Модуляционный радиометр Советский патент 1991 года по МПК G01R29/08 G01S13/95 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к технике измерения мощности слабого теплового радиоизлучения на фоне непрерывных и импульсных помех, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1007048.

Цель изобре гения - повышение помехозащищенности радиометрических измерений при наличии узкополосной помехи, не выводящей приемно-усилительный тракт радиометра из линейного режима.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема модуляционного радиометра; на фиг. 2 - спектральные характеристики принимаемого шумового излучения и помехи.

Модуляционный радиометр (фиг. 1) содержит антенну 1, частотный модулятор 2, смеситель3, усилитель 4 промежуточной частоты, квадратичный детектор 5, усилитель 6 нижних частот, первый 7 и второй 8 синхронные детекторы, генератор 9 опорного напряжения, балансирующий усилитель 10, сумматор 11, первый блок 12 вычитания, формирователь 13 абсолютного значения, второй блок 14 вычитания и гетеродин 15. При этом частотный модулятор 2 содержит первый диплексер 16. пгр,м, и 17 и второй 18

о ю

VI О

-А

00

N3

амплитудные модуляторы и второй диплек- сер 19.

Модуляционный радиометр работает следующим образом.

Антенна 1 обеспечивает прием входного сигнала в широкой полосе частот. Принятый сигнал в частотном модуляторе 2 разделяется с помощью диплексера 16 на прямой и зеркальный спектральный интервалы, Центральные частоты шумового сигнала прямого и зеркального каналов fi, fa, мощности Pi, 2 (). Спектр помехи находиться либо в полосе частот прямого канала (фмг. 2а), при этом

- f Af f3 ,

где fa - максимальная частота в спектре помехи;

f- полоса пропускания основного и зеркального каналов,

определяемая полосой пропускания усилителя 4 промежуточной частоты, либо в полосе частот зеркального канала (фиг. 26), при отом

4jr ,

где и - минимальная частота в спектре помехи.

Амплитудные модуляторы 17 и Ш и генератор 9 опорного напряжения обеспечивают модуляцию сигналов прямого и зеркального каналов напряжениями разных частот с произвольной фазой и коэффициентом модуляпии тгЮО%. Диплексер 19 обеспечивает суммирование модулированных шумовых сигналов прямого и зеркального каналов. Смеситель 3 и гетеродин 15 обеспечивают преобразование сигнала с выхода частотного модулятора 2 в сигнал промежуточной частоты. промежуточной частоты усиливается усилителем 4 и детектируете квадратичным детектором 5, выходной сигнал которого усиливается усилителем 6 нижних частот. Синхронные детекторы 7 и 8 и генератор 9 опорного напряжения обеспечивают разделение по мощности сигналов , пропорциональных, со- Ътветственно, Pi - Рз и Рг - Рз, где Pi, P2 - мощности сигнала основного канала, зеркального канала и на выходах открытых амплитудных модуляторов 17 и 18. Рз - мощность опорного сигнала на выходах закрытых амплитудных модуляторов 17 и 18. Балансирующий усилитель 10 обеспечивает выравнивание коэффициентов передачи приемно-усилительного тракта на центральных частотах f 1 и f2 соответственно прямого и зеркального каналов.

При отсутствии помех на входе антенны 1 на выходе синхронного детектора 8

формируется напряжение Ui, пропорциональное разности мощностей Pi шумового

сигнала в прямом канале и мощности РЗ опорного сигнала Ui Gk(Ti-T3)Af G(Pi-P3),

где G - суммарный коэффициент передачи модуляционного радиометра; k - постоянная Больцмана; Ti - эффективная температура шумово- го сигнала прямого канала на выходе антенны 1;

Тз - эффективная температура опорного сигнала

Выходное напряжение U2 синхронного детектора 7 пропорционально разности мощностей шумовых сигналов Рг зеркального канала и Рз опорного сигнала Uz GK(T2 - Тз) A f G(P2 - Рз). Сигнал Us на выходе сумматора 11 ра- вен

U3 G(Pi-P3) + (Р2-Рз).

где А - коэффициент передачи балансирующего усилителя 10(). Сигнал 1)4 на выходе первого блока 12 вычитания пропорционален разности сигналов Ui и Us.

U G(Pi - Psj - 1 (Р2 - Рз)

С формирователя 13 абсолютного зна- чения на вход второго блока 14 вычитания поступает сигнал

(P1-P3)- Ј(Р2-РЗ)|.

Сигнал Up на выходе второго блока 14 вычитания

U6 Us - U5 - Рз 4(Р2 - Рз) fR-pa- -Ps).

Так как APi, то - Рз+Pi - Рз -С/Р1 - РзРт

+ §/-2G Pi - Рз.

На выходе второго блока 14 вычитания формируется напряжение, пропорциональ- ное разности мощностей шумовых сигналов прямого канала и закрытого модулятора, по которому определяют мощность шумового сигнала прямого канала относительно мощности эталонного излучения.

В присутствии помехи мощностью P-i в прямом канапе сигнал Уз на выходе сумматора 11 равен

Us G(Pi + Рл - Рз) « (Pi - Рз) G(2Pi + +Р4-2Рз).

Сигнал и/ на выходе первого блока 12 вычитания U4 G(Pi + Рл, - РЗ) - (Pi - Рз)

GP4.

Сигнал Us на выходе блока 13 Us - G(Pi + P4 - Рз - Pi + Рз) GP4.

Напряжение-Ue на выходе второго блока 14 вычитания пропорционально разности мощностей шумовых сигналов прямого канала и закрытого модулятора

Ue Уз - Us G$Pi - Рз) + Р4 - Р4 2G(Pi-Pa). В присутствии помехи мощностью Р4 в зеркальном канале сигнал на выходе сумматора 11

из С(Р1-Рз)-(Р1 + Р4-Рз).

Сигнал Щ на выходе первого блока 12 вычитания

U4 G(Pi - Рз) - (Pi + РА - Рз) -GP4.

Сигнал Us на выходе блока 13 вычисления модуля .

U5 .

Сигнал UG на выходе второго блока 14 вычитания пропорционален разности мощностью шумовых сигналов прямого канала и закрытого модулятора

Ue - из - Us - (Pi - Рз) + РА - 6Р 2G(Pi - Рз).

Таким образом, в предлагаемом модуляционном радиометре осуществляете выделение мощности помехи, действующей в прямом или зеркальном канале и производится компенсация помехи по мощности при одновременном устранении асимметрии прямого и зеркального каналов. Формула изобретения

Модуляционный радиометр по авт, св. № 1007048, отличающийся тем, что с целью повышения помехозащищенности радиометрических измерений при наличии

узкополосной помехи, не выводящей при- емно-усилительный тракт радиометра из линейного режима, введены последовательно соединенные балансирующий усилитель, первый блок вычитания, формирователь абсолютного значения и второй блок вычитания, а также сумматор, подключенный выходом к второму входу второго блока вычитания, причем первым вход сумматора подключен к. выходу балансирующего усилителя, вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, вторые входы сумматора и первого блока вычитания подключены к выходу второго синхронного детектора, при этом выход второго

блока вычитания является выходом модуляционного радиометра.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к технике измерения мощности слабого теплового радиоизлучения на фоне непрерывных и импульсных помех, и может быть использовано в радиоастрономии, медикобиологических исследованиях для определения глубинной температуры объектов, при исследовании физических свойств материалов, Цель изобретения - повышение помехозащищенности радиометрических измерений при наличии слабой узкополосной помехи, не выводящей приемно-усилительный тракт радиометра из линейного режима. Достигается указанная цель одновременным ис- пользованием двух идентичных, но несколько разнесеннных по частоте измерительных каналов, дублирующих друг друга, с системой выбора неповрежденных каналов. Работа схемы выбора, включающая последовательно соединенные балансирующий усилитель, первый блок вычитания, формирователь абсолютного значения и второй блок вычитанич, а также сумматор, подключенный выходом к второму входу второго блока вычитания, сводится к подаче на выход модуляционного радиометра сигнала от того канала, где он имеет наименьшую величину и по этой причине содержит помеху с наименьшей вероятностью. 2 ил. сл С