RU2022286C1 - Modulator radiometer - Google Patents

Modulator radiometer Download PDF

Info

Publication number
RU2022286C1
RU2022286C1 SU4916584A RU2022286C1 RU 2022286 C1 RU2022286 C1 RU 2022286C1 SU 4916584 A SU4916584 A SU 4916584A RU 2022286 C1 RU2022286 C1 RU 2022286C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
amplifier
adder
limiter
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.С. Лебедев
И.Я. Орлов
В.А. Кошечкин
Original Assignee
Орлов Игорь Яковлевич
Лебедев Владимир Сергеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Орлов Игорь Яковлевич, Лебедев Владимир Сергеевич filed Critical Орлов Игорь Яковлевич
Priority to SU4916584 priority Critical patent/RU2022286C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2022286C1 publication Critical patent/RU2022286C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio measurement technology. SUBSTANCE: modulation radiometer has aerial 1, commutator 2, frequency converter 3, square-law detector 4, videoamplifier 5, restrictors 7, 10, subtracter 8, scaling amplifier 9, adders 11, 18, selective amplifier 12, sync detector 13, integrator 14, registrar 15, attenuator 16, constant voltage source 17, reference voltage source 19, reference load 20. EFFECT: improved precision of measurement. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, предназначено для измерения мощности слабого теплового радиоизлучения на фоне импульсных помех и может быть использовано в радиоастрономии, медикобиологических исследованиях, при исследовании физических свойств материалов и сред. The invention relates to a radio metering technique, is intended to measure the power of weak thermal radio emission against the background of pulsed noise and can be used in radio astronomy, biomedical research, in the study of the physical properties of materials and media.

Наиболее близким к предложенному является устройство, содержащее последовательно соединенные антенну, коммутатор, преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, видеоусилитель, ограничитель, избирательный усилитель, синхронный детектор, интегратор и регистратор. Генератор опорного напряжения подключен к опорному входу синхронного детектора и управляющему входу коммутатора, к второму сигнальному входу которого подключена эталонная нагрузка. Closest to the proposed is a device containing a series-connected antenna, switch, frequency converter, intermediate frequency amplifier, quadratic detector, video amplifier, limiter, selective amplifier, synchronous detector, integrator and recorder. The reference voltage generator is connected to the reference input of the synchronous detector and to the control input of the switch, to the second signal input of which a reference load is connected.

Данное устройство обеспечивает высокую точность измерения при воздействии некоррелированных и хаотических импульсных помех, однако при воздействии импульсных помех малой скважности (Q<100) из-за накопления мощности таких помех в избирательном усилителе снижается точность измерений. This device provides high measurement accuracy when exposed to uncorrelated and chaotic impulse noise, however, when exposed to pulsed interference of a small duty cycle (Q <100), the measurement accuracy decreases due to the accumulation of the power of such interference in a selective amplifier.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет увеличения помехозащищенности от импульсных помех малой скважности (Q< ≈ 100). The aim of the invention is to increase the accuracy of measurements by increasing the noise immunity from impulse noise of low duty cycle (Q <≈ 100).

Это достигается тем, что в модуляционном радиометре, содержащем последовательно соединенные антенну, коммутатор, преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, видеоусилитель и первый ограничитель, выход избирательного усилителя через последовательно соединенные синхронный детектор и интегратор подключен к регистратору, выход генератора опорного напряжения соединен с опорным входом синхронного детектора и управляющим входом коммутатора, к второму сигнальному входу которого подключена эталонная нагрузка, дополнительно введены последовательно соединенные вычитающее устройство, масштабирующий усилитель, второй ограничитель, первый сумматор, а также аттенюатор, источник постоянного напряжения и второй сумматор, при этом выход первого ограничителя подключен к входу вычитающего устройства и второму входу первого сумматора, а выход синхронного детектора через последовательно соединенные аттенюатор, источник постоянного напряжения и второй сумматор подключен к второму входу вычитающего устройства. This is achieved by the fact that in a modulation radiometer containing a series-connected antenna, a switch, a frequency converter, an intermediate frequency amplifier, a quadratic detector, a video amplifier and a first limiter, the output of the selective amplifier through a series-connected synchronous detector and integrator is connected to the recorder, the output of the reference voltage generator is connected with the reference input of the synchronous detector and the control input of the switch, to the second signal input of which the reference load, additionally introduced is a series-connected subtractor, a scaling amplifier, a second limiter, a first adder, as well as an attenuator, a constant voltage source, and a second adder, the output of the first limiter connected to the input of the subtractor and the second input of the first adder, and the output of the synchronous detector through the attenuator connected in series, a constant voltage source and a second adder are connected to the second input of the subtractor.

В разработанном модуляционном радиометре осуществляется выделение помех, превышающих заданный порог, масштабирование этих помех и их компенсация при одновременном воспроизведении во время действия помех мощности шумового сигнала, предшествующего появлению помехи. In the developed modulation radiometer, interference is selected that exceeds a predetermined threshold, the interference is scaled and compensated for while the power of the noise signal preceding the appearance of the interference is reproduced during the operation of the interference.

На фиг.1 приведена структурная схема модуляционного радиометра; на фиг. 2 - эпюры входного сигнала и сигналов на выходах блоков 6, 7, 8, 11. Figure 1 shows the structural diagram of a modulation radiometer; in FIG. 2 - diagrams of the input signal and signals at the outputs of blocks 6, 7, 8, 11.

Устройство содержит антенну 1, коммутатор 2, преобразователь 3 частоты, усилитель 4 промежуточной частоты, квадратичный детектор 5, видеоусилитель 6, ограничитель 7, вычитающее устройство 8, масштабирующий усилитель 9, ограничитель 10, сумматор 11, избирательный усилитель 12, синхронный детектор 13, интегратор 14, регистрирующее устройство 15, аттенюатор 16, источник 17 постоянного напряжения, сумматор 18, генератор 19 опорного напряжения и эталонную нагрузку 20. The device comprises an antenna 1, a switch 2, a frequency converter 3, an intermediate frequency amplifier 4, a quadratic detector 5, a video amplifier 6, a limiter 7, a subtractor 8, a scaling amplifier 9, a limiter 10, an adder 11, a selective amplifier 12, a synchronous detector 13, an integrator 14, a recording device 15, an attenuator 16, a constant voltage source 17, an adder 18, a reference voltage generator 19, and a reference load 20.

Модуляционный радиометр работает следующим образом. Modulation radiometer works as follows.

Антенна 1 обеспечивает прием входного сигнала, представляющего собой аддитивную смесь измеряемого шумового сигнала U1(t) температурой Т1 и импульсных помех. Коммутатор 2 периодически с частотой F1 (где F1 - частота генератора 19) попеременно подключает к входу преобразователя 3 частоты антенну 1 или эталонную нагрузку 20 с шумовой температурой Т2. Преобразователь 3 частоты обеспечивает преобразование сигнала с выхода коммутатора 2 в сигнал промежуточной частоты. Этот сигнал усиливается усилителем 4 промежуточной частоты, детектируется квадратичным детектором 5 и усиливается видеоусилителем 6. Сигнал U1(t) на выходе видеоусилителя 6 при подключенной антенне 1 пропорционален аддитивной смеси мощности полезного сигнала U2(t) и импульсных помех U3(t)
U1(t) = U2(t) + U3(t)
При подключенной эталонной нагрузке 20 сигнал U4(t) на выходе видеосигнала 6 пропорционален мощности излучения эталонной нагрузки 20. Сигналы U1(t), U4(t) приведены на фиг.2а.
Antenna 1 provides an input signal, which is an additive mixture of the measured noise signal U 1 (t) with temperature T 1 and impulse noise. The switch 2 periodically with a frequency of F 1 (where F 1 is the frequency of the generator 19) alternately connects to the input of the frequency Converter 3 the antenna 1 or the reference load 20 with a noise temperature T 2 . The frequency converter 3 converts the signal from the output of the switch 2 into an intermediate frequency signal. This signal is amplified by an intermediate frequency amplifier 4, detected by a quadratic detector 5, and amplified by a video amplifier 6. The signal U 1 (t) at the output of video amplifier 6 with antenna 1 connected is proportional to the additive mixture of the useful signal power U 2 (t) and pulsed interference U 3 (t)
U 1 (t) = U 2 (t) + U 3 (t)
When the reference load 20 is connected, the signal U 4 (t) at the output of the video signal 6 is proportional to the radiation power of the reference load 20. The signals U 1 (t), U 4 (t) are shown in Fig. 2a.

Ограничитель 7 обеспечивает ограничение по уровню U5 импульсов помехи с выхода видеосигнала 6. Второй сигнал ограничителя 7 приведен на фиг.2,б.The limiter 7 provides a limit on the level of U 5 pulses of interference from the output of the video signal 6. The second signal of the limiter 7 is shown in figure 2, b.

При отсутствии на выходе радиометра импульсов помехи на выходе ограничителя 7 попеременно с частотой F1 присутствует полезный сигнал U2(t) и эталонный сигнал U4(t). Эти сигналы поступают на первый (инвертирующий) вход вычитающего устройства 8 и первый вход сумматора 11. На второй (неинвертирующий) вход вычитающего устройства 8 поступает от источника 17 и сумматора 18 сигнал, состоящий из постоянного порогового напряжения U6, запирающего ограничитель 10 (поскольку U6>U2), и выходного напряжения синхронного детектора 13, ослабленного с помощью аттенюатора 16 в К2 = К1 . К3 раз, где К1 - коэффициент усиления масштабирующего усилителя 9, К3 - коэффициент передачи последовательно соединенных сумматора 11, избирательного усилителя 12 и синхронного детектора 13.In the absence of interference pulses at the output of the radiometer, the output of the limiter 7 alternately with the frequency F 1 contains a useful signal U 2 (t) and a reference signal U 4 (t). These signals are fed to the first (inverting) input of the subtractor 8 and the first input of the adder 11. The second (non-inverting) input of the subtractor 8 receives a signal from the source 17 and adder 18, which consists of a constant threshold voltage U 6 , which closes the limiter 10 (since U 6 > U 2 ), and the output voltage of the synchronous detector 13, attenuated by the attenuator 16 in K 2 = K 1 . K 3 times, where K 1 is the gain of the scaling amplifier 9, K 3 is the transmission coefficient of the series-connected adder 11, the selective amplifier 12 and the synchronous detector 13.

Так как ограничитель 10 заперт положительным пороговым напряжением К1 U6/U5>U6 ≥ 3v/, где v - дисперсия принимаемого сигнала на выходе видеосигнала 6, то на втором входе сумматора 13 напряжение равно нулю, а полезный и эталонный сигналы поступают на первый вход сумматора 13, обеспечивая на его выходе переменное напряжение частотой F1 опорного напряжения и амплитудой, пропорциональной разнице температур Т1 шумового сигнала и Т2 эталонного излучения.Since the limiter 10 is locked by a positive threshold voltage K 1 U 6 / U 5 > U 6 ≥ 3v /, where v is the dispersion of the received signal at the output of video signal 6, the voltage at the second input of adder 13 is zero, and the useful and reference signals are fed to the first input of the adder 13, providing at its output an alternating voltage with a frequency F 1 of the reference voltage and an amplitude proportional to the temperature difference T 1 of the noise signal and T 2 of the reference radiation.

При приеме антенной 1 в момент t1 импульсной помехи U3(t), превышающий порог ограничения U5 длительностью Δt1, меньшей полупериода опорного колебания (Δt1<1/2F1), на первый (интегрирующий) вход вычитающего устройства 8 и первый вход сумматора 11 поступает импульс помехи U3(t) длительностью Δt1 и амплитудой U5 (см. фиг.2,б).When the antenna 1 receives at the time t 1 the impulse noise U 3 (t) that exceeds the threshold limit U 5 of duration Δt 1 less than the half-period of the reference oscillation (Δt 1 <1 / 2F 1 ), to the first (integrating) input of the subtractor 8 and the first the input of the adder 11 receives an interference pulse U 3 (t) of duration Δt 1 and amplitude U 5 (see Fig. 2, b).

U7(t) =

Figure 00000002
где U7(t) - сигнал на выходе ограничителя 7.U 7 (t) =
Figure 00000002
where U 7 (t) is the signal at the output of the limiter 7.

Одновременно в момент t1 на втором входе вычитающего устройства 8 присутствует сумма постоянного напряжения U6 и напряжения с выхода синхронного детектора 13, прошедшего с выхода ограничителя 7 через сумматор 11, избирательный усилитель 12, синхронный детектор 13, аттенюатор 16, источник 17 и сумматор 18
U8(t) = U6(t)+

Figure 00000003
, где τ - временная задержка, возникающая при прохождении сигнала U2(t) через сумматор 11, избирательный усилитель 12 и синхронный детектор 13.At the same time, at the moment t 1 , the sum of the constant voltage U 6 and the voltage from the output of the synchronous detector 13, which passed from the output of the limiter 7 through the adder 11, the selective amplifier 12, the synchronous detector 13, the attenuator 16, the source 17, and the adder 18, is present at the second input of the subtractor 8
U 8 (t) = U 6 (t) +
Figure 00000003
where τ is the time delay that occurs when the signal U 2 (t) passes through the adder 11, the selective amplifier 12 and the synchronous detector 13.

Напряжение U9(t) на выходе вычитающего устройства 8 во время действия импульса помехи (см. фиг.2,в).The voltage U 9 (t) at the output of the subtractor 8 during the action of the interference pulse (see figure 2, c).

U9(t) = U8(t) - U7(t)= U6+

Figure 00000004
-U5 ,
(t1< t< t1 + Δt) .U 9 (t) = U 8 (t) - U 7 (t) = U 6 +
Figure 00000004
-U 5 ,
(t 1 <t <t 1 + Δt).

На выходе масштабирующего усилителя 9 во время Δt1 действия импульсной помехи присутствует напряжение U10(t) (см. фиг.2,г.).The output of the scaling amplifier 9 during the Δt 1 action of the pulsed interference voltage is present U 10 (t) (see figure 2,).

U10(t) = K1·U6+U2(t-τ)-K1·U5=

Figure 00000005
(U6-U5)+U2(t-τ)=
= - U5+U2(t-τ)
U10(t)<0, так как уровень U5 ограничения помехи U3(t) превышает уровень полезного сигнала U2. В этом случае ограничитель 10 открыт, и на второй вход сумматора 11 поступает сигнал U10(t), а на первый вход сумматора 11 поступает напряжение U5. Во время действия импульса помехи U3(t) на выходе сумматора 11 формируется напряжение U11(t) (см.фиг.2,д).U 10 (t) = K 1 · U 6 + U 2 (t-τ) -K 1 · U 5 =
Figure 00000005
(U 6 -U 5 ) + U 2 (t-τ) =
= - U 5 + U 2 (t-τ)
U 10 (t) <0, since the level U 5 of the interference limitation U 3 (t) exceeds the level of the useful signal U 2 . In this case, the limiter 10 is open, and the signal U 10 (t) is supplied to the second input of the adder 11, and the voltage U 5 is supplied to the first input of the adder 11. During the action of the interference pulse U 3 (t), the voltage U 11 (t) is formed at the output of the adder 11 (see Fig. 2, d).

U11(t) = U5 - U5 + U2(t - τ) = U2(t - τ)
Таким образом, во время действия импульсной помехи, превышающей заданный уровень ограничения U5, происходит компенсация ограниченной импульсной помехи в сумматоре 11. Избирательный усилитель 12 усиливает полезный сигнал U2(t), задержанный на время τ. По окончании действия импульса помехи в момент t t1 + Δt ≅ t<t2 напряжение U12(t) на выходе вычитающего устройства 8 равно
U12(t) = U6(t) +

Figure 00000006
.U 11 (t) = U 5 - U 5 + U 2 (t - τ) = U 2 (t - τ)
Thus, during the action of the impulse noise in excess of a predetermined level of restriction U 5 , the limited impulse noise is compensated in the adder 11. The selective amplifier 12 amplifies the useful signal U 2 (t), delayed by time τ. At the end of the action of the interference pulse at the time tt 1 + Δt ≅ t <t 2, the voltage U 12 (t) at the output of the subtractor 8 is
U 12 (t) = U 6 (t) +
Figure 00000006
.

Поскольку пороговое напряжение U6 ≥ U2, то U12(t) > 0 и напряжение с выхода вычитающего устройства 8 не проходит через ограничитель 10, то на втором входе сумматора 11 напряжение равно нулю. На первом входе сумматора 11 при подключенной к модулятору 2 антенне 1 присутствует напряжение U13(t) (cм.фиг.2,д).Since the threshold voltage U 6 ≥ U 2 , then U 12 (t)> 0 and the voltage from the output of the subtractor 8 does not pass through the limiter 10, then the voltage at the second input of the adder 11 is zero. At the first input of the adder 11 when the antenna 1 is connected to the modulator 2, there is a voltage U 13 (t) (see Fig. 2, d).

U13(t) = U2(t), t1 + Δt1 ≅ t ≅ t2
Сигнал U13(t) интегрируется с помощью интегратора 14 и регистрируется регистратором 15.
U 13 (t) = U 2 (t), t 1 + Δt 1 ≅ t ≅ t 2
The signal U 13 (t) is integrated using the integrator 14 and is recorded by the registrar 15.

Аналогично радиометр работает и при последующих импульсах помехи, появляющихся в моменты времени t3,t4...tn (см.фиг.2,а)Similarly, the radiometer works with subsequent interference pulses that appear at time t 3 , t 4 ... t n (see figure 2, a)

Claims (1)

МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР, включающий последовательно соединенные антенну, коммутатор, преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, квадратичный детектор, видеоусилитель и первый ограничитель, последовательно соединенные избирательный усилитель, синхронный детектор, интегратор и регистратор, генератор опорного напряжения, выход которого соединен с опорным входом синхронного детектора и управляющим входом модулятора, к третьему входу которого подключена эталонная нагрузка, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены последовательно соединенные вычитатель, масштабирующий усилитель, второй ограничитель и первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого ограничителя и первым входом вычитателя, а выход - с входом избирательного усилителя, выход синхронного детектора через введенные последовательно соединенные аттенюатор и второй сумматор соединен с вторым входом вычитателя, источник постоянного напряжения, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора. A MODULATION RADIOMETER comprising a series-connected antenna, a switch, a frequency converter, an intermediate frequency amplifier, a quadratic detector, a video amplifier and a first limiter, a series-connected selective amplifier, a synchronous detector, an integrator and a registrar, a reference voltage generator, the output of which is connected to the reference input of a synchronous detector and the control input of the modulator, to the third input of which a reference load is connected, characterized in that, in order to increase the accuracy For these measurements, a subtractor, a scaling amplifier, a second limiter, and a first adder are introduced in series, the second input of which is connected to the output of the first limiter and the first input of the subtractor, and the output is connected to the input of the selective amplifier, the output of the synchronous detector through the attenuator and the second adder connected in series is connected with the second input of the subtractor, a constant voltage source, the output of which is connected to the second input of the second adder.
SU4916584 1991-01-30 1991-01-30 Modulator radiometer RU2022286C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4916584 RU2022286C1 (en) 1991-01-30 1991-01-30 Modulator radiometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4916584 RU2022286C1 (en) 1991-01-30 1991-01-30 Modulator radiometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2022286C1 true RU2022286C1 (en) 1994-10-30

Family

ID=21563530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4916584 RU2022286C1 (en) 1991-01-30 1991-01-30 Modulator radiometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2022286C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Прозоров В.А. Защита радиометров от импульсных помех. Известия ГАО, 1972, N 188, с.180-182. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3788743A (en) Laser receiver system
EP0048057B1 (en) Arrangement for modulating the output signal of a converter, for example an electro-optical converter
RU2022286C1 (en) Modulator radiometer
GB2035733A (en) Delay stabilizing system
US3487225A (en) Linearized radiation sensitive transducer apparatus
US3938042A (en) Measurement averaging counting apparatus employing a randomly phase modulated time base to improve counting resolution
JP3461895B2 (en) Signal light detector
JPS61147174A (en) Method of transmitting and receiving periodic pulse row
JPS6047782B2 (en) Light emitting element output stabilization circuit
RU2022449C1 (en) Peak detector
SU1370623A1 (en) Device for measuring noise signal intensity
SU1838793A3 (en) Zero radiometer
RU674535C (en) Device for determining optical characteristics of atmosphere
SU1084997A1 (en) Device for determining non-linear distortions in communication channel
SU639331A1 (en) Echo sounder counting device
JPS6226710B2 (en)
SU752372A1 (en) Logarithmic converter
SU1172032A1 (en) Method of measuring amplitude-frequency response of communication channel
SU1438013A1 (en) Device for measuring non-linear distortions in communication channel
SU1328833A1 (en) Device for counting the moving objects
SU1188665A1 (en) Method of measuring peak power
SU442436A1 (en) Averaging device for heterodyne power spectrum analyzer
RU2091805C1 (en) Zero radiometer
Loesch A UHF true logarithmic IF amplifier
SU960548A1 (en) Device for determination of photo receiver frequency characteristic