэитемпературного дрейфа каэффициецтппередачи и собственных шумов высокочастотной части радиометра,ца черте)ке предстанлеца блок-схе-.ма радиометра,РаДИОМЕтР СОДЕРжкт ПОСЛЕггавдтЕЛЬно соединенные источпк 1 апарцаганапряжения, блок 2 целителей 1 дцрцжсния, электронный переключатель 3 иблок 4 режимов, последовательна соединенные эталонную нагрузку 5, первый сумматор 6 мощности, управляемыйгенератор 7 шума, датчик 8 темпертуры и сумматор 9 цапряжеция, г( второму входу которого падклю 011 выходэлектронного переключателя Зт д также генератор 10 опорного цапряжецяи последовательна соединенные модулятор 11 второй сумматор 12 1 ащцас-"ти, предварительный усилитсль 133управляемый аттенюатар 14, блок 15обработки сигналя ца высокой ч,стоте,квадратичный детектор 1 б, блок 17обработки сигналов цл цизкок .пста 1 ЕТЛТРтай ЗсИСИМОСТ 1 ПсгМс УПО 3 пы(акачд(татцой части - и;)едвдрительцстгр тг(1 тТЕс 51 13 ттдгН Трг)Л 4 б.окл 15 Обработки с.;вил д цл нь.сакой частоте и кнддрлтичцот о цетекгорл 6, КОЭ(г)фИЦИЕТ ПЕРЕДДЧИ тРаКта СТЛ(ТИ:111- зируется подачей сигцала От датчика 8 теЯературы через сумматор 9. Здг;д" 11 с необходимых режимов работы устСТНД ОСУЩЕСТНЛЯЕТСЯ )ЛОКОЫ г Р жнмоп, напряжения цд нхацах которос формируются блоком 2 делителей иэ цдпряженя источикл Ят Оцорцага цлп 1 яже - ция, Резульглт кзрец;:я отой)р(ждется блоком 18, тс ил с ге 15 блок 18:)(.Птстрдкк. прц эта.Нт Г(ОЦ СНМсссТО 3 Д 6 ПОТК(тют;. :К ВТО) Э -сс ВХОДУ М,.ДУЛЯТОЭД 1 гтР;.1 БЛЯНЩИИХОД КОТОР)1 О ПОЛКЮЧ(ТЦ К ВЬГХОПУс)1КД г РвжИМЭН т гЭХО,Г КОТОРО 10 Об-т.(. -дицец с вторым входом блока ".7 ип.)гтключет к вьходу гс вератэрл 19ОпссРНОЙ ЧЯСТОТЬ ВтОРО 1 БгХОг УГТРН -ляемаго генерлта",)а 7 Гуьд .;г дключ;к второму нхаду второго суммдторл 12мацасти нха,т. упттпндсция нпрлэ:яе"с 0 ттЕЧТОДапп- " гЬЮ 1( Ц К Зс хадс" суммслтаал 9 1;и)51):(тИ 1 д длтстиеТЕЬПСТ)сдтНРЬ Тсп(1 )ссКТИНЦГ) с(ЗЬсц 1 ЕТТ ( гЫСОКОТЧЛСВО ссо 1 т."Л(ТГ Ю Рдгг)сс Т)ЛРядка етр ряб О гает:едющ:м г П- тт ЛЗ гтс.гд.,)Гс 1 ятары 6 г 12 Мащ:ОСТИ 01 "ут Оыт вьцолцець: цл сязацць, мкпа"10 Г 10 СКОПЬХ 11 пттсгк ИГПатгЬЭНс 1 Г Т 3 Т 1 ПРгд с ЦГСт" 0 БЕ: ГсиТЕТ 5)( С УЧ С ТО". того, что Оци., клк и сумматоры. явля у с с:. п(сгит 1 ььк г)бр дт 1,ги у с трг. и(.тдВ Э ОЬ СЛ тггЛЕ Па;ЕС, ( УЬ;сстТ ОВД - ия в сумматор х 6 и 12 з(тклю.с)(; сяв возбуждеш 111 злектромагцитцой мощцости с выходов управляемого генераторашума в линиях, связывающих соответстцецно блоки 5-11 и 11 - 13,5Управляемый генератор 7 шума может быть произвольной коцструкции с управлением выходной мощности от входного цапряжеция, управляющего током лавинно-пролетного или параметри О ческого диода. Может использоваться два диода - по одному для каждого вы - хода с соответствующими преобразователями крутизны управляющего напряжения, или один диод с двумя направлен ными ответвителями, имеющими регулируемые коэффициенты ответвления мощности.Датчик 8 температуры располагается в высокочастотной части радиомет ра, изменение температуры которой вызывает изменение мощности эталонной нагрузки, изменение мощности собственных шумов и коэффициента передачи радиометра, Вся высокочастотная 25часть выполняется напылением на диэлектрическом материале, помещенном в металлический экрацирующий корпус, ца котором и закреплен датчик 8 температуры, При этом изменение цапряже ния первого выхода датчика 8 темгературы изменяет мощность первого выхода генератора 7 шума таким образом, что оца, суммируясь с изменяющейся от температуры шумовой мощности35 эталона и собственными шумами сумматора б мощности, обеспечивает ца вто; ом сигнальном входе модулятора 11 постоянство шумовой мощности, которая является эталонной для радиометра. Геличица необходимого температурного изменения мощности первого выхода генератора 7 шума подбирается регулировкой крутизны напряжения датчик 8 температуры и генератор 7 шума в 11 ростейшегг случае выполняются ца переменных сопротивления, делящих напряжение и его температурные изменения или же регулировкой коэффициента ответвления мощности генератора 7 шума, Второй выход гецератора 7 шума через второй сумматор 12 мощности добавляет температурно зависимую шумовую мощность к собственным шумам остального тракта радиометра, также меняющимся от воздействия температу" ры, Таким образом, сумматор 12 мощ" ности,. как и Все элементы высокочас тотцой части, вносит добавочную шумовую мощность в тракт радиометра. Однако вцос имая им мощность имеет температурную зависимость, обратную суммарной температурной зависимости шу"1 молой мощности остальных узлов высокочастотной части, что достигается регулировкой крутизны управления датчика 8 температуры мощность второго выхода генератора 7 шума, аналогичной регулировке его первого выхода. Такая связь элементов радиометра позволяет стабилизировать мощность собственных шумов высокочастотной части радиометра, обеспечивая ее независимость от температуры.Так как мощность эталонной нагрузки и мощность собственных шумов элементов высокочастотной части возрастает с повьшгением температуры, то на пряжение первого выхода датчика 8 температуры должно при этом обеспечить понижение мощности выходов генератора 7 шума, поступающей в сумматоры 6 и 12 мощности,Напряжение второго выхода датчика8 температуры через первый вход сумматора 9 напряжения регулирует коэффициент затухания управляемого аттецюатора 14, вносящего температурнозависимые изменения в коэффициентгередачи высокочастотного трактарадиометра. При этом крутизна выходного напряжения датчика 8 температу;ры, коэффициент суммирования суммато"ра 9 или коэффициент преобразованияуправляющего напряжения в управляемом аттенюаторе 14 подбираются такимобразом, что при изменении температу"ры, фиксируемом датчиком 8 температуры, управляемый им.аттенюатор 14 изменяет свой коэффициент затухания ров-,но ца столько, сколько необходимо, чтобы скомпенсировать температурные изменения коэффициента передачи высокочастотной части,Настройка радиометра на термоста"1бильность производится однократноизменением температуры высокочаототной части с одновременной регулировкой крутизны температурных изменениймощности первого и второго выходовгенератора 7 шума и аттецюации управляемого аттейюатора 14, чем достигает"ся независимость величины эталонноймощности, собственных шумов и коэфФициента передачи высокочастотнойчасти от температуры, 437807циецта передачи, и ступенчато меняго- ЩЕГаСЯ ЕсаПРЯжЕЦИЯ БЬГХаца ЭЛЕКТРОЦЦОГо переключателя 3. Прц этом регулиразкай внутреннего делителя вьц есена цалицевуо панель радиаметра) блок-.2 де:гителей напряжения достигается такой КазффИЦИЕНт ПЕРЕДаЧ.:. Эта."танка. М 01 ЦГ НОСти, КОтлрцй абвс гатгцгцаст ПЯБЕцСТ -Ба сигцальцай и эталонной мощности в тРакте 1 эациаметРа чта стбеспесиеэасет нулевой сигкал на вх де алак;:. 17 Обрааотки сигнгла на низкой частоте, т,е, задает привязку цулев э-а сигнала к началу шкалы блока 18 регистра- цИИ, ЗТОТ ИЗВЕСтНЫй Прэг:ОМ балацСИраВЕ(И ПОЗВОЛЯЕТ ПОВ СИТЬ тгУВСТБИТЕЛЬ -ность измерений . Отсчтгтцать с нуля 25 малые приращения и .мерлемай мощностина фоне скампенсиравантсой сабствецНай ШУМОВОЙ МОЩ 1 НОСТИ ВХОД:ОГО ацтЕННОга устройства. Прн этом стабильностьЭтаЛОННой МОЩНОСТИ, СабСТБЕЕтНЬХ 1 цтмап "ц и коэффициента передачи высокочастотной части позволяют поддерживатьбаланс с большой тачостьо, повышаяточность измерений,. Внесение фтксирсэЦСЬОЦЕЦОСТЬ,В режиме модуляции з смыканием пере -ключателя блока 4 режимов рациометгГРИГО;титСЯ В РЕЖИМ ИЗМСРСЦНй БкаоигайМ 01 НОСТИ ПО ПРИН 1 И 11 У ООЬННОГО МОЦЭтЛЯ -4.- ццаццага радиаметра, кагпа блок 17обработки сигнала на сцгзкай ча.тате сдвиг куля и регулировку ш;алы Быгб деленной разности, При этом паачепедЦС Замцт(аЮтСЯ К:ПОЧИ ЭЛЕЕСТРОЦЦОГОи реклюцателя 3 псдключая к су:атаРУ 9 напРЯжееНг;э УНРавлЯюЦБМУ аттеноатагэам 14 р Нагряженке аттеноации сиГ" гэб на:1 а в периотсы пра:саждеция па тпа(турадиаметра сигнальной мощтнасти и гаСтабильность параметров высокочастотной части повышапт точность измерений и, кроме того, позволяет задавать внутренние калибровочные5 уровни мощности для калибровки шкалы и задания начала отсчета блоку 17 обработки сигнала на низкой т 1 астоте и блоку 18 регистрации радцаметра.Импульсы генератора ,0 опорного напряжения, поступая ца нхад блока 4 режимов преобразуются посредством его внутреннего ицвертара и паследава тельность противофазных импульсов поступающих ца средние точки (б) переключателей режимов модуляции, балннсировки и калибровки и управляющих модулятором с выхода модуляции блока 4 режимов. При замыкании переключателей, вынесенных на лицевую панель радиометра, пративафазные импульсы через их сигнальные контакты поступают на входы управления электронного переключателя 3, обеспечивающего попеременное подключение выход" ных напряжений блока 2 делителей на. пряжения к второму входу сумматора 9 напряжения, который, управляя аттецюатором .14, Обеспечивает соответствующий закон модуляции коэффициента передачи высокочастотной части радио- метра. Выходные напряжения блока 2 делителей напряжения формируют делением на внутренних делителях напряже" кия источника 1 опорного напряжения. При этом каждый внутренний кетюч электронного переключателя 3 замьц(ается при наличии импульса на соатветствугощем выходе блока 4 режимов, а модулятор 11 при наличии импульса ка своем управляющем, входе подклгочает к тракту радиаметра свой первый сиг"нальный вход, а при отсутствиг импульса - второй сигнальный вход, т,е,эталонную мощность.В режиме балансировки замыканиемпереключателя блока с режимов пративофазные импульсы замьц(ают паачепедно ключи в электронном переключателе3, подключая к второму входу сумматора напряжения 9 фгп(сираванкое Напряжение аттенюации сигнапа с соответствующего выхода блока 2 делителей напряжения в периоды праха.;денияпо тракту радиометра машцасти ЕгзЕеряемого сигнала и регулируемое напря-жение балансировки с соответствующего выхода блока 2 делителей напряже -ния в периоды прохождения па эакту ра;гиометра эталонной ма.ццастц. Такимобразам, вьг(апцае напряженте су;мптара 9 ца 1 эегжеция слагается цз паГ таян на 0 ц Еп 1 эяже ция Б таэ ОГО Выхода датчика 8 температуры, цегтрерынца прав ИЗБОЦЯЩЕГО ТЕРМОКаМПЕНСаЦЕЦО КазсЭфцваццога затухания Б еО.цнсэсть .,змепяе -МОГО СИГНаЛа ПОСРЕДСТВОМ ПОИ(;1 ОтвИЯК уцраБЛЯЕМОМу а. ТацОБТОру4 ф 1 ТКСИр;" ванного напряжения атте:гоацг:. сигналаггазваляет обеспечить ба.Ьцс с измеряемай мацнастью, превьцоаюцей эталонную гграгЗвадит выделение разнос. Гт: стсгцаль -Гай и ЭТНЕОЦ 10 Й Ма 1 ЦНОСЕЦт ПРЯжЕЦИС аттЕНЮаЦЦИ ЭтаЛОК П Евтэ.:;0 ПЫ ПраХОждЕНИЯ Гта траКТу Грасд;СЭЬЕ:"Т;.аЭталанцай МОГЦНОСТИ,. ФИКСИРс;НаЕЦОЕнапряжение аттенюяции эталона позволяет выравцить коэффициенты передачи с.Гцальцой и эталоой мощности как это имеет место в обычном модуляционном радпаметре. Таким образом, алго 5 ритм управления электронным переключателем 3 позволяет, чтобы в зависимости ст условий измерений радиометр мог работать как в режиме обычного моду 11 яцисццого рацисметра при равенстве коэффициентов передачи сигнала и 35 эталона, так и в режиме радиометра с модуляцией коэффициента передачи,Режим калибровки обеспечивает15 формирование в тракте радиометра эталонной разности мощностей, эквивалентной разности внутренней эталонной мощности и внешнего эталонного сигнала. Для этого замыканием переключателя блока 4 режимов обеспечивается поочередное замыкание ключей электронного переключателя 3, а на управляющий вход модулятора 11 прекращается поступление управляющих импульсов, 25 так как средняя точка переключате 1 тя блока ч режимов отключается от его высо,ця модуляции, При этом модулятор 11 устанавливается в режим цепрерыв- НОГО прспускяния в тракт эталсннсЙ мощности. Таким образом, в периоды, когда блок 17 обработки сигналана низкой частоте, управляясь импульсгми генератора 1 О опорного напряжения, гыделяет мощность эталона, в него поступает мощность эталона сксированнай аттенюацией, которая форИруеся цри замыкании в этипериоды Одного из ключей электронного переключателя 3 и имеет места и 40 при обычном измерении входной мощности в режиме модуляции, В ериады, когда блок обработки сигналя на низкой частоте в обычном режиме модуляции производит выделение сигцзльцой 45 мощности для Формирования ее разности с эталонной мощностью, в него поступает эталонная мощность нс с иным коэффициентом аттенюяции, заданным фиксированным напряжением кялиб - 511 розки с соответствующего выхода блока 2 делителей напряжения, что Формирует в тракте рядиометра эталонную пяэ 11 ссть мсщ 1 ОстРЙ, котораяизвРсч ных устройствах Формируется вутренней и вцеп 1 РЙ эталонными мощностями, В данном устройстве наличие стябиль 1 к параметров высскачастстцсй части позволяет Формировать этялснцую ряэность з самом радиометре без подклю" чения вцешнех эталонных источников, ПерРкл 1 оч 11 тРлем калибра блока 2 делителей нацряжеьп 1 я ца его выход калибровочного напряжения подается ряд фиксированных напряжений, каждое иэ которых, внося соответствующую аттенюацию эталонной мощности, Формирует в тракте определенную разность мощностей, соответствующую подключению к входу радиометря определенного эталонного сигналя, от которого производится отсчет значения измеряемого сигнала. Для упрощения процесса измерений необходимо иметь большое число Фиксированных точек отсчета, равномерно заполняющих область возможных значений измеряемого сигнала. В данном радиометре это реализуется только увеличением числа делителей, определяющих число фиксированных калибровочных напряжений и переключаемьк от обычного переключателя на лицевой пацели рядиометра.Регулировка целителей на задание необходимых эталонных точек отсчета производится однократно для всего периода эксплуатации радиометра, так как стабильность параметров высокочастотной части исключает необходимость повторцьк регулировок. Для этого на вход радиометра в режиме модуляции подаются два известных эталонньк сигнала, на блоке .18 регистрации регистрируются выходные сигналы, цм соответствующие, и по этим сигналам выполняются вькодные сигналы, ожидаемые при подключении к входу необходимых для дальнейших измерени 1 эталон ных сигналов. Затем радиометр переводится в режим калибровки, посредством переключателя калибровочного напряжения блока 2 делителей цапряжения к его выходу калибровочного напряжения поочередно подключаются делители и регулировкой каждого из них па блоке 18 регистрации достигается одно пз расчетных значений выходных сигналов, ожидаемое при подключении к входу радцометра цеобходимого эталонного сигнала, В дальнейшем при измерениях включением каждого из делитечей в режим калибровки в тракте радиомстра Формируется сигнал, соответствующий подключению к входу радиометра именно того эталонного сигнала, для расчетого значения котсрога бь 1 л подрегулирсвац данный1437807 1 О Сос гавитель Н,11 иха.зв Корректор А,Обручар Редактор Л,Пчелицская Техред П.Севцюкова Заказ 5890/Аб вираж /Л ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и откгытий113035, Иосква, ЖРаушская цаб. д, ц,5 Производственно-полиграфцче;ое предприятие г, Ужгород ул. Проектная,делитель. Таким образом, может бтггьсформирован произвольный этапоццыйсигнал, от значения которого с предельной простотой отсчитывается значение измеряемого сигнала,Формула из обре тецияРадиометр, содержащий модулятор, первый сигнальный вход которого является входом радиометра, эталонную нагрузку, последовательно соединенные предварительный усилитель, управляемый аттенюатор, блок обработки сигнала на высокой частоте, квадратичный детектор, блок обработки сигнала на низкой частоте и блок регистрации, генератор опорного напряжения, выход которого соединен с синхроцизирующим входом блока обработки сигнала ца низкой частотедатчик температуры, источник опорного напряжения и электронный переключатель, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений путем компенсации температурного дрейфа коэффициента передачи и собственных шумов высокочастотной части радиометра, в него введены первый и второй сумматоры мощности,управляемый генератор шума, блок делителей напряжения, блок режимов исумматор напряжения, выход которого 5подключец к входу управления управляемого аттенюатора, первый вход подключен к вьгходу датчика температуры,а второй вход - к выходу электронного переключателя, сигнальные входыкоторого подключены к соответствующим выходам блока делителей напряжения, а управляющие входы - к соответствующим выходами блока режимов, вход которого подключен к выхо ду генератора опорного цапряжения,а дополнительный выход - к управляю -щему входу модулятора, к второму сигнальному входу которого через первыйсумматор мощности подключена эталонная нагрузка, а выход модуляторачерез второй сумматор мо.;".ости подключен к входу предварительного усилителя, к вторым входам первого ивторого сумматоров мощности подключе ны соответствующие выходы управляемого генератора шума, управляющийвход которого подключен к второмувыходу датчика температуры, при этомвьгход источника опорного напряжения ЗО подключен к входу блока делителейнапряжения.