Модуляційний радіометр

39784 Винахід відноситься до радіотехнічних вимірювань, зокрема, до пристроїв для вимірювання радіояскравісної температури різноманітних об'єктів. Винахід може бути використаний при дослідженні атмосфери, земної і водної поверхонь, а також у радіоастрономії, медицині. Відомі модуляційні радіометри, у яких для вимірювань слабких шумових сигналів на фоні внутрішніх шумів приймача застосовується періодичне підключення сигналу приймальної антени або джерела опорного шуму до входу приймача, а для калібрування радіометра застосовують додатковий перемикач і генератор шуму. Так, відомий модуляційний радіометр, описаний у (Радиолокационные методы исследования Земли / Под ред. Ю.А.Мельника. - М.: Советское радио, 1980. - С.86, фиг. 3.2.), який містить: антену, перший перемикач, призначений для підключення еталона температури або антени до входу другого перемикача, що призначений для періодичного підключення генератора опорного шуму або антени до входу приймача, приймач і підключений до виходу приймача синхронний підсилювач. У описаному радіометрі вихідний сигнал приймача у вигляді шуму надходить на синхронний підсилювач, що виділяє корисний сигнал із шумів приймача. У такому радіометрі для калібрування радіометра використовують як еталон температури еталонний генератор шуму, для чого першим перемикачем до входу другого перемикача підключають еталонний генератор шуму замість антени. Проте при цьому під час калібрування неможливе спостереження за об'єктом, і внаслідок різночасності процесів калібрування і вимірювання виникає, додаткова похибка вимірювання температури. Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, що пропонується, є радіометр, описаний в авторському свідоцтві СРСР №1493961-А1, МКИ4 G01R29/08, опубл. 15.07.89 р. Цей радіометр містить приймальну антену, з'єднану з першим входом першого перемикача, еталонний генератор шуму, з'єднаний із другим входом першого перемикача, до першого і другому виходів якого підключені входи першого і другого приймачів, відповідно, а до виходів приймачів підключені перший і другий входи другого перемикача, відповідно, при цьому до виходів другого перемикача підключений пристрій віднімання, а керуючі входи першого і другого перемикачів з'єднані з виходом генератора модуляції. Цей радіометр має високу флуктуаційну чутливість, але в ньому відсутня можливість калібрування. У основу винаходу поставлена задача, створити такий модуляційний радіометр, у якому за ра- хунок введення нових елементів, визначеним чином включених у вхідну і вихідну частини відомого радіометра, забезпечується калібрування радіометру в реальному масштабі часу, що дозволить підвищити точність вимірювань і знизити вимоги до стабільності коефіцієнта передачі радіометра. Для досягнення цього технічного результату у відомому радіометрі, що містить приймальну антену, з'єднану з першим входом першого перемикача, перший еталонний генератор шуму, з'єднаний з другим входом першого перемикача, до першого і другого виходів якого підключені входи першого і другого приймачів, відповідно, другий перемикач, перший і другий входи якого з'єднані з виходами приймачів, відповідно, а керуючі виходи першого і другого перемикачів з'єднані з виходом генератора модуляції, відповідно до винаходу, додатково введений другий еталонний генератор шуму, що підключений до третього входу першого перемикача, а до першого і другого виходів другого перемикача підключений перший і другий синхронні підсилювачі, відповідно, причому вихід другого синхронного підсилювача з'єднаний із керуючим входом другого приймача, а до виходу першого приймача підключений третій синхронний підсилювач, керуючі входи синхронних підсилювачів з'єднані з виходом генератора модуляції. Ознаками, що відрізняють модуляційний радіометр, який пропонується, від прототипу, є нова схема побудови вхідної і вихідної частин радіометру. Ці ознаки дозволяють одержати зазначений технічний результат, тобто забезпечити можливість калібрування радіометру в реальному масштабі часу, що пояснюється таким чином. Генератор модуляції так синхронізує роботу першого і другого перемикачів, що на вхід першого синхронного підсилювача подається сигнали, що надходять з першого і другого еталонних генераторів шуму і перетворені по черзі першим і другим приймачами, відповідно, в той же самий час на другий синхронний підсилювач по черзі через перший і другий приймачі надходить сигнал з антени. Введення другого синхронного підсилювача і з'єднання його виходу з керуючим входом другого приймача дозволило створити коло зворотного зв'язку, завдяки якому на вхід другого синхронного підсилювача надходять сигнали з першого і другого приймачів, однакові по величині, а внаслідок того, що на вхід приймачів подається один і той самий сигнал, то цим забезпечується автоматична підтримка рівності коефіцієнтів передачі двох приймачів. При цьому: - на виході третього синхронного підсилювача є сигнал, пропорційний різниці між сигналом антени і першого еталонного генератора шуму, тобто корисна інформація; - на виході першого синхронного підсилювача є сигнал, пропорційний різниці між сигналом, що відповідає шумовому сигналу першого еталонного генератора шуму і перетвореного першим приймачем, і сигналом, що відповідає шумовому сигналу другого еталонного генератора шуму і перетвореного другим приймачем. При рівності коефіцієнтів передачі двох приймачів, що підтримується автоматично, завдяки введеному зворотному зв'язку, цей сигнал пропорційний різниці температур першого і другого еталонних генераторів шуму, тобто є сигнал калібрування в реальному масштабі часу. Таким чином, введення визначеним чином другого еталонного генератора шуму, двох синхронних підсилювачів дозволило спільно з наявними в прототипі елементами одержати калібрувальний сигнал, а введення третього синхронного підсилювача дозволило при цьому виділити вимірюваний сигнал. Тобто, отримана можливість ка- лібрування радіометру в реальному масштабі часу. Для підтвердження можливості здійснення винаходу додається наступне креслення: фігура, на якій надана структурна схема радіометру, що пропонується. 39784 Модуляційний радіометр містить антену 1, перший перемикач 2, перший еталонний генератор 3 шуму, другий еталонний генератор 4 шуму, перший приймач 5, другий приймач 6, другий перемикач 7, перший синхронний підсилювач 8, другий синхронний підсилювач 9, третій синхронний підсилювач 10, генератор модуляції 11. Як приймач, у залежності від діапазону приймальних частот, можливо використовувати приймач, що складається з підсилювача і квадратичного детектора або перетворювача, підсилювача проміжної частоти і квадратичного детектора і т.п. Як перший перемикач можна використовувати р-і-n атенюатори і т.п. Другий перемикач, синхронні підсилювачі є стандартними елементами низькочастотних пристроїв (Див., наприклад, Есепки- на Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. - М.: Наука, 1973). Модуляційний радіометр працює наступним чином. Вимірюваний сигнал, прийнятий антеною 1 і відповідний шумовій температурі Та, також сигнали, що відповідають шумовій температурі еталонних генераторів 3 і 4 шуму Т1 і Т3 надходять на перший перемикач 2, а з нього на приймачі 5 і 6. Робота першого перемикача 2 так синхронізована генератором модуляції 11, що перший приймач 5 перетворює сигнали, що відповідають шумовим температурам Т а і Т1, а другий приймач 6 перетворить сигнали, що відповідають шумовим температурам Т а і Т2. Вихідні сигнали приймачів 5 і 6 надходять на другий перемикач 7. Робота другого перемикача 7 так синхронізована генератором модуляції 11, що на першому виході перемикача 7 одержуємо перетворені сигнали, що надходять по черзі через перший і другий приймачі 5 і 6 з еталон- них генераторів 3 і 4 шуму, а на другому виході перемикача 7 одержуємо перетворений сигнал, що надходить з антени 1 по черзі через перший і другий приймачі 5 і 6. Вихідний сигнал із другого синхронного підсилювача 9 надходить на керуючий вхід приймача 6, створюючи при цьому коло зворотного зв'язку. Завдяки цьому колу, на вхід другого синхронного підсилювача надходять сигнали з першого і другого приймачів однакові по величині, а тому що на вхід приймачів подається один і той самий сигнал Та, то цим забезпечується автоматична підтримка рівності коефіцієнтів передачі двох приймачів. На виході синхронного підсилювача 10 одержуємо сигнал, пропорційний різниці температур між температурою еталонного генератора 3 шуму та антени 1 Т1-Та. На виході синхронного підсилювача 8, при рівності коефіцієнтів передачі приймачів, одержуємо сигнал, пропорційний різниці температур еталонних генераторів шуму Т1-Т2, тобто маємо сигнал калібрування в реальному масштабі часу. Таким чином, у модуляційному радіометрі, що пропонується, забезпечена можливість калібрування радіометру в реальному масштабі часу, тобто одночасно з процесом вимірювання, що у свою чергу підвищує точність вимірювань, знижує вимоги до стабільності коефіцієнта передачі радіометру і до збільшення часу спостереження. 39784 Фіг.