Модуляционный радиометр Советский патент 1984 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к радиотехв частности к пассивной радиолокации, и может использоваться в рЯ диометеоролог 1И для определения .поля ризационных составляющих радиотепло«зого излучения. Известен модуляционный радрюметр, содержащий антенную .систему, поляризационный коммутатор, коммутатор с большим временем переключения, быстродейст1зующий коммутатор, пр 1емник и оцориую рупорную антенну U3. Однако этот модуляционный радиометр имеет недостаточную точность из мерения вследствие временного разделения измерения вертикальной и горизонтальней составляющих радиотегшового излучения. Наиболее близким к изобретени о является модуляционный радиометр, содержащий антецно-волноводньй тракт два циркулятора, два синхронных детектора, опорный генератор и приемник, вход и выход которого соединены соответственно с первым плечом перво го циркулятора и первыми входами обо их синхронных детекторов, вторые вхо ды которых соединены с выходом опорного генератора 2. Однако такой модуляцион г1 1й радиометр имеет сравнительно низкую точность, так как коэффициенты передачи двух пpиeмoycиJ7Итeльныx тактов и их собственные шумовые свойства различны. Цель изобретения - повьвление точности определения поляризационных характеристик радиотеплового излучения . Для этого в модуляционный радиометр, содержащий антенно-волново.дный тракт, два циркулятора, два синхронных детектора, опорный генератор и приемник, вход и выход которого сое динены соответственно с первым плечом первого циркулятора и первьми входами обоих синхронных детекторов вторые входы которых соединены с выходом опорного генератора, введены генератор шума,, выход которого соеди нен с первым плечом второго циркуля тора, поляризационный разделитель, вход которого соединен с выходом ан тенно-волноводного тракта, два комм татора, аттенюатор, датчик температуры, соединенные последовательно первый аналого-щ-1фровой преобразова тель, вход которого соединен с выхо дом первого синхронного детектора, riepiibiM пслитель, счетчик и первый nii;TMi arop, соелиненные ггоследователыю ь-тороГ лна.того-цифрогюй npt;o6pa ; О15Лтель, вход которого соединен, с ;-:ьп.1 ) ..-{ второго си хронного детектор а 5 1зтороп делитель, второй счетчик и второй иыдикатор,, соел.инен)ыг 1юс.иедовател1-:.ю третий С:-- нхрон11.1Й детектор, два входа которого соединены соответственно с вь хоь;ами приемника и опорного генератора, и третий аналого-цифровой гтреобразователь, которого соединен с вторыми входами обоих делителей, четвертый аналого-цифровой преобразователь, вход и выход которого соединены соответственно с вьжодом датчика температуры и вторыми входами обоих счетчикоВ; вход и выход первого коммутатора соединены соотнетственно с первым выходом поляризан.ионного разделителя и вторьи плечом второго циркулятора, треть(; плечо которого соедиiiCHo с входом второго коммутатора, уп равляющий вход которсто соединен с управляющими входами первого коммут.атора,, аттенюатора i- выходом опорного генератора, два остальных плеча первого циркулятора соединены соответственно с вьгходамк второго коммутатора и аттенюатора, вход которого сое.цинен с BTophiN вьс :одом поляриза Л1о;июго разделителя , iia фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого мо1;уляционного радиометра; на (риг о /- - BpeNeHHbie диаграммы, поясяяюшие работу мо;Лляционного радиометра. Мо,,.1ул я ци о и н ый р ад и оме тр с од е ржит а;Г он- О -по.1КОводный тракт 1 , поляризяцион;;,й разделителэ 2, первый коммутатор 3, первый циркулятор 4, генератор 5 шума, второй коммутатор 6, атт(мполтор 7; второй циркулятор 8, приемник 9, первый К), второй 11 и третпГ 12 синхронные детекторЫ; опорный генератор датчик 14 темпера-ypi-,), первый IS, вто;5ой 16, третий 17 и четвертый 18 акало о-цифровые преобразователи, цервый 19 и второй 20 делитет И, первый 21 и второй 22 счетчики, первый 23 и второй 24 индикаторы.. Модуляционный рад 1ометр работает следующим образо.м. Радиотепловое излучение через антенно-волиоводный тракт 1 поступает на нход поляриза1дионкого разделителя 2, который разделяет сигнал Рациотепловое излучение на две составляющие с различной ортотональной поляризацией. Одна составляющая, мощ ность которой Tj, измеряемая в едини цах температуры, с первого выхода по ляризационного разделителя 2 поступает на вход первого коммутатора 3. Другая поляризационная составляюшая, мощность которой Т, -2 поступает на 7 с второго выхода вход аттенюатора поляризационного разделителя 2. Выходной сигнал генератора 5 шума поступает на первое плечо второго цирку лятора 8. С выхода опорного генератора 13 на управляющие входы первого 3, второго 6 коммутаторов и аттенюатора 7 поступают управляющие импульсные сигналы, форма которых пока зана на фин. 26, в, г. В интервале времени от t до t + пеоиод следования управляющих импульсов опорного генератора 13, открыты оба коммутатора 3 и 6 и аттенюатор 7, при этом поляризационная составляющая Т с первого выхода поляризационного разделителя 2 через открьгтьй первый коммутатор 3, второй циркулятор 8, открытый второй коммутатор 6 и первый циркулятор 4 поступает на вход приемника 9, а поляриза ционная составляющая Т с второго вх да поляризационного разделителя 2 через открытый аттенюатор 7, первый циркулятор 4, открытый второй коммутатор 6 и второй циркулятор 8 поступает на выход генератора 5 шума и на его сопротивлении рассеивается. Выходной сигнал генератора 5 щума, мощность которого Тгш , через второй циркулятор 8 и первый кoм ryтaтop 3 поступает на первый выход поляризационного разделителя 2 и поглощается его сопротивлением. В интервале времени от t + ДО t+t второй коммутатор 6 и аттенюатор 7 закрыты, и сигнал, присутствующий на выходе аттенюатора 7, имеет нормированную эталонную величину, мои1ность которой TO . Этот сигнал с выхода аттенюатора 7 через первый циркулятор поступает на вход приемника 9, предварительно отразившись от вьг..ода закрытого второго коммутатора 6, В интервале времени от t + to до t + 3/2to, открыт только аттенюатор 7, и поляризационная составляющая Т, с выхода поляризационного разделителя 2 поступает через открытый аттенюатор 7 и первый циркулятор А на вход приемника 9. В интервале времени от t + до t + 2 0 первый коммутатор 3 и аттенюатор 7 закрыты, а второй коммутатор 6 открыт. Сигнал Т((Д с выхода генератора 5 шума проходит через второй циркулятор 8, второй коммутатор 6 и первый циркулятор А также на вход приемника 9, куда также поступает сигнал Т с выхода аттенюатора 7. Временная диаграмма, отражающая наличие сигналов на входе приемника 9, показана на фиг. 2а. В приемнике все сигналы подвергаются преобразованию по частоте, усилению и квадратичному детектированию. С выхода приемника 9 продетектированные сигналы поступают на входы синхронных детекторов 10-12, на вторые входы которых поступает сигнал опорного генератора 13, изменяюи.ий коэффициенты передачи синхронных детекторов, закономерность изменения которых показана на фиг. 2д, е и ж соответственно. В результате на выходах синхронньк детекторов 10, 11 и 12 соответственно появятся следукг гдие сигналы: V, IG(T,-T, ) ; 2 {G(T,-T,) ; Vj J G- Тгщ , где G - коэффициент передачи приемника 9. Сигналы с выходов первого и второго синхронных детекторов 10 и 11 преобразуются аналого-цифровыми преобразователями 15 и 16 соответственно в пропорци6налы5ую им частоту, а сигнал с выхода третьего синхронного детектора 12 преобразуется третьим аналого-цифровым преобразователем 17 в соответствуюш 1й ему цифровой код. Этот цифровой код задает коэффициент деления делителей 19 и 20, поступая на вторь е входы первого и второго делителей. Переменный коэффициент деления обеспечивает пропорциональность частоты выходных сигналов делителей соответственно выражениям (TO-T) и (Tg-Tj). Поскольку величины выходных сигналов всех синхронных детекторов пропорциональны одной и той же величине - коэф$и

фициенту передачи приемника 9, значения частот сигналов на выходах делителей 19 и 20 не зависят от этого коэффициента, чем и обеспечивается высокая точность определения поляризационных составляющих радиотеплового излучения. Для определения эталонной величины TO используется датчик 1А температуры, который находится в тепловом контакте с аттенюатором 7 и, следовательно, сигнал на выходе датчика 14 при закрытом состоянии аттенюатора 7 пропорционален заданной величине - известной температуре этого аттенюатора. КоэффиIциент стоячей волны приемника совместно с первым циркулят-ором 4 устанавливается близким к единице, и при закрытом втором коммутаторе радиотепловое излучение аттенюатора 7

в единицах температуры не отличается

от величины термодинамической температуры аттенюатора 7. Выходной сигнал датчика 14 температуры, пропорциональный температуре аттенюатора, преобразовывается аналого-цифровым преобразователем 18 в пропорциональную ей частоту и поступает на вторые

762&

входы счетчиков 21 и 22„ К первым входам этих счетчиков подводятся сиг налы с соответствующих делителей. На выходах счетчиков 21 и 22 образовывается двоично-десятичный код, соответствующий соответственно поляризационным составляющим раднотеплового излучения Т, и Tj, величины которых отображаются соответственно индикаторами 23 и 24.

Технико-экономический эффект от использования предложенного модуляционного радиометра заключается в повышении точности измерения поляриза15 ционных составляющих радиотеплового излучения, например, полностью исключается погрешность, вносимая изменением усиления приемника, которая для прототипа составляет около 13%

20 при изменении коэффициента усиления приемника на t дб. Кроме того, предложенный модуляционный радиометр позволяет повысить оперативность пол -чения информации за счет автоматизации процесса измерения при машинной обработке информации, снимаемой с выходов счетчиков, на которых она уже имеет вид цифрового кода.

иг.2

МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий антенно-волноводный тракт, два циркулятора, два синхронных детектора, опорный генератор и приемник, вход и выход которого соединены соответственно с первым плечом первого циркулятора и первыми входами обоих синхронных детекторов, вто рые входы которых соединены с выходом опорного генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения поляризационных характеристик радиотеплового излучения, введены генератор игума, выход которого соединен с первым плечом второго циркулятора, поляризационный разделитель, вход которого соединен с выходом антенно-волноводного тракта, два коммутатора, аттенюатор. датчик температуры, соединенные последовательно первый аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, первый делитель, первый счетчик и первый индикатор, соединенные последовательно второй аналогоцифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, второй делитель, второй счетчик и второй индикатор, соединенные последовательно третий синхронный детектор, два входа которого соединены соответственно с выходами приемника и опорного генератоi ра, и третий аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен (Л с вторыми входами обоих делителей, четвертый аналого-цифровой преобразователь, вход и выход которого соединены соответственно с выходом датчи5 ка температуры и вторыми входами обоих счетчиков, вход и выход первого коммутатора соединены соответственно с первым выходом поляризационного СО разделителя и вторым плечом второго циркулятора, третье плечо которого соединено с входом второго коммутаО5 тора, управляющий вход которого соеIND динен с управляющими входами первого коммутатора, аттенюатора и выходом опорного генератора, два остальных плеча первого циркулятора соединены соответственно с выходами второго коммутатора и аттенюатора, вход которого соединен с вторым выходом поляризационного разделителя.