RU2235340C1 - Null radiometer - Google Patents

Null radiometer Download PDF

Info

Publication number
RU2235340C1
RU2235340C1 RU2003101276/09A RU2003101276A RU2235340C1 RU 2235340 C1 RU2235340 C1 RU 2235340C1 RU 2003101276/09 A RU2003101276/09 A RU 2003101276/09A RU 2003101276 A RU2003101276 A RU 2003101276A RU 2235340 C1 RU2235340 C1 RU 2235340C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
radiometer
filter
modulator
output
Prior art date
Application number
RU2003101276/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003101276A (en
Inventor
Д.М. Шестернев (RU)
Д.М. Шестернев
А.В. Филатов (RU)
А.В. Филатов
Original Assignee
Институт мерзлотоведения им. акад. П.И. Мельникова объединенного Института мерзлотоведения и освоения природных ресурсов криолитозоны СО РАН
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 Институт мерзлотоведения им. акад. П.И. Мельникова объединенного Института мерзлотоведения и освоения природных ресурсов криолитозоны СО РАН filed Critical Институт мерзлотоведения им. акад. П.И. Мельникова объединенного Института мерзлотоведения и освоения природных ресурсов криолитозоны СО РАН
Priority to RU2003101276/09A priority Critical patent/RU2235340C1/en
Publication of RU2003101276A publication Critical patent/RU2003101276A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2235340C1 publication Critical patent/RU2235340C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

FIELD: passive radiolocation technologies.
SUBSTANCE: device has antenna, first and second coordinated loads, first and second band-pass filters, first and second modulators, receiver, upper frequencies filter, synchronous filter, comparator, controlling block, first, second and third outputs of which are connected to control inputs if first, second modulators and synchronous filter, respectively, while input of control block is connected to comparator output, second input of which is connected to common bus of radiometer, first coordinated load through first band-pass filter is connected to first input of first modulator, output of which is connected to first input of second modulator, while radiometer output is fourth output of control block, while first and second coordinated loads, first and second modulator are mounted on thermostatic plate, while into it third band-pass filter, prior amplifier of low frequency are inserted, output of second modulator is connected through connected in series receiver, prior low frequency amplifier, synchronous filter, low frequency amplifier, high frequency filter is connected to first input of comparator, second coordinated load is connected through second band-pass filter to second input of first modulator, and antenna is connected to second input of second modulator through third band-pass filter.
EFFECT: broader functional capabilities of radiometer for selecting measurements range.
5 dwg

Description

Изобретение относится к пассивной радиолокации и может использоваться для приема электромагнитных сигналов шумового характера в широком диапазоне частот.The invention relates to passive radar and can be used to receive electromagnetic signals of a noise nature in a wide frequency range.

Известен радиометр (А.с. №1337832, МКИ6 G 01 R 29/08 - аналог), блок-схема которого приведена на фиг.1. Радиометр состоит из антенны 1, трех полосовых фильтров 2, 5, 6, приемника 3, делителя мощности пополам 4, аттенюатора 7, двух квадратичных детекторов 8 и 9, блока компенсации 10, усилителя низкой частоты 11 и регистратора 12. Два полосовых фильтра: входной фильтр 2 и подключенный к первому выходу делителя мощности 4 фильтр 5 одинаковы, имеют полосу пропускания частот δ f1. Третий полосовой фильтр 6, подключенный к второму выходу делителя мощности, имеет полосу δ f2. Эти полосы частот взаимно не перекрываются. Амплитудно-частотная характеристика усилителей приемника 3 равномерна и одинакова в обеих полосах δ f1 и δ f2. Изменение коэффициента усиления и шумов приемника происходит на одинаковую величину в пределах этих полос. Таким образом, на вход первого квадратичного детектора 8 поступает суммарный сигнал, состоящий из входного сигнала антенны и собственных шумов приемника, полная мощность которого равна (G/2)k(Tаδf1)δf1, где G - коэффициент усиления по мощности сигналов в приемнике 3; 1/2 - коэффициент деления делителя 4; k - постоянная Больцмана; Та - эффективная шумовая температура сопротивления излучения антенны; Tδf1 - эффективная шумовая температура собственных шумов приемника в полосе δf1, приведенная к его входу.A known radiometer (A.S. No. 1337832, MKI 6 G 01 R 29/08 - analogue), a block diagram of which is shown in figure 1. The radiometer consists of an antenna 1, three band-pass filters 2, 5, 6, a receiver 3, a power divider in half 4, an attenuator 7, two quadratic detectors 8 and 9, a compensation unit 10, a low-frequency amplifier 11 and a recorder 12. Two band-pass filters: input filter 2 and the filter 5 connected to the first output of the power divider 4 are the same, have a frequency bandwidth δ f 1 . The third band-pass filter 6 connected to the second output of the power divider has a band δ f 2 . These frequency bands do not overlap. The amplitude-frequency characteristic of the amplifiers of the receiver 3 is uniform and the same in both bands δ f 1 and δ f 2 . The gain and noise of the receiver are changed by the same amount within these bands. Thus, at the input of the first square-law detector 8 receives the sum signal consisting of the input antennas and its own receiver noise, the total power is equal to (G / 2) k (T a + T δf1) δf 1 wherein G - power gain signals in the receiver 3; 1/2 - division factor of the divider 4; k is the Boltzmann constant; T a - effective noise temperature of the radiation resistance of the antenna; T δf1 is the effective noise temperature of the receiver's own noise in the band δf 1 reduced to its input.

На вход второго квадратичного детектора 9 поступают только собственные шумы приемника, мощность которых определяется из выражения (G/2)kTδf2δf2η , где Tδf2 - приведенная к входу эффективная температура шумов приемника в полосе δf2, η - коэффициент передачи аттенюатора 7. Настройкой аттенюатора на коэффициент передачи η 1 обеспечивается равенство шумовых мощностей на входах квадратичных детекторов при отсутствии сигнала. То есть, выполняется равенство (G/2)k(Tа1+Tδf1)δf1=(G/2)kTδf2δf2η1, где Tа1 - шумовая температура антенны, когда сигнал не попадает в пределы ее диаграммы направленности.The input of the second quadratic detector 9 receives only the intrinsic noise of the receiver, the power of which is determined from the expression (G / 2) kT δf2 δf 2 η, where T δf2 is the effective temperature of the receiver noise in the band δf 2 brought to the input , η is the attenuator gain 7 Tuning the attenuator to the transfer coefficient η 1 ensures equal noise powers at the inputs of quadratic detectors in the absence of a signal. That is, the equality (G / 2) k (T a1 + T δf1 ) δf 1 = (G / 2) kT δf2 δf 2 η 1 holds, where T a1 is the noise temperature of the antenna when the signal does not fall within its radiation pattern .

При появлении сигнала на входе антенны, благодаря селективным свойствам фильтров он будет проходить только к входу первого квадратичного детектора 8 и тем самым нарушит равновесие нулевого баланса на выходе радиометра. Для восстановления нулевого баланса изменяют величину сигнала на входе детектора 9, изменяя коэффициент передачи аттенюатора 7. Баланс будет достигнут уже при другом значении коэффициента поглощения аттенюатора η 2. Так, (G/2)k(Tа2+Tδf1)δf1=(G/2)kTδf2δf2η2, где Tа2 - эффективная шумовая температура антенны, на вход которой поступает измеряемый сигнал. ТогдаWhen a signal appears at the input of the antenna, due to the selective properties of the filters, it will pass only to the input of the first quadratic detector 8 and thereby upset the balance of zero balance at the output of the radiometer. To restore the zero balance, the signal value at the input of the detector 9 is changed, changing the transfer coefficient of the attenuator 7. The balance will be achieved even with a different value of the attenuator absorption coefficient η 2 . So, (G / 2) k (T a2 + T δf1 ) δf 1 = (G / 2) kT δf2 δf 2 η 2 , where T a2 is the effective noise temperature of the antenna at the input of which the measured signal arrives. Then

Figure 00000002
Figure 00000002

Шкала аттенюатора, проградуированная в градусах Кельвина, является измерительной шкалой. В выражении (1) в скобках находится постоянный член, являющийся для данного радиометра при измерениях опорной величиной. Этот опорный коэффициент зависит не только от отношения полос фильтров, но и от собственной шумовой температуры приемника, которая должна оставаться постоянной. Таким образом, регулировкой величины опорного сигнала, сформированного из собственных шумов радиометра, достигается состояние нулевого приема, когда коэффициент усиления приемника не влияет на точность измерений.The attenuator scale, calibrated in degrees Kelvin, is a measuring scale. In expression (1) in parentheses is a constant term, which is a reference value for a given radiometer when measuring. This reference coefficient depends not only on the ratio of the filter bands, but also on the intrinsic noise temperature of the receiver, which must remain constant. Thus, by adjusting the magnitude of the reference signal generated from the intrinsic noise of the radiometer, a state of zero reception is achieved when the gain of the receiver does not affect the accuracy of the measurements.

К недостаткам этого радиометра можно отнести невысокую точность измерений, которая будет зависеть от стабильности собственных шумов радиометра, из которых формируется опорный сигнал. Наличие двух квадратичных детекторов будет вносить также погрешность в результаты измерения, вызванные неодинаковостью изменения их коэффициентов передачи от температуры внешней среды. Для регулировки опорного сигнала используется аттенюатор. Следовательно, жесткие требования должны предъявляться к линейности его передаточной характеристики. Прецизионные аттенюаторы являются дорогостоящими.The disadvantages of this radiometer include the low accuracy of measurements, which will depend on the stability of the intrinsic noise of the radiometer, from which the reference signal is formed. The presence of two quadratic detectors will also introduce an error in the measurement results caused by the uneven variation in their transmission coefficients as a function of the ambient temperature. An attenuator is used to adjust the reference signal. Therefore, stringent requirements must be imposed on the linearity of its transfer characteristic. Precision attenuators are expensive.

Известен радиометр (Патент РФ №2093845, МКИ6 G 01 R 29/08, G 01 S 13/95, 1997 г.), выбранный в качестве прототипа и состоящий из (фиг.2) антенны 1, двух одинаковых модуляторов 2 и 3, двух идентичных согласованных нагрузок 4 и 5, выполняющих роль шумовых генераторов, двух полосовых фильтров 6 и 7, термостатированной платы 8, тракта усиления сигналов, состоящего из приемника 9, широкополосного усилителя 10, фильтра верхних частот 11, синхронного фильтра 12, компаратора 13 (нуль-органа), а также блока управления 14 и выходной цифровой шины 15. Особенностью радиометра является построение его входной части.A known radiometer (RF Patent No. 2093845, MKI 6 G 01 R 29/08, G 01 S 13/95, 1997), selected as a prototype and consisting of (figure 2) antenna 1, two identical modulators 2 and 3 , two identical matched loads 4 and 5, performing the role of noise generators, two band-pass filters 6 and 7, a thermostatic board 8, a signal amplification path consisting of a receiver 9, a broadband amplifier 10, a high-pass filter 11, a synchronous filter 12, a comparator 13 ( zero-organ), as well as the control unit 14 and the digital output bus 15. A feature of the radiometer is ostroenie its inlet portion.

В данном радиометре модуляции на входе подвергаются три шумовых сигнала: измеряемый сигнал антенны Та и два опорных сигнала. Опорные сигналы формируются одинаковыми согласованными нагрузками 4 и 5, находящимися на термостатированной плате 8 при одинаковой физической температуре То. Нагрузки подключены к входам первого модулятора 2. Первая нагрузка 4 подключена к первому входу модулятора 2 через фильтр 6 с полосой пропускания δf1, а вторая нагрузка 5 подключена к второму входу этого же модулятора непосредственно. Второй полосовой фильтр 7 установлен на выходе второго модулятора 3 перед приемником 9 и имеет полосу пропускания частот δf2. Полосовые фильтры удовлетворяют двум условиям. Во-первых, полоса второго фильтра 7 шире полосы первого фильтра 6 и выполняется равенствоIn this radiometer, three noise signals are exposed at the input: the measured antenna signal T a and two reference signals. The reference signals are formed by the same coordinated loads 4 and 5, located on the thermostated board 8 at the same physical temperature T about . The loads are connected to the inputs of the first modulator 2. The first load 4 is connected to the first input of the modulator 2 through a filter 6 with a passband δf 1 , and the second load 5 is connected directly to the second input of the same modulator. The second bandpass filter 7 is installed at the output of the second modulator 3 in front of the receiver 9 and has a frequency bandwidth δf 2 . Band-pass filters satisfy two conditions. Firstly, the band of the second filter 7 is wider than the band of the first filter 6 and the equality

Figure 00000003
Figure 00000003

где n - положительное число, большее единицы.where n is a positive number greater than one.

Во-вторых, рабочая полоса δf1 находится внутри полосы δf2. Приемно-усилительный тракт радиометра имеет равномерную амплитудно-частотную характеристику в полосе δf2, и при изменении внешних условий изменение коэффициента усиления приемника происходит на одинаковую величину в этой полосе.Secondly, the working strip δf 1 is inside the strip δf 2 . The receiving-amplifying path of the radiometer has a uniform amplitude-frequency characteristic in the band δf 2 , and when the external conditions change, the gain of the receiver changes by the same amount in this band.

Таким образом, если выполняется соотношение (2), мощности шумовых сигналов антенны, первой и второй согласованных нагрузок, на входе приемника 9 соответственно равны:Thus, if relation (2) is satisfied, the power of the noise signals of the antenna, the first and second matched loads, at the input of the receiver 9 are respectively equal:

Figure 00000004
Figure 00000004

Для сигналов должно выполняться неравенство Wcн1<Wа<Wcн2 во всем диапазоне изменения сигнала антенны.For signals, the inequality W cn1 <W a <W cn2 must be satisfied in the entire range of the antenna signal.

Сигналы согласованных нагрузок в модуляторе 2 подвергаются широтно-импульсной модуляции. В модуляторе 3 сигнал антенны и выходной сигнал первого модулятора 2 подключаются к входу приемника на равные промежутки времени. Закон модуляции для второго модулятора 3 - симметричные импульсы со скважностью 2. Управление обоими модуляторами происходит с выходов 1 и 2 блока управления.The signals of the coordinated loads in the modulator 2 are subjected to pulse width modulation. In modulator 3, the antenna signal and the output signal of the first modulator 2 are connected to the input of the receiver at regular intervals. The modulation law for the second modulator 3 is symmetrical pulses with a duty cycle of 2. Control of both modulators occurs from outputs 1 and 2 of the control unit.

Принцип работы радиометра-прототипа заключается в следующем. Условием нулевого баланса в радиометре является равенство нулю напряжения на входе компаратора 13 в половину периода модуляции модулятора 3, когда к входу приемника 9 подключена антенна. Для осуществления принципа в измерительный тракт радиометра введен фильтр верхних частот 11, частота среза которого ниже частоты модуляции модулятора 3. Основное назначение фильтра - исключение постоянной составляющей в сигнале без заметного искажения формы импульсов. Если напряжение на входе компаратора 13 равно нулю в полупериоде подключения антенны, следовательно, и равны на его входе вольт-секундные площади положительного (сигнал второй согласованной нагрузки 5) и отрицательного (сигнал первой согласованной нагрузки 4, прошедший через фильтр 6) импульсов в другом полупериоде при подключенном выходе модулятора 2 к приемнику 9. Тогда сигнал антенны определяется из линейного соотношенияThe principle of operation of the prototype radiometer is as follows. The condition for zero balance in the radiometer is that the voltage at the input of the comparator 13 is equal to zero at half the modulation period of the modulator 3, when an antenna is connected to the input of the receiver 9. To implement the principle, a high-pass filter 11 is introduced into the measuring path of the radiometer, the cutoff frequency of which is lower than the modulation frequency of the modulator 3. The main purpose of the filter is to eliminate the DC component in the signal without noticeable distortion of the pulse shape. If the voltage at the input of the comparator 13 is equal to zero in the half-period of connecting the antenna, therefore, the volt-second areas of positive (signal of the second matched load 5) and negative (signal of the first matched load 4 passing through the filter 6) pulses in the other half-cycle are equal at its input when the output of the modulator 2 is connected to the receiver 9. Then the antenna signal is determined from the linear relation

Figure 00000005
Figure 00000005

где tшис - длительность широтно-импульсного сигнала, поступающего на управляющий вход модулятора 2, tмод - длительность симметричного импульсного сигнала на входе управления модулятором 3.where t chis is the duration of the pulse-width signal arriving at the control input of modulator 2, t mode is the duration of the symmetric pulse signal at the control input of modulator 3.

Регулировка равенства вольт-секундных площадей импульсов осуществляется блоком управления путем изменения длительности широтно-импульсного сигнала tшис без изменения основного периода модуляции, заданного длительностью tмод.The equality of the volt-second area of the pulses is adjusted by the control unit by changing the width of the pulse-width signal tw without changing the main modulation period specified by the duration of t mod .

Как следует из выражения (4), сигнал антенны непосредственно определяется через длительность tшис, с которой связан по линейному закону. В формулу не входит коэффициент усиления измерительного тракта, а также собственные шумы приемника, так как постоянная составляющая сигнала отфильтровывается фильтром верхних частот 11.As follows from expression (4), the antenna signal is directly determined through the duration t chis , which is connected according to a linear law. The formula does not include the gain of the measuring path, as well as the intrinsic noise of the receiver, since the constant component of the signal is filtered out by the high-pass filter 11.

Данным радиометром, как следует из (4), можно измерять сигналы от То/n (tшис=0) до То (tшис=tмод). Так как температуру термостатированной платы Т0 можно изменять лишь в небольших пределах, поэтому верхняя граница измеряемых сигналов может быть изменена также в небольших пределах. Невозможность изменения верхней границы измеряемых сигналов в больших пределах является недостатком радиометра-прототипа. Нижняя граница, как следует из равенства (4), может варьироваться в широких пределах изменением параметра n, который определяется соотношением полос полосовых фильтров 6 и 7.With this radiometer, as follows from (4), it is possible to measure signals from T o / n (t chis = 0) to T o (t chis = t modes ). Since the temperature of the temperature-controlled board T 0 can only be changed within small limits, therefore, the upper limit of the measured signals can also be changed within small limits. The impossibility of changing the upper boundary of the measured signals within large limits is the disadvantage of the prototype radiometer. The lower boundary, as follows from equality (4), can vary over a wide range by changing the parameter n, which is determined by the ratio of the band pass filters 6 and 7.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей радиометра по выбору диапазона измерений. Преимущества предлагаемого радиометра по сравнению с прототипом состоят в том, что данным радиометром можно измерять сигналы в широком динамическом диапазоне, и снимаются ограничения на выбор диапазона измерений. Для предлагаемого радиометра нет жесткой привязки границы диапазона измерений к конкретной термодинамической температуре термостатированной платы, при которой находятся согласованные нагрузки во входной части радиометра.The aim of the invention is to expand the functionality of the radiometer for the selection of the measurement range. The advantages of the proposed radiometer compared to the prototype are that this radiometer can measure signals in a wide dynamic range, and the restrictions on the choice of measurement range are removed. For the proposed radiometer, there is no rigid reference of the boundary of the measurement range to the specific thermodynamic temperature of the thermostated board, at which the agreed loads are located in the input part of the radiometer.

Поставленная цель достигается тем, что в нулевой радиометр, содержащий антенну, первую и вторую согласованные нагрузки, первый и второй полосовые фильтры, первый и второй модуляторы, приемник, фильтр верхних частот, синхронный фильтр, компаратор, блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены с управляющими входами первого, второго модуляторов и синхронного фильтра соответственно, а вход блока управления подключен к выходу компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной радиометра, первая согласованная нагрузка через первый полосовой фильтр соединена с первым входом первого модулятора, выход которого подключен к первому входу второго модулятора, а выходом радиометра является четвертый выход блока управления, причем первая и вторая согласованные нагрузки, первый и второй модулятор установлены на термостатированной плате, введены третий полосовой фильтр, предварительный усилитель низкой частоты и усилитель низкой частоты, выход второго модулятора подключен через последовательно соединенные приемник, предварительный усилитель низкой частоты, синхронный фильтр, усилитель низкой частоты, фильтр верхних частот к первому входу компаратора, вторая согласованная нагрузка подключена через второй полосовой фильтр к второму входу первого модулятора, а антенна соединена с вторым входом второго модулятора через третий полосовой фильтр.This goal is achieved by the fact that in the zero radiometer containing the antenna, the first and second matched loads, the first and second band-pass filters, the first and second modulators, the receiver, a high-pass filter, a synchronous filter, a comparator, a control unit, the first, second and third outputs which are connected to the control inputs of the first, second modulators and a synchronous filter, respectively, and the input of the control unit is connected to the output of the comparator, the second input of which is connected to the common bus of the radiometer, the first through the first band-pass filter, it is connected to the first input of the first modulator, the output of which is connected to the first input of the second modulator, and the radiometer output is the fourth output of the control unit, the first and second matched loads, the first and second modulator installed on the thermostated board, the third band-pass filter introduced , a low-frequency pre-amplifier and a low-frequency amplifier, the output of the second modulator is connected through a series-connected receiver, a low-hour pre-amplifier frequencies, a synchronous filter, a low-frequency amplifier, a high-pass filter to the first input of the comparator, the second matched load is connected through the second bandpass filter to the second input of the first modulator, and the antenna is connected to the second input of the second modulator through the third bandpass filter.

На фиг.1 представлена структурная схема радиометра с формированием опорного сигнала из собственных шумов приемника с использованием полосовых фильтров (аналог).Figure 1 presents the structural diagram of the radiometer with the formation of the reference signal from the noise of the receiver using bandpass filters (analog).

На фиг.2 представлена структурная схема нулевого радиометра с дополнительной широтно-импульсной модуляцией опорных сигналов, сформированных с использованием частотных свойств полосовых фильтров (прототип).Figure 2 presents the structural diagram of a zero radiometer with additional pulse-width modulation of the reference signals generated using the frequency properties of bandpass filters (prototype).

На фиг.3 представлена структурная схема предлагаемого нулевого радиометра.Figure 3 presents the structural diagram of the proposed zero radiometer.

На фиг.4 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип работы предлагаемого радиометра.Figure 4 shows the timing diagrams explaining the principle of operation of the proposed radiometer.

На фиг.5 представлена карта вариаций диапазонов измерений для всех возможных случаев.Figure 5 presents a map of variations in the measurement ranges for all possible cases.

Согласно структурной схеме на фиг.3 радиометр условно состоит из трех частей: входного блока, линейного измерительного тракта и блока управления. Входной блок в своем составе имеет два шумовых генератора, роль которых выполняют первая 4 и вторая 5 согласованные нагрузки, первый 2 и второй 3 идентичные модуляторы, имеющие конфигурацию 2× 1, первый 6, второй 7 и третий 17 полосовые фильтры. Модуляторы переключаются по управляющим сигналам с выходов блока управления. К входу блока подключается антенна 1, а выход соединяется с измерительным трактом радиометра. С целью минимизации погрешностей работы радиометра согласованные нагрузки, как генераторы образцовых шумовых сигналов, термостатируются. Так же термостатируются и оба модулятора, так как содержат в своем составе полупроводниковые структуры (диоды), параметры которых зависят от температуры. Для этого модуляторы вместе с согласованными нагрузками закрепляются на термостатированной плате 8 и находятся с ней при одинаковой температуре То.According to the structural diagram of figure 3, the radiometer conventionally consists of three parts: the input unit, a linear measuring path and the control unit. The input unit in its composition has two noise generators, the role of which is played by the first 4 and second 5 matched loads, the first 2 and second 3 identical modulators having a 2 × 1 configuration, the first 6, second 7 and third 17 bandpass filters. Modulators are switched by control signals from the outputs of the control unit. Antenna 1 is connected to the input of the unit, and the output is connected to the measuring path of the radiometer. In order to minimize the errors of the radiometer, the coordinated loads, like generators of exemplary noise signals, are thermostatically controlled. Both modulators are also thermostatically controlled, since they contain semiconductor structures (diodes), the parameters of which depend on temperature. For this, the modulators, together with the agreed loads, are fixed on the thermostated board 8 and are with it at the same temperature T o .

Основным узлом измерительного тракта является приемник 9, где происходит усиление промодулированных сигналов по высокой частоте и их квадратичное детектирование. Далее сигналы предварительно усиливаются по низкой частоте в предварительном усилителе низкой частоты 10. Так как в сигналах после детектора имеются высокочастотные, имеющие случайную природу, составляющие, поэтому после предварительного усиления производится низкочастотная синхронная фильтрация сигналов в синхронном фильтре 11. Постоянная времени синхронного фильтра имеет небольшое значение и позволяет устранить в сигналах высокочастотные шумы. Тем самым устраняется перегрузка усилителя низкой частоты 12. В следующей схеме измерительного тракта в фильтре верхних частот 13 исключается постоянная составляющая и модулированная последовательность сигналов подается на вход компаратора 14. Так как второй вход компаратора соединен с общей точкой схемы, следовательно, он определяет полярность входного сигнала.The main node of the measuring path is the receiver 9, where the amplified signals at high frequency are amplified and their quadratic detection is performed. Further, the signals are pre-amplified at a low frequency in a low-frequency pre-amplifier 10. Since the signals after the detector have high-frequency components of random nature, therefore, after the pre-amplification, low-frequency synchronous filtering of the signals is performed in the synchronous filter 11. The time constant of the synchronous filter has a small value and eliminates high-frequency noise in the signals. This eliminates the overload of the low-frequency amplifier 12. In the next measurement path circuit, the high-pass filter 13 eliminates the constant component and the modulated signal sequence is fed to the input of the comparator 14. Since the second input of the comparator is connected to a common point in the circuit, therefore, it determines the polarity of the input signal .

Выходной сигнал компаратора в уровнях логического нуля и единицы поступает на вход блока управления 15, выполненного на цифровых элементах.The output signal of the comparator in the levels of logical zero and one is fed to the input of the control unit 15, made on digital elements.

Принцип работы радиометра заключается в следующем. Блок управления вырабатывает три управляющих импульсных сигнала. Сигналы с первого и второго его выходов поступают во входную часть радиометра и производят модуляцию измеряемого и опорных сигналов. Управляющий сигнал tшис с первого выхода (фиг.4а) блока управления является широтно-импульсным, то есть изменяется по длительности. Этим сигналом в модуляторе 2 происходит широтно-импульсная модуляция сигналов согласованных нагрузок, которые выполняют роль опорных шумовых генераторов с эффективными температурами шумов, равными температуре термостатированной платы Т0. Управляющий сигнал tмод с выхода 2 блока управления (фиг.4б) производит симметричную модуляцию сигнала антенны и уже предварительно модулированных опорных сигналов согласованных нагрузок. Сигнал управления модулятором 3 имеет скважность, равную двум, поэтому включает в себя два равных по длительности полупериода. В первом полупериоде, как следует из фиг.4б, на вход приемника подключается выход модулятора 2; во втором полупериоде - антенна 1 через второй вход модулятора 3, Когда на вход приемника через модулятор 3 подключается выход модулятора 2, в последнем осуществляется широтно-импульсная модуляция сигналов согласованных нагрузок.The principle of operation of the radiometer is as follows. The control unit generates three control pulse signals. The signals from the first and second outputs thereof enter the input part of the radiometer and modulate the measured and reference signals. The control signal t chis from the first output (figa) of the control unit is pulse-width, that is, varies in duration. This signal in the modulator 2 is a pulse-width modulation of the signals of the matched loads, which act as reference noise generators with effective noise temperatures equal to the temperature of the thermostated board T 0 . The control signal t mod from the output 2 of the control unit (figb) produces a symmetric modulation of the antenna signal and already pre-modulated reference signals of the matched loads. The control signal of the modulator 3 has a duty cycle equal to two, therefore, includes two equal half-periods in duration. In the first half-cycle, as follows from fig.4b, the output of the modulator 2 is connected to the input of the receiver; in the second half-cycle - antenna 1 through the second input of modulator 3, When the output of modulator 2 is connected to the input of the receiver through modulator 3, in the latter a pulse-width modulation of the signals of the matched loads is carried out.

Значит, на входе приемника 9 в разные моменты времени действует один из следующих сигналов:So, at the input of the receiver 9 at different points in time, one of the following signals acts:

- сигнал согласованной нагрузки 4, шумовая мощность которого равна- matched load signal 4, whose noise power is

Figure 00000006
Figure 00000006

где k - постоянная Больцмана, δ f1 - полоса пропускания полосового фильтра 6, Т0 - термодинамическая температура термостатированной платы, на которой установлена нагрузка 4. Так как она согласована с линией передачи и все остальные соединения согласованы, поэтому ее эффективная шумовая температура равна тоже То;where k is the Boltzmann constant, δ f 1 is the passband of the band-pass filter 6, T 0 is the thermodynamic temperature of the thermostated board on which load 4 is installed. Since it is matched to the transmission line and all other connections are matched, therefore its effective noise temperature is also T about ;

- сигнал согласованной нагрузки 5, мощность которого равна- signal matched load 5, whose power is equal

Figure 00000007
Figure 00000007

- сигнал антенны, мощность которого на входе приемника равна- an antenna signal whose power at the receiver input is

Figure 00000008
Figure 00000008

где Тa - эффективная температура шумов антенны.where T a is the effective temperature of the noise of the antenna.

В приемнике 9 эти сигналы усиливаются по мощности с коэффициентом G, затем происходит их квадратичное детектирование с коэффициентом преобразования детектора β . Таким образом, на выходе приемника выделяется огибающая, которая усиливается по низкой частоте в усилителях 10 и 12 с общим коэффициентом усиления Кu.In the receiver 9, these signals are amplified by power with a coefficient G, then they are quadratically detected with the conversion coefficient of the detector β. Thus, an envelope is emitted at the output of the receiver, which is amplified at a low frequency in amplifiers 10 and 12 with a common gain K u .

Следовательно, на входе фильтра верхних частот 13 в разные моменты времени модуляции действуют сигналы, амплитуды напряжений которых равны:Therefore, at the input of the high-pass filter 13 at different times of the modulation time there are signals whose voltage amplitudes are equal to:

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Назначение фильтра верхних частот 13 в радиометре - исключение постоянной составляющей в периодическом сигнале. Для этого он должен удовлетворять следующим требованиям - передача сигнала через него должна происходить с минимальными искажениями формы импульсов, что обеспечивается должным выбором нижней частоты полумощности фильтра.The purpose of the high-pass filter 13 in the radiometer is the exclusion of the DC component in the periodic signal. To do this, it must satisfy the following requirements - the signal should pass through it with minimal distortion of the pulse shape, which is ensured by the proper choice of the lower half-filter frequency.

На вход фильтра верхних частот кроме сигналов Uсн1, Ucн2, Uа поступает постоянно действующий немодулированный сигнал, вызванный собственной шумовой температурой приемного измерительного тракта, который равенAt the input of the high-pass filter, in addition to the signals U sn1 , U cn2 , U a , a continuously operating unmodulated signal is received, caused by the intrinsic noise temperature of the receiving measuring path, which is equal to

Figure 00000012
Figure 00000012

где δ f - полоса принимаемых приемником частот; Тш - эффективная температура собственных шумов приемника, приведенная к его входу.where δ f is the band of frequencies received by the receiver; T W - the effective temperature of the noise floor of the receiver, reduced to its input.

Так как фильтром верхних частот исключается постоянная составляющая, следовательно, на его выходе также не будет присутствовать напряжение Ump, так как это напряжение не изменяется на интервалах модуляции.Since the constant component is excluded from the high-pass filter, therefore, the voltage U mp will also not be present at its output, since this voltage does not change at modulation intervals.

Таким образом, на выходе фильтра 13 для произвольной длительности широтно-импульсного сигнала tшис, вырабатываемого на первом выходе блока управления 15, будет действовать сигнал с периодической структурой, форма которого приведена на фиг.4в.Thus, at the output of the filter 13 for an arbitrary width of the pulse-width pulse signal tw , generated at the first output of the control unit 15, a signal with a periodic structure, the shape of which is shown in Fig. 4c, will act.

Для одного периода сигналов на временной диаграмме фиг.4в с исключенной постоянной составляющей соблюдается равенство вольт-секундных площадей импульсов, имеющих положительный и отрицательный знаки. То есть, S1=S2+S3. Этот случай соответствует ненастроенному нулевому балансу в радиометре. Нулевой баланс в радиометре считается настроенным, если вольт-секундная площадь импульса S3 равна нулю. Настройка на условие S3=0 производится под управлением блока управления 15, который регулирует длительность широтно-импульсного сигнала tшис на выходе 1. Управляющим сигналом для блока управления, согласно которому он регулирует длительность tшис, является сигнал с выхода компаратора 14, являющегося оконечным узлом измерительного тракта. Блок управления анализирует сигнал компаратора синхронно, то есть во время второго полупериода модуляции, когда по измерительному тракту радиометра проходит сигнал антенны.For one signal period in the time diagram of FIG. 4c with the constant component excluded, the equality of the volt-second areas of the pulses having positive and negative signs is observed. That is, S 1 = S 2 + S 3 . This case corresponds to an unconfigured zero balance in the radiometer. The zero balance in the radiometer is considered adjusted if the volt-second pulse area S 3 is equal to zero. The setting for the condition S 3 = 0 is carried out under the control of the control unit 15, which controls the width of the pulse-width signal t chis at the output 1. The control signal for the control unit, according to which it controls the duration t chis , is the signal from the output of the comparator 14, which is the terminal node measuring path. The control unit analyzes the comparator signal synchronously, that is, during the second modulation half-cycle, when the antenna signal passes through the measuring path of the radiometer.

Алгоритм регулировки длительности tшис блоком управления следующий: если импульс S3 отрицательный (расположен ниже нулевой оси времени), тогда блок управления уменьшает длительность tшис, если импульс S3 положительный, блок управления увеличивает длительность tшис.The control algorithm for adjusting the duration t chis by the control unit is as follows: if the impulse S 3 is negative (located below the zero time axis), then the control unit reduces the duration t chis , if the impulse S 3 is positive, the control unit increases the duration t chis .

Тогда для неизменного сигнала антенны Тa при неизменной длительности полупериода модуляции, равной tмод, временная диаграмма сигналов на изменение tшис будет смещаться относительно нулевой оси времени вверх (уменьшение tшис) или вниз (увеличение tшис). Для фиг.4в изменение длительности tшис блоком управления происходит на ее уменьшение и продолжается до момента исчезновения импульса S3. Для этого случая временная диаграмма показана на фиг.4г, когда в результате регулировки длительности tшис выполнилось условие S3=0.Then, for an unchanged antenna signal T a with a constant modulation half-cycle duration equal to t modes , the time diagram of signals to change t chis will shift upward (decrease t chis ) or down (increase t chis ) relative to the zero time axis. For FIG. 4c, a change in the duration t sys by the control unit occurs to decrease it and continues until the momentum S 3 disappears. For this case, the timing diagram is shown in FIG. 4d, when the condition S 3 = 0 was fulfilled as a result of adjusting the duration t chis .

Учитывая, что амплитуды импульсов S'1 и S'2 на фиг.4г пропорциональны соответствующим разностям сигналов δf2To – δf3Ta и δf3Ta - δf1To, для выполненного равенства вольт-секундных площадей импульсов S'1=S'2 при новой длительности t'шис можно записатьGiven that the amplitudes of the pulses S ' 1 and S' 2 in Fig. 4d are proportional to the corresponding signal differences δf 2 T o - δf 3 T a and δf 3 T a - δf 1 T o , for the equality of the volt-second areas of the pulses S ' 1 = S ' 2 with a new duration t', the chis can be written

Figure 00000013
Figure 00000013

Выполнив сокращения и решая равенство (10) относительно t'шис, получим передаточную характеристику радиометра, которая будет определяться формулойHaving performed the abbreviations and solving equality (10) with respect to the t ' shear , we obtain the transfer characteristic of the radiometer, which will be determined by the formula

Figure 00000014
Figure 00000014

Из последней формулы следует, что длительность t'шис прямо пропорциональна сигналу антенны Та. Следовательно, через эту длительность можно найти косвенным путем сигнал антенны, которая связана с ним линейным соотношением (11). На точность измерений не влияет коэффициент передачи всего измерительного тракта, равный произведению Gβ Ku, как и в радиометрах, работающих по нулевому методу. В формулу (11) для нахождения длительности широтно-импульсного сигнала не входит сигнал, связанный с собственными шумами радиометра. Как было пояснено выше, этот сигнал непрерывен и не подвергается модуляции. Следовательно, через фильтр верхних частот на компаратор не проходит. Однако в формулу (11) для нахождения t'шис кроме измеряемого сигнала антенны входят полосы пропускания фильтров 6, 7, 17, температура термостатированной платы То и длительность полупериода модуляции tмод. Эти величины должны поддерживаться постоянными. Их изменения будут приводить к погрешностям измерений.From the last formula it follows that the duration t ' shear is directly proportional to the antenna signal T a . Therefore, through this duration, the antenna signal can be found indirectly, which is connected with it by linear relation (11). The measurement accuracy is not affected by the transmission coefficient of the entire measuring path, equal to the product Gβ K u , as in radiometers operating according to the zero method. Formula (11) for finding the pulse width of a pulse-width signal does not include a signal associated with the intrinsic noise of the radiometer. As explained above, this signal is continuous and not modulated. Therefore, it does not pass through the high-pass filter to the comparator. However, in addition to the measured signal of the antenna, formula (11) for finding the t ' chis includes the passbands of the filters 6, 7, 17, the temperature of the thermostatically controlled circuit board T о and the modulation half-life t mod . These values must be kept constant. Their changes will lead to measurement errors.

Для определения границ диапазона измерений решим равенство (11) относительно эффективной шумовой температуры антенны Та.To determine the boundaries of the measurement range, we solve equality (11) with respect to the effective noise temperature of the antenna T a .

Figure 00000015
Figure 00000015

Подставив в формулу (12) крайние значения длительности t'шис, равные нулю и длительности полупериода tмод, получим минимальную и максимальную границы диапазона измерений сигнала антенны:Substituting in the formula (12) the extreme values of the duration t ' n , equal to zero and the duration of the half-period t modes , we obtain the minimum and maximum boundaries of the measuring range of the antenna signal:

Figure 00000016
Figure 00000016

Следовательно, анализируя (13) можно сделать вывод, что изменением полос пропускания фильтров можно настроить диапазон измерений на выбранный, сохраняя температуру термостатированной платы постоянной и равной To.Therefore, analyzing (13), we can conclude that by changing the passband of the filters, you can adjust the measurement range to the selected one, keeping the temperature of the thermostated board constant and equal to T o .

Полоса пропускания δ f2 второго фильтра 7 больше полосы пропускания δ f1 первого фильтра 6, так как по определению опорный сигнал, формируемый второй согласованной нагрузкой 5, больше опорного сигнала, вырабатываемого первой согласованной нагрузкой 4. Это следует из временной диаграммы фиг.4г. То есть, δ f2=nδ f1 и n>1. Это условие выполняется всегда.The passband δ f 2 of the second filter 7 is larger than the passband δ f 1 of the first filter 6, since, by definition, the reference signal generated by the second matched load 5 is larger than the reference signal produced by the first matched load 4. This follows from the timing diagram of FIG. That is, δ f 2 = nδ f 1 and n> 1. This condition is always satisfied.

Условия, устанавливающие связь между полосами первого 6 и второго 7 фильтров с полосой входного фильтра 17, через который поступает измеряемый сигнал антенны, найдем следующим образом. ПустьThe conditions establishing the connection between the bands of the first 6 and second 7 filters with the band of the input filter 17 through which the measured antenna signal is received, we find as follows. Let be

δ f2=pδ f3, где p>1 или p<1;δ f 2 = pδ f 3 , where p> 1 or p <1;

δ f1=mδ f3, где m>1 или m<1. (14)δ f 1 = mδ f 3 , where m> 1 or m <1. (14)

Тогда полосы частот δ f1, δ f2, δ f3 связаны между собой следующими зависимостями:Then the frequency bands δ f 1 , δ f 2 , δ f 3 are interconnected by the following relationships:

Figure 00000017
Figure 00000017

Из соотношений (15) можно получить следующее важное равенство:From relations (15) we can obtain the following important equality:

Figure 00000018
Figure 00000018

Так как n>1, следовательно, р>m.Since n> 1, therefore, p> m.

С учетом замены n=(δ f2/δ f1), p=(δ f2/δ f3), m=(δ f1/δ f3), выражение (12) для определения сигнала антенны можно записатьGiven the replacement n = (δ f 2 / δ f 1 ), p = (δ f 2 / δ f 3 ), m = (δ f 1 / δ f 3 ), expression (12) for determining the antenna signal can be written

Figure 00000019
Figure 00000019

Так как из (16) р=nm, выражение (17) можно записать в следующем виде:Since p = nm from (16), expression (17) can be written in the following form:

Figure 00000020
Figure 00000020

Из (18) границы диапазона измерений при t’шис=0 и t’шис=tмод с учетом (15) тогда равны:From (18), the boundaries of the measurement range at t ' sis = 0 and t' sis = t modes taking into account (15) are then equal to:

Figure 00000021
Figure 00000021

Рассмотрим числовой пример. Типичным случаем температуры статирования входных блоков радиометров является температура, равная 325 К (52° С). То есть, Tо=325 К. Если полосу приема сигналов радиометром выбрать равной 100 МГц (δ f3=100 МГц), можно определить полосы других двух фильтров, если необходимо измерять сигнал антенны в диапазонах:Consider a numerical example. A typical case of the static temperature of the input units of radiometers is a temperature of 325 K (52 ° C). That is, T o = 325 K. If you select a signal reception band with a radiometer equal to 100 MHz (δ f 3 = 100 MHz), you can determine the bands of the other two filters if you need to measure the antenna signal in the ranges:

а. 100 К-200 К;a. 100 K-200 K;

б. 100 К - 325 К;b. 100 K - 325 K;

в. 100 К - 450 К;in. 100 K - 450 K;

г. 325 К - 450 К;325 K - 450 K;

д. 400 К - 600 К.d. 400 K - 600 K.

Данные диапазоны измерения сигнала антенны приведены на фиг.5 и характеризуют все возможные сочетания диапазонов измерений относительно опорной температуры То.These measurement ranges of the antenna signal are shown in figure 5 and characterize all possible combinations of measurement ranges relative to the reference temperature T about .

Учитывая (19), можно записатьGiven (19), we can write

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

Тогда используя соотношения (20), можно вычислить полосы фильтров 6 и 7 для диапазонов а. - д.:Then using relations (20), we can calculate the filter bands 6 and 7 for ranges a. - d:

а. δ f1=30.8 МГц; δ f2=61.5 МГц;a. δ f 1 = 30.8 MHz; δ f 2 = 61.5 MHz;

б. δ f1=30.8 МГц; δ f2=100 МГц;b. δ f 1 = 30.8 MHz; δ f 2 = 100 MHz;

в. δ f1=30.8 МГц; δ f2=138.5 МГц;in. δ f 1 = 30.8 MHz; δ f 2 = 138.5 MHz;

г. δ f1=100 MГц; δ f2=138.5 МГц;g. δ f 1 = 100 MHz; δ f 2 = 138.5 MHz;

д. δ f1=123.1 МГц; δ f2=184.6 МГц.d. δ f 1 = 123.1 MHz; δ f 2 = 184.6 MHz.

Полосы частот всех фильтров могут не перекрываться, но эти полосы должны находиться в полосе приема сигналов радиометром. Центральные частоты этих фильтров определяются приемником радиометра и принимаемыми сигналами.The frequency bands of all filters may not overlap, but these bands should be in the signal reception band of the radiometer. The center frequencies of these filters are determined by the receiver of the radiometer and the received signals.

В радиометре блок управления полностью соответствует блоку управления радиометра-прототипа. Режим его работы - следящий. Блок управления осуществляет непрерывное слежение за сигналом на выходе компаратора измерительного тракта в каждом втором полупериоде модуляции. Анализируя этот сигнал блок управления по выше описанному алгоритму в каждом первом полупериоде модуляции корректирует длительность широтно-импульсного сигнала tшис. Изменение сигнала антенны приведет к появлению напряжения на входе компаратора отрицательной или положительной полярности во втором полупериоде модуляции. Это соответствует случаю, что тракт разбалансирован и выходные данные не достоверны. Блок управления в соответствии с сигналом компаратора направленно изменяет длительность широтно-импульсного сигнала. Модулированная последовательность сигналов на входе компаратора сдвигается относительно нулевой оси времени и, когда устанавливается нулевое напряжение в полупериод коммутации антенны, блок управления прекращает регулировку широтно-импульсного сигнала. Тракт снова сбалансирован, а это значит, что длительность широтно-импульсного сигнала, определяющая сигнал антенны, является действительной.In the radiometer, the control unit is fully consistent with the control unit of the prototype radiometer. The mode of his work is tracking. The control unit continuously monitors the signal at the output of the comparator of the measuring path in every second modulation half-cycle. Analyzing this signal, the control unit, according to the above-described algorithm, in each first half-period of modulation corrects the width of the pulse-width signal tw . A change in the antenna signal will lead to the appearance of a voltage at the input of the comparator of negative or positive polarity in the second modulation half-cycle. This corresponds to the case that the path is unbalanced and the output is not reliable. The control unit in accordance with the signal of the comparator directionally changes the duration of the pulse-width signal. The modulated sequence of signals at the input of the comparator is shifted relative to the zero time axis and, when the voltage is set to zero in the half-switching period of the antenna, the control unit stops adjusting the pulse-width signal. The path is balanced again, which means that the width of the pulse-width signal that determines the antenna signal is valid.

В блоке управления длительность широтно-импульсного сигнала представлена цифровым кодом, который выдается на цифровую шину 16, которая является выходом радиометра.In the control unit, the width of the pulse-width signal is represented by a digital code that is issued to the digital bus 16, which is the output of the radiometer.

Синхронный фильтр, устроенный так же, как и синхронный фильтр прототипа, является фильтром первого порядка и производит низкочастотную фильтрацию сигналов, сглаживая высокочастотные их выбросы. Синхронный фильтр представляет собой RC-цепи с тремя коммутируемыми конденсаторами. Каждый конденсатор фильтрует один из трех входных сигналов, из которых два опорных и один сигнал, измеряемый от антенны.The synchronous filter, arranged in the same way as the synchronous filter of the prototype, is a first-order filter and performs low-pass filtering of signals, smoothing their high-frequency emissions. The synchronous filter is an RC circuit with three switched capacitors. Each capacitor filters one of the three input signals, of which two reference and one signal, measured from the antenna.

Предварительный усилитель низкой частоты и усилитель низкой частоты являются линейными усилителями напряжения.The low frequency preamplifier and low frequency amplifier are linear voltage amplifiers.

Фильтр верхних частот представляет собой разделительную CR-цепь, исключающую постоянную составляющую в периодическом сигнале.The high-pass filter is a dividing CR circuit eliminating a constant component in a periodic signal.

Полосовые фильтры являются пассивными СВЧ-устройствами, не имеют в своем составе полупроводниковых элементов и собираются из четвертьволновых линий передач. То есть, имеют стабильные параметры и могут не термостатироваться. Рассчитываются по известным методикам, широко описанным в литературе.Bandpass filters are passive microwave devices, do not include semiconductor elements and are assembled from quarter-wave transmission lines. That is, they have stable parameters and may not be thermostated. They are calculated according to well-known techniques widely described in the literature.

Таким образом, достоинства предложенного радиометра заключаются в том, что он работает по нулевому методу, когда изменения коэффициента усиления измерительного тракта не сказываются на точности измерений. Вторым его достоинством является нечувствительность к постоянной составляющей собственных шумов радиометра. На выходе блока управления сигнал представлен в цифровой форме, так как длительность широтно-импульсного сигнала легко преобразовать в код. Это значит, что в блоке управления отсутствуют стандартные аналого-цифровые преобразователи. Цифровой код может быть подвержен дальнейшей обработке цифровыми системами, включая компьютерные средства. В радиометре свободным выбором фильтров можно изменять полосу приема сигналов антенны (δ f3) и границы диапазона измерений (δ f1, δ f2), не изменяя опорные сигналы шумовых генераторов, которыми являются согласованные нагрузки. Диапазон измерений можно выбирать в необходимых пределах изменения сигнала антенны, и этот диапазон не будет жестко привязан к температуре термостата. Так как нагрузки находятся при одинаковой температуре То, можно измерять эту температуру точными контактными электронными термометрами и далее рассчитывать сигнал антенны по формуле (12). Отсюда следует, что можно упростить схему термостатирования и точность поддержания температуры в термостате. Если выполнить фильтры с электронной перестройкой полос, следовательно, можно осуществить изменение диапазона измерений оперативным путем.Thus, the advantages of the proposed radiometer are that it works by the zero method, when changes in the gain of the measuring path do not affect the accuracy of the measurements. Its second advantage is insensitivity to the constant component of the intrinsic noise of the radiometer. At the output of the control unit, the signal is presented in digital form, since the width of the pulse-width signal can be easily converted into code. This means that the control unit does not have standard analog-to-digital converters. The digital code may be subject to further processing by digital systems, including computer tools. In the radiometer, by a free choice of filters, you can change the reception band of the antenna signals (δ f 3 ) and the boundaries of the measurement range (δ f 1 , δ f 2 ) without changing the reference signals of the noise generators, which are the matched loads. The measurement range can be selected within the required limits of the antenna signal, and this range will not be rigidly tied to the temperature of the thermostat. Since the loads are at the same temperature T o , it is possible to measure this temperature with precision contact electronic thermometers and then calculate the antenna signal according to formula (12). It follows that the temperature control scheme and the accuracy of maintaining the temperature in the thermostat can be simplified. If you perform filters with electronic restructuring of the bands, therefore, it is possible to carry out a change in the measurement range in an operational way.

Claims (1)

Нулевой радиометр, содержащий антенну, первую и вторую согласованные нагрузки, первый и второй полосовые фильтры, первый и второй модуляторы, приемник, фильтр верхних частот, синхронный фильтр, компаратор, блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены с управляющими входами первого, второго модуляторов и синхронного фильтра, соответственно, а вход блока управления подключен к выходу компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной радиометра, первая согласованная нагрузка через первый полосовой фильтр соединена с первым входом первого модулятора, выход которого подключен к первому входу второго модулятора, а выходом радиометра является четвертый выход блока управления, причем первая и вторая согласованные нагрузки, первый и второй модулятор установлены на термостатированной плате, отличающийся тем, что в него введены третий полосовой фильтр, предварительный усилитель низкой частоты и усилитель низкой частоты, выход второго модулятора подключен через последовательно соединенные приемник, предварительный усилитель низкой частоты, синхронный фильтр, усилитель низкой частоты, фильтр верхних частот к первому входу компаратора, вторая согласованная нагрузка подключена через второй полосовой фильтр к второму входу первого модулятора, а антенна соединена с вторым входом второго модулятора через третий полосовой фильтр.A zero radiometer containing an antenna, first and second matched loads, first and second bandpass filters, first and second modulators, a receiver, a high-pass filter, a synchronous filter, a comparator, a control unit, the first, second and third outputs of which are connected to the control inputs of the first, the second modulators and synchronous filter, respectively, and the input of the control unit is connected to the output of the comparator, the second input of which is connected to the common bus of the radiometer, the first matched load through the first bandpass filter it is connected with the first input of the first modulator, the output of which is connected to the first input of the second modulator, and the radiometer output is the fourth output of the control unit, the first and second matched loads, the first and second modulators mounted on a thermostatically controlled circuit board, characterized in that a third strip filter, low-frequency pre-amplifier and low-frequency amplifier, the output of the second modulator is connected through a series-connected receiver, low-frequency pre-amplifier, sync filter, low-frequency amplifier, high-pass filter to the first input of the comparator, the second matched load is connected through the second band-pass filter to the second input of the first modulator, and the antenna is connected to the second input of the second modulator through the third band-pass filter.
RU2003101276/09A 2003-01-17 2003-01-17 Null radiometer RU2235340C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003101276/09A RU2235340C1 (en) 2003-01-17 2003-01-17 Null radiometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003101276/09A RU2235340C1 (en) 2003-01-17 2003-01-17 Null radiometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003101276A RU2003101276A (en) 2004-07-20
RU2235340C1 true RU2235340C1 (en) 2004-08-27

Family

ID=33413795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003101276/09A RU2235340C1 (en) 2003-01-17 2003-01-17 Null radiometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2235340C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619841C1 (en) * 2016-03-17 2017-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Zero radiometer
RU2642475C2 (en) * 2016-03-17 2018-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Zero radiometer
RU202440U1 (en) * 2020-06-26 2021-02-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Selective RF Electromagnetic Radiation Meter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619841C1 (en) * 2016-03-17 2017-05-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Zero radiometer
RU2642475C2 (en) * 2016-03-17 2018-01-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) Zero radiometer
RU202440U1 (en) * 2020-06-26 2021-02-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Selective RF Electromagnetic Radiation Meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3909102B2 (en) RF power measuring device
Filatov et al. A microwave four-channel null L-band radiometer
JPH04230871A (en) Frequency measuring method
US5172064A (en) Calibration system for determining the accuracy of phase modulation and amplitude modulation noise measurement apparatus
RU2619841C1 (en) Zero radiometer
RU2235340C1 (en) Null radiometer
HU196513B (en) Apparatus for measuring voltage by sampling
RU2460081C2 (en) Multichannel null radiometer
US4864218A (en) Method of compensating for frequency errors in noise power meters
RU2642475C2 (en) Zero radiometer
RU2393502C1 (en) Two-channel null radiometre
US5124708A (en) RF stability measuring system for MTI radars
RU2439594C1 (en) Zero radiometer
CN113805042B (en) Time delay measuring device and testing method
EP4009060A1 (en) Rf power detector
RU2745796C1 (en) Fast zero radiometer
RU2211455C1 (en) Radiometer
RU2698488C1 (en) Zero radiometer
CN112566546B (en) Biosensor device
RU2339959C2 (en) Correlative fluctuation measuring device
RU2093845C1 (en) Zero radiometer
RU2541426C1 (en) Multi-receiver zero radiometer
CN112504619B (en) Balance S/N phase-locked amplification detection system and method of six-component balance bridge
RU2794063C1 (en) Microwave radiometer
RU2431856C1 (en) Radiometre to analyse objects adjoining antenna

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050118