Устройство обработки радиометрического сигнала Советский патент 1991 года по МПК G01R29/08 G01S13/95 

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) измерительной технике, а именно к технике измерения уровня теплового радиоизлучения, и может быть использовано в многоканальных модуляционных радиометрах.

Цель изобретения - уменьшение систематической погрешности измерений при одновременном упрощении конструкции радиометра.

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема устройства обработки радиометрического сигнала; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит (фиг.1) приемник 1, фильтр 2 верхних частот, первый 3 и второй 4 фильтры нижних частот, ключ 5, пер- зый б и второй 7 масштабные усилители, /мматор 8 и блок 9 вычитания.

Устройство обработки радиометрического сигнала работает следующим образом.

Измеряемый амплитудно-модулирован- ный сигнал с шумовой температурой Тс, поступающий на первый вход устройства, усиливается и детектируется квадратичным детектором в приемнике 1, фильтруется в фильтре 2 верхних частот, где из него ется постоянная составляющая, и синхронО

СП

го

00

но детектируется совокупностью блоков 3- 9, создавая на выходе среднее напряжение V, пропорциональное AT TC-T0, и напряжение флуктуации Y(t) с дисперсией V2, где То - опорное излучение, поступающее на вход приемника 1 при единичном значении функции Р(т.), управляющей процессом модуляции.

Частота среза фильтра 2 верхних частот устанавливается много меньшей частот ере- за первого 3 и второго 4 фильтров нижних частот, которые, в свою очередь, много меньше частоты повторения Ймодулирующе- го сигнала P(t) с периодом to. В результате на выходе фильтра 2 верхних частот в ста- ционарном режиме измерения имеет значение

U2 (t)-P

со средним значением 0, где А - коэффициент пропорциональности (эпюры а и б на фиг, 2). В таком режиме измерения регулярное напряжение U2 проходит по цепи, состоящей из ключа 5, первого масштабного усилителя 6, имеющего коэффициент передачи Ki, первого фильтра 3 низких частот, имеющего полосу Д QI сумматора 8, на второй вход которого также поступают импульсы Us с выхода ключа 5, блока 9 вычитания и второго фильтра 4 низких частот, имеющего полосуАЈ& AQi ( эпюры в,г, и д на фиг. 2). Здесь U4 и Us- напряжения соответственно на выходе второго фильтра л низких частот и сумматора 8.

При быстрых же изменениях модулированного сигнала Тс 1-P(t)j на входе устрой- ства приращения сигнала пройдут только через цепь, состоящую из второго масштабного усилителя 7, имеющего коэффициент передачи К2 Р(1+Кч), блока 9 вычитания и второго фильтра 4 низких частот. Постоян- ная времени процесса обработки определяется полосой АЙ2- а выходное среднее напряжение - формулой

V AAT P(1-PX1+KO.

Анализ спектра флуктуации Y(t) на выходе устройства при прямоугольных формах частотных характеристик фильтров 3 и 4 низких частот показывает, что для Тс Т0 наибольшее отношение сигнала к шуму на выходе устройства будет при

., ,,1 г 1 П

Ki Кю -g-jj-,

дающее значение флуктуационной чувствительности устройства:

дТ-бТо

1 + Kip h Р ППТТ+Ж

5

0 5

0 5 0

5 0

,2

1

AQ

/

5

0

5

() , G(a)G (ft)) - спектральная плотность мощ ности флуктуации на выходе приемника 1;

h AQi /AQ

Q- частоту модуляции,

Значение Р в устройстве задается уело вием его работы в составе соответствующе го радиометра, Так, при работе устройства в двухканальнрм модуляционном радиометре значение Р для каждого канала равно 1/2. Отношение h определяется из условия получения минимального значения д Т при заданных A QZ и зависимости G (ft)) которая может быть снята экспериментально известными способами.

Предложенная конструкция устройства позволяет при заданных АОг и h определять значения д2 конкретного устройства и без измерений G (со) Для этого надо: на первый вход подать немодулированный шумовой сигнал, а на второй вход - опорное напряжение P(t) формы меандр (Р 1/2) от внешнего генератора; установить «1 1, а К2 0,5 отключить сигнал от первого входа сумматора 8 и измерить дисперсию флуктуации на выходе устройства YI ; включить сигнал на первый вход и отключить от второго входа сумматора 8 и вновь измерить дисперсию на выходе устройства Y22; определить значение формуле 2 YJ - h Y2

q

Отличительными признаками предложенного устройства являются простота конструкции и возможность практической реализации предельной флуктуационной чувствительности при измерении модулированных сигналов с заданным значением Р. Формула изобретения Устройство обработки радиометрического сигнала, содержащее приемник, фильтр верхних частот, первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй масштабные усилители, а также сумматор, причем выход второго масштабного усилителя соединен с первым входом блока вычитания, а вход приемника является первым входом устройства обработки радиометрического сигнала, отличающееся тем, что, с.целью уменьшения систематической погрешности измерений при одновременном упрощении конструкции радиометра, введен ключ, управляющий вход которого является вторым входом устройства, при этом сигнальный вход ключа и вход второго масштабного усилителя соединены вместе и подключены к выходу фильтра верхних частот, вход которого соединен с выходом приемника, выход ключа подключен к входу первого масштабного усилителя и первому входу сумматора, выход первого масштабного усилителя соединен с входом первого фильтра нижних частот, выход которого подключен к второму входу сумматора, второй вход блока вычитания соединен с выходомсумматора.авыход подключен к входу второго фильтранижних частот, выход которого является выходом устройства обработки радиометрического сигнала.

Изобретение относится к сверхвысокочастотной измерительной технике, а именно к технике измерения уровня теплового радиоизлучения, и может быть использовано в многоканальных модуляционных ради- ометрах( Цель изобретения - уменьшение систематической погрешности измерений при одновременном упрощении конструкции радиометра. Устройство включает в себя приемник 1, фильтр 2 верхних частот, первый 3 и второй 4 фильтры нижних частот, ключ первый 6 и второй 7 масштабные усилители, сумматор 8 и блок 9 вычитания. Обрабатываемый амплитудно-модулмро- ванный сигнал, поступающий на вход устройства, усиливается и квадратично детектируется в приемнике 1 и через фильтр 2 верхних частот поступает в тракт демодуляции и накопления, образованный блоке- ми 3-9. Опорный сигнал усредняется в первом фильтре 3 нижних частот с полосой пропускания AQi ,a измеряемый сигнал - во втором фильтре 4 нижних частот с полосой пропускания Д Q2 причем AQ-j « AQ2 Посредством масштабных усилителей 6,7, сумматооа 8 и. блока 9 зычитания мз усредненных принимаемого и опорного сигналов формируется выходной сигнал. 2 ил.