Модуляционный радиометр Советский патент 1985 года по МПК G01R29/08 

Ф

00 00

Выход

1 Изобретение относится к СВЧ радио измерительной технике и может быть использовано в радиоастрономии при измерении слабых флуктуационкых сигналов. , . известен двухканальный радиометр, содержащий СВЧ- мост, входы которого являются входамя радиометра, два идентичных СВЧ-приемника без детекторов, раздельно подключенные к выходам СВЧ-коста, второй СВЧ-мост, входы которого соединены с выходами щ)иемников, два 1вдентИ чных детектора, вхо;с которых соединены с выходами второго моста, и вьетитаюцее устройство- : входы КОТОРОГО соединены с выходами детекторов Cl3. Недостатком двухканального радиометра является значительная сложность в реализации предельной чувствитела ности, так как необходимо ;tefeTb два полностью идентичньге приемника. Наиболее блиэк техническим решением к изобретение является модуляцисшньй радиометр, содержащий после довательно соединенные переключатель СВЧ приемник и синхронный детектор, вьссод которого является выходом моду ляционного радиометра, а также генератор частоты модуляции, выход которого соединен с управляющим входом вереклвочателя и опорньм входсм синхронного детектора 2. Недостатком известного модуляцион ного радиометра является низкаяфлук туащюкная чувствительность. Цель изобретения - повьшение флук туациоиной чувствительности. Цель достигается тем, что в модуляционном радиометре, содержащем последовательно соединенные модулятор-переключатель, СВЧ-приемник и С1ШХРОННЫЙ детектор, выход которого является выходом модуляционного радиометра, а также генератор частоты модуляции, выход которого соединен с улравл}шш(им входом переключателя и опориьм синхронного детекто ра, введены первый и второй СВЧ-мосты, первый усилитель, который включен между первым выходом первого СВЧ-моста и первьм входсм второго СВЧ-моста, второй усилитель, который BKjaoqeH между вторьм выходсм первого СВЧ-моста и вторым входом второго СВЧ-йоста, при этом первый и второй входы первого СВЧ-моста являются 8 входами модуляционного радиометра, а первый и второй выходы второго СВЧ-моста соединены соответственно с первым и вторым входами переключателя. На чертеже представлена структурная злектрическая схема модуляционного радиометра. Модуляционный радиометр содержит первый СВЧ-мост 1, первый 2 и второй 3 усилители соответственно, второй СВЧ-мост 4, переключатель 5, СВЧ-приемник 6, синхронньй Детектор 7 и генератор 8 частоты модуляции Модуляционньй радиометр работает следуюврм образом. Моирость измеряемого шумового СВЧ-сигнала температуры Т , поступая на первый вход первого СВЧ-моста 1, делится пополам, усиливается одновременно перв1Л4 и вторьм идентичньми усилителями 2 и 3 и, проходя второй 4, вновь суммируется, поступая при зтом только на второй вход переключателя 5. Аналогичньм образом проходит второй СВЧ-сигнал с шумовой температзфой Т второго входа первого СВЧ-моста 1 до первого входа мoдyлятopa-пepeкJBoчaтeля 5. Далее предварительно усиленные сигналы, уже как в обычном модуляционном радиометре, противофазно модулируются переключателем 5, поступают на вход СВЧ-приемника 6, где происходит их основное усиление по СВЧ, квадратичное детектирование и усиление по низкой частоте. Затем сигнал с выхода СВЧ-приемника б, пропорциональный разностной температуре (Т - Т), детектируется синхронным детектором 7. Пер 1енное, напряжение частоты модуляции для управления работой переключателя 5 и опорное напряжение для синхронного детектора 7 снимается с генератора 8 частоты модуляции. Поскольку собственные шумы первого и второго усилителей 2 и 3 некоррелированы меяду собой и с измеряемь1ми шумоаьми сигналами, то они независимо делятся пополам вторЫ4 СВЧ-мостом 4, создавая на первом и вторе входах пepeкJ5oчaтeля 5 равные о1цности собственных шумов, пропориональные значению Т li + T к 2 где Т и Т - соответственно, зна чения температур собственных шумов первого и второго усилителей 2 и 3, значения их коэффиК. и К, циентов усиления по напряжение. В peayjjbTaTB собственные шумы на выходе переключателя 5 оказываются немодулированньми, а сигналы противофазно модулированы. Температура шумов такого радиометра (Т Тц,и К - К,,) определяется температурой шумов только одно го канала, состоящего из первого или второго усилителя 2 или 3 и СВЧ приемника 6. Коэффициенты усиления первого 2 и второго 3 усилителей могут быть небольшими. Так, например, достаточ но иметь К К 3-4, чтобы в 10-15 раз уменьшить влияние потерь и шумов переклочателя 5 на фпуктуационную чувствительность. При таких значениях К и К легко реализоват идентичное исполнение первого 2 и второго 3 усилителей. Полосы про84пускания первого 2 и второго 3 усилителей могут быть шире полосы пропускания основного усилителя н СВЧ-приемнике 6, но идентичность фазовых характеристик первого 2 и второго 3 усилителей достаточно иметь только в части полосы, определяемой полосой пропускания СВЧ-приемника 6. Идентичность первого 2 и второго 3 усилителей по шумам и усилению не столь критична-, так как температура шумов дополнительной входной части модуляционного радиометра, в общем случае, выражается Т -I-li в ввда минимум 2К,Ч которой имеет значение Т, Т,и,, при Т . К 2 т. К1 . Таким образом, модуляционный радиометр имеет более высокую флуктуадионную чувствительность и достигается это тем, что на входе модуляцисннного радиометра через СВЧ-мосты включены два идентичных усилителя, уменьш щие влияние потерь и шумов переключателя на чувствительность модуляционного радисметра.

МОДУЛЯЦЙОНЕШЙ РАДИОМЕТР, содержаний последовательно соединенные модулятор-переключатель, СВЧприемвик и синхронный детектор, выход которого является выходом модуляционного радиометра, генератор частоты модуляции, выход которого соединен с управлякицим входом переК1вочателя и опорньм входом синхронного детектора, отличающийс я тем, что, с целью повышения флуктуационной чувствительности, введены первый и второй СВЧ-мосты, первый усилитель, который включен между первьм выходе первого СВЧ-моста и первым входе второго СВЧ-моста, второй усилитель, которьй включен между вторьм выходом первого СВЧ-моста и вторьм входе второго СВЧ-моста, при этом первый и второй входы первого СВЧ-моста являются входами модуляционного радиометра,а первый (Л и второй выходы второго СВЧ-моста соединены соответственно с первьм и вторьм входами переключателя.