Модуляционный радиометр Советский патент 1989 года по МПК G01R29/26 

(1- /Ъ / + -2/ГВя/со8 Г«1Г1+/Ги1вЈ е ( tTJ) + /Т7ЛШТГЫг7Г«, -2ТГ„ 11Гвх/ (2|Я+ срк + ifм)

Изобретение может быть использовано в радиоастрономии, теплолокации и измерительной технике. Цель изобретения - упрощение устройства-достигается за счет того, что в его входной цепи эквивалентная нагрузка и блок балансировки (труднореализуемая гелиевая нагрузка с переменным прецизионным аттенюатором в одном случае и согласованная нагрузка при комнатной температуре с направленным ответвителем, переменным аттенюатором и генератором шума в другом) заменяются переменным фазовращателем с короткозамкнутым входом. В течение одного полупериода опорного напряжения с генератора 8 опорного напряжения к входу усилителя 4 высокой частоты входной модулятор 2 подключает антенну 1. В течение следующего полупериода к входу усилителя 4 высокой частоты через модулятор 2 подключается переменный фазовращатель 3 с короткозамкнутым входом. При этом некоторая часть входных шумов усилителя 4 высокой частоты распространяется в сторону переменного фазовращателя 3 с короткозамкнутым входом и, отражаясь обратно, суммируется с той частью шумов усилителя 4 высокой частоты, которая распространяется к следующему каскаду. Регулировкой фазы можно реализовать нужную эквивалентную шумовую температуру. Сигнал с выхода усилителя 4 высокой частоты, пройдя через квадратичный детектор 5, усилитель 6 низкой частоты и синхронный детектор 7, накапливается в интеграторе 9. 1 ил.

I p I - комплексный коэффициент отражения входа усилителя 4 высокой частоты;

55

Гн /Гн/Г 14 4 - комплексный коэффициент отражения нагрузки;

3I . 4

oL + j (Ь - постоянная распространения линии передачи;1 - длина линии пере-

дачи.

При этом роль нагрузки играет переменный фазовращатель с короткозам- кнутым входом.

При идеальном согласовании входа усилителя высокой частоты (/Г&1 0), идеальном короткозамыкателе ( | Гн| 1) и при отсутствии потерь в линии от входа усилителя высокой частоты до короткозамыкателя (oi. 0) получаем

Т 2 (1 +costpH ) Твх .

Следовательно, соответствующим выбором фазы на фазовращатель для температуры Т1 можно реализовать зна чения в пределах (0-4) ТВ)( .

Шумовая температура Тв)( не эквивалентна шумовой температуре входа ра- диометра Т„р , поскольку значительная

часть Тпр - это пересчитанная на вход шумовая температура последующих каскадов или элементов приемно-усили- тельного тракта, излучение которых не может распространяться в сторону антенны или короткозамыкателя. Действительное значение Твх определяется экспериментально для конкретного случая и для современных малошумящих усилителей составляет (50-100) К. Это дает возможность в предлагаемом радиометре осуществлять балансировку для любого значения шумовой температуры антенны в пределах от нуля до (200-400) К.

На практике невозможно обеспечить условия /Г6Х| 0, / Гн / 1 или&г,0. При этом выражение для вычисления минимального значения Т после выбора необходимой фазы принимает вид

т (I4 1 , , ;г , г, , ,ч

т -(ь1г;г7т;гг)г | /Г|1/«г0 2 -)

где &i - в децибелах.

В таблице прияедены значения коэффициента В для некоторых реализуемых значений / Гвх/ , / Гн / и oi

0

5

0

5

0

Из таблицы следует, что минимальное значение Т не может равняться нулю. Однако, учитывая, что шумовая температура антенн, используемых в радиоастрономии, превышает 20К, предлагаемый способ обеспечивает балансировку входа радиометра.

Формула изобретения

Модуляционный радиометр, содержащий последовательно соединенные входной модулятор, к первому входу которого подключены антенна, усилитель высокой частоты, квадратичный детектор, усилитель низкой частоты, синхронный детектор и интегратор, генератор опорного напряжения, первый выход которого соединен с входом управления входного модулятора, а второй выход с управляющим входом синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, введен переменный фазовращатель с короткозамкнутым входом, выход которого подключен к второму входу входного модулятора.