Модуляционный радиометр Советский патент 1988 года по МПК G01R29/26 

Изобретение относится к СВЧ-изме- рительной технике и может быть использовано в радиоастрономии,

Цель изобретения - повышение флуктуационной чувствительности за счет использования энергии постоянной составляющей детектированного синала.

На чертеже представлена блок-схе- ма радиометра.

Радиометр содержит соединенные последовательно антенну 1, модулятор 2, СВЧ-усилитель 3, квадратичный детектор 4, усилитель 5 низкой часто ты, синхронный детектор 6, первый фильтр 7 низких частот и сумматор 8, также соединенные последовательно второй фил-ьтр 9 ничких частот, вход которого соединен с выходом .квадратичного детектора 4, делитель 10 напряжения, вычитающий блок 11 и училитель 12 постоянного тока, выход которого соединен с вторьм входом сумматора 8, соединенные последова- тельно электронный ключ 13, вход которого соединен с вькодом квадратичного детектора 4, и третий фильтр 14 низких частот, выход которого соединен с вторым входом вычитающего блока 11, и генератор 15 частоты модуляции, выходы которого соединены с управляющими входами модулятора 2, синхронного детектора б и электронного ключа 13.

Модуляционный радиометр работает следующим образом, .

Измеряемый сигнал с шумовой тем

пературой Т., принятый антенной 1, модулируется меандром в модуляторе 2, излучающем в закрытом состоянии шумовую температуру Т, усиливается СВЧ-усилителем 3 и вместе с усилен- ной температурой собственных шумов () усилителя детектируется квадратичным детектором 4, Затем для дальнейшей обработки сигнал разделяется на два канала, после чего он вновь суммируется. В первом канале переменная составляющая сигнала, пропорциональная значению AT Т,, усиливается усилителем 5 низкой частоты, детектируется синхронным детектором 6 и, проходя первый фильтр 7 низких частот и сумматор 8, поступает на выход радиометра. Во втором канале постоянная составляющая де-

тектированного напряжения, пропорциональная значению ст х т ч

и 2

фильтруется вторым фильтром 9 низких частот, имеющим полосу пропускания, равную полосе пропускания первого фильтра 7 низких частот, уменьшается вдвое делителем 10 напряжения, проходит вычитающий блок П, усиливается усилителем 12 постоянного тока и, проходя сумматор 8, также поступает на выход радиометра, суммируясь с сигналом первого канала.

Компенсация в этом канале постоянной составляющей, пропорциональной

значению р(Т,|,+ Т), осуществляется

путем подачи на второй выход вычита- юр1его блока 1 1 постоянного напряжения от компенсационного устройства, состоящего из электронного ключа 13, пропускающего на вход третьего фильтра 14 низких частот импульсы с амплитудой, пропорциональной только значению Т + Т. При этом полоса пропускания третьего фильтра берется много меньшей полосы пропускания первого фильтра 7 низких частот. Синхронная работа модулятора 2, синхронного детектора 6 и электронного ключа 13 обеспечивается за счет подключения их управляющих входов к выходам генератора 15 частоты модуляции.

Вьшгрыш по чувствительности достигается за счет оптимальной обработки постоянной составляющей напряжения сигнала, снимаемого с вькода квадратичного детектора, которая добавляется к основному постоянному напряжению, получаемому на выходе канала модуляционного радиометра.

Физический смысл выигрьппа состоит в использовании энергии постоянной составляющей детектированного сигнала.

Максимальный выигрыш по чувствительности в таком радиометре реализуется подбором коэффициента усиления усилителя 12 постоянного TOjca, при котором V V где V, и Vj, - средние значения напряжений на входах сумматора 8, а С, и Cj - отношения сигнал:шум на этих входах,. Максимальный выигрыш по чувствительности-значения (1 +- ).

314

Формула изобретения

Модуляционный радиометр, содержащий последовательно соединенные антенну, модулятор, СВЧ-усилитель, квадратичный детектор, усилитель низкой частоты, синхронный детектор и первый фильтр низких частот, а также генератор частоты модуляции, два выхода которого соответственно соединены с управляющими входами модулятора и синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повыщения флуктуационной чувствительности, дополнительно введены соединенные последовательно вто2

рой фильтр низких частот, делитель напряжения, вычитающий блок, усилитель постоянного тока и сумматор, а также последовательно соединенные электронный ключ и третий фильтр низких частот, выход которого подключен к второму входу вычитающего блока, при этом входы второго фильтра низких частот и электронного ключа подключены к выходу квадратичного детектора, выход первого фильтра низких частот подключен к второму входу сумматора, а управляющий вход электронного ключа подключен к третьему выходу генератора частоты модуляции.

Изобретение может быть использовано в радиоастрономии. Цель изобретения - повышение функциональной чувствительности - достигается за счет использования энергии постоянной составляющей детектированного сигнала. Измеряемый сигнал с шумовой температурой Tg, принятой антенной 1, модулируется меандром в модуляторе 2, имеющем температуру Т, усиливается СВЧ-усилителем 3 и вместе с усиленной температурой собственных шумов (Тц,) усилителя детектируется квадратичным детектором А. Переменная составляющая сигнала ЛТ Т,- Т С О усиливается усилителем 5 низкой частоты, детектируется асинхронным детектором 6 и, пройдя через фильтр 7 низких часто и сумматор 8, поступает на выход радиометра. Постоянная сч1гтавля -н с-и: лв гвктироввнногО напряжения j I -(Т.+ Т) фильтруется вторы - . фильтром 9 низких частот, делится делителем 10 напряжения и через вычитающий блок 11 и усилитель 12 постоянного тока поступает на второй вход сумматора 8. Компенсация составляющей l/2(Tjj+ Tg ) осуществляется электронным ключом 13 и третьим фильтром 1Д низкой частоты, полоса пропускания которого много меньше полосы пропускания первого фильтра 7 низкой частоты. Синхронная работа блоков устройства обеспечивается генератором 15 частоты модуляции. Выиг- рьпч по чувствительности достигается за счет оптимальной обработки постоянной составляющей напряжения сигнала, снимаемого с выхода квадратичного детектора 4, которая добавляется к основному постоянному напряжению, получаемому на выходе первого фильтра 7 низкой частоты. 1 ил. (Л

Редактор М. Товтин

Составитель Н. Михалев

Техред Л. Сердюкова Корректор Г. Решетник

Заказ 6844/51

Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственнот-полиграфкческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное