Компенсационный радиометр Советский патент 1988 года по МПК G01S13/95 G01R29/08 

со

о

О5 4

Изобретение относится к радиотехнике, предназначено для измерения слабых шумоБЫХ сигналов на фоне больших внутренних шумов приемника и может быть использовано для радиоастрономических наблюдений, радиоизмерений, в технической и медицинской диагностике и т.д.

Цель изобретения - повышение том- ности измерений путем увеличения чувствительности и стабильности компенсируемых напряжений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предложенного устройства.

Предложенное устройство содержит антенну 1, циркулятор 2, первый усилитель 3 высокой частоты, делитель 4 мощности, второй усилитель 5 высокой частоты, аттенюатор 6, перемножитель 7, фазовращатель 8, линию 9 задержки, квадратичный детектор 10, блок 11 компенсации уровня напряжения, усилитель 12 низкой частоты и регистратор 13.

Компенсационный радиометр работает следующим образом.

Принятый шумовой сигнал с антенны 1 поступает через первое плечо циркулятора 2 на вход усилителя 3, усиливающего принятый шумовой сигнал и собственные шумы. Собственные шумы усилителя 3 через второе плечо циркулятора 2 поступают на вход усилителя 5, усиливающего собственные шумы и шумы усилителя 3. Сигнал с выхода усилителя 5 через аттенюатор 6 поступает на первый вход перемножителя 7. Сигнал с выхода усилителя 3, представляющий собой сумку принятого шумового сигнала и собственных шумов усилителя 3, поступает на вход делителя 4, разделяющего этот сигнал на два равных по мощности сигнала. При этом сигнал с второго выхода делителя 4 через последовательно соединенные фазовращатель 8 и линию 9 задержки поступает на первый вход перемножителя 7. Коэффициент передачи аттенюатора 6 определяется условием равенства сигналов на входах перемножителя 7 при отсутствии измеряемого шумового сигнала. Фаза и время задержки соответственно фазовращателя 8 и линии 9 задержки определяются из условия максимального выходного напряжения перемножителя 7, т.е. из условия равенства фазовой

длины пути прохождения собственных входных шумов усилителя 3 через циркулятор 2, усилитель 5 и аттенюатор 6 фазовой длине прохождения их через усилитель 3, делитель 4, фазовращатель 8 и линию 9 задержки. В результате перемножения входных сигналов перемножителем 7 на выходе последнего формируется напряжение, постоянная составляющая которого U пропорциональна величине собственных щумов Tj усилителя 3 высокой частоты:

и

a,G,G,- а -c -k

Т, Лл)

Дисперсия D, шумового процесса на вьсходе умножителя 7 определяется выражением:

D, а c -k (Т. 4. Т;) (Т. +

25

+ Т,)

-н 1

где а Т-. ,

0

5

0

5

0

Л) с GI G k 3 )

г

Т5 - 1, TI - 1

постоянная Больцмана; шумовая температура принятого сигнала; коэффициент передачи циркулятора 2;

коэффициент передачи аттенюатора 6;

коэффициент передачи делителя мощности 4; коэффициент передачи последовательно соединенных фазовращателя : 8 и линии 9 задержки.

Напряжение с выхода перемножителя 7 поступает на второй вход блока 11 компенсации.

Шумовой сигнал с первого выхода делителя 4 мощности поступает на вход квадратичного детектора 10.Квадратичный детектор 10 формирует напряжение, постоянная составляющая которого и пропорциональна сумме величин принятого сигнала Т, и собственных шумов Т усилителя 3 высокой частоты:

55

Ui а, G k (Т,

+ T5)4V,

Дисперсия D шумового процесса на выходе квадратичного детектора 10 определяется выражением:

D, 2al G k (T, + ,

где a.; TV 1,

Ij - коэффициент передачи квадратичного детектора 10. Напряжение с выхода квадратичного детектора 10 поступает на пер- вьв вход блока 1 1 , формирующего напряжение, пропорциональное разности уровней напряжений, поступающих на его входы. Если значения коэффициента передачи i аттенюатора 6 обеспечивают равенство а, а в выражениях для постоянных составляющих и, и, входных напряжений блока 11, а параметры последовател1:но соединенных фазовращателя 8 и линии 9 задержки - синфа зность этих напряжений, то в блоке 11 огу1 1ествляется компенсация иппряжения, пропорционального собстиенным шумам усп.ште- ля 3. Напряжение с г Ь кода б/юкл 11, усиленное усилп телем 12, регистрируется регистратором 13. Регистр фуе- мое напряжение имеет вид:

Т, л.

и

где а а, „,

а, - коэффициент ус1шения усилителя 12.

Дисперсия D,j iijyMOjioro процесса на выходе радиометра определяется нира- жением:

Da --

а G k-(2T; +

Т у - Т

+ TS-T, + TiTs)

время интегрирования, определяемое временными характеристиками измеряемого шумового сигнала.

Формула изобретения

Компенсационный радиометр, содержащий антенну, последовательно соединенные первый усилитель высокой частоты и делитель мощности, последовательно соединенные квадратичный детектор, блок компенсации уровня напряжения, усилитель низкой частоты и регистратор, а также аттенюатор, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности из 1ерен1п 1 утсм увеличения чувстнитегп.ности и стабильности компенсируе(ьгх напряжений, в него введены второй усилитель высокой частоты, цирку, тя гч р и последовательно сое л ч не иные il ai inp m.,Tre, , линия задержки и поремно ли гс ль, при выход а ггенны подключен к первому плечу циркулято1)а, глорое плечо которого подключено к первого уси:штеля высокой частоты, а третье плечо - к входу BTciporo усилителя высокой частоты, ( которого через аттенюатор подклн чен к второму входу гтерсмиожт еля , ныход которого подключен к второму входу блока компенсации уровня напряжения, первый и второй выходы делштеля мощности подключены соответственно к входу квадратичного детектора и входу фазовращателя.

Изобретение м.б. использовано в радиоастрономии, радиоизмерениях. технич. и медицинской диагностике. Цель изобретения - повышение точности измерений путем увеличения чувствительности и стабильности компенсируемых напряжений. Устр-но содержит антенну 1, циркулятор 2, УВЧ 3 и 5, делитель 4 мощности, аттенюатор 6, перемножитель 7, фазовращатель 8, линию 9 задержки, квадратичньц детектор 10, блок 11 компенсации уровня напряжения, УНЧ 12 и регистратор 13. Коэф. передачи аттенюатора 6 определяется условием равенства сигналов на входах перемножителя 7 при отсутствии измеряемого шумового сигнала. Фаза и Время задержки соотнетствен- но фазовращателя 8 и линии 9 определяются из условия макс, выходного напряжения перемножителя 7. 1 ил. i (Л