Компенсационный радиометр Советский патент 1987 года по МПК G01R29/26 G01R17/02 H04B1/10 

Изобретение относится к радиотех- нике, предназначено для измерения слабых шумовых сигналов на фоне больших внутренних по мов приемника и может быть использовано для радиоастрономических наблюдений, радиоизмерений в технической и медицинской диагностике и т.д.

Целью изобретения является повыше- кие точности измерений.

На чертеже представлена структур- ная электрическая схема компенсационного радиометра.

Компенсационный радиометр содер- жит антенну 1, первый полосовой фильт 2, усилитель 3 высокой частоты, блок 4 компенсации, первый квадратичный детектор 5, усилитель 6 низкой частоты, регистратор 7, делитель 8 мощ- ности, аттенюатор 9, второй квадратичный детектор 10, второй полосовой фильтр 11 и третий полосовой фильтр 12.

Компенсационный радиометр работае следующим образом.

Измеряемый шумовой сигнал поступает из антенны 1 на вход полосового Фильтра 2. Первый полосовой фильтр

2осуществляет формирование рабочей полосы частот df, радиометра. Усилитель 3 осуществляет усиление шумов в полосе частот 4fj 724f,. При этом коэффициент усиления усилителя

3одинаков в частотных полосах df

и (dfj - Af). На выходе усилителя 3 полосе частот Jf, присутствует аддитивная смесь измеряемого шумового сигнала и входных собственных шумов усилителя 3, а в полосе частот (4fj - df,) - только усиленные собственные шумы усилителя 3.

Формирование компенсирующего напряжения осуществляется следующим образом. Делитель 8 мощности осуществляет разделение шума по мощност на две части. Из одной части третий полосовой фильтр 12 выделяет шум в полосе частот где 4f : fj (jfj, - 4f,), a из другой второй полосовой фильтр 11 выделяет шум в полосе частот df . Шум в полосе частот /if, , представляющий собой аддитивную смесь измеряемого шумового сигнала и собственных шумов усилителя 3 высокой частоты, с выхода второго полосового фильтра 11 поступает на вход первого квадратичного

детектора 5. Мощность W этого шума

равна

W,

с,к(Тз -ь Т,) 4f, ,

где G.

- коэффициент усиления усилителя 3 высокой частоты; К - постоянная Больцмана; Tj - эффективная температура

собственных шумов усилителя 3 в полосе частот j f , Т - эффективная температура

измеряемого шумового сигнала.

Шум в полосе частот i , представляющий собой собственные шумы усилителя 3, с выхода третьего полосового фильтра 12 через аттенюатор 9 поступает на вход второго квадратичного детектора 10. Мощность го шума равна

W,

это

W,

G,K

Т,,1

где К - постоянная Больцмана,

Tj - эффективная температура собственных шумов усилителя 3 в полосе частот Jfj,

1 Коэффициент передачи аттенюатора 9.

Аттенюатор 9 обеспечивает равенство шумовых мощностей на входах первого и второго квадратичных детекторов 5 и 10. Последние осуществляют идентичные преобразования шумов в напряжения низкой частоты, пропорциональные мощностям шума в полосах частот соответственно J f, и .

При этом напряжение на выходе второго квадратичного детектора 10 является компенсирующим. Напряжение с выходов первого и второго квадратичных детекторов 5 и 10 поступают соответственно на первый и второй входы блока 4 компенсации. Блок 4 осуществляет формирование напряжения, пропорционального разности уровней напряжений, поступающих на его

входы с первого и второго квадратичных детекторов 5 и 10. При этом осуществляется компенсация напряжения, пропорционального собственным шумам усилителя 3 в полосе частот Jf,,

напряжением, пропорциональным собственным шумам усилителя 3 в полосе частот /ifj. Поскольку при изменении внешних условий (температуры, напряжения питания и др.) коэффициент

усилия и шумы частот /if: и

усилителя 3 в полосах ЛfJ изменяются идентично и синхронно, то компенсЯ1Ц1я флуктуации собственных шумов и коэффициентов усиления усилителя 3 высокой частоты в полосе f, флуктуа- циями собственных шумов и коэффициента усиления усилителя 3 в полосе 4fj обеспечивает повышение стабильности, радиометра. С выхода блока 4 компенсац 1и напряжение U, пропорциональное мощности измеряемого шумового сигнала, поступает i усилитель 6 низкой частоты;

и W, - W, G, К(Т, + Т,) jf, - - G,K 1,Ai, .

После усиления и дополнительной фильтрации усилителем 6 низкой частоты напряжение U, поступает в регистратор 7. В реальных радиометрах эффективная температура собственного шума Tj в полосе частот й равна эффективной температуре собственного шума Tj в полосе частот df(T Т,) . Так как uf.

3 л.

то

iclI4 , lU при ОТ

сутствии измеряемого шумового сигнала на входе радиометра (Т 0) аттенюатор 9 за счет изменения коэффициента передачи ч обеспечивает нулевое значение напряжения U.

Регистратор 7 осуществляет контроль за нулевым уровнем напряжения и о При наличии измеряемого шумового сигнала на входе радиометра нулевой уровень напряжения U обеспечивается при другом значении коэффи-

Редактор И.Рыбченко

Составитель В.Раков Техред М.Ходанич

Заказ 4127/44

Тираж 730Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Прои нодстиенио-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

-

о

10

15

20

S

30

35

40

циента передачи г аттенюатора 9. Шкала значений коэ4)фициентл переллчи ; аттенюатора 9 проградуироплна и градусах Кельвина и является измерительной шкалой радиометра.

Таким образом, в предлаг аемом радиометре обеспечивается компенсация флуктуации коэффициента усиления в усилителе 3 высокой частоты. Следствием этого является увеличение чувствительности и стабильности радиометра, а следовательно, и повьш1ение точности измерений.

Формула изобретения

Компенсационный радиометр, содержащий антенну, усилитель высокой частоты и последовательно соединенные первьш квадратичный детектор, блок компенсации, усилитель низкой частоты и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния точности измерений, в него введены первый полосовой фильтр, включенный между выходом антенны и входом усилителя высокой частоты, последовательно соединенные делитель мощности и второй полосовой фильтр, выход которого соединен с входом первого квадратичного делителя, а также последовательно соединенные третий полосовой фильтр, аттенюатор и второй квадратичный детектор, выход которого соединен с вторым входом блока компенсации, вход делителя мощности соединен с вькодом усилителя высокой частоты, а второй вьпход - с входом третьего полосового фильтра.

Корректор А.Тяско

Изобретение м.б. использовано для радиоастрономич. наблюдений. разноизмерений, в технической и медицинской диагностике и т.д. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устр-во содержит антенну, полосовые фильтры, усилитель высокой частоты, блок компенсации, квадратичные детекторы, усилитель низкой частоты, регистратор, делитель мощности, аттенюатор В данном устр-ве обеспечивается компенсация флуктуации коэф. усиления в усилителе высокой частоты. Следствием этого является увеличение чувствительности и стабильности устр-ва, а следовательно, и повьпиение точности измерений . 1 ил. оо со 00