Радиометр Советский патент 1992 года по МПК G01R29/08 G01S13/95 

Фиг. 1

Изобретение относится к пассивной радиолокации, а именно к радиометрической технике, предназначенной для обнаружения и исследования малоразмерных слабоконтрастных источников излучения, и может быть использовано в радиоастрономии, радиолокации и при исследовании природных ресурсов Земли.

Цель изобретения - повышение вероятности обнаружения малоразмерных слабоконтрастных источников шумового излучения.

На фиг. 1 представлена структурная схема радиометра; на фиг. 2 и 3 - преобразователи типов волн; на фиг. 4 - генератор опорного напряжения.

Радиометр содержит (фиг. суммарно- разностный блок 1, приемник 2, синхронный детектор 3, блок 4 низкочастотной фильтрации и регистрации и генератор 5 опорного напряжения.

Суммарно-разностный блок содержит волноводный излучатель 6, преобразователь 7 типов волн и линейный поляризатор 8.

Преобразователь типов волн (фиг. 2 и 3) содержит отрезок круглого волновода 9 и металлическую перегородку 10.

Линейный поляризатор 8(фиг. содержит вращатель 11 поляризации с полуволновой пластинкой и переход с круглого волновода на прямоугольный 12,

Генератор 5 опорного напряжения (фиг. 4) содержит непрозрачный вращающийся диск 13, две пары щелей 14 и 15, выполненные в диске 13 на равном расстоянии от его центра, излучающий 16 и приемный 17 диоды, расположенные на одной оси по разные стороны диска 13, на этом же расстоянии от его центра, и формирователь 18 опорного сигнала.

Радиометр работает следующим образом.

, Плоская волна, падающая под углом Q на вход суммарно-разностного блока 1, образованного линейным поляризатором 8, преобразователе.м 7 типов волн и волновод- ным излучателем 6, возбуждает в нем сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал, мощность которого пропорциональна эффективной площади во новодного излучателя 6 в направлении Q , зависящем от ориентации р поляризации излучения на выходе вращателя 11 поляризации относительно плоскости симметрии yz преобразователя 7. При этом

A(Q,(p) ivAn FЈ(Q)cos p +

VAA ,

+ VAЈ FjQ)sin p

(Ј)+АДЙ+ А(Й)- - Ал ( Ј yicps2 p +

АЈ Am4 FЈ ( S) F(Q) sin2 p.

+

5

0

5

0

0

где Am,

Am

максимальные значения эф- фективн.ь1х площадей;

А( Q , р) - эффективная площадь излуГ) чателя суммарнд разностного блока;

AЈ(Q), A(Q) - эффективные площади излучателя б для суммарной и разностной волн в его апертуре соответственно;

F( Q), Рд( Q) - суммарная и разностная диаграммы направленности по полю излучателя 6.

При непрерывном вращении плоскости поляризации поляризатора 8 относительно плоскости симметрии yz преобразователя 7 с угловой частотой СУ (т.е., р ш t, где t - время) сигнал на выходе приемника 2, осуществляющего фильтрацию, усиление и квадратичное детектирование, оказывается промодулированным на второй гармонике частоты вращения причем косинусная составляющая пропорциональна разности эффективных площадей . (Q)A,.(Q)-Ad(Q).

С выхода приемника 2 продетектиро- ванный сигнал поступает на сигнальный вход синхронного детектора 3, на опорный вход которого подается опорное напряжение, синфазное с Cos 2 шг В результате на выходе блока 4 регистрируется диаграмма

с направленности мощности радиометра, пропорциональная ( Q ), интеграл по которой по небесной сфере равен нулю. Такая диаграмма имеет положительный главный лепесток и отрицательный первый боковой и обеспечивает пространственную фильтрацию малоразмерного источника от протяженного фона.

Когда преобразователь 7 выполнен по фиг. 2, суммарной волной является волна

5 Ни, поляризованная перпендикулярно перегородке 10 и проходящая через преобразователь 7 без изменений. Разностной волной является волна Еси, которая преобразуется на симметричном скосе перегоQ родки 10 в две протвофазные волны Ню полукруглых одноволновых волноводов, образованных волноводом 9 и перегородкой 10, а две противофазные волны трансформируются на несимметричном скосе пес регородки 10 в волну Ни, параллельную перегородке. При этом суммарная диаграмма направленности по мощности излучателя 6 осесимметрична и имеет максимум вдоль оси, а разностная - осесимметрична и имеет нуль вдоль оси

В случае, когда преобразователь 7 выполнен по фиг. 3, суммарной волной является волна Ни, поляризованная перпендикулярно перегородке 10, а разностной - волна Н21. При этом разностная диаграмма направленности по мощности имеет четыре лепестка, смещенные относительно оси, и нули в плоскостях yz и xz.

При вращении преобразователя 7типов волн вращается диск 13 генератора 5 опорного напряжения. При прохождении щелей 14 и 15 диска 13 между приемным 17 и излучающим 16 диодами в приемном диоде 17 вырабатываются импульсы, которые поступают на формирователь 18 опорного напряжения, По первому импульсу формируется фронт опорного сигнала (меандра), по второму - срез опорного сигнала и т.д. Таким образом, формируется опорное напряжение с частотой 2 ш

Формула изобретения 1. Радиометр, содержащий последовательно соединенные суммарно-разностный блок, приемник, синхронный детектор и блок низкочастотной фильтрации и регистрации, а также генератор опорного напряжения, подключенный выходом к второму входу синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения вероятности обнаружения малоразмерных слабоконтрастных источников шумового излучения, суммарно-разностный блок выполнен в виде последовательно соединенных волноводного излучателя, преобразователя типов волн и линейного поляризатора, при этом волноводный излучатель выполнен в виде отрезка волновода с открытым концом, преобразователь типов волн выполнен в виде преобразователя синфазной и противофазной волн в дсе ортогональные линейно-поляризованные волны, симметричного относительно главной плоскости поляризации одной полны и несимметричного относительно главной плоскости поля- ризации другой волны, а линейный поляризатор связан с преобразователем типов волн с возможностью взаимного вращения плоскости поляризации линейного поляризатора и плоскости симметрии преобразователя типов волн вокруг линии пересечения главных плоскостей ортогональ- ныхлинейно-поляризованных волн на выходе преобразователя типов волн, причем генератор опорного напряжения связан с

элементом, обеспечивающим вращение плоскости поляризации так, что период опорного напряжения равен периоду изменения плоскости поляризации, причем моменты максимального изменения опорного

напряжения совпадают с моментами совмещения плоскости поляризации сигнала и диагональных плоскостей преобразователя типов волн.

2.Радиометр поп.1,отличающий- с я тем, что преобразователь типов волн

выполнен в виде отрезка круглого волновода с металлической перегородкой, жестко установленной в его диаметральной плоскости вплотную к его стенкам и скошенной симметрично относительно продольной оси круглого волновода со стороны излучателя и несимметрично с противоположной стороны.

3.Радиометр по пп.1 и 2, отличаю- щ и и с я тем, что отрезок круглого волновода в области симметричного скоса выполнен двухмодовым, а углы симметричного скоса металлической перегородки, примыкающие к стенкам круглого волновода, выполнены

тупыми.

4.Радиометр по пп.1 и 2, отличай - щ и и с я тем, что отрезок круглого волновода в области симметричного скоса выполнен трехмодовым, а углы симметричного скоса

металлической перегородки, примыкающие к стенкам круглого волновода, выполнены острыми.

5.Радиометр по пп.1-4, отличающийся тем, что генератор опорного напряжения содержит формирователь опорного сигнала и непрозрачный диск, соединенный с круглым волноводом, при этом в диске выполнены п пар щелей, расположенных на равных угловых расстояниях друг от друга и на равном расстоянии от его центра, а по разные стороны от плоскости диска на одной оси на том же расстоянии от оси вращения диска размещены излучающий и приемный диоды, причем последний соединен с формирователем опорного сигнала.

i

70

Т

Фиг. 2

Изобретение относится к пассивной радиолокации, а именно к радиометрической технике, предназначенной для обнаружения и исследования малоразмерных слабоконтрастных источников шумового сигнала, и может быть использовано в радиоастрономии, радиолокации и при исследовании природных ресурсов. Цель изобретения т- повышение вероятности обнаружения малоразмерных слабоконтрастных источников шумового излучения. Для этого суммарно- разностный блок 1 радиометра выполнен в виде последовательно соединенных волно- водного излучателя 6, преобразователя 7 типов волн и поляризатора 8, причем преобразователь 7 выполнен в виде металлической перегородки, жестко установленной в диаметральной плоскости круглого волновода вплотную к его стенкам и скошенной симметрично относительно продольной оси круглого волновода со стороны его открытого конца и несимметрично с противоположной стороны. При этом поляризатор 8 имеет возможность вращения вокруг продольной оси волновода плоскости поляризации относительно плоскости металлической перегородки. Достоинством радиометра является отсутствие технологических трудностей для изготовления суммарно-разностного блока в миллиметровом диапазоне длин волн, что позволяет расширить область применения устройства в область коротких длин волн. 4 з.п. ф-лы, 4 ил (Л С

/

9

Od

ос

/ 70

ft/aJ

«si