Модуляционный радиометр Советский патент 1985 года по МПК G01R29/08 

1 1 Изобретение относится в радиоизмерительной технике на СВЧ и может быть испапьзовано, в частности, в радиоастрономии. Цель изобретения - повышение точ ности измерений при работе в широком диапазоне СВЧ. На чертеже изображена структурная электрическая схема модуляционного радиометра. Модуляционный радиометр содержит генератор 1 шума, антенну 2, эталонную согласованную нагрузку 3, первый переключатель 4, направленный ответвитель 5, СВЧ-приемник 6, приемно-усилительный блок 7, усилитель 8 низкой частоты, синхронный детектор 9, интегратор 10, генератор 11, управляемый аттенюатор 12, преобразователь 13 напряжений, второй переключатель 14, электронный ключ 15, генератор 16 опорных напряжений, счетчик 17 импульсов и индикатор 18 Предлагаемый радиометр работает следующим образом. При выключенном генераторе 1 шума цепь обратной связи разомкнута Измеряемый сигнал с антенны 2, а эт лонный сигнал от эталонной согласованной нагрузки 3, модулируясь противофазно первым переключателем про ходя через прямой канал направленно го ответвителя 5, поступают на вход СВЧ-приемника 6 приемно-усилительного блока 7, в котором происходит усиление обоих сигналов и квадратичное детектирование. Далее сигнал в прнемно-усилительном блоке 7 усиливаются в усилителе 8 низкой частоты, детектируются вторично син хронным детектором 9 и усредняются по времени интегратором 10. Управляющее напряжение для синхронного детектора 9 и первого пере ключателя 4 снимается с соответствующих выходов генератора 11 частот модуляции приемно-усилительного блока 7 о Постоянное напряжение с сигнального выхода приемно-усилительного блока 7 (выход интегратора 10), пропорциональное разности значений эквивалентной шумовой тем пературы измеряемого сигнала и абсолютной температуры, эталонной нагрузки 3 Тр, и переменное напряжение частоты FJ с генератора 11 по ступают на входы преобразователя 13 напряжений, в котором постоянное на 12 пряжение преобразуется в последовательность импульсов длительностью -, с„+ SU , где о - начальная длительность S - крутизна преобразования сигналов следующих с частотой F( . Импульсы с выходов преобразователя 13 напряжений, проходя через второй переключатель 14, поступают на управляющий вход электронного ключа 15и открывают его на время D . За это время, на управляющий вход генератора 1 шума будут поступать модулирукТщие прямоугольные импульсы длительностью о 2 с выхода генератора 16опорных напряжений, следующие с частотой ,F .Импульсы с выходов преобразователя 13 напряжений имеют одинаковую длительность, которая может изменяться в пределах от нуля до полупериода частоты модуляции Fj. Начало этих импульсов синхронизировано с работой первого переключателя 4 так, что на первом выходе преобразователя 13 напряжений они совпадают с началом измерения шумовой температуры от эталонной согласованной нагрузки 3, а на -втором выходе начало измерений сдвинуто на полупериод частоты модуляции Fy. При включенном генераторе 1 шума цепь обратной связи замыкается. Промодулированньй сигнал с этого генератора через направленный ответвитель 5 поступает на вход приемноусилительного блока 7. Если измеряется сигнал Tjf Тр, то второй переключатель 14 устанавливается в первое положение, если Т Т то во второе. При этих условиях дополнительный шумовой сигнал от генератора 1 шума ( ), усредненный по времени за полпериода частоты F,, будет добавляться к меньшему из сигналов (к Т( или. Т), автоматически сводя к нулю разность т емператур Ту-(Т(,+ + /,Т) или ( ДТ). Усреднение сигнала д Trf- за полупериод частоты F( происходит в синхронном детекторе 9, имеющем полосу Л F с Fj, а дальнейшее усреднение общего сигнала осуществляется в интеграторе 10 с полосой 4: F, . Таким образом, в модуляционном радиометре при замкнутой обратной свя-. зи за счет автоматической регулировки уровня uTg- будет иметь место равенство X-TO iNA t, показания счетчика 1 импульсов, подключенного параллельно управляющему входу генера.тора 1 шума, число импульсов в пач кеу время счета счетчика импульсов-, целое число; коэффициент, который в процессе измерений остается постоянным. но при необходимости мо- . жет изменяться дискретно, как множитель шкал, например , путем изменения ой rui О W --Т - приращение шумовой темпера -и туры в одиночном импульсе, приведенное к входу антенны 2; 3 - переходное ослабление направленного ответвителя 5j об - значение ослабления управляемого аттенюатора 12. 314 Эти изменения могут выполняться как вручную, так и автоматически при очередном достижении крайнего значения, --i-p- путем подачи соответствующих сигналюв переключения с индикаторного устройства 18 на управляющие входы управляемого аттенюатора 12 и генератора 16 oiiopHbix напряжений (эти связи показаны пунктирными линиями), .Калибровку модуляционного радиометра можно осуществить, подав на вход антенны 2 сигнал с эталонной шумовой температурой Т и измерив счетчиком 17 импульсов число импульсов N-. Тогда IT,-T,I N,-A, При таком способе калибровки форма одиночных импульсов, модулирующих генератор 1 шума, может быть отличной от прямоугольной, так как площадь импульса генератора 1 шума при калибровке и измерении остается неизменной.

МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий антенну, подключенную к одному из входов первого переключателя, а также приемно-усилительньш блок, первый выход которого подключен к управляющему входу первого переключателя, генератор шума,.к выходу которого подсоединен управляемый аттенюатор, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при работе в широком диапазоне СВЧ, введены последовательно соединенные генератор опорных напряжений электронный ключ, вьгход которого соединен с управляющим входом генератора шума и счетчиком импульсов, а также преобразователь напряжений, первый и второй входы .которого соединены соответственно с первым и вторым выходами приемно-усилительного блока, а выходы через введенный второй переключатель соединены с управляющим входом электронного ключа, между выходом первого переключателя и входом приемно-усилительного блока включен (Л основной канал введенного направленного ответвителя, вторичный канал которого соединен с выходом управляемого аттенюатора, подключенного управляющим входом к выходу индикатора, вход которого подключен к третьему выходу преобразователя напряжений, при этом к второму входу первого переключателя подключена введенная эталонная согласованная со нагрузка.