Нульовий модуляційний радіометр

Нульовий модуляційний радіометр, який містить НВЧ-антену, послідовно з'єднані перший комутатор, НВЧ-підсилювач, НВЧ-змішувач, підсилювач проміжної частоти, амплітудний детектор, перший підсилювач низької частоти і перший синхронний детектор, перший генератор опорної частоти, вихід якого сполучено з керуючим входом першого комутатора і другим входом першого синхронного детектора, гетеродин, вихід якого приєднано до другого входу НВЧ-змішувача, послідовно з'єднані перший генератор шуму та перший електрично керований атенюатор, перший інтегратор, вихід якого сполучено з керуючим входом першого електрично керованого атенюатора, другі комутатор, синхронний детектор та генератор опорної частоти, вихід якого з'єднаний з керуючим входом другого комутатора та другим входом другого синхронного детектора, який відрізняється тим, що в нього введені подільник потужності, перший та другий спрямовані відгалужувані, другі підсилювач низької частоти, інтегратор, електрично керований атенюатор і генератор шуму, третій електрично керований атенюатор, двоканальний аналогоцифровий перетворювач, мікроЕОМ з дисплеєм, цифро-анапоговий перетворювач та фільтр нижніх частот, вхід якого з'єднаний з виходом першого синхронного детектора, а вихід сполучений з входом першого інтегратора і з входом другого підсилювача низької частоти, вихід якого з'єднаний з входом другого синхронного детектора, вихід якого через другий інтегратор сполучено з керуючим входом другого атенюатора, вхід якого з'єднаний з другим плечем подільника потужності, вхід якого через третій атенюатор з'єднаний з виходом другого комутатора, перший вхід якого сполучено з виходом другого генератора шуму, а другий вхід з еквівалентним навантаженням, перше плече подільника потужності з'єднано з входом першого спрямованого в ід гал ужу вач а, увімкненого між виходом НВЧ-антени та першим входом першого комутатора, вихід другого атенюатора сполучено з входом другого спрямованого відгалужувача, який включено між виходом першого атенюатора та другим входом першого комутатора, входи двоканального аналого-цифрового перетворювача підключені до виходів першого та другого інтеграторів, а виходи приєднані до мікроЕОМ, перший вихід якої через цифрс-аналоговий перетворювач приєднаний до керуючого входу третього атенюатора, а другий - до входу дисплея. О CM CNJ т 00 CM Винахід належить до галузі вимірювання електромагнітного випромінювання біологічних об'єктів у діапазоні надзвичайно високих частот (НЗВЧ) і може бути використаний для реєстрації як власного випромінювання біологічних об'єктів, так і залежності інтенсивності власного випромінювання від внутрішніх та зовнішніх факторів, рівня зовнішнього опромінювання цих об'єктів шумовим сигналом НЗВЧ-діапазону, а також для оцінки поглинальної та відбивної здатності біологічних об'єктів залежно від інтенсивності зовнішнього опромінювання. Медико-біологічні дослідження показали, що взаємодія нетеплового (низькоіитенсивного) випромінювання міліметрових хвиль з біологічними об'єктами має нелінійний характер (див. Петросян В.Н., Гуляев Ю.В., Житнева Э.А. и др. Взаимодействие физических и биологических объектов с электромагнитным излучением КВЧ-диаиазона // Радиотехника и электроника. - 1995. - Т 40 - Вып. 1) Ефект впливу на об'єкт має частотно-запежний характер, спостерігається порогове значення взаємодіючої потужності. РадІотеплове випромінювання людини фіксують за допомогою НВЧ-радіометрів з флуктуаційною чутливістю -1-10-22 Вт/Гцсм 2 (див. Сітько С П., Яненко О.П. Пряма реєстрація нерівноважного електромагнітного випромінювання людини в мм-діапазоні // Фішка живого. -1997. - Т. 5. - № 2. С 60). 28122 Відомий нульовий модуляційний радіометр (див Есепкин Н А , Корольков Д В , Парийский Ю Н Радиотелескопы и радиометры - М Наука, 1973 - С 257-258, рис 156а), виконаний за схемою одноканального комутаційного перетворення, який містить антену, еквівалент антени (генератор еквівалентного шуму антени), комутатор, приймач, що має у своєму складі НВЧ-пщсилювач, НВЧзмішувач, підсилювач проміжної частоти, квадратичний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор, генератор опорної частоти, вихід якого з'єднаний з керуючим входом синхронного детектора та комутатора, а другий вхід якого з'єднаний з генератором еталонного шуму Недоліком нульового модуляційного радіометра є низька точність вимірювання НВЧ-випромінюаання через частотну залежність коефіцієнта пропускання елементів хвилевидного тракту, яке призводить до виникнення сигналу помилки на виході радіометра Відомий також нульовий модуляційний радіометр по ас СРСР № 1553924, кл G01R 29/08, 1984 (БИ №12, 1990), який містить НВЧ-антену, послідовно з'єднані перший комутатор, НВЧпідсилювач, НВЧ-змішувач, підсилювач проміжної частоти, амплітудний детектор, перший підсилювач низької частоти t перший синхронний детектор, перший генератор опорної частоти, вихід якого сполучено з керуючим входом першого комутатора і другим входом першого синхронного детектора, гетеродин, вихід якого приєднано до другого входу НВЧ-змішувача, послідовно з'єднані перший генератор шуму та перший електрично керований атенюатор, перший інтегратор, вихід якого сполучено з керуючим входом першого електрично керованого атенюатора, другі - комутатор, синхронний детектор та генератор опорної частоти, вихід якого з'єднаний з керуючим входом другого комутатора та другим входом другого синхронного детектора Окрім того, радіометр містить третій амплітудний детектор, другий вхід якого приєднаний до виходу другого генератора опорної частоти, вихід третього синхронного детектора через перший інтегратор сполучений з керуючим входом першого атенюатора, вихід першого генератора опорно* частоти з'єднаний з керуючим входом гетеродина Позитивним у відомому радіометрі є незалежність вихідного сигналу третього синхронного детектора від частотної нерівномірності хвилевидного тракту Однак відомий нульовий модуляційний радіометр може тільки приймати власне випромінювання об'єктів та порівнювати його за інтенсивністю з шумовим сигналом вмонтованого генератора шуму Це обумовлено тим, що генератор шуму за допомогою вхідного комутатора періодично приєднується до ЗВЧ-підсилювача приймального тракту та повністю роз'єднаний з ЗВЧ-антеною Задачею винаходу є створення такого нульового модуляційного радіометра, в якому за рахунок введення в його структурну схему нових блоків і зв'язків можна було б роздільно вимірювати інтенсивність власного випромінювання біологічного об'єкта та відбитого випромінювання залежно від потужності зовнішнього електромагнітного сигналу або інших факторів Поставлена задача вирішується тим, що у ну льовий модуляційний радіометр який містить НВЧ-антену, послідовно з'єднані перший комутатор, НВЧ-пщсилювач, НВЧ-змішувач, підсилювач проміжної частоти, амплітудний детектор перший підсилювач низької частоти і перший синхронний детектор, перший генератор опорної частоти, вихід якого сполучено з керуючим входом першого комутатора і другим входом першого синхронного детектора, гетеродин, вихід якого приєднано до другого входу НВЧ-змішувача, послідовно з'єднані перший генератор шуму та перший електрично керований атенюатор, перший інтегратор, вихід якого сполучено з керуючим входом першого електрично керованого атенюатора, другі — комутатор, синхронний детектор та генератор опорної частоти, вихід якого з'єднаний з керуючим входом другого комутатора та другим входом другого синхронного детектора, згідно з винаходом, введені подільник потужності, перший та другий спрямовані відгалужувачі, другі -підсилювач низької частоти, інтегратор, електричне керований атенюатор і генератор шуму, третій електрично керований атенюатор, двоканальний аналого-цифровий перетворювач, мікроЕОМ з дисплеєм, цифроаналоговий перетворювач та фільтр нижніх частот, вхід якого з'єднаний з виходом першого синхронного детектора, а вихід - з входом першого інтегратора і з входом другого підсилювача низької частоти, вихід якого з'єднаний з входом другого синхронного детектора, вихід якого через другий інтегратор сполучено з керуючим входом другого атенюатора, вхід якого з'єднаний з другим плечем подільника потужності, вхід якого через третій атенюатор з'єднаний з виходом другого комутатора, перший вхід якого сполучено з виходом другого генератора шуму, а другий вхід - з еквівалентним навантаженням, перше плече подільника потужності з'єднане з входом першого спрямованого відгалужувача, увімкненого між виходом НВЧантени та першим входом першого комутатора, вихід другого атенюатора сполучено з входом другого спрямованого відгалужувача, який включено між виходом першого атенюатора та другим входом першого комутатора, входи двоканального аналого-цифрового перетворювача, підключені до виходів першого та другого інтеграторів, а виходи приєднані до мікроЕОМ, перший вихщ якої через цифро-аналоговий перетворювач приєднаний до керуючого входу третього атенюатора, а другий до входу дисплея Завдяки введенню в схему нульового модуляційного радіометра двох спрямованих відгалужувачів, подільника потужності, двох додаткових атенюаторів, другого генератора шуму і комутатора та інших елементів з'явилася можливість одночасно приймати сигнали, обумовлені власним електромагнітним випромінюванням біологічного об'єкта та властивістю об'єкта поглинати або відбивати зовнішнє опромінювання у НЗВЧ-діапазоні Розподіл ПОСТІЙНОЇ та змінної складової сигналу на виході першого синхронного детектора за допомогою першого інтегратора та другого підсилювача низької частоти, використання другого інтегратора для управління атенюатором у мережі другого спрямованого відгалужувача дало можливість за сигналом управління першого атенюатора 28122 визначати інтенсивність власного випромінювання об'єкта, а за сигналом управління другим атенюатором — інтенсивність зовнішнього відбитого або поглинутого випромінювання Приєднання виходів інтеграторів через двоканальний аналого-цифровий перетворювач до мікроЕОМ вихід якої через цифроаналоговий перетворювач з'єднаний із керуючим входом третього атенюатора забезпечило синхронну зміну рівня опромінювання біологічного об'єкта з часом реєстрації двох керуючих сигналів що дало змогу роздільно вимірювати і реєструвати інтенсивності власного випромінювання об'єкта та відбитого випромінювання залежно від потужності ЗОВНІШНЬОГО електромагнітного опромінювання На кресленні наведена структурна схема нульового модуляційного радіометра Нульовий модуляційний радіометр містить надвисокочастотну антену 1, перший спрямований відгалужувач 2, перший комутатор З, НВЧпідсилювач 4, НВЧ-змішувач 5, гетеродин 6 перший генератор 7 опорної частоти, підсилювач проміжної частоти (ППЧ) 8, амплітудний детектор (АД) 9, перший підсилювач низької частоти (ПНЧ) 10, перший синхронний детектор 11 фільтр низьких частот (ФНЧ) 12, перший інтегратор 13, другий спрямований відгалужувач 14 перший електрично керований атенюатор 15, перший генератор шуму 16, другий ПНЧ 17, другий СД 18, другий інтегратор 19, другий електричне керований атенюатор 20, ПОДІЛЬНИК потужності 21, третій електрично керований атенюатор 22, аналого-цифровий перетворювач 23, другий генератор 24 опорної частоти, другий комутатор 25, еквівалентне навантаження 26, другий генератор шуму 27, мжроЕОМ 28, цифро-аналоговий перетворювач 29 та дисплей ЗО НВЧ-антена 1 через спрямований відгалужувач 2 з'єднана з першим входом комутатора 3, до виходу Якого приєднані послідовно сполучені НВЧпідсилювач 4, НВЧ-змішувач 5 з гетеродином 6, ППЧ 8, АД 9 ПНЧ 11 і ФНЧ 12 До виходу ФНЧ 12 приєднано інтегратор 13, виходом сполучений з керуючим входом 15 першого електрично керованого атенюатора який включено між спрямованим відгалужувачем 14 та генератором шуму 16 До виходу ФНЧ 12 увімкнені також послідовно з'єднані ПНЧ 17, СД 18 та інтегратор 19 Вихід інтегратора 19 з'єднаний з керуючим входом атенюатора 20, до другого входу якого приєднані послідовно сполучені подільник потужності 21, атенюатор 22 та комутатор 25, один вхід якого підключено до еквівалентного навантаження 26 а другий вхід - до генератора шуму 27 Керуючий вхід комутатора 3 та другий вхід СД 11 приєднані до виходу генератора 7 першої опорної частоти, а керуючий вхід комутатора 25 та другий вхід СД 18 — до виходу генератора 24 другої опорної частоти Вхід спрямованого відгалужувача 2 приєднано до плеча подільника потужності 21, а вхід спрямованого відгалужувача 14 - до виходу атенюатора 20 Вихід спрямованого відгапужувача 14 з'єднано 3 другим входом комутатора 3 Виходи інтеграторів 13 та 19 через двоканальний аналого-цифровий перетворювач 23 сполучені з мікроЕОМ 28, перший вихід якої через цифро-аналоговий пере творювач підключено до керуючого входу атенюатора 22, а другий - до дисплея 30 Нульовий модуляційний радіометр працює так Генератор 7 першої опорної частоти формує низькочастотний сигнал прямокутної форми частотою Fi, ЯКИЙ керує першим комутатором 3 та першим синхронним детектором 11 При перемиканні комутатора вхід НВЧ-підсилювача 4 періодично приєднується до виходу антени 1 через спрямований відгалужувач 2 або до виходу першого шумового генератора 16 через спрямований відгалужувач 14 та перший атенюатор 15 Генератор 24 другої опорної частоти Рг також формує сигнал низької частоти прямокутної форми, причому F2