RU2393502C1 - Two-channel null radiometre - Google Patents

Two-channel null radiometre Download PDF

Info

Publication number
RU2393502C1
RU2393502C1 RU2008148402/09A RU2008148402A RU2393502C1 RU 2393502 C1 RU2393502 C1 RU 2393502C1 RU 2008148402/09 A RU2008148402/09 A RU 2008148402/09A RU 2008148402 A RU2008148402 A RU 2008148402A RU 2393502 C1 RU2393502 C1 RU 2393502C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
frequency
radiometer
control unit
Prior art date
Application number
RU2008148402/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Филатов (RU)
Александр Владимирович Филатов
Олег Анатольевич Сербинов (RU)
Олег Анатольевич Сербинов
Антон Викторович Убайчин (RU)
Антон Викторович Убайчин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Priority to RU2008148402/09A priority Critical patent/RU2393502C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393502C1 publication Critical patent/RU2393502C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: proposed radiometre comprises matched load, first and second noise generators, attenuator, HF modulator, antenna, first and second directed couplers, first and second receivers, first and second LF preamplifiers, first and second homodyne filters, first and second LF amplifiers, first and second HF filters, LF and HF modulators, comparator connected, on one side, with radiometer common bus, control unit, dynamic integrator with its output making radiometer digital bus, and first and second current sources. Note here that matched load, first and second directed couples, first and second noise generators, first and second current sources, attenuator and HF modulator are arranged on temperature-controlled p.c.b. and stay in thermal contact therewith.
EFFECT: expanded performances in operation in null measurements mode.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к пассивной радиолокации и может использоваться для измерения мощности шумовых сигналов в системах дистанционного зондирования Земли, различных природных сред, в промышленности.The invention relates to passive radar and can be used to measure the power of noise signals in remote sensing systems of the Earth, various natural environments, in industry.

Известен нулевой радиометр [Филатов А.В., Бордонский Г.С. // Нулевой радиометр. А.с. СССР N1704107, G01R 29/08, G01S 13/95], структурная схема которого изображена на фиг.1, содержащий последовательно соединенные антенну 1, направленный ответвитель 2, модулятор 3, приемник 9, низкочастотный усилитель 10, фильтр высокой частоты 11, синхронный фильтр 12, компаратор (нуль-орган) 13, блок управления 14, на четвертом выходе которого формируется цифровой код измеряемого сигнала антенны, поступающий на шину 15. Цепь автоматического ввода опорного сигнала генератора шума 5 в направленный ответвитель 2 начинается с первого выхода блока управления 14. Импульсный сигнал включает источник постоянного тока 4. Управляемый источник 4 питает генератор шума, выходной сигнал которого через аттенюатор 6 поступает в направленный ответвитель 2. Шумовой сигнал, вырабатываемый генератором 5, для данного радиометра является первым опорным сигналом. Второй опорный шумовой сигнал вырабатывается согласованной нагрузкой 7, находящейся при температуре термостатированной платы 8. Для повышения стабильности работы радиометра на этой же плате установлены модулятор 3, направленный ответвитель 2, аттенюатор 6, генератор шума 5, управляемый источник тока 4.Known zero radiometer [Filatov A.V., Bordonsky G.S. // Zero radiometer. A.S. USSR N1704107, G01R 29/08, G01S 13/95], the structural diagram of which is shown in figure 1, containing a series-connected antenna 1, directional coupler 2, modulator 3, receiver 9, low-frequency amplifier 10, high-pass filter 11, synchronous filter 12, a comparator (zero-organ) 13, a control unit 14, at the fourth output of which a digital code of the measured antenna signal is generated, which is sent to the bus 15. The circuit for automatically inputting the reference signal of the noise generator 5 to the directional coupler 2 starts from the first output of the control unit 14. Impulse ny signal includes a constant current source 4. The source 4 feeds Controlled noise generator whose output signal via an attenuator 6 is supplied to the directional coupler 2. The noise signal produced by the generator 5, for the radiometer is the first reference signal. The second reference noise signal is generated by the coordinated load 7, which is at the temperature of the thermostated board 8. To increase the stability of the radiometer, a modulator 3, a directional coupler 2, an attenuator 6, a noise generator 5, and a controlled current source 4 are installed on the same board.

Особенностью работы данного радиометра является то, что обработка огибающей модулированных сигналов на выходе приемника (по низкой частоте) заключается в операции исключения постоянной составляющей фильтром высокой частоты 11, что не требует применения операций синхронного детектирования. После исключения постоянной составляющей происходит анализ полярности напряжения на входе компаратора в промежуток времени, когда к входу приемника подключена согласованная нагрузка. Так как в низкочастотной части радиометра нет преобразований формы сигналов с целью выделения информативных уровней напряжения, то и погрешности, связанные с этими преобразованиями, отсутствуют. В радиометре выполняется принцип нулевых измерений, и в результате радиометр становится нечувствительным к изменениям коэффициента передачи измерительного тракта.A feature of the operation of this radiometer is that the processing of the envelope of modulated signals at the output of the receiver (at a low frequency) consists in the operation of eliminating the constant component by a high-pass filter 11, which does not require the use of synchronous detection operations. After eliminating the DC component, the voltage polarity is analyzed at the input of the comparator during the period when a matched load is connected to the input of the receiver. Since there are no signal shape transformations in the low-frequency part of the radiometer in order to isolate informative voltage levels, there are no errors associated with these transformations. The principle of zero measurements is fulfilled in the radiometer, and as a result, the radiometer becomes insensitive to changes in the transmission coefficient of the measuring path.

Описанный радиометр, выбранный в качестве аналога, является одноканальным (одноприемниковым) и поэтому его чувствительность меньше, чем у двухканальных (двухприемниковых) схем (радиометров Грахама) в √2-раз.The described radiometer, selected as an analogue, is single-channel (single-receiver) and therefore its sensitivity is √2-fold lower than that of two-channel (two-receiver) circuits (Graham radiometers).

Известен двухканальный нулевой радиометр [публикация RU 2003115658 от 20.11.2004], в состав которого входят (фиг.2) антенна 1, входной блок, два идентичных измерительных канала, низкочастотный узел обработки сигналов. Входной блок включает установленные на термостатированной плате 7 направленный ответвитель 2, высокочастотный модулятор 3, согласованную нагрузку 4, аттенюатор 5, генератор шума 6, высокочастотный ключ 27. Первый и второй измерительные каналы состоят из приемников 8 и 13, предварительных усилителей низкой частоты 9 и 14, синхронных фильтров 10 и 15, усилителей низкой частоты 11 и 16, фильтров высокой частоты 12 и 17 соответственно. В состав низкочастотной части входят низкочастотный модулятор 18, компаратор 19, блок управления 20, интегратор динамического типа 21, с выхода которого сигнал поступает на выходную цифровую шину 22.Known two-channel zero radiometer [publication RU 2003115658 from 11/20/2004], which includes (figure 2) antenna 1, an input unit, two identical measuring channels, a low-frequency signal processing unit. The input unit includes a directional coupler 2, a high-frequency modulator 3, a matched load 4, an attenuator 5, a noise generator 6, a high-frequency switch 27 installed on a thermostated board 7. The first and second measuring channels consist of receivers 8 and 13, low-frequency pre-amplifiers 9 and 14 synchronous filters 10 and 15, low-frequency amplifiers 11 and 16, high-pass filters 12 and 17, respectively. The low-frequency part includes a low-frequency modulator 18, a comparator 19, a control unit 20, a dynamic type integrator 21, from the output of which a signal is fed to the output digital bus 22.

Во входном блоке радиометра происходит модуляция сигналов. В направленном ответвителе 2 к сигналу антенны 1 добавляется опорный сигнал, который вырабатывается полупроводниковым генератором шума 6 с применением лавинно-пролетного диода, ослабляется в аттенюаторе 5 до необходимой величины (настройка происходит при калибровке радиометра) и через высокочастотный ключ 27 поступает в направленный ответвитель. Замкнутое состояние высокочастотного ключа определяется управляющим широтно-импульсным сигналом tшис, поступающим с пятого выхода блока управления 20. Таким образом, происходит модуляция сигнала генератора шума по широтно-импульсному закону перед его поступлением в тракт антенны. Второй опорный сигнал в радиометре вырабатывается согласованной нагрузкой 4, находящейся при температуре входного узла радиометра.In the input unit of the radiometer, the signals are modulated. In the directional coupler 2, a reference signal is added to the signal of the antenna 1, which is generated by the semiconductor noise generator 6 using an avalanche-span diode, attenuated in the attenuator 5 to the required value (tuning occurs when calibrating the radiometer) and through the high-frequency switch 27 enters the directional coupler. The closed state of the high-frequency key is determined by the control pulse-width signal tsh , coming from the fifth output of the control unit 20. Thus, the noise generator signal is modulated according to the pulse-width law before it enters the antenna path. The second reference signal in the radiometer is generated by the coordinated load 4, which is at the temperature of the input node of the radiometer.

Антенный тракт прохождения измеряемого сигнала и тракт согласованной нагрузки подключены соответственно к входам 1 и 2 высокочастотного модулятора 3, который осуществляет их подключение к входам двух измерительных каналов радиометра. Модулятор 3 имеет конфигурацию "два входа - два выхода" (2×2). В зависимости от импульсного сигнала tмод на входе управления модулятором, поступающего с первого выхода блока управления, если антенный тракт подключен к первому измерительному каналу (выход 1 модулятора), согласованная нагрузка в этот момент времени подключена ко второму измерительному каналу (выход 2), и наоборот.The antenna path of the measured signal and the coordinated load path are connected respectively to the inputs 1 and 2 of the high-frequency modulator 3, which connects them to the inputs of the two measuring channels of the radiometer. Modulator 3 has a two-input-two-output configuration (2 × 2). Depending on the pulse signal t mode at the modulator control input coming from the first output of the control unit, if the antenna path is connected to the first measuring channel (modulator output 1), the matched load at this point in time is connected to the second measuring channel (output 2), and vice versa.

В каждом измерительном канале установлен радиометрический приемник с линейной передаточной характеристикой и полосой принимаемых частот df. Синхронные фильтры уменьшает флуктуационную компоненту, тем самым исключает перегрузку следующих за ними усилителей и в целом повышают точность работы радиометра. Они состоят из трех однозвенных интегрирующих RC-цепей, в которых резистор является общим, а постоянные составляющие трех модулируемых входных сигналов (антенны, антенны + генератора шума, согласованной нагрузки) накапливаются на трех конденсаторах синхронным их подключением к общей точке схемы через управляемый электронный ключ.Each measuring channel has a radiometric receiver with a linear transfer characteristic and a band of received frequencies df. Synchronous filters reduces the fluctuation component, thereby eliminating the overload of the amplifiers following them and, on the whole, increase the accuracy of the radiometer. They consist of three single-link RC integrating circuits in which the resistor is common, and the constant components of three modulated input signals (antenna, antenna + noise generator, matched load) are accumulated on three capacitors by synchronously connecting them to a common point in the circuit via a controlled electronic key.

Фильтр верхних частот собран по схеме однозвенного CR-фильтра первого порядка с частотой среза fcp<<1/2tмод, предназначен для устранения в сигналах постоянной составляющей с минимальными искажениями формы импульсов.The high-pass filter is assembled according to the scheme of a single-link first-order CR filter with a cutoff frequency f cp << 1 / 2t modes , designed to eliminate the DC component in the signals with minimal distortion of the pulse shape.

Выходы измерительных каналов попеременно, с частотой модуляции по сигналам tмод, через низкочастотный модулятор 18 с конфигурацией 2×1 подключаются к первому входу компаратора 19, второй вход которого соединен с общей точкой схемы.The outputs of the measuring channels are alternately, with a modulation frequency of t mode signals, through a low-frequency modulator 18 with a 2 × 1 configuration connected to the first input of the comparator 19, the second input of which is connected to a common point in the circuit.

Выходной сигнал компаратора, представленный в уровнях логического нуля и единицы, поступает на вход цифрового блока управления 20, имеющего один вход и пять выходов, с помощью которых происходит управление работой радиометра в целом. С выхода 1 импульсный сигнал с длительностью tмод осуществляет в радиометре симметричную модуляцию, синхронно управляя высокочастотным и низкочастотным модуляторами. Нулевой баланс в радиометре достигается дополнительной широтно-импульсной модуляцией генератора шума по сигналу tшис с пятого выхода блока управления. Второй и третий выходы блока 20 задействованы для управления соответствующими синхронными фильтрами измерительных каналов. С четвертого выхода блока управления цифровой код сигнала антенны поступает на вход динамического интегратора 21. В динамическом интеграторе происходит накопление цифровых кодов измеряемого сигнала антенны за определенный интервал времени и их усреднение.The output signal of the comparator, presented in levels of logical zero and one, is fed to the input of a digital control unit 20, which has one input and five outputs, with the help of which the radiometer as a whole is controlled. From output 1, a pulse signal with a duration of t modes implements symmetric modulation in the radiometer, synchronously controlling high-frequency and low-frequency modulators. Zero balance in the radiometer is achieved by additional pulse-width modulation of the noise generator by the signal t chis from the fifth output of the control unit. The second and third outputs of block 20 are used to control the corresponding synchronous filters of the measuring channels. From the fourth output of the control unit, the digital code of the antenna signal is fed to the input of the dynamic integrator 21. In the dynamic integrator, digital codes of the measured antenna signal are accumulated over a certain time interval and averaged.

Рассмотренный радиометр, выбранный в качестве прототипа, имеет ограничения по диапазону измеряемых сигналов. Верхняя граница диапазона измерения фиксированная и определяется эквивалентной температурой согласованной нагрузки.The considered radiometer, selected as a prototype, has limitations on the range of measured signals. The upper limit of the measuring range is fixed and is determined by the equivalent temperature of the agreed load.

Предлагаемым изобретением решается задача расширения функциональных возможностей радиометра по диапазону измеряемых сигналов антенны при сохранении возможности работы радиометра в режиме нулевых измерений.The present invention solves the problem of expanding the functionality of the radiometer over the range of the measured antenna signals while maintaining the ability of the radiometer in zero measurement mode.

Для достижения этого технического результата в радиометр, содержащий согласованную нагрузку, первый генератор шума, выход которого соединен с входом аттенюатора, высокочастотный модулятор, к первому входу которого подключены последовательно соединенные антенна и первый направленный ответвитель, к первому выходу - последовательно соединенные первый приемник, первый предварительный усилитель низкой частоты, первый синхронный фильтр, первый усилитель низкой частоты, первый фильтр высокой частоты, выход которого соединен с первым входом низкочастотного модулятора, ко второму выходу - последовательно соединенные второй приемник, второй предварительный усилитель низкой частоты, второй синхронный фильтр, второй усилитель низкой частоты, второй фильтр высокой частоты, выход которого соединен с вторым входом низкочастотного модулятора, а выход низкочастотного модулятора подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной радиометра, а выход подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с объединенными вместе управляющими входами высокочастотного и низкочастотного модуляторов, второй и третий выходы соединены с управляющими входами первого и второго синхронных фильтров соответственно, а четвертый выход соединен с входом интегратора динамического типа, выход которого является выходной цифровой шиной радиометра, причем согласованная нагрузка, первый направленный ответвитель, высокочастотный модулятор, аттенюатор, первый генератор шума установлены на термостатированной плате и находятся с ней в тепловом контакте, введены установленные на термостатированной плате и находящиеся с ней в тепловом контакте второй направленный ответвитель, второй генератор шума, первый и второй источники тока, выходы которых соединены с входам первого и второго генераторов шума соответственно, управляющий вход аттенюатора подключен к пятому выходу блока управления, выходы аттенюатора и второго генератора шума соединены с вторыми входами первого и второго направленных ответвителей соответственно, выход второго направленного ответвителя подключен к второму входу высокочастотного модулятора, а первый вход - к выходу согласованной нагрузки.To achieve this technical result, in a radiometer containing a matched load, the first noise generator, the output of which is connected to the input of the attenuator, a high-frequency modulator, to the first input of which are connected a series-connected antenna and a first directional coupler, to the first output are a series-connected first receiver, the first preliminary low-frequency amplifier, first synchronous filter, first low-frequency amplifier, first high-pass filter, the output of which is connected to the first input m of a low-frequency modulator, to the second output - a second receiver, a second pre-amplifier of a low frequency, a second synchronous filter, a second low-frequency amplifier, a second high-pass filter, the output of which is connected to the second input of the low-frequency modulator, and the output of the low-frequency modulator is connected to the first input a comparator, the second input of which is connected to the common bus of the radiometer, and the output is connected to the input of the control unit, the first output of which is connected to combined control by their inputs of high-frequency and low-frequency modulators, the second and third outputs are connected to the control inputs of the first and second synchronous filters, respectively, and the fourth output is connected to the input of a dynamic type integrator, the output of which is the digital output bus of the radiometer, and the load is matched, the first directional coupler, high-frequency modulator , the attenuator, the first noise generator are installed on the thermostated board and are in thermal contact with it, the ones installed on the thermostat are introduced In this case, the second directional coupler, the second noise generator, the first and second noise sources, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second noise generators, respectively, the control input of the attenuator is connected to the fifth output of the control unit, the outputs of the attenuator and the second generator noise are connected to the second inputs of the first and second directional couplers, respectively, the output of the second directional coupler is connected to the second input of the high-frequency modulator, and the first nth input - to the output of the agreed load.

В блок управления, который содержит реверсивный двоичный счетчик, двоичный счетчик, регистр, схему сравнения кодов, первый и второй триггеры, первый и второй дешифраторы, первый и второй усилители мощности, формирователь, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу двоичного счетчика, первый выход которого соединен с вторым входом схемы сравнения кодов, а второй выход подключен к соединенным вместе входу формирователя и второму входу реверсивного двоичного счетчика, первый вход которого является входом блока управления, а выход двоичного реверсивного счетчика подключен к первому входу регистра, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения кодов, выход которой подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом формирователя и объединен с вторым входом регистра и входом второго триггера, выход первого триггера соединен с первыми входами первого и второго дешифраторов и объединен с входом первого усилителя мощности, выход которого является пятым выходом блока управления, выход второго триггера соединен с вторыми входами первого и второго дешифраторов и объединен с входом второго усилителя мощности, выход которого является первым выходом блока управления, первый и второй выходы первого дешифратора соединены вместе и с третьим и четвертым выходами этого дешифратора составляют второй выход блока управления, третий и четвертый выходы второго дешифратора соединены вместе и с первым и вторым выходами этого дешифратора составляют третий выход блока управления, четвертый выход которого составляют выходы реверсивного двоичного счетчика и формирователя, введен блок калибровки, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым входами первого триггера соответственно.To the control unit, which contains a reversible binary counter, binary counter, register, code comparison circuit, first and second triggers, first and second decoders, first and second power amplifiers, driver, clock generator, the output of which is connected to the input of the binary counter, first the output of which is connected to the second input of the code comparison circuit, and the second output is connected to the input of the shaper and the second input of the reversible binary counter connected together, the first input of which is the input of the control unit and the output of the binary reversible counter is connected to the first input of the register, the output of which is connected to the first input of the code comparison circuit, the output of which is connected to the first input of the first trigger, the second input of which is connected to the output of the driver and combined with the second input of the register and the input of the second trigger, the output of the first trigger is connected to the first inputs of the first and second decoders and combined with the input of the first power amplifier, the output of which is the fifth output of the control unit, the output of the second trigger is connected to w the other inputs of the first and second decoders and combined with the input of the second power amplifier, the output of which is the first output of the control unit, the first and second outputs of the first decoder are connected together and with the third and fourth outputs of this decoder make up the second output of the control unit, the third and fourth outputs of the second decoder connected together and with the first and second outputs of this decoder make up the third output of the control unit, the fourth output of which are the outputs of the reversible binary counter and forms rovatelya, entered calibration unit, first and second outputs of which are connected to third and fourth inputs of the first flip-flop, respectively.

На фиг.1 представлена структурная схема радиометра - аналога.Figure 1 presents the structural diagram of a radiometer - analogue.

На фиг.2 представлена структурная схема радиометра - прототипа.Figure 2 presents the structural diagram of the radiometer prototype.

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

На фиг.4 показаны временные диаграммы, поясняющие принцип работы двухканального нулевого радиометра.Figure 4 shows timing diagrams explaining the principle of operation of a two-channel zero radiometer.

На фиг.5 представлена структурная схема блока управления радиометра.Figure 5 presents the structural diagram of the control unit of the radiometer.

На фиг.6 показана карта диапазонов измерения.6 shows a map of measuring ranges.

В состав радиометра входят (фиг.3) антенна 1, входной блок, два идентичных измерительных канала, узел обработки. Входной блок включает установленные на термостатированной плате 7 высокочастотный модулятор 3, первый 6 и второй 24 генераторы шума, аттенюатор 5, первый 2 и второй 23 направленные ответвители, первый 26 и второй 25 источники тока, согласованную нагрузку 4. Каждый измерительный канал состоит из приемников 8 и 13, предварительных усилителей низкой частоты 9 и 14, синхронных фильтров 10 и 15, усилителей низкой частоты 11 и 16, фильтров высокой частоты 12 и 17. В состав узла обработки входят низкочастотный модулятор 18, компаратор 19, блок управления 20, интегратор динамического типа 21, с выхода которого сигнал поступает на выходную шину 22.The composition of the radiometer (Fig. 3) includes antenna 1, an input unit, two identical measuring channels, a processing unit. The input unit includes a high-frequency modulator 3 installed on a thermostatic board 7, first 6 and second 24 noise generators, attenuator 5, first 2 and second 23 directional couplers, first 26 and second 25 current sources, matched load 4. Each measuring channel consists of receivers 8 and 13, preliminary low-frequency amplifiers 9 and 14, synchronous filters 10 and 15, low-frequency amplifiers 11 and 16, high-pass filters 12 and 17. The processing unit includes a low-frequency modulator 18, comparator 19, control unit 20, integrat dynamic type 21, whose output signal is supplied to the output line 22.

Первый 6 и второй 24 генераторы шума выполнены с использованием полупроводниковых лавинно-пролетных диодов, через активную зону которых протекают токи, вырабатываемые соответствующими первым 26 и вторым 25 источниками тока. Изменением тока происходит настройка выходной шумовой мощности генераторов и, следовательно, опорных сигналов.The first 6 and second 24 noise generators are made using semiconductor avalanche-span diodes, through the active zone of which the currents generated by the corresponding first 26 and second 25 current sources flow. By changing the current, the output noise power of the generators and, therefore, the reference signals are tuned.

Во входном блоке радиометра происходит модуляция сигналов. Амплитудной импульсной модуляции подвергаются сигналы трактов антенны и согласованной нагрузки. Модуляция происходит в высокочастотном модуляторе 3 по симметричному закону и включает два равных полупериода с длительностью tмод. Входной сигнал антенны поступает на первый вход модулятора 3 через направленный ответвитель 2, в котором к сигналу антенны добавляется сигнал первого генератора шума 6, предварительно модулированного по широтно-импульсному закону. Широтная модуляция выполняется дискретным изменением коэффициента поглощения аттенюатора 5 по управляющему сигналу tшис, поступающему с пятого выхода блока управления. Два уровня α и α+Δα уменьшения сигнала генератора шума Tгш1 аттенюатором 5 настраиваются при выполнении операции калибровки, которая описана ниже. Первый уровень α определяет верхнюю границу диапазона измерения, второй α+Δα - размах диапазона. Соответственно, первый опорный сигнал Топ1, определяющий верхнюю границу диапазона измерения, поступающий на первый вход высокочастотного модулятора 3 через первый направленный ответвитель 2 и аттенюатор 5, равенIn the input unit of the radiometer, the signals are modulated. Signal paths of the antenna and matched load are subjected to amplitude pulse modulation. Modulation occurs in the high-frequency modulator 3 according to the symmetric law and includes two equal half-periods with a duration of t modes . The input signal of the antenna is supplied to the first input of the modulator 3 through a directional coupler 2, in which the signal of the first noise generator 6, previously modulated according to the pulse-width law, is added to the antenna signal. Latitudinal modulation is performed by a discrete change in the absorption coefficient of the attenuator 5 by the control signal t chis coming from the fifth output of the control unit. Two levels α and α + Δα of reducing the signal of the noise generator T GSh1 by the attenuator 5 are adjusted during the calibration operation, which is described below. The first level α defines the upper limit of the measurement range, the second α + Δα - the range span. Accordingly, the first reference signal T op1 , which determines the upper limit of the measuring range, arriving at the first input of the high-frequency modulator 3 through the first directional coupler 2 and attenuator 5, is

Топ1=[(Тгш1-T0)α+Т0(1-α)]β10(1-β)-Т0,T op1 = [(T rsh1 -T 0 ) α + T 0 (1-α)] β 1 + T 0 (1-β) -T 0 ,

где Т0 - физическая температура термостатированной платы 7 входного блока, β1 - коэффициент передачи первого направленного ответвителя, α - коэффициент уменьшения сигнала аттенюатором, изменяющийся в пределах от 0 (полное подавление сигнала) до 1 (полное пропускание).where T 0 is the physical temperature of the thermostatically controlled board 7 of the input unit, β 1 is the transfer coefficient of the first directional coupler, α is the attenuation coefficient of the signal, varying from 0 (full signal suppression) to 1 (full transmission).

При поступлении с пятого выхода блока управления сигнала tшис на управляющий вход аттенюатора 5, в последнем коэффициент α увеличивается на величину Δα, что приводит к увеличению опорного сигнала на первом входе модулятора 3 до величины Тдоп, который равенUpon receipt from the fifth output of the control unit of the signal t chis at the control input of the attenuator 5, in the latter the coefficient α increases by Δα, which leads to an increase in the reference signal at the first input of the modulator 3 to the value of T add , which is equal to

Тдоп=[(Тгш1-T0)(α+Δα)+Т0(1-α-Δα)]β10(1-β)-Т0.T add = [(T rsh1 -T 0 ) (α + Δα) + T 0 (1-α-Δα)] β 1 + T 0 (1-β) -T 0 .

На изменение коэффициента уменьшения сигнала аттенюатором накладывается условие: α и сумма α+Δα при регулировании не должны превышать единицы. При невыполнении условия в процессе калибровки радиометра происходит регулирование тока источника 26, питающего первый генератор шума.The condition is imposed on the change in the signal reduction coefficient by the attenuator: α and the sum α + Δα during regulation should not exceed unity. If the condition is not met during the calibration of the radiometer, the current of the source 26, which feeds the first noise generator, is regulated.

Тракт согласованной нагрузки включает второй направленный ответвитель 23, в котором к сигналу согласованной нагрузки Тсн добавляется опорный сигнал Топ2 второго генератора шума 24, поступающего на второй вход высокочастотного модулятора 3. Сигнал Топ2 настраивается регулировкой выходного сигнала Тгш2 второго генератора шума при выполнении операции калибровки и также, как и сигнал Tоп1, определяет верхнюю границу диапазона измеряемых сигналов. Изменение опорного сигнала Топ2 происходит не методом ослабления в аттенюаторе, а изменением тока источника 25, питающего шумовой генератор 24. Опорный сигнал Топ2 равенMatched load path includes a second directional coupler 23, wherein the signal to matched load T cN accrue reference signal T OP2 second noise generator 24, input to the second input of the RF modulator 3. The signal T OP2 is adjusted by adjusting the output signal of the second generator T NH2 noise at step calibration and also, like the signal T op1 , determines the upper limit of the range of measured signals. The reference signal T op2 is changed not by attenuation in the attenuator, but by a change in the current of the source 25 supplying the noise generator 24. The reference signal T op2 is

Топ2=(Тгш2020(1-β2)-Т0,T op2 = (T rsh2 -T 0 ) β 2 + T 0 (1-β 2 ) -T 0 ,

где β2 - коэффициент передачи второго направленного ответвителя 23.where β 2 is the transmission coefficient of the second directional coupler 23.

Принцип работы радиометра заключается в следующем. Управляющие модуляцией сигналы, поступающие на модулятор 3 с первого выхода блока управления 20, представляют собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов, следующих со скважностью, равной двум. Один период модуляции состоит из двух равных полупериодов с длительностями tмод (фиг.4). В первом полупериоде, когда на выходе 1 блока управления сигнал tмод имеет низкий уровень, соответствующий логическому нулю, в модуляторе 3 входы и выходы коммутируются следующим образом: вход 2 подключен к выходу 1 (см. фиг.3), вход 1 подключен к выходу 2. То есть сигнал согласованной нагрузки 4, равный Тсн, и сигнал второго опорного генератора шума 24, на выходе направленного ответвителя 23 равный Топ2, поступают на вход первого измерительного канала (приемник 8). Сигнал антенны 1 с эффективной температурой Тα и сигнал первого опорного генератора шума 6, на выходе направленного ответвителя 2 равный Тдоп или Топ1 в зависимости от сигнала на управляющем входе аттенюатора 5, поступает на вход второго измерительного канала (приемник 13).The principle of operation of the radiometer is as follows. The modulation control signals supplied to the modulator 3 from the first output of the control unit 20 are a periodic sequence of rectangular pulses following with a duty cycle of two. One modulation period consists of two equal half-periods with durations of t modes (Fig. 4). In the first half-cycle, when at the output 1 of the control unit the signal t mod has a low level corresponding to a logic zero, in the modulator 3 the inputs and outputs are switched as follows: input 2 is connected to output 1 (see figure 3), input 1 is connected to output 2. That is, the coordinated load signal 4 equal to T cn and the signal of the second reference noise generator 24, at the output of the directional coupler 23 equal to T op2 , are fed to the input of the first measuring channel (receiver 8). The signal of the antenna 1 with an effective temperature T α and the signal of the first reference noise generator 6, at the output of the directional coupler 2, is equal to T add or T opt1 , depending on the signal at the control input of the attenuator 5, is fed to the input of the second measuring channel (receiver 13).

Во втором полупериоде модуляции, когда сигнал tмод имеет высокий логический уровень, в модуляторе 3 вход 1 подключается к выходу 1, вход 2 - к выходу 2. Тем самым к приемнику первого канала подключается тракт антенны, к приемнику второго канала - тракт согласованной нагрузки. В каждом полупериоде модуляции на пятом выходе блока управления вырабатывается широтно-импульсный сигнал с длительностью tшис (фиг.4).In the second modulation half-cycle, when the t mode signal has a high logic level, in modulator 3, input 1 is connected to output 1, input 2 to output 2. Thus, the antenna path is connected to the receiver of the first channel and the matched load path to the receiver of the second channel. In each half-period of modulation at the fifth output of the control unit, a pulse-width signal is generated with a duration of t sys (Fig. 4).

С выходов обоих каналов периодическая последовательность модулированных сигналов, усиленная по высокой частоте, продетектированная и усиленная по низкой частоте, поступает на вход компаратора 19 через низкочастотный модулятор 18, который, также как и модулятор 3, управляется сигналами tмод. В результате синхронной работы обоих модуляторов на вход компаратора поочередно проходят только сигналы согласованной нагрузки, которые на выходе первого измерительного канала возникают в первом полупериоде модуляции, а на выходе второго канала - во втором полупериоде модуляции.From the outputs of both channels, a periodic sequence of modulated signals amplified at a high frequency, detected and amplified at a low frequency, is fed to the input of the comparator 19 through a low-frequency modulator 18, which, like the modulator 3, is controlled by t mod signals. As a result of the synchronous operation of both modulators, only matched load signals, which appear at the output of the first measuring channel in the first half-period of modulation and at the output of the second channel in the second half-period of modulation, are alternately passed to the input of the comparator.

На фиг.4 приведены временные диаграммы сигналов на выходах измерительных каналов (соответствующих выходах фильтров высоких частот 12 и 17), когда в радиометре установлен нулевой баланс. Нулевой баланс для каждого измерительного тракта считается установленным, если в полупериод модуляции с подключенной согласованной нагрузкой к входу приемника, выходное напряжение канала равно нулю, и этот случай фиксируется компаратором 19, работающим в режиме нуль-органа. Нулевой баланс для каждого измерительного канала при включении питания радиометра устанавливается и затем при изменении сигнала антенны регулируется соответствующим изменением длительности широтно-импульсного сигнала tшис. Так как выходные сигналы каналов имеют периодический характер и в них исключена постоянная составляющая, тогда для одного периода выполняется равенство вольт-секундных площадей положительного и отрицательного импульсов. Так как в полупериод модуляции с подключенной согласованной нагрузкой напряжение на входе компаратора равно нулю, поэтому равенство вольт-секундных площадей положительного и отрицательного импульсов выполняется в другой полупериод модуляции при подключении на вход приемников антенны.Figure 4 shows the timing diagrams of the signals at the outputs of the measuring channels (corresponding to the outputs of the high-pass filters 12 and 17) when the zero balance is set in the radiometer. The zero balance for each measuring path is considered established if, during the half-period of modulation with the matched load connected to the input of the receiver, the channel output voltage is zero, and this case is fixed by a comparator 19 operating in the zero-organ mode. The zero balance for each measuring channel when the radiometer is turned on is established and then, when the antenna signal is changed, it is regulated by the corresponding change in the pulse width of the pulse-width signal t n . Since the output signals of the channels are periodic in nature and they exclude a constant component, then for one period the equality of the volt-second areas of the positive and negative pulses is performed. Since the voltage at the input of the comparator is equal to zero during the half-period of modulation with the matched load connected, therefore, the equality of the volt-second areas of the positive and negative pulses is performed in another half-period of the modulation when the antenna receivers are connected to the input.

Так, для первого канала, согласно фиг.4, имеемSo, for the first channel, according to figure 4, we have

Figure 00000001
Figure 00000001

где U+ и U- - амплитуды положительного и отрицательного импульсов, равныеwhere U + and U - are the amplitudes of the positive and negative pulses equal to

Figure 00000002
Figure 00000002

где G1 - коэффициент пропорциональности между входными сигналами Тα, Тдоп, Тсн, Топ1, Топ2 и напряжениями на выходе фильтра высокой частоты первого канала, в который входят коэффициенты усиления по высокой и низкой частотам, коэффициент передачи квадратичного детектора, k - постоянная Больцмана, df1 - полоса принимаемых первым каналом частот, Tш1 - эффективная температура собственных шумов приемника первого канала.where G 1 is the coefficient of proportionality between the input signals T α , T add , T sn , T op1 , T op2 and the voltage at the output of the high-pass filter of the first channel, which includes high and low frequency amplification factors, the transfer coefficient of the quadratic detector, k is the Boltzmann constant, df 1 is the frequency band received by the first channel, T W1 is the effective temperature of the noise of the receiver of the first channel.

Подставляя (2) в (1), получимSubstituting (2) in (1), we obtain

G1kdf1(Tαдопно1сноп2)tшис=G 1 kdf 1 (T α + T add + T but1 -T sn -T op2 ) t chis =

=G1kdf1(Tсноп2α-Tоп1)(tмодшис).= G 1 kdf 1 (T cn + T op2 -T α -T op1 ) (t mod -T s ).

ОткудаWhere from

Figure 00000003
Figure 00000003

Из формулы (3) следует линейная зависимость длительности tшис и входного сигнала антенны Тα. Следовательно, через эту длительность можно косвенно определить сигнал антенны. Также из формулы (2) следует, что на длительность широтно-импульсного сигнала tшис не влияют изменения коэффициента передачи измерительного тракта (коэффициента G1) и собственные шумы приемника (Тш1). Устранение влияния этих двух основных дестабилизирующих факторов указывает на то, что радиометр работает по принципу нулевых измерений. Однако изменения коэффициентов усиления входящих в приемник усилителей не должны превышать тот предел, за которым измерительный канал начинает работать в нелинейном режиме. Преобразования сигналов квадратичным детектором приемника должны проходить в квадратичной области вольтамперной характеристики диода.From the formula (3) follows a linear dependence of the duration t SHIS and the input signal of the antenna T α . Therefore, through this duration, the antenna signal can be indirectly determined. It also follows from formula (2) that the width of the pulse-width pulse signal t chis is not affected by changes in the transmission coefficient of the measuring path (coefficient G 1 ) and the receiver's own noise (T sh1 ). Elimination of the influence of these two main destabilizing factors indicates that the radiometer works on the principle of zero measurements. However, changes in the amplification factors of the amplifiers included in the receiver should not exceed the limit beyond which the measuring channel begins to work in nonlinear mode. The signal transformations by the quadratic detector of the receiver should take place in the quadratic region of the current-voltage characteristics of the diode.

Для второго измерительного канала после аналогичных вычислений получаем аналогичную формулу (3) для нахождения длительности tшис.For the second measuring channel, after similar calculations, we obtain a similar formula (3) for finding the duration t chis .

Сигнал антенны определяется из (3)The antenna signal is determined from (3)

Figure 00000004
Figure 00000004

Значения максимального и минимального сигналов антенны могут быть найдены из формулы (4) подстановкой в нее длительностей tшис, равных нулю, и длительности tмод: Tα,макс=Tсн+Tоп2-Tоп1; Тα,минсноп2-Tоп1доп.The values of the maximum and minimum signals of the antenna can be found from formula (4) by substituting into it the durations of tshiss equal to zero and the duration of t modes : T α, max = T cn + T op2 -T op1 ; T α, min = T cn + T op2 -T op1 -T add .

Таким образом, изменением сигналов Топ1 и Топ2 можно регулировать верхнюю границу диапазона измерения, изменением сигнала Тдоп - нижнюю границу, т.е. произвольно определять диапазон измерения.Thus, by changing the signals T op1 and T op2, you can adjust the upper limit of the measurement range, by changing the signal T add - the lower boundary, i.e. arbitrarily determine the measuring range.

Структурная схема блока управления представлена на фиг.5. Блок управления вырабатывает все необходимые сигналы для функционирования радиометра. В нем также формируется цифровой код, который поступает на интегратор динамического типа 21 (фиг.3) и далее, после усреднения, на выходную шину 22. Этот цифровой код является цифровым эквивалентом измеряемого сигнала антенны. Блок управления состоит из цифровых логических элементов и в его состав входят: двоичный счетчик 28, реверсивный двоичный счетчик 29, регистр временного хранения данных 30, схема сравнения двоичных кодов 31, триггеры формирования широтно-импульсного сигнала 32 и симметричной модуляции 33, формирователь импульсов 38, два дешифратора 36 и 37 для управления синхронными фильтрами измерительных каналов, два усилителя мощности 34 и 35 выходных сигналов триггеров, генератор тактовых импульсов 39. Принцип работы блока управления соответствует принципу работы прототипа. В реверсивном счетчике 29 хранится код, соответствующий длительности широтно-импульсного сигнала. Поэтому в формуле (3) можно сделать переход от длительностей к их цифровым эквивалентамThe block diagram of the control unit is presented in figure 5. The control unit generates all the necessary signals for the functioning of the radiometer. It also generates a digital code that goes to the dynamic type integrator 21 (Fig. 3) and then, after averaging, to the output bus 22. This digital code is the digital equivalent of the measured antenna signal. The control unit consists of digital logic elements and it includes: binary counter 28, reversible binary counter 29, temporary data storage register 30, binary code comparison circuit 31, triggers for generating a pulse-width signal 32 and symmetric modulation 33, pulse shaper 38, two decoders 36 and 37 for controlling synchronous filters of the measuring channels, two power amplifiers 34 and 35 of the output signals of the triggers, a clock generator 39. The principle of operation of the control unit corresponds to the principle of work oty prototype. The reverse counter 29 stores a code corresponding to the width of the pulse width signal. Therefore, in the formula (3), we can make the transition from durations to their digital equivalents

Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000005
Figure 00000006

где NРсч - код реверсивного счетчика, Nмакс - код реверсивного счетчика, когда во всех его разрядах единицы.where N Rsch is the code of the reverse counter, N max is the code of the reverse counter, when in all its digits it is one.

Для настройки диапазона измерения в блок управления радиометром введен узел калибровки 40. Данный узел представляет собой переключатель на три положения. С помощью данного переключателя устанавливаются два режима работы радиометра "работа" и "калибровка". Первых два положения переключателя "мин" и "макс" соответствуют режиму калибровки. В положении "мин" с первого выхода переключателя 40 на третий вход первого триггера 32 блока управления поступает сигнал логической единицы и данный триггер, независимо от сигналов на входах 1 и 2, устанавливается в единицу. Тем самым на выходе 5 блока управления постоянно действует сигнал tшис. При положении переключателя "макс" сигнал логической единицы с его второго выхода поступает на четвертый вход первого триггера 32 и удерживает его в сброшенном состоянии независимо от сигналов на входах 1 и 2. В результате сигнал tшис не будет вырабатываться. Третье положение переключателя "работа" обеспечивает на выходах "мин" и "макс" переключателя потенциалы логического нуля и первый триггер блока управления работает в обычном режиме.To set the measuring range, a calibration unit 40 has been introduced into the radiometer control unit. This unit is a three-position switch. Using this switch, two operating modes of the radiometer “work” and “calibration” are set. The first two positions of the switch "min" and "max" correspond to the calibration mode. In the "min" position, the logical unit signal is received from the first output of switch 40 to the third input of the first trigger 32 of the control unit and this trigger, regardless of the signals at inputs 1 and 2, is set to unity. Thus, at the output 5 of the control unit, the signal t chis is constantly acting. When the switch is "max", the signal of the logical unit from its second output is fed to the fourth input of the first trigger 32 and holds it in the reset state, regardless of the signals at inputs 1 and 2. As a result, the signal t will not be generated. The third position of the "work" switch provides the potentials of logical zero at the outputs "min" and "max" of the switch and the first trigger of the control unit operates in normal mode.

Настройка сигналов Топ1, Топ2, Тдоп осуществляется в процессе калибровки радиометра. Пять вариантов измерительных диапазонов показаны на фиг.6. Для первых трех случаев (фиг.6 а, б, в) минимальный Тα,мин и максимальный Тα,макс сигналы антенны соответствуют неравенствам: Tα,мин и Тα,макссн; Тα,минсн, Тα,макссн; Тα,мин и Тα,макссн. Два последних случая (фиг.5 г, д) являются частными и имеют место, если Тα,минсн и Тα,макссн.The setting of signals T op1 , T op2 , T add is carried out during the calibration of the radiometer. Five measurement ranges are shown in FIG. 6. For the first three cases (Fig.6 a, b, c) the minimum T α, min and maximum T α, max antenna signals correspond to the inequalities: T α, min and T α, max <T sn ; T α, min <T sn , T α, max > T sn ; T α, min and T α, max > T sn . The last two cases (Fig. 5 g, d) are particular and occur if T α, min = T sn and T α, max = T sn .

Калибровка для всех пяти случаев включает два этапа (производится по двухточечному методу).Calibration for all five cases involves two stages (performed by the point-to-point method).

Первый этап начинается с установки переключателя блока 40 в блоке управления 20 в положение "макс" (сигнал tшис не вырабатывается и на всем протяжении этого этапа калибровки Тдоп отключен) и подключения на вход радиометра вместо антенны эталонного излучателя, определяющего верхнюю границу диапазона измерения Tэт,макс. На этом этапе производится настройка либо опорного сигнала Tоп1 либо Топ2. Если необходим диапазон измерения, представленный на фиг.6а, для которого сигнал антенны всегда меньше сигнала согласованной нагрузки, регулируется Топ1 соответствующим изменением коэффициента поглощения α аттенюатора 5. Для этого диапазона измерения второй опорный сигнал Топ2=0. Это условие достигается выключением второго источника тока 25, питающего второй генератор шума 24 во входном блоке радиометра. Регулировка опорного шумового сигнала для данного случая и всех последующих производится до получения нулевого напряжения на первом входе компаратора 19 радиометра, что аналогично работе известных радиометров на нулевом методе с аналоговым регулированием нулевого баланса, описанных, например, в [Геворкян В.Г.. Кисляков А.Г. Мирзабекян Э.Г. Автоматический нулевой радиометр диапазона длин волн 3-4 мм // Известия вузов. Радиофизика. 1979. Т.22, №2. С.240-242]. Регулировка завершается, когда на входе компаратора сигнал с частотой модуляции исчезает и этот момент регистрируется осциллографом, подключенным к первому входу компаратора.The first stage begins by setting the switch of block 40 in the control unit 20 to the “max” position (the t signal is not generated and T add is disabled during the entire calibration step) and connecting the radiator input instead of the antenna of the reference emitter determining the upper limit of the measurement range T floor max At this stage, you configure either the reference signal T op1 or T op2 . If the measuring range shown in Fig. 6a is necessary, for which the antenna signal is always smaller than the matched load signal, T op1 is adjusted by a corresponding change in the absorption coefficient α of the attenuator 5. For this measuring range, the second reference signal T op2 = 0. This condition is achieved by turning off the second current source 25 supplying the second noise generator 24 in the input unit of the radiometer. The reference noise signal is adjusted for this case and all subsequent ones until the zero voltage is obtained at the first input of the comparator 19 of the radiometer, which is similar to the work of the known radiometers on the zero method with analog zero balance control, described, for example, in [Gevorkyan V.G. Kislyakov A .G. Mirzabekyan E.G. Automatic zero radiometer of a wavelength range of 3-4 mm // News of universities. Radiophysics. 1979.V.22, No. 2. S.240-242]. The adjustment is completed when the signal with the modulation frequency disappears at the input of the comparator and this moment is recorded by an oscilloscope connected to the first input of the comparator.

Для диапазонов измерения на фиг.5б на первом этапе происходит настройка Топ2 регулировкой выходного тока источника 25. Топ1 отключается в результате установки в аттенюаторе 5 коэффициента α=0 (полное поглощение сигнала). В частных случаях, для настройки на диапазон, показанный на фиг.5г Топ2 и Топ1, выключаются, так как Тэт,макссн. Для диапазона на фиг.5д регулировка по максимальному эталону производится также, как и для диапазона на фиг.5б, в.For the measurement ranges in FIG. 5b, at the first stage, T op2 is adjusted by adjusting the output current of the source 25. T op1 is turned off as a result of setting the coefficient α = 0 in the attenuator 5 (total signal absorption). In special cases, to tune to the range shown in FIG. 5g, T op2 and T op1 are turned off, since T et, max = T sn . For the range in FIG. 5d, adjustment according to the maximum standard is carried out as well as for the range in FIG. 5b, c.

Второй этап, в результате выполнения которого настраивается нижняя граница диапазона, начинается с подключения на вход радиометра эталона Тэт,мин, определяющего нижнюю границу, и переключением блока 40 в положение "мин". Тогда производится установка tшис=tмод и для всех пяти рассмотренных диапазонов выполняется регулировка Тдоп изменением коэффициента Δα поглощения аттенюатора 5. Регулировка происходит аналогично регулировке на первом этапе (регистрируется сигнал на первом входе компаратора 19, регулировка производится до исчезновения частоты модуляции).The second stage, as a result of which the lower limit of the range is adjusted, begins by connecting to the input of the radiometer the standard T et, min defining the lower limit, and switching the unit 40 to the "min" position. Then installing SIS t = t mod for all five bands considered adjusts the T Δα additional change in the absorption coefficient of the attenuator 5. Adjustment takes place analogously to adjust the first phase (recorded signal at the first input of the comparator 19, adjustment is made until the disappearance of the modulation frequency).

После проведения двух этапов калибровки радиометр настраивается на заданный диапазон измерения от Тэт,мин до Тэт,макс.After two calibration steps, the radiometer is adjusted to the specified measurement range from T et, min to T et, max .

В радиометре блок управления 20 и динамический интегратор 21 выполнены на цифровых интегральных схемах логики КМОП. Схема интегратора динамического типа описана в [а.с. №1409953. Волохов С.А., Корсаков С.Я., Кочетов А.А. Модуляционный радиометр. G01R 29/08. БИ №26, 1988, с.155]. В литературе достаточно полно описаны конструкции высокочастотного модулятора 3, аттенюатора 5 с электронной перестройкой коэффициента поглощения, направленных ответвителей 2 и 23 [Бахарев С.И., Вольман В.И., Либ Ю.Н. и др. Под ред. Вольмана В.И. Справочник по расчету и конструирования СВЧ полосковых устройств. М.: Радио и связь, 1982; Богданов A.M., Давидович М.В., Кац Б.М. и др. Под ред. А.П.Креницкого и В.П.Мещанова. Сверхширокополосные микроволновые устройства. М.: Радио и связь, 2001]. В данном радиометре эти узлы выполнены на микрополосковых волноведущих структурах. Прецизионные регулируемые источники тока 25 и 26 выполнены с применением интегральной аналоговой схемотехники и обеспечивают регулировку тока в пределах от 0.01 до 10 мА. В приемниках измерительных каналов применены транзисторные усилители. Полосовые фильтры выполнены на встречных стержнях [Мазепова О.И., Мещанов В.П., Прохорова Н.Н. и др. Под ред. Фельдштейна А.А. Справочник по элементам полосоковой техники. М.: Связь, 1979]. Синхронные фильтры 10 и 15 описаны в [Фрейтер. Синхронный интегратор и демодулятор // Приборы для научных исследований. 1965. Т.36, №5. С.53]. Низкочастотный модулятор 18, аналоговый компаратор 19 применены в интегральном исполнении.In the radiometer, the control unit 20 and the dynamic integrator 21 are made on digital CMOS logic integrated circuits. The dynamic type integrator circuit is described in [a.s. No. 1409953. Volokhov S.A., Korsakov S.Ya., Kochetov A.A. Modulation radiometer. G01R 29/08. BI No. 26, 1988, p. 155]. In the literature, the structures of the high-frequency modulator 3, attenuator 5 with electronic adjustment of the absorption coefficient, directional couplers 2 and 23 are quite adequately described [Bakharev SI, Volman VI, Lib Yu.N. et al. Ed. Volman V.I. A guide to the calculation and design of microwave strip devices. M .: Radio and communication, 1982; Bogdanov A.M., Davidovich M.V., Katz B.M. et al. Ed. A.P. Krenitsky and V.P. Meshchanov. Ultra-wideband microwave devices. M .: Radio and communication, 2001]. In this radiometer, these nodes are made on microstrip waveguide structures. Precise adjustable current sources 25 and 26 are made using integrated analog circuitry and provide current control in the range from 0.01 to 10 mA. In the receivers of the measuring channels, transistor amplifiers are used. Band-pass filters are made on oncoming rods [Mazepova OI, Meshchanov VP, Prokhorova NN et al. Ed. Feldstein A.A. Guide to the elements of strip technology. M .: Communication, 1979]. Synchronous filters 10 and 15 are described in [Freiter. Synchronous integrator and demodulator // Devices for scientific research. 1965. V. 36, No. 5. P.53]. The low-frequency modulator 18, the analog comparator 19 are applied in an integrated design.

В отличие от прототипа данным радиометром можно измерять сигналы в любом диапазоне измерения, сохраняя при этом работу радиометра в режиме нулевых измерений, который повышается стабильность его функционирования. Настройка на выбранный диапазон измерения происходит в процессе операции калибровки.Unlike the prototype, this radiometer can measure signals in any measurement range, while maintaining the operation of the radiometer in zero measurement mode, which increases the stability of its operation. The adjustment to the selected measuring range occurs during the calibration operation.

Claims (2)

1. Двухканальный нулевой радиометр, содержащий согласованную нагрузку, первый генератор шума, выход которого соединен с входом аттенюатора, высокочастотный модулятор, к первому входу которого подключены последовательно соединенные антенна и первый направленный ответвитель, к первому выходу - последовательно соединенные первый приемник, первый предварительный усилитель низкой частоты, первый синхронный фильтр, первый усилитель низкой частоты, первый фильтр высокой частоты, выход которого соединен с первым входом низкочастотного модулятора, ко второму выходу - последовательно соединенные второй приемник, второй предварительный усилитель низкой частоты, второй синхронный фильтр, второй усилитель низкой частоты, второй фильтр высокой частоты, выход которого соединен с вторым входом низкочастотного модулятора, а выход низкочастотного модулятора подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной радиометра, а выход подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с объединенными вместе управляющими входами высокочастотного и низкочастотного модуляторов, второй и третий выходы соединены с управляющими входами первого и второго синхронных фильтров соответственно, а четвертый выход соединен с входом интегратора динамического типа, выход которого является выходной цифровой шиной радиометра, причем согласованная нагрузка, первый направленный ответвитель, высокочастотный модулятор, аттенюатор, первый генератор шума установлены на термостатированной плате и находятся с ней в тепловом контакте, отличающийся тем, что введены установленные на термостатированной плате и находящиеся с ней в тепловом контакте второй направленный ответвитель, второй генератор шума, первый и второй источники тока, выходы которых соединены с входам первого и второго генераторов шума соответственно, управляющий вход аттенюатора подключен к пятому выходу блока управления, выходы аттенюатора и второго генератора шума соединены с вторыми входами первого и второго направленных ответвителей соответственно, выход второго направленного ответвителя подключен к второму входу высокочастотного модулятора, а первый вход - к выходу согласованной нагрузки.1. A two-channel zero radiometer containing a matched load, a first noise generator, the output of which is connected to the input of the attenuator, a high-frequency modulator, to the first input of which are connected a series-connected antenna and a first directional coupler, to the first output are a series-connected first receiver, the first low pre-amplifier frequency, the first synchronous filter, the first low-frequency amplifier, the first high-pass filter, the output of which is connected to the first input of the low-frequency mode a second receiver, a second low-frequency pre-amplifier, a second synchronous filter, a second low-frequency amplifier, a second high-pass filter, the output of which is connected to the second input of the low-frequency modulator, and the output of the low-frequency modulator is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the common bus of the radiometer, and the output is connected to the input of the control unit, the first output of which is connected to the combined control inputs of high-frequency of the second and third frequency modulators, the second and third outputs are connected to the control inputs of the first and second synchronous filters, respectively, and the fourth output is connected to the input of a dynamic type integrator, the output of which is the digital output bus of the radiometer, the load being matched, the first directional coupler, high-frequency modulator, attenuator , the first noise generator is installed on the thermostatic board and are in thermal contact with it, characterized in that the thermostat mounted the circuit board and the second directional coupler, the second noise generator, the first and second noise sources, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second noise generators, respectively, the control input of the attenuator is connected to the fifth output of the control unit, the outputs of the attenuator and the second generator noise are connected to the second inputs of the first and second directional couplers, respectively, the output of the second directional coupler is connected to the second input of the high-frequency modulator, and the first input - output to the termination. 2. Двухканальный нулевой радиометр по п.1, блок управления которого содержит реверсивный двоичный счетчик, двоичный счетчик, регистр, схему сравнения кодов, первый и второй триггеры, первый и второй дешифраторы, первый и второй усилители мощности, формирователь, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу двоичного счетчика, первый выход которого соединен с вторым входом схемы сравнения кодов, а второй выход подключен к соединенным вместе входу формирователя и второму входу реверсивного двоичного счетчика, первый вход которого является входом блока управления, а выход двоичного реверсивного счетчика подключен к первому входу регистра, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения кодов, выход которой подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом формирователя и объединен с вторым входом регистра и входом второго триггера, выход первого триггера соединен с первыми входами первого и второго дешифраторов и объединен с входом первого усилителя мощности, выход которого является пятым выходом блока управления, выход второго триггера соединен с вторыми входами первого и второго дешифраторов и объединен с входом второго усилителя мощности, выход которого является первым выходом блока управления, первый и второй выходы первого дешифратора соединены вместе и с третьим и четвертым выходами этого дешифратора составляют второй выход блока управления, третий и четвертый выходы второго дешифратора соединены вместе и с первым и вторым выходами этого дешифратора составляют третий выход блока управления, четвертый выход которого составляют выходы реверсивного двоичного счетчика и формирователя, отличающийся тем, что в него введен узел калибровки, первый и второй выходы которого соединен с третьим и четвертым входами первого триггера соответственно. 2. The two-channel zero radiometer according to claim 1, the control unit of which contains a reversible binary counter, a binary counter, a register, a code comparison circuit, first and second triggers, first and second decoders, first and second power amplifiers, a shaper, a clock generator, an output which is connected to the input of the binary counter, the first output of which is connected to the second input of the code comparison circuit, and the second output is connected to the input of the shaper and the second input of the reverse binary counter connected together, the first input is an input of the control unit, and the output of the binary reversible counter is connected to the first input of the register, the output of which is connected to the first input of the code comparison circuit, the output of which is connected to the first input of the first trigger, the second input of which is connected to the output of the driver and combined with the second input of the register and the input of the second trigger, the output of the first trigger is connected to the first inputs of the first and second decoders and combined with the input of the first power amplifier, the output of which is the fifth output of the unit is controlled second output of the second trigger is connected to the second inputs of the first and second decoders and combined with the input of the second power amplifier, the output of which is the first output of the control unit, the first and second outputs of the first decoder are connected together and with the third and fourth outputs of this decoder make up the second output of the control unit , the third and fourth outputs of the second decoder are connected together and with the first and second outputs of this decoder are the third output of the control unit, the fourth output of which are the outputs a reversible binary counter and shaper, characterized in that a calibration unit is introduced into it, the first and second outputs of which are connected to the third and fourth inputs of the first trigger, respectively.
RU2008148402/09A 2008-12-08 2008-12-08 Two-channel null radiometre RU2393502C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148402/09A RU2393502C1 (en) 2008-12-08 2008-12-08 Two-channel null radiometre

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148402/09A RU2393502C1 (en) 2008-12-08 2008-12-08 Two-channel null radiometre

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2393502C1 true RU2393502C1 (en) 2010-06-27

Family

ID=42683775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008148402/09A RU2393502C1 (en) 2008-12-08 2008-12-08 Two-channel null radiometre

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393502C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460081C2 (en) * 2010-11-23 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Multichannel null radiometer
RU2541426C1 (en) * 2013-09-23 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Multi-receiver zero radiometer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460081C2 (en) * 2010-11-23 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Multichannel null radiometer
RU2541426C1 (en) * 2013-09-23 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Multi-receiver zero radiometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tiuri Radio astronomy receivers
JP3909102B2 (en) RF power measuring device
US6348829B1 (en) RMS-DC converter having detector cell with dynamically adjustable scaling factor
Filatov et al. A microwave four-channel null L-band radiometer
KR20190049096A (en) Automotive radar system
CN112272036A (en) Temperature compensation device and method for radio frequency receiver and radio frequency receiver
CN114978054B (en) Self-zeroing operational amplifier
RU2619841C1 (en) Zero radiometer
RU2393502C1 (en) Two-channel null radiometre
US7436165B2 (en) Device for measuring very short current pulses
HU196513B (en) Apparatus for measuring voltage by sampling
RU2439594C1 (en) Zero radiometer
RU2460081C2 (en) Multichannel null radiometer
RU2642475C2 (en) Zero radiometer
US9140739B2 (en) On-chip resistor calibration in semiconductor devices
US7221141B2 (en) Switched measuring system and method for measuring radiant signals
CN217693262U (en) AGC circuit with temperature compensation and receiver
TWI603578B (en) Integrated technique for enhanced power amplifier forward power detection
RU2235340C1 (en) Null radiometer
RU2745796C1 (en) Fast zero radiometer
RU2541426C1 (en) Multi-receiver zero radiometer
RU2698488C1 (en) Zero radiometer
RU2211455C1 (en) Radiometer
RU2093845C1 (en) Zero radiometer
RU2794063C1 (en) Microwave radiometer

Legal Events

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

Effective date: 20141209