Модуляционный радиометр СВЧ -диапазона Советский патент 1984 года по МПК G01R29/08 

Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к модуляционным радио метрическим приемникам СВЧ-диапазона, применяемым, например, при ради физических исследованиях плазмы или других нестабильных и неоднородных объект В} примыкающих непосредствен к антенне приемника, по i-tx собствен ному излучению электромагнитной эне гии в СВЧ-диапазоне.. Известны модуляционные радиометр с помощью которых осуществляетя изМ рение радиационной температуры Т источников исследуемого излучения, например радиометр, содержащий антенну, эквивалент, переключатель (модулятор), избирательный усилитель низкой частоты, синхронный де тектор и генератор опорного напряже . Недостатком его является низкая точность измерения радиационной тем пературы. Наиболее близким техническим решением к изобретению является модуляционньй радиометр СВЧ-диапазона, содержащий последовательно соединен ные рупорную антенну направленный ответвитель модулятор, приемно-усилительный блок, квадратичный детектор, первый усилитель низкой частоты и первый синхронный детектор, а также первый регистратор, первьй задающий генератор, выход которого подключен к управляющему входу моду лятора и опорному Входу первого синхронного детектора, feuepatop шума, выход которого подключен к входному плечу вторичного канала на правленного ответвителя 2. Недостаток известного устрой ства - низкая точность измерения ра диационной температуры объектов, примыкающих йепоредственно к рупорной антенне.. Целью изобретения является пдвышение точности измерений радиационной температуры объектов прилегающих непосредственно к рупорной антенне. Поставленная цель достигается тем, что в модуляционном радиометре СВЧ-диапазона, содержащем последовательно соединенные рупорную антенну, направленный ответвитель, модулятор, приемно-усилительный бло квадратичный детектор, первый усили тель низкой частоты и первый синхро ный детектор, а также первый регист 8322 ратор, первый задающий генератор, выход которого подключен к управляющему входу модулятора и опорному входу первого синхронного детектора, генератор шума, выход которого подключен к входному плечу вторичного канала найравленного ответвителя, к выходу квадратичного детектора последовательно подключены второй усилитель низкой частоты, второй синхронный детектор и второй регистратор, между выходом первого синхронного детектора и входом первого регистратора включен блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, а опорный вход второго син 4ронного детектора и вход генератора шума подключены соответственно к выходу введенного второго задающего генератора. На чертеже приведена электрическая схема модуляционного paдиoмetpa СВЧ-диапазона. Предлагаемый радиометр содержит генератор Шума 1, рупорную антенну 2, направленный ответвитель 3, модулятор 4, приемно-усилительный блок 5, квадратичный детектор 6, первый и второй усилители низкой Чистоты 7 и 8, первый и второй синхронные детекторы 9 и 10, первый и второй задающие Генераторы 11 и 12, блок, вычиФания 13 и первый и второй регистраторы 14 и 15. Модуляционный радиометр СВЧ-диапазона работает следующим образом. При выключенном генераторе шума 1, измеряемый шумовой СВЧ-сигнал, поступающий на вход рупорной антенны 2, проходят через основной канал направленного ответвителя 3, модулируется меандром частоты F в модуляторе 4, усиливается первым приемноусилительным блоком.5 и детектируется квадратичным детектором 6. Далее переменная составляющая, сигнала на частоте модуляции F усиливается Первым усилителем низкой частоты 7 и детектируется первым синхронным детектором 9, опорное напряжение дня которого поступает с первого задающего генератора 11, управляющего также работой модулятора 4. В этом режиме (при выклю11енном генераторе шума) предлагаемый радиометр работает аналогично известному модуляционному радиометру, и постоянное напряжение .f на выходе синхронного детектора 9 равно -(. - ( где. (1-R)- радиояркостная шумова температура сигнала, ступающего на вход ру порной антенны 2; k - размерный коэффициент передачи радиометра с входа рупорнЬй антенн 2 до выхода первого синхронного детектора 9 i T-Q - эквивалентная радиояркостная температура излучения модулятора в закрытом состоянии. Поскольку направленный ответвитель 3 включен так, что мощность шу мого сигнала оФ генератора шума 1, попадая в основной канал, направлена в сторону рупорной антенны 2 и и попадает на вход радиометра тольк после отражения от исследуемого объ та с коэффициентом R , то при вклю ченном генераторе шума 1 постоянное напряжение на выходе синхронног детектора 9 равно i()N , ( где Т - эквивалентная радиояркостная температура, добавляемая генератором шума 1 в основной канал ответвителя Так как в предлагаемом радиометре генератор шума 1 модулируется меандром частоты F ( F F ) , то среднее значение напряжения U на выходе синхронного детектора 9 за период частоты 2 равно полусумме напряжений, определяемых выражениями (1) и (2), т.е. ul + uy ная времени радиометра. С другой стороны, переменная соетавляющая сигнала на частоте модуляции генератора шума 1 во втором канале низкой частоты усиливается вторым усилителем 8 низкой частоты, аналогичным усилителю 7 и детектируется вторым синхронкЕлм детектором 10, опорное напряжение дЛя которого поступает с второго задающего 832 генератора 12, модулирующего также мощность генератора шума. При этом постоянное напряжение (J на выходе второго синхронного детектора 10 равно .rk.A.R, (41 где А - некоторый размерный коэффициент. Множитель 1/2 в выражении (4) учитывает уменьшение вдвое мощности генератора шума 1 за счет дополнительной модуляции меандром в модулятору 4 (при Fj ,). Поскольку для каждого из этих каналов СВЧ-часть является общей как для сигнала измеряемого излучения, гак и для сигнала генератора шума 1, а низкочастотные части идентичны, то при k К - k напряжение U на выходе блока вычитания 13 равно (T«-To) - () Из сравнения (1) и (5) следует, что периодическое включение генератора щума . 1 с частотой введении в схему радиометра блока вычитания 13 и второго канала низкой частоты не влияет ня конечный результат измерения 2 о основном канале, но при этом на выходе второго синхронного детектора 10 имеем постоянное напряжение U2 пропорциональное коэффициенту отражения, усредненному по полосе приемника R()K(f)df KUJdf ак как Тд может быть определено согласно выражению (5), из показания первого регистратора 14, а R , согласно выражению (6) - из показаний второго регистратора 15. Коэффициенты К и А легко могут быть определены при калибровке p.iиометра, если на входе рупорной антенны 2 установить зеркальный отраатель. Таким образом, в предлагаемом адиометре осуществлено одновременное змерение радиояркостной темпера гуы Т и коэф({)ициента отражения R 5 усредненных в одной и той же полосе частот, что позволяет повысить точность измерения радиационной температуры Т/излучения объектов, примы11058326кающих к рупорной антенне 2 приемника, f|o сравнению с прототипом, выбранным в качестве базового объекта

МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР СВЧ-ЛЙАПАЗОНА, содержащий последовательно соединенные рупорную антенну, направленный ответвитель, модулятор, приемно-усилительный блок, квадратичный детектор, первый усилитель низкой частоты и первый синхронный детектор, а также первый регистратор. первый задающий генератор, выход которого подключен к управляющему входу модулятора и опорному входу первого синхронного детектора, генератор шума, выход которого подключен к входному плечу вторичного канала направленного ответвителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений радиационной температуры объектов, прилегающих непосредственно к рупорной aHTefwe, к выходу квадратичного детектора последовательно подключены второй усилитель низкой частоты, второй синхронный детектор и второй регистратор, между выходом первого синхронного детектора и входом (Л первого регистратора включен блок вычитания, второй вход которого соес динен с выходом второго синхронного детектора, а опорный вход второго § синхронного детектора и вход генератора шума подключены соответственно к выходу введенного второго задающего генератора. ел 00 со ГС 14 гз § 15 10