Модуляционный радиометр Советский патент 1988 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть, в частности, использовано для измерения радиояркостных температур радио- теплового излучения при радиофизических исследованиях атмосферы.

Цель изобретения - повышение точности измерений радиояркостных температур.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - эпюры, поясняющие его работу

Модуляционный радиометр содержит антенну 1, состоящую из отражателя 2 антенны и облучателя 3, вращатель 4- поляризации, направленньй ответвитель 5, смеситель 6, усилитель 7 промежуточной частоты, синхронный детектор

8, усилитель 9 постоянного тока, блок 20 ны с вертшсальной поляризацией векто- 10 регистрации, первый аттенюатор 11, ра Е в единицах температуры; Т - второй аттенюатор 12, блок 13 управсигнал фонового излучения с вертикальной поляризацией вектора Ев единицах температуры.

ления, состоящий из задающего генератора 14, формирователя 15 синхроимпульсов, генератора 16 импульсов, элемента И 17 и элемента ИЛИ 18, коммутатор Г9, генератор 2-0 щума, согласованную нагрузку 21 и гете:родин 22.

Модуляционный радмомея-р работает следующим образом.

В виду того, что отидаатель антенны выполнен из радиопОз арющающего ма-

териала, а на его облсу ггаемую поверхность канесена сетка нй раллельных проводников, он отражает подающрге на него лнкейно-поляразованные волны, плоскость поляризации которых параллельна проводникам я поглощает волны с ортогональной полй-ризацией. Вращатель поляризации в зависимости от . сигнала управления, поступающего с выхода элемента ИЛИ 18 блока 13 управления, пропускает линейно-поляризованные волны, плоскость поляризации которьк либо перпендикулярна, ли бо параллельна проводникам отражателя .

Используя эпюры (фиг.2)и рассмотрим логику работы устройства.

В период времени От tj, до t -f-T/2 (Т - период повторения управляющего сигнала на выходе задающего генератора 14 блока 13 управления) поляризация принимаемого облучателем 3 сигнала является вертикальной, вектор Е напряженности электрического поля перпендикулярен проводникш-J отражателя 2, В этом случае прием излучения от объекта измерения от

сутствует, поскольку для данной поляризации отражатель 2 является по- глотителеМз близким по свойствам к абсолютно-черному телу с термодинамической температурой Т,,, Собственное излучение Т отражателя 2 вместе с фоновым излучением Т ср от облучателя 3 поступает через направленный ответвитель 5 на второй вход смесителя 6, на первый вход которого через второй аттенюатор 12 поступает сигнал с гетеродина 22. Здесь он пробразуется в сигнал промежуточной частоты, усиливается усилителем 7 промежуточной частоты и поступает на первый информационный вход синхронного детектора 8 (фиг,2г) в виде TO + где TC, - сигнал антент

а

ны с вертшсальной поляризацией векто- ра Е в единицах температуры; Т -

сигнал фонового излучения с вертикальной поляризацией вектора Ев единицах температуры.

В период времени от t + Т/2 до t (, + Т поляризация принимаемого облучателем 3 сигнала является горизонтальной, т.е. вектор Б параллелен проводникам отражателя 2, облучателем 3 принимается излучение от измеряемого объекта и фоновое излуче-- ние с горизонтальной поляризацией. Принятый сигнал проходит через перечисленные элементы радиометра, и на информационном входе синхронного де- тектсфа 8 присутствует сигнал (фиг,2г)5 определяемый выражением Т Т„ + где Т, - сигнал измеряемого объекта в единицах температуры; Т jp- сигнал фонового излучения с горизонтальной поляризацией векто- ра Е в единицах температуры.

Описанный процесс чередования сигналов Т и Т д на вхоДе ечнхрон- ного детектора 8 повторяется с периодом Т (фнг,2г).

На второй вход синхронного детектора 8 поступает сигнал типа меандр (фиг,2а)г тем самым входной сигнал преобразуется на выходе синхронного детектора в сигнал вида

и kCiC - т,)

где k - коэффициент передачи радиометра, определяемый в процессе калибровки,

Затем этот сигнал усиливается усилителем 9 и регистрируется Е блоке JO регистрации (фнг.2д).

В течение времени от. t до t радиометром производится измерение излучения от исследуемого объекта на основе модуляционного приема, при котором в качестве эталонного источника используется отражатель 2, вы- полненньш из радиопоглодающего материала. В казанный промежуток времени сигнал управления на вьгходе эле- мента И 17 блока 13 управления отсутствует (фиг, 26) и сигнал Т от генератора 20-шума через коммутатор 19 поступает на вход согласованной нагрузки 21, где поглощается.

В период времени от t,, до t на управляющий вход вращателя 4 поляризации поступает сигнал управления (фиг.2в). В указанный промежуток вре мени длительность импульса на выходе элемента ИЛИ 18 блока 13 управления равна t и определяется длительностью импульса генератора 16 импульсов (фиг.2е). При этом облуча- телем 3 принимается сигнал с вертикальной поляризацией вектора Е, равный Та. В период времени от t до t 1 + Т/2 данный сигнал проходит чере все элементы радиометра аналогично периоду времени от t до t „ + Т/2 и поступает на информационный вход синхронного детектора 8, сигнал Т , с выхода генератора 20 шума через коммутатор 19 поступает на вход согла- сованной нагрузки 21 , В времени от t + Т/2 до t + Т на управляющий вход коммутатора 19 приходит сигнал управления, и сигнал Трщ с выхода генератора 20 шума через ком- мутатор 9, первый аттенюатор 11, направленный ответвитель 5 поступает на смеситель 6 и после преобразования-и усиления подается вместе с сигналом TQ, на синхронный детектор 8 (фиг.2г), на выходе которого присутствует сиг- ;пал (фиг.2д), определяемый выражением

U,k(T «+ Т, Т«) кТ,.

Данньй сигнал через усилитель 9 по стоянного тока поступает на блок 10 регистрации и является калибровоч- H-bJM сигналом S величину которого мож

но определить, например, с помощью эталонного источника.

Формула изобретения

1.Модуляционный радиометр, содержащий антенну, состоящую из отражателя антенны и излучателя, направленный ответвитель, первый аттенюатор, выход которого соединен с первым входом направленного ответвителя, последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты, синхронный детектор, усилитель постоянного тока и блок регистрации, последовательно соединенные гетеродин и второй аттенюатор, выход которого , соединен с первым входом смесителя, второй вход которого соединен- с выходом направленного ответвителя, генератор шума и коммутатор, отличающийся- тем, что, с целью повышения точности измерений радиояркостных температур, введены вращатель поляризации, согласованная нагрузка и блок управления, состоящий из последовательно соединен- ных задающего, генератора, формирователя синхроимпульсов, генератора импульсов и,элемента И, а также элемента ИЛИ, вторые входы элементов

И и ИЛИ соединены с выходом задающего генератора, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом генератора импульсов, вход вращателя поляризации соединен с выходом облучателя, а выход - с вторым входом направленного ответвителя, управляющий вход коммутатора соединен с выходом элемента И блока управления, выход элемента ИЛИ которого соединен с управляющим входом вращателя поляризации, а выход генератора импульсов - с вторым входом асинхронного детектора, первый выход коммутатора соединен с входом первого аттенюатора, а второй - с входом согласованной нагрузки,

2.Радиометр по п.1, о т л и ч а- ю щ и.й с я тем, что отражатель антенны выполнен из радиопоглощающего материала С. нанесенными на отражающую поверхность параллельными проводниками .

Изобретение относится к технике радиоизмерений и обеспечивает повышение точности измерений радиояркост- ных температур. Модуляционный радиометр содержит антенну 1, состоящую из отражателя 2 антенны и облучателя 3, вращатель поляризации 4, направ- ленный ответвитель 5, смеситель 6, усилитель 7 промежуточной частоты. синхронный детектор 8, усилитель 9 постоянного тока, блок регистрации 10, аттенюаторы 11, 12, блок управления 13, состоящий из задающего генератора 14,-формирователя 15 синхроимпульсов , генератора 16 импульсов и элементов И 17, ИЛИ 18, коммутатор 19, генератор 20 шума, согласованную нагрузку 21 и гетеродин 22. Отражатель 2 выполнен из радио- поглощающего материала, на который нанесена сетка параллельных проводников . Он отражает линейно-поляризованные волны (ЛПВ), плоскость поляризации которых параллельна проводникам, и поглощает волны с ортогональной поляризацией. Вращатель поляризации 4 в зависимости от управляющего сигнала пропускает ЛПВ, плоскость поляризации которых либо перпендикулярна, либо параллельна проводникам. В отсутствии приема излу чения от объекта в качестве зталон- ного источника используется отражатель 2. Введены блоки 4, 13, 2i. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. I (Л с о 4 ;&