Двухчастотный модуляционный радиометр Советский патент 1991 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в радиоастрономии при спектральных исследованиях, теплолокации и измерительной технике.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет разделения приемных каналов с помощью фазовой модуляции в тракте гетеродина, что существенно уменьшает потери принимаемого сигнала во входном тракте радиометра и, соответственно, увеличивает чувствительность, кроме того, чувствительность радиометра увеличивается также за счет сохранения симметричности модуляции л демодуляции во время независимого приема сигналов как основного, так и зеркального каналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема радиометра; на фиг. 2 - временные диаграммы,

Двухчастотный модуляционный радиометр содержит антенну 1, направленный от- ветвитель (НО) 2, к первому входу которого подключена антенна 1, генератор 3 шума (ГШ), выход которого соединен с вторым входом НО 2, первый амплитудный модулятор (AMi)4, вход которого соединен с выходом НО 2, первый циркулятор (Цч) 5, первое плечо которого подключено к выходу AMi 4, а к третьему плечу подключена первая согласованная нагрузка (СН|) 6, синфазно- противофазный ответзитель (СПО) 7, синфазный аход которого подключен ко второму плечу Ц1 5, а к противофазному входу подключен короткозамыкатель (КЗ) В, смеситель (СМч) 9 и второй смеситель СМ2 10, первые входы которых соединены с первым и вторым выходами СПО 7. квадратурный ответвитель (КО) 11, третье и четвертое плечи которого подключены ко вторым входам CMi 9 и СМа Ю соответственно, второй циркулятор (Ца) 12 и третий циркулятор (Цз) 13, вторые плечи которых подключены к первому и второму плечам КС 11 соответственно, вторая согласованная нагрузка (СН2) 14 и третья согласованная нагрузка (СНз) 15, выходы которых подключены к третьим плечлм Ц2 12 к Цз 13 соответственно, второй амплитудный модулятор (АМ2) 16, выход которого подключен к первому плечу Цз 3. четвертый циркулятор (Ц) 17, к второму плечу которого подключен вход АМ2 16, а третье плечо подключено к первому плечу Цз 12, гетеродин (О 18, выход которого подключен к первому плечу Щ 17, последовательно . соединенные усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 19, квадратичный детектор (КД) 20 w усилитель низкой частоты (УНЧ) 21, квадратурный сумматор (КС) 22, первое и второе плечи которого со

единены с выходами СМу 9 и СМ2 10 соответственно, третье плечо соединено с входом УПЧ 19, & к четвертому плечу подключена четвертая согласованная нагрузка (СНз) 23, последовательно соединенные первый синхронный детектор (СДО 24, первый интегратор (И-|) 25 и регистрирующий блок (PBi) 26, пес едовательно соединенные второй синхронный детектор СД2

0 27, второй интегратор И2 23 и регистрирующий блок РБ2 29, первый двухпозиционный переключатель (ДГН) 30. вход которого соединен с выходом усилителя 21 низкой частоты (УНЧ), а первый выход соединен со

5 входом СДч 24, аналоговым ключ (К)31, вход которого соединен с выходом ДГН 30. s первый и второй выходы соединены с входами СД1 24 и СД2 27 соответственно, генератор 32 опорного напряжения (ГОН), первый вы0 ход которого соединен с управляющими входами СД1 24 и СДа 27, а второй выход соединен с управляющим входом К 31, второй двухпозиционный переключатель ДП2 33, вход которого соединен с первым выхо5 дом ГОН 32, а первый выход соединен с управляющим входом AMi 4, третий двухпозиционный переключатель ДПз 34, первый вход которого соединен с вторым выходом ГОН 32, второй ахсд соединен с вторым

0 выходом ДПз 33, s аыход соединен с управляющим ВХС4.0М АМа 16.

Двухчастотный модуляционный радиометр работ&ет следующим образом.

Управляющий сигнал с первого выхода

5 ГОН 32 (фиг. 2а), проходя через ДПх 33, поступает на управляющий вход AMi 4. При низком уровне этого сигнала AM 1 4 открывается и пропускает сигнал знтенкы. При высоком уровне управляющего сигнала AMi

0 4 закрывается и отражает сигнал антенного эквивалента, функцию которого выполняет CHi 6. Развязывающий циркулятор Lh 5 служит для ослабления паразитного модуляционного сигнала, СП07 сК 3S на

5 противофазном плече, Cf/i 9, СМ2 10, КО 11, КС 22 и Г 18 образуют преобразователь частоты с фазовым подэьлемием зеркального канала. Управляющий сигнал с атсрого выхода ГОН 32, частота которого в п ргз ниже,

0 часто га сигнала первого выхода ГОН 32, проходя через ДПз 34, поступает на управляющий вход АМ2 16. При низком уровне этого сигнала АМг 16 открывается, а сигнал Г 18, проходя через циркуляторы 17 и Цз

5 13, поступает на четвертое плечо КО 11. При этом на третьем плечэ КС 22 появляется сигнал основного канала. При высоком уровне управляющего сигнала АМ2 16 закрывается, сигнал Г 18, проходя через цир- куляторы Ц4 17 и Ца 12, поступает на третье

плечо КО 11, и на третьем плече КС 22 появляется сигнал зеркального канала.

8 режиме двухчастотного независимого приема эти сигналы после усиления и детектирования, проходя через УНЧ 21 и ДГН 30, поступают на вход К 31. Последний работает синхронно с АМ2 1б, поэтому сигналы основного и зеркального каналов разделяются на его выходах и поступают на входы СД-i 24 и СДа 27 соответственно. Так как СД1 24 и СДа 27 работают синхронно с AMi 4, то на их выходах появляются сигналы, соответствующие разности сигналов антенны и, антенного эквивалента в полосе основного и в полосе зеркального каналов соответственно.

В течение другого режима приема, когда необходимо измерять разность сигналов основного и зеркального каналов, сигнал с первого выхода ГОН 32, проходя через ДП2 33 и ДПз 34, поступает на управляющий входАМа 16, а в AMi 4модуляция прекращается. Промодулированный с помощью АМа 16 сигнал с выхода УНЧ 21, проходя через ДГЬ 30, поступает только на вход СДт 24, который уже работает синхронно с АМа 16, в результате чего ка выходе СД1 24 появляется сигнал, соответствующий разности сигналов основного и зеркального каналов.

НО 2 и ГШ 3 служат для калибровки радиометра. А 25 и Иа 28 представляют собой интегрирующие RC-целочки.

В качестве P5i 26 и РБа 29 служат самопишущие приборы КСП 4.

AMi 4 и АМа 16 реализованы на основе отражающих p-i-n переключателей.

Преимущества предлагаемого устройства заключаются в более высокой чувствительности двухчастотного модуляционного радиометра.

Формула изобретения

Двухчастотный модуляционный радиометр, содержащий антенну, направленный ответвитель, к первому входу которого подключена антенна, генератор шума, выход которого соединен с вторым входом направленного ответвителя, первый циркулятор, к третьему плечу которого подключена первая согласованная нагрузка, второй и третий циркуляторы, первый и второй амплитудные модуляторы, первый смеситель, гетеродин, последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор и усилитель низкой частоты, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый интегратор, первый регистрирующий блок, по- следовательно соединенные второй

синхронный детектор, второй интегратор и второй регистрирующий бпок, генератор опорного напряжения, первый выход которого соединен с управляющим входом пер- эого синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности радиометра, в него введены синфазно-противофазный ответвитель с ко- роткозамыкателем на противофазном пле0 че, второй смеситель, квадратурный ответвитель, четвертый циркулятор, квадратурный сумматор промежуточной частоты, вторая, третья и четвертая согласованные нагрузки, первый, второй и третий двухпо5 зици онные переключатели и аналоговый ключ, при этом синфазное плечо синфазно- противофазного ответвителя подключено к второму плечу первого циркулятора, а первое выходное плечо подключено к первому

0 входу первого смесителя, первый вход второго смесителя подключен к второму выходному плечу синфазно-противофазного ответвителя, третье и четвертое плечи квадратурного ответвителя подключены к вто5 рым входам первого и второго смесителей соответственно, с первое и второе плечи подключены к. вторым плечам второго и третьего циркуляторов соответственно, выходы второй и третьзй согласованных нагру0 зок подключены ч третьим плечам второго и третьего циркул-.торов соответственно, третье плечо четвертого циркулятора соединено с первым пленом второго циркулятора, к первому плечу .подключен выход гетероди5 на, а второе плечо соединено с входом второго амплитудного модулятора, выход которого подключен к первому плечу третьего циркулятора, первое и второе плечи квадратурного сумматора промежуточной

0 частоты соединены с выходами первого и второго смесителей соответственно, а третье плечо подключено к входу усилителя промежуточной частоты, выход четвертой согласованной нагрузки подключен к чет5 вертому плечу квадратурного сумматора промежуточной частоты, вход первого двух- позиционного переключателя соединен с выходом усилителя низкой частоты, а первый выход соединен с входом первого син0 хронного детектора, вход аналогового ключа соединен с вторым выходом первого двухпозиционного переключателя, управляющий вход соединен с вторым выходом генератора опорного напряжения, а первый и

5 второй выходы соединены с входами первого и второго синхронных детекторов соответственно, вход второгодвухпозиционного переключателя соединен с первым выходом генератора опорного напряжения, а первый выход соединен с управляющим входом

гшрзого амплитудного модулятора, первый вход третьего двухпозиционного переключателя соединен с вторым выходом второго даукпозмционного переключателя, второй вход соединен с вторым выходом генератора опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом второго амплитудU

ного модулятора, вход первого амплитудного модулятора соединен с выходом направленного ответвителя, а выход подключен к первому плечу первого циркулятора, управляющий вход второго синхронного детектора соединен с первым выходом генератора опорного напряжения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для спектральных исследований в области радиоастрономии и измерений мощности слабого радиоизлучения шумового характера. Цель изобретения - увеличение чувствительности радиометра. Для этого разделение приемных каналов осуществляется с помощью фазовой модуляции в тракте гетеродина, что существенно уменьшает потери принимаемого сигнала во входном тракте радиометра и, соответственно, увеличивает чувствительность радиометра. Чувствительность радиометра увеличивается также сохранением симметричности модуляции и демодуляции во время независимого приема сигналов как основного, так и зеркального каналов. Радиометр содержит антенну 1, направленный ответвитель 2, генератор 3 шума, два амплитудных модулятора -4, 16, четыре циркулятора 5,12,13, 17, квадратурный сумматор 22, квадратичный детектор 20, синхронные детекторы 24, 27, интегратор 25 и регистрирующий блок 26. 2 ил. (Л Г Os о 00 ел о VI lljHSHg Т

Фиа. 2