SU1626210A1 - Modulation radiometer - Google Patents
Modulation radiometer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1626210A1 SU1626210A1 SU864008123A SU4008123A SU1626210A1 SU 1626210 A1 SU1626210 A1 SU 1626210A1 SU 864008123 A SU864008123 A SU 864008123A SU 4008123 A SU4008123 A SU 4008123A SU 1626210 A1 SU1626210 A1 SU 1626210A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- synchronous detector
- voltage
- divider
- Prior art date
Links
Description
1one
(21)4008123/09 (22)03.07.86 (46)07.02 91. Бюл. (72) В С.Гэевский, С.В Маречек Ю В Мешков . Ю.Н Муськин и В.М Пол ков (53)621.317(0888)(21) 4008123/09 (22) 07/03/86 (46) 07.02 91. Bull. (72) In S.Gayevsky, S.V. Marechek Yu In Meshkov. Yu.N. Muskin and V.M. Polkov (53) 621.317 (0888)
(56)Есепкина Н.А и др. Радиотелескопы и радиометры М.: Наука, 1973(56) Esepkina N.A. and others. Radio telescopes and radiometers M .: Nauka, 1973
Авторское свидетельство СССР № 1105832, кл G 01 R 29/08,1984USSR Author's Certificate No. 1105832, class G 01 R 29 / 08,1984
(54) МОДУЛЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР(54) MODULATING RADIOMETER
(57)Изобретение относитс к технике СВЧ. Цель изобретени - повышение точности измерений. Модул ционный радиометр содержит антенну 1, модул тор 2, направленный ответвитель 3, приемно-усилительный блок 4, синхронные детекторы 5, 13 и 14, сумматор 6, делители 7 и 16 напр жений,(57) The invention relates to a microwave technique. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The modulation radiometer contains antenna 1, modulator 2, directional coupler 3, receiving-amplifying unit 4, synchronous detectors 5, 13 and 14, adder 6, dividers 7 and 16 voltages,
блоки 8 и 17 регистрации (БР), задающие г-ры 9 и 11, г-р 10 шума, коммутатор 12 и блок 15 вычитани . В радиометре прием мощности теплового излучени исследуемого обьекта производитс при двух различных заданных значени х мощности шумового сигнала, вырабатываемого г-ром 10. Цель достигаетс путем формировани на выходе БР 8 посто нного напр жени , которое пропорционально радиационной температуре объекта и не зависит от коэффициента передачи радиометра и коэффициента отражени на границе раздела антенна-объект, а на выходе БР 17-напр жени , которое пропорционально коэффициенту отражени на границе раздела антенна - объект и не зависит от коэффициента передачи радиометра и точности поддержани температур г-ра 10. 2 ил.registration blocks 8 and 17 (BR), which assigns Mr. 9 and 11, Mr. 10 noise, switch 12 and subtraction unit 15. In the radiometer, the thermal radiation power of the object under study is received at two different predetermined values of the noise signal power generated by r-10. The goal is achieved by forming a constant voltage at the output of the BD 8, which is proportional to the radiation temperature of the object and does not depend on the transmission coefficient of the radiometer and the reflection coefficient at the antenna-object interface, and at the output of the BR a 17-voltage, which is proportional to the reflection coefficient at the antenna interface, is an object and does not depend t from the transmission factor of the radiometer and the accuracy of temperature 10. g-ra-2-yl.
(Л(L
СWITH
оabout
ЮYU
оabout
ЮYU
оabout
Изобретение относитс к технике СВЧ, а именно к модул ционным радиометрическим приемникам СВЧ-диапазона, примен емым дл приема и измерени электромагнитного излучени объектов, прилегающих непосредственно к антенне, например, дл определени глубинной радиационной температуры тканей биологических объектов, почвогрунтов. водных растворов и других полупровод щих сред, а также дл измерени излучательных характеристик этих сред на границе антенна - объект.The invention relates to microwave technology, in particular to modulation radiometric microwave receivers used to receive and measure electromagnetic radiation of objects adjacent directly to the antenna, for example, to determine the depth of radiation temperature of biological tissue, soil. aqueous solutions and other semiconducting media, as well as for measuring the radiative characteristics of these media at the antenna-object interface.
Цель изобретени - повышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.
На фиг.1 приведена структурна электрическа схема модул ционного радиометра; на фиг.2 - эпюры, по сн ющие его работу.Figure 1 shows the structural electrical circuit of the modulation radiometer; 2 shows diagrams for his work.
Модул ционный радиометр содержит антенну 1, модул тор 2, направленный от- ветвитель 3, приемно-усилительный блок 4, первый синхронный детектор 5, сумматор 6, первый делитель 7 напр жений, первый блок 8 регистрации, первый задающий генератор 9, генератор 10 шума, второй задающий генератор 11, коммутатор 12, второй 13 и третий 14 синхронные детекторы, блок 15 вычитани , второй делитель 16 напр жений , второй блок 17 регистрации.The modulation radiometer contains antenna 1, modulator 2, directional otvetvitel 3, receiving and amplifying unit 4, first synchronous detector 5, adder 6, first voltage divider 7, first recording unit 8, first master oscillator 9, noise generator 10 the second master oscillator 11, the switch 12, the second 13 and the third 14 synchronous detectors, the subtraction unit 15, the second voltage divider 16, the second registration block 17.
Приемно-усилительный блок в простейшем случае содержит последовательно сое- диненные усилитель высокой частоты, квадратичный детектор и фильтр нижних частот .In the simplest case, the receiver / amplifier unit contains a series-connected high-frequency amplifier, a quadratic detector and a low-pass filter.
В радиометре прием мощности теплового излучени исследуемого объекта производитс при двух различных заданных значени х мощности шумового сигнала, например , ТШ2 Тш1, вырабатываемого генератором 10 шума. Это необходимо дл измерени коэффициента отражени на границе раздела антенна - объект и точного определени радиационной температуры в услови х флуктуации коэффициента отражени , а также дл учета флуктуации коэффициента передачи тракта радиометра.In the radiometer, the thermal radiation power of the object under study is received at two different predetermined values of the noise signal power, for example, TS2 Tch1, produced by the noise generator 10. This is necessary to measure the reflection coefficient at the antenna-object interface and to accurately determine the radiation temperature under conditions of reflection coefficient fluctuations, as well as to take into account fluctuations in the transmission coefficient of the radiometer path.
Модул ционный радиометр работает следующим образом.The modulation radiometer operates as follows.
Мощность теплового СВЧ-излучени исследуемого объекта поступает на границу раздела антенна - объект. Часть мощности. пропорциональна TR, отражаетс от границы раздела и затухает в среде объекта (R-коэффициент отражени на границе раздела антенна - объект).The power of thermal microwave radiation of the object under study arrives at the boundary between the antenna and the object. Part of the power. proportional to TR, reflected from the interface and attenuated in the object environment (R-reflectance at the antenna-object interface).
Оставша с часть мощности, пропорциональна The remaining part of the power is proportional
Т(1-Р)-ТЯ.(1)T (1-P) -TH. (1)
принимаетс антенной 1 и поступает на вход модул тора 2.is received by antenna 1 and fed to the input of modulator 2.
Первый 9 и второй 11 задающий генераторы формируют управл ющие напр жени The first 9 and second 11 master generators form control voltages.
Dpi и UF2 формы меандра частотой FI и F2 соответственно, фазы которых синхронизированы , а частоты св заны соотношениемThe dpi and UF2 forms of the meander are the frequencies FI and F2, respectively, the phases of which are synchronized and the frequencies are related by
F2 -2nFi.(2)F2 -2nFi. (2)
где п - целое число 1, 2, 3where n is an integer 1, 2, 3
0На фиг.2 показан пример диаграмм выходных напр жений первого 9 и второго 11 задающих генераторов, выходного напр жени приемно-усилительного блока 4 и изменени мощности генератора0 Figure 2 shows an example of output voltage diagrams of the first 9 and second 11 master oscillators, the output voltage of the receiver / amplifier unit 4, and variations in the generator power.
5 10 шума дл соотношени частот модул ции F2 2Fi и Т ТШ1 ТШ2.5 10 noise for the ratio of the modulation frequencies F2 2Fi and T ТШ1 ТШ2.
Управл ющее напр жение типа меандра с частотой FI поступает на управл ющий вход модул тора 2 и обеспечивает пооче0 редные подключение и отключение выхода антенны 1 к входу направленного ответви- тел 3. Управл ющее напр жение типа меандра с частотой F2 осуществл ет модул цию мощности генератора 10 шумаA control voltage of the type of a square wave with a frequency of FI is fed to the control input of the modulator 2 and provides alternate connection and disconnection of the output of the antenna 1 to the input of the directional response 3. The control voltage of the square wave with the frequency F2 performs modulation of the generator power 10 noise
5 поочередно до температуры ТШ1 и ТШ2. Поскольку фазы колебаний управл ющих напр жений синхронизированы, а частоты св заны соотношением (2), имеют место четыре повтор ющихс интервала времени,5 alternately to a temperature TSH1 and TSH2. Since the phases of the oscillations of the control voltages are synchronized, and the frequencies are related by the relation (2), there are four repetitive time intervals,
0 обусловленные различными состо ни ми модул тора 2 и генератора 10 шума (фиг.2). Мгновенные значени напр жени Ui, Ua, Уз, 1М, возникающие на выходе приемно-усилительного блока 4 дл каждого0 due to different states of the modulator 2 and the noise generator 10 (Fig. 2). The instantaneous values of the voltage Ui, Ua, Oz, 1M arising at the output of the receiving-amplifier unit 4 for each
5 интервала времени, определ ютс следующим образом.5 time intervals are defined as follows.
Вход направленного ответвител 3 отключен от выхода антенны 1. От генератора 10 шума поступает на выход модул тора 2The input of the directional coupler 3 is disconnected from the output of the antenna 1. From the noise generator 10 it goes to the output of the modulator 2
0 через направленный ответвитель 3 мощность шума с температурой ТШ1. Далее этот шумовой сигнал полностью отражаетс от закрытого модул тора 2 и проходит через направленный ответвитель 3 на выход при5 емно-усилительного блока 40 through a directional coupler 3 noise power with temperature ТШ1. Further, this noise signal is completely reflected from the closed modulator 2 and passes through the directional coupler 3 to the output of the 5-amp amplifier unit 4
и1 КТШ1 + С, (3)и1 КТШ1 + С, (3)
где К - размерный коэффициент передачи радиометра от входа модул тора 2 до выхода приемно-усилительного блока 4;where K is the dimensional transmission coefficient of the radiometer from the input of the modulator 2 to the output of the receiving and amplifying unit 4;
0 С - посто нна составл юща напр жени , одинакова дл всех четырех интервалов времени.0 C is a constant component of the voltage, the same for all four time intervals.
Вход направленного ответвител 3 отключен от выхода антенны 1.The input of the directional coupler 3 is disconnected from the antenna output 1.
5От генератора 10 шума поступает на5From the noise generator 10 comes to
выход модул тора 2 через направленный ответвитель 3 мощность шума с температурой ТШ2, далее аналогично первому интервалу времени имеютthe output of the modulator 2 through the directional coupler 3 is the noise power with temperature ТШ2, then, similarly to the first time interval,
U2 КТШ2 + С.(4)U2 KTSh2 + S. (4)
Вход направленного ответвител 3 подключен к выходу антенны 1. Мощность теплового СВЧ-излучени , прин та антенной 1, согласно (1) поступает через модул тор 2 и направленный ответвитель 3 на выход приемно-усилительного блока 4. От генератора 10 шума поступает на выход модул тора 2 через направленный ответвитель 3 мощность шума с температурой ТШ1, далее этот шумовой сигнал проходит через открытый модул тор 2 в антенну 1,частично отражаетс от границы раздела антенна - объект с коэффициентом отражени R, проходит через открытый модул тор 2, направленный ответвитель 3 на выход приемно-усилительного блока 4. При этом мгновенное значение напр жени , возникающее на выходе приемно-усилительного блока 4, дл третьего интервала времени пропорционально сумме мощностей сигналовThe input of the directional coupler 3 is connected to the output of the antenna 1. The power of thermal microwave radiation received by antenna 1, according to (1) is fed through the modulator 2 and the directional coupler 3 to the output of the receiving and amplifying unit 4. From the noise generator 10 enters the output of the module of torus 2 through the directional coupler 3, the noise power with temperature ТШ1, then this noise signal passes through the open modulator 2 to the antenna 1, partially reflects from the interface of the antenna - an object with a reflection coefficient R, passes through the open modulator 2, the coupler 3 to the output of the receiver-amplifier unit 4. The instantaneous voltage value that occurs at the output of the receiver-amplifier unit 4 for the third time interval is proportional to the sum of the signal powers
Кз КТ(1 -R)+ KTuii R С. (5)Кз КТ (1 -R) + KTuii R С. (5)
Вход направленного ответвител 3 подключен к выходу антенны 1. Мощность теплового СВЧ-излучени исследуемого объекта проходит до выхода приемно-усилительного блока 4, как и в случае третьего интервала времени.The input of the directional coupler 3 is connected to the output of the antenna 1. The thermal microwave power of the object under study passes to the output of the receiving-amplifier unit 4, as in the case of the third time interval.
От генератора 10 шума поступает на выход модул тора 2 через направленный ответвитель 3 мощность шума с температурой ТШ2, далее этот шумовой сигнал проходит на выход приемно-усилительного блока 4 аналогично третьему интервалу времени.From the generator 10, the noise is fed to the output of the modulator 2 through the directional coupler 3, the noise power with temperature ТШ2, then this noise signal passes to the output of the receiving-amplifier unit 4, similarly to the third time interval.
При этом на его выходе возникает мгновенное значение напр жени At the same time, an instantaneous voltage value occurs at its output.
U КТ (1 - R) + КТш2 R + С.(6)U КТ (1 - R) + КТш2 R + С. (6)
Выходное напр жение приемно-усилительного блока 4, представл ющее собой периодически повтор ющуюс последовательность напр жений lh, U2, Ua. CM, поступает на входы первого синхронного детектора 5 и коммутатора 12. На о юрный вход первого синхронного детектора 5 подаетс напр жение типа меандра с частотой FI, При этом на его выходе после интегрировани (сглаживани ) с заданной посто нной времени т 1/Fi получают посто нное напр жениеThe output voltage of the receiving-amplifier unit 4, which is a periodically repeating sequence of voltages lh, U2, Ua. CM arrives at the inputs of the first synchronous detector 5 and switch 12. The first input of the first synchronous detector 5 is supplied with a voltage of the type square with frequency FI, and its output after integration (smoothing) with a given time constant t 1 / Fi is obtained constant voltage
Uci Кз + lU- Ui - U2 Uci Кз + lU- Ui - U2
-2кто - )-к(Гш1 + тШ2Х1 -R). (7)-2kto -) -k (Gsh1 + tSh2H1 -R). (7)
Коммутатор 12, на управл ющий вход которого поступает напр жение типа меандра с частотой FI, поочередно подключает входы второго 13 и третьего 14 синхронных детекторов соответственно к выходу приемно-усилительного блока 4. При этом наThe switch 12, to the control input of which a square-wave type voltage is applied with the frequency FI, alternately connects the inputs of the second 13 and third 14 synchronous detectors to the output of the receiving and amplifying unit 4, respectively.
выходах этих детекторов после интегрировани (сглаживание) с заданной посто нной времени соответственно получают посто нные напр жени 5Uc2 U4 - U3 К (Тш2 - Tu,i)R(8)the outputs of these detectors after integration (smoothing) with a given time constant, respectively, receive a constant voltage 5Uc2 U4 - U3 K (Tm2 - Tu, i) R (8)
и /and /
UC3 U2 - Ui К - ТШ1).(9)UC3 U2 - Ui K - TSH1). (9)
которые подаютс в блок 15 вычитани .which are fed to subtraction unit 15.
Выходное напр жение блока 15 вычита- 10 ни ,The output voltage of block 15 is subtracted, 10
UC2 UC3 - Uc2 К (Tu,2 - ТыХ1 - R) (Ю) поступает на вход первого делител 7 напр жений и сумматор 6 дл компенсации посто нной составл ющей напр жени 5 UCL обусловленной наличием в (7) члена Кч (ТШ1 + ТШ2Х1 R)- Причем коэффициенты передачи входов сумматора 6 выбираютс так, чтобы выполн лось равенствоUC2 UC3 - Uc2 K (Tu, 2 - TyX1 - R) (S) is fed to the input of the first voltage divider 7 and adder 6 to compensate for the constant component voltage UCL 5 due to the presence of the Kch member in (7) (TSH1 + TSSh2X1 R) - Moreover, the transfer coefficients of the inputs of the adder 6 are chosen so that the equality
а() о (ТШ2-ТшО,(11)а () о (ТШ2-ТШО, (11)
0 где a, b - коэффициенты передачи соответственно второго и первого входов сумматора .Where a, b - transfer coefficients, respectively, of the second and first inputs of the adder.
Таким образом, на вход делимого первого делител напр жений 7 в качестве де- 5 лимого поступает напр жениеThus, the input of the divisible first voltage divider 7 is the voltage
UT 2KaT(1 - R),(12)UT 2KaT (1 - R), (12)
а после проведени операции делени в нем на вход первого блока 8 регистрации поступает посто нное напр жение 0 ут2 КаТ(1 -R), .and after the division operation in it, the input voltage of the first registration unit 8 receives a constant voltage of 0 ut2 QT (1 -R),.
Т Кс2 гЦТшУ-ТиГМТ ТГ) ( которое пропорционально радиационной температуре объекта, не зависит от коэффициента передачи радиометра и коэффици- 5 ента отражени на границе раздела антенна - объект.T Кс2 гЦТшУ-ТиГМТ ТГ) (which is proportional to the radiation temperature of the object, does not depend on the transmission coefficient of the radiometer and the reflection coefficient at the antenna-object interface.
Посто нные коэффициенты а и b определ ютс в процессе калибровки прибора. Дл измерени коэффициента отрэже- 0 ни на границе раздела антенна - объект на выходе второго делител 16 по вл етс напр жениеThe constant coefficients a and b are determined during instrument calibration. To measure the coefficient of the reflection 0 or at the interface of the antenna - the object at the output of the second divider 16 appears
Uc2 К(Тц,г -ТщрР. . Uc2 K (TC, g-TShrR..
LJ К - i| - 7f-rт - vLJ K - i | - 7f-rt - v
исз К (ТШ2 - ТШ1)v ISZ K (TSH2 - TSH1) v
5 которое подаетс на вход второго блока 17 регистрации. Это напр жение пропорционально коэффициенту отражени на границе раздела антенна - объект и не зависит от коэффициента передачи радиометра и точ05 which is fed to the input of the second registration unit 17. This voltage is proportional to the reflection coefficient at the antenna-object interface and is independent of the transmission coefficient of the radiometer and the accuracy
ности поддержани температур генератораto maintain generator temperatures
10 шума.10 noise.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864008123A SU1626210A1 (en) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | Modulation radiometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864008123A SU1626210A1 (en) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | Modulation radiometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1626210A1 true SU1626210A1 (en) | 1991-02-07 |
Family
ID=21216566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864008123A SU1626210A1 (en) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | Modulation radiometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1626210A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2675670C1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Radiometric measurement of coefficient of reflection in broadband frequency |
RU2698523C1 (en) * | 2018-12-14 | 2019-08-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for remote determination of thermodynamic temperature of fast-flowing process developing in radiotransparent object, device for its implementation, methods of calibrating device and noise generator as part of this device |
-
1986
- 1986-07-03 SU SU864008123A patent/SU1626210A1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2675670C1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Radiometric measurement of coefficient of reflection in broadband frequency |
RU2698523C1 (en) * | 2018-12-14 | 2019-08-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for remote determination of thermodynamic temperature of fast-flowing process developing in radiotransparent object, device for its implementation, methods of calibrating device and noise generator as part of this device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4403857A (en) | Distance measuring device and method | |
CA1333633C (en) | Radar noise test set | |
US3213449A (en) | Distance measuring system | |
SU1626210A1 (en) | Modulation radiometer | |
CN111289994B (en) | Frequency modulation continuous wave laser radar ranging method based on double heterodyne mixing | |
SU1626211A1 (en) | Modulation radiometer | |
RU2485462C2 (en) | Radiometer for measurement of depth temperatures of objects (radio thermometer) | |
CN207780105U (en) | A kind of half-wave voltage measuring device of electrooptic modulator | |
SU1626205A1 (en) | Radiometer | |
SU1617387A1 (en) | Radiometer | |
US3116463A (en) | Frequency stabilization system | |
JPS62159928A (en) | Frequency response measuring instrument for optical reception system | |
CA1175566A (en) | Method of and device for radiometric measurement of the noise temperature in the high frequency and microwave range | |
CN113258998B (en) | Optical link delay rapid measuring device based on optical mixing and delay quantization | |
SU1105832A1 (en) | Modulation radiometer of uhf range | |
RU2013008C1 (en) | Device for resting of serviceability of superheterodyne receiver | |
SU754442A1 (en) | Method of linearization of characteristics of differential frequency sensors | |
SU1504627A1 (en) | Modulation radiometer | |
US2748384A (en) | Automatic frequency control circuit | |
RU2139522C1 (en) | Multifunctional thermo-microwave imager | |
RU2698488C1 (en) | Zero radiometer | |
RU2093845C1 (en) | Zero radiometer | |
SU1364998A1 (en) | Method of determining parameters of extended microwave circuits | |
SU1492310A1 (en) | Panoramic four-terminal network gain meter | |
SU958876A1 (en) | Device for measuring non-electrical values |