Корреляционный радиометр Советский патент 1984 года по МПК G01S13/00 G01R29/08 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности, к пассивной радиолокации и может использовать ся при радиофизических измерениях интенсивности шумовых сигналов. Известен корреляционньй радиометр, содегжащий антенну, два усилителя высокой частоты, перемножитель и интегратор р }. Известный корреляционный радиометр не обладает высокой точностью измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является корреляционный радиометр, содержащий соединенные последовательно антенну, первьй делитель мощности и первый усилитель высокой частоты, второй усилитель высокой частоты, вход которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, соединенные последовательно первые умножитель и интегратор 1,2). Данный корреляционный радиометр не обеспечивает требуемую точность измерения и чувствительности, вследствие зависимости выходного отношения сигнал/шум от идентичности фазово-частотных характеристик двух каналов усиления сигнала. Цель изобретения - повьшение чувствительности и точности. Поставленная цель достигается тем, что в корреляционньй радиометр, содержащий соединенные последователь но антенну, первый делитель мощности и первый усилитель высокой частоты, второй усилитель высокой часто ты, вход которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, соединенные последовательно первь е умножитель и интегратор, введены второй и третий делитель мощности, входы которых соединены соответствен но с выходами первого и второго усилителей высокой частоты, а первые выходы - с соответствующими входами первого умножителя, соединенные последовательно первьй квадратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора, сумматор и блок извлече ния квадратного , выход которого является выходом корреляционного радиометра, соединенные последовательно фазовращатель, вход которого соединен с вторым выходом второго делителя мощности, второй умножитель, второй интегратор и второй . квадратор, выход которого соединен, 02 2 с вторым входом сумматора, второй выход третьего делителя мощности соединен с вторым входом второго умножителя. На чертеже представлена структурная злектрическая схема предлагаемого корреляционного радиометра. Корреляционньй радиометр содержит антенну 1, первьш 2, второй 3 и третий 4 делители мощности, первьй 5 и второй 6 усилители высокой частоты , первьй 7 и второй 8 умножители первьй. 9 и второй 10 интеграторы, первьй 11 и второй 12 квадраторы, сумматор 13, , фазовращатель14 и блок 15 извлечения квадратного корня, Корреляционный радиометр работает следутощим образом. С выхода антенны 1 на вход первого делителя 2 мощности поступает сигнал U Ul-Mtko5 u)ott-t(t) , где (t - закон изменения амплиту-. ды полезного сигнала; СУр центральная частота полезного сигнала; (t) - закон изменения фазы полезного сигнала. Первьй делитель 2 мощности делит мощность сигнала пополам на своих выходах. Аналогично работают второй и третий 4 делители мощности. Сигнал с первого выхода первого делителя 2 мощности усиливается линейно и на выходе первого усилителя 5 высокой частоты сигнал имеет вид )ot + M(t + , (1) где f - приращение фазы сигнала, обусловленное смещением нуля фазово-частотной характеристики (ФЧХ) первого усилителя 5 высокой частоты относительно центральной частоты. С второго выхода первого 2 делителя мощности сигнал .поступает на вход второго 6 усилителя высокой частоты, усиливается в нем и на выходе усилителя 6 высокой частоты имеет вид: Uc.,(tlcos u)ot(t)4J , (2) где приращение фазы сигнала, обусловленное смещением нуля ФЧХ второго усилителя 6 высокой частоты относительно центральной частоты. Следует иметь в виду, что в выход ных сигналах усилителей высокой частоты присутствуют шумовые составляющие. На первых выходах второго 3 и , третьего 4 делителей мощности сигналы будут иметь вид.. i(t),t 4Ct|4Vj -, (31 Y/l((t)+4 . Ul Сигнал (3) с первого выхода второ го 3 делителя мощности поступает на первьш вход первого 7 умножителя на второй вход которого поступает сигнал (4) с первого выхода третьего 4 делителя мощности, и на выходе первого 7 умножителя сигнал имеет вид: A4t) cos ()+1А (t) coa 2ujoi- 24tK Сигнал (5) с выхода первого 7 умн жителя поступает на вход первого 9 и тегратора, выходной сигнал которого будет иметь вид lA(tlcos() Л Ct) )c3t i atf,- время ин тегрирования. Сигнал на выходе первого квадрато ра 11 будет иметь вид: . (t)052() , (71 Этот выхрдной сигнал первого ква ратора 11 поступает на первый вход сумматора 13. С второго выхода второго 3 делит ля мощности сигнал поступает на фазовращатель 14,. который вращает фазу входного сигнала на 90, и, следовательно, сигнал на выходе фазовращателя 14 имеет вид: l.A(ticos u)ot(t)W,(t)siпx )(t)(8) Этот сигнал поступает на первый вход второго 8 умножителя, на второ вход которого поступает сигнал с вт рого выхода третьего 4 делителя мощности, и ВЫХОДНОГ1 сигнал второго 8 умножителя имеет вид: i(i|sin(f,-t/J+i tl5in 2w,(t) . С вькода второго 8 умножителя сигнал (9) поступает на вход второго 10 интегратора, на выходе которого он приобретает вид: i-A2(tlsin(,-YJ (:oi: Сигнал (10) возводится в квадрат вторым квадратом 12 выходной сигнал которого имеет вид: ) in(.. 1 2) 1 Этот Сигнал поступает на второй вход сумматора 13 и взаимодействуя в сумматоре с сигналом (7), образует выходной сигнал сумматора 13, имеющего вид: tA((.,.,).jA2(t)fs.. ) (21Сигнал (12) с выхода сумматора 13 поступает на вход блока 15 извлечения квадратного корня, на выхо- де которого результирующий сигнал будет определяться выражением: или где (- - энергия полезного сигнала. Следовательно, выходной сигнал предлагаемого корреляционного радиометра пропорционален энергии входного полезного сигнала и не зависит от разности фаз (), обусловленной неидентичностыр фазово-частотнык характеристик усилительных каналов радиометра. Вследствие-отсутствия корреляции между шумовыми сигналами усилителей высокой частоты корреляционного радиометра, среднее значение шумового сигнала на вькоде корреляционного радиометра будет близко к нулевому уровню. Теоретический анализ работы предлагаемого корреляционного радиометра для случая отношения сигнал/шум на входе антенны показал, что потенциальная чувствительность предлагаемого корреляционного радиометра, определяемая воздействием шумовых составляющих вькодного сигнала усиs

лителей 5 и 6 высокой частоты будет определяться выражением

де Р,

чувствительность корреляс min ционного радиометра в единицах мощности;О

ЛТ .чувствительность корреляшционного радиометра в (.:диницах температуры;

iP,, мощность шумовой составляющей сигнала, обусловлен 15 нал шумами усилителей вы-сокой частоты; шумовая температура усилителей высокой частоты ; время интегрирования; 20

-п полоса пропускания усилиЛ±телей 5 и 6 высокой частоты.

Это выражение показывает, что потенциальная чувствительность предлагаемого корреляционного радиометра соответствует потенциальной чувствительности известных корреляционных радиометров.

Реальная чувствительность предлагаемого корреляционного радиометра выше, чем у известных, так как в предлагаемом корреляционном радиометре отсутствуют шумовые составляющие выходного сигнала, обусловленные влиянием неидентичности фазовочастотных характеристик усилителей, высокой частоты. Технико-экономическая эффективность предлагаемого корреляционного радиометра заключается в повьпценин точности измерений, увеличении дальности действия возможности использования в нем дешевых усилителей высокой частоты, что уменьшает затраты на их изготовление и настройку.

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий соединенные последовательно антенну, первый делитель мощности и первьй усилитель высокой частоты, второй усилитель высокой частоты, вход которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, соединенные последовательно первые умножитель и интегратор, отлиZHZb чающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, введены второй и третий делите,ли мощности, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей высокой частоты, а первые выходы - с соответствующими входами первого умножителя, соединенные последовательно первьй квадратор, вход которого соединен с выходом первого интегратора, сумматор и блок извлечения квадратного корня, выход которого является выходом корреляционного радиометра, соединенные последовательно фазовращатель, i вход которого соединен с вторым выходом второго делителя мощности, втосл рой умножитель, второй интегратор и второй квадратор, выход которого соес: динен с вторым входом сумматора, второй выход третьего делителя мощности соединен с вторым входом второго умножителя. 05 .4 tC