Модуляционный радиометр с устройством для калибровки

 

Изобретение м.б. использовано для оперативной калибровки выходного сигнала модуляционных радиометров , предназначенных для приема радиотепловых излучений космических объектов и оперативного определения контрастов радиотеплового излучения земной поверхности. Устройство содержит антенную систему 1, радиометрический канал, состоящий из вентиля (В) 2, блока 3 калибровки, коммутатора (К) 4, В 5 и 6, К 7, гетеродина 8, смесителя 9, опорного генератора 10, делителя 11 частоты, К 12, усипителя 13 промежуточной частоты, квадратичного детектора 1, усилителя 15 НЧ, фазовращателей 16 : и 17, синхронных детекторов 18 и 19, фильтров 20 и 21 НЧ, блока 22 автоматической регулировки усиления, блока 23 команд, К 24, делителя 25 частоты, АЦП 26 и 27, блок 23 команд состоит из инвертора 28, делителя 29 частоть, формирователя 30 импульсов (ФИ) по переднему фронту, ФИ 31 по переднему и заднему фронтам и кольцевого счетчика 32. Точность калибровки увеличивается за счет исключения случайной погрешности, вызванной неидентичностью условий прохождения в радиометре промодулированных с разными частотами калибровочных и принятого антенной излучений . 3 ил. выхой I (П Ю 00 оо 4;: со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (;1

:.4 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

fAg37Pw53j(pе йиа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3718213/24-09 (2.2) 26. 03. 84 (46) 15.03.86. Июл. У 10 (72) В.В.Жилин и В.М.Митенин (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1040451, кл. G 01 W 1/18, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1040450, кл. G 01 W 1/00, G 01 W 1/18, 1983. (54) МОДУПЯЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР С УСТ-.

РОИСТВОМ ДЗИ КАПИВРОВКИ (57) Изобретение м.б. использовано для оперативной калибровки выходного сигнала модуляционных радиометров, предназначенных для приема радиотепловых излучений космических объектов и оперативного определения контрастов радиотеплового излучения земной поверхности. Устройство содержит антенную систему t, радиометрический канал, состоящий из вентиля (В) 2, блока 3 калибровки, ком„„SU„„1218349 A

Ш4 С 01 К 29/26 С 07 W 1 00 мутатора (К) 4, В 5 и 6, К 7, гетеродина 8, смесителя 9, опорного генератора 10, делителя 11 частоты, К 12, усилителя 13 промежуточной частоты, квадратичного детектора 14, усилителя 15 НЧ, фазовращателей 16 и 17, синхронных детекторов 18 и 19, фильтров 20 и 21 НЧ, блока 22 автоматической регулировки усиления, блока 23 команд, К 24, делителя 25 частоты, АЦИ 26 и 27, блок 23 команд состоит из инвертора 28, делителя 29 частоты, формирователя 30 импульсов (ФИ) по переднему фронту, ФИ 31 по переднему и заднему фронтам и кольцевого счетчика 32. Точность калибровки увеличивается за счет исключения случайной погрешности, вызванной неидентичностью условий прохождения в радиометре промодулированных с разными частотами калибровочных и принятого антенной излучений. 3 ил.

I 12

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для оперативной калибровки выходного сигнала модуляционных радиометров, предназначенных для приема радиотепловых излучений космических объектов, а также для оперативного опреде.ления контрастов радиотеплового излучения земной поверхности, Целью изобретения является повышение точности калибровки.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема модуляционного радиометра с устройством для калибровки; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.3структурная электрическая схема блока команд.

Модуляционный радиометр с устройством для калибровки содержит антенную систему 1, радиометрический канал, состоящий из первого вентиля 2, блока 3 калибровки, второго коммутатора 4, второго и третьего вентилей

5 и 6, третьего коммутатора 7, гетеродина 8, смесителя 9, опорного генератора 10, второго делителя 11 частоты, четвертого коммутатора 12,, усилителя 13 промежуточной частоты, квадратичного детектора 14, усилителя 15 низкой частоты, первого и второго фазовращателей 16 и 17, первого и второго синхронных детекторов 18 и 19, первого и второго фильтров 20 и 21 нижних частот, блока

22 автоматической регулировки усиления, блока 23 команд, а также первого коммутатора 24, третьего делителя 25 частоты, первого и второго аналого-цифрового преобразователей 26 и 27. Блок 23 команд состоит из инвертора 28, первого делителя 29 частоты, формирователя 30 импульсов по переднему фронту, формирователя импульсов 31 по переднему и заднему фронтам и кольцевого счетчика 32.

Устройство работает следующим образом.

Процесс калибровки выходного сигнала модуляционного радиометра состоит из последовательности следующих друг за другом, равных между собой нечетных и четных тактов.

В нечетные такты Д t „f,где n — целые числа) калибровки радиотепловое излучение, принятое антенной системой 1, через первый вентиль 2 поступает на первый вход второго коммутатора 4, который переключается с

18349 2 второго делителя 11 частоты, Калиб-, ровочное излучение представляет собой два чередующихся различных зна-: чения излучений известной интенсивности T„и Т, формируемых в блоке

3 калибровки и поступающих соответственно на первый и второй сигналь30 ные входы третьего коммутатора 7.

В результате с выхода второго коммутатора 4 через второй вентиль 5 на первый вход смесителя 9 поступает одновременно модулированное измеряемое /T ) и дважды модулированные два калибровочных (Т„ и Т ) излучения, временной характер чередования которых изображен на фиг.2 д.

После смешения с гармоническим излучением, поступающим с гетероди40 на 8 на второй вход смесителя 9, выделения результирующей компоненты смешанного сигнала в усилителе 13 промежуточной частоты, возведения в квадрат, осуществляемого с помо45 щью квадратичного детектора 14, усиления и фильтрации, осуществляемых с помощью усилителя 15 низкой частоты, результирующий низкочастотный сигнал поступает. одновременно на вход первого и второго синхронных

5

20 частотой f (фиг. 2 а), например, равной 2 кГц, с помощью управляющего сигнала (фиг. 2б), поступающего с первого сигнальногб выхода четвертоro коммутатора 12.

На второй вход второго коммутатора 4 через третий вентиль 6 поступает калибровочное излучение с выхода третьего коммутатора 7. Третий коммутатор 7 переключается с частотой f = f„/2 (фиг,2 в) сигналом (фиг. 2 т") со второго сигнального выхода четвертого коммутатора 12.

На первом сигнальном выходе четвертого коммутатора 12 присутствует сигнал, поступающий с выхода опорного генератора 10 на сигнальный вход четвертого коммутатора 12 а также на вход второго делителя 11 частоты. На втором сигнальном выходе четвертого коммутатора 12 присут,ствует сигнал, поступающий с выхода детекторов 18 и 19.

В результате демодуляции, осуществляемой в первом синхронном детекторе 18 с помощью опорного сигнала, поступающего с первого сигнального выхода четвертого коммутатора 12, через первый фазовращатель 16 (необходимый для компенсации, 3 рассогласования фаз между" измеряемым и опорным сигналом) формируется сигнал (фиг.2 е), величина U . которого пропорциональна значению

Т

В результате демодуляции, осуществляемой во втором синхронном детекторе 19 по опорному сигналу, поступающему со второго сигнального выхода четвертого коммутатора

12, через второй фазовращатель 17, и фильтрации, осуществляемой с помощью второго фильтра нижних частот

21, формируется сигнал (фиг.2 ж) величина Ок которого пропорциональТ1 т.а на значению — —,,—

В четные такты 4 и „(где n — целые числа), равные по длительности нечетным тактам 4 tq =atq y, действия над входными сигналами Т, Т1 и Т происходят аналогично действиям в, 1 нечетных тактах со следующими изменениями. Второй коммутатор 4 переключается с частотой Е = 1 /2 сигналом с первого сигнального выхода четвертого коммутатора 12, третий коммутатор 7 переключается, с частотой f сигналом со второго сйгнального выхода четвертого коммутато-. ра 12. Причем на первом сигнальном выходе четвертого коммутатора 12 присутствует сигнал, поступающий с выхода второго делителя 11 частоты, а на втором сигнальном выходе четвертого коммутатора 12 присутствует сигнал, поступающий с выхода опорного генератора 10. В результате демодуляции, осуществляемой в первом синхронном детекторе 18, формируется сигнал (фиг.2 е), величина

Пд которого пропорциональна .значению

Т + Т2

Т вЂ” - — — . В результате демодуля2 .ции, осуществляемой во втором синхронном детекторе 19, формируется сиг " нал (фиг.2 ж), величина Uz которого

Т вЂ” Т пропорциональна значению — 1 — —— причем переключение четвертого коммутатора 12 осуществляется выходным сигналом (фиг.2 з) третьего делителя 25.частоты с частотой .тактов калибровки Х, -f /k (где k — целые четные числа) .

Исходные функции коммутации предствляют собой импульсы типа меандр, причем f = 2fg и зти колебания сдви40

Первый коммутатор 24 под воздействием управляющих сигналов (импульсов переключения) блока 23 команд периодически и последовательно подключает на вход второго аналого-цифрового преобразователя 27 следующие один за другим сигналы U,U и выходной сигнал второго фильтра 21 нижних частот. Тактовые сигналы, поступающие с блока 23 команд на управляющие входы первого и второго аналого-цифрового преобразователей

26 и 27, формируют на их выходах коды значений П (информационный выход) и чередующиеся значения U U, U (выход калибровочных напряжений радиометра) .

На фиг. 2и, 2к изображены ре- зультаты усреднения выходных сигна-. лов первого и второго синхронных детекторов 18 и 19, Усреднение сигналов производится соответственно

218349 4 нуты по времени друг относительно друга на величину to=+ 1/(8 ft).

Таким образом, на выходе первого синхронного детектора 18 попереиенно, .. с частотой тактов, например, f =й /2=

5 „

%,5 кГц)/, присутствуют два чередующихся сигнала U,è Ц,, (фиг.2 е) .

В результате усреднения, осуществляемого первым фильтром 20 нижних частот, формируется сигнал, постоянная составляющая которого равна среднему

U .+ U постоянных составляющих U = — — а

Аналогично на выходе второго синхронного детектора 19, попеременно

15 с.частотой тактов, присутствуют два чередующихся сигнала U и U< (фиг.2ж) результат усреднения которых, осуществляемого вторым фильтром 21 нижних частот, равен среднему посто20

П151+ Д янйых составляющих U =

С выхода первого фильтра 20 нижних частот сигнал поступает на первый вход первого аналого-цифрового преобразователя 26. Сигнал с выхода второго фильтра 21 нижних частот поступает на третий сигнальный вход первого коммутатора 24. На первый и второй .сигнальные входы первого

30 коммутатора 24 поступают сигналы

- U и U с первого и второго выходов калибровочного напряжения блока 3 калибровки, несущие информацию о значениях калибровочных сигналов Т„

35 иТ

12И34 идентичными первым и вторым фильтрами 20 и 21 нижних частот. Первые гармоники колебаний (фиг.2и, . фиг.2к), входящие в полосу анализируемых частот 0(P

Ug< причем формирование управляющих сигналов (фиг.2 л) происходит по задним фронтам колебания (фиг,.2г)

-с частотой Й, поступающего на вход блока 23 команд с выхода второго делителя 11 частоты. Блок 23 команд

20 осуществляет подачу сигналов (фиг.2м) на управляющие входы второго аналогоцифрового преобразователя 27 и коммутатора 2й, при формировании выходных кодов значений U и U,: в моменты времени перехода выходного колебания второго делителя 11 частоты от низкого уровня к высокому (передние фронты),.

Значения Uz, Uk, Uy U < использу30 ются для расчета интенсивности принятого антенной системой 1 излучения по формуле

U Т - Т Т+ Т, T = — .— --,— + - â€”вЂ”

D U

Э где Т и Т . — значения интенсивности калибровочных сигналов, уточняемые по показаниям U и U термодатчиков, Блок 3 калибровки представляет собой две разнотемпературные согла.сованные нагрузки, температура кото, рых регулируется автоматическими ре- 4> гуляторами температуры. При этом значения температур согласованных

L нагрузок определяются по показаниям П„и U> прикрепленных к ним датчиков.

Использование изобретения увеличивает по сравнению с прототипом точность оперативной калибровки выходного сигнала модуляционных радиометров, в результате чего увеличи-, вается точность определения величины принятого антенной излучения.

Точность калибровки увеличивается за счет исключвния случайной погрешности, вызванной неидентичностью условий прохождения в радиометре промодулированных с разными частотами калибровочных и принятого антенной излучений.

Формула изобретения

Модуляционный радиометр с устройством для калибровки, содержащий антенную систему, блок команд, первый аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные первый коммутатор и второй аналого-цифровой преобразователь, а также радиометрический канал, состоящий из опорного генератора, последовательно соединенных первого вентиля, второго коммутатора, второго вентиля, смесителя, усилителя промежуточной частоты, квадратичного детектора, усилителя низкой частоты, первого синхронного детектора и первого фильтра нижних частот, выход которого соединен с сигнальным входом первого аналого-цифрового преобразователя, гетеродина, выход которого подклю-, . чен к второму входу смесителя, последовательно соединенных третьеГо коммутатора и третьего вентиля, выход которого соединен с вторым сигнальным входом второго коммутатора, блока калибровки, первый и второй выходы калибровочного излучения которого соединены с первым и вторым сигнальными входами третьего коммутатора, а первый и второй выходы калибровочного напряжения — с первым и вторым сигнальными входами первого коммутатора, первого фазовращателя, выход которого соединен с вторым входом первого синхронного детектора, последовательно соединенных второго фазовращателя, второго синхронного детектора и второго фильтра нижних частот, выход которого соединен с третьим сигнальным входом первого коммутатора, блока автоматической регулировки усиления, вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а выход — с входом регулировки усиления усилителя промежуточной частоты, выход антенной системы соединен с входом первого вентиля, выход усилителя низкой частоты соединен с вторым входом второго син1сронного детектора, первый и второй выходы

12183й9

0 е

Var а к и„ тактовых импульсов блока команд соединены с входами управления первого и второго аналого-цифровых / преобразователей соответствейно, а первый, второй и .третий выходы импульсов переключения — с первым, вторым и третьим управляющими входами первого коммутатора, выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей являются.соответственно информационным выходом и выходом калибровочных напряжений радйометра, отличающийся тем, что с целью повышения точности калибровки, блок команд состоит из последовательно соединенных инвертора, первого делителя частоты и формирователя импульсов по переднему фронту, выход которого является первым выходом тактовых импульсов блока, формирователя импульсов по переднему и заднему фронтам, выход которого является вторым выходом тактовых импульсов блока, и кольцевого счетчика, первый, второй и третий выходы которого являются первым, вторым и третьим выходами импульсов переключения блока, причем

5 входы инвертора, формирователя импульсов по переднему и заднему фронтам и кольцевого счетчика объединены и являются входом блока ко10 манд, а также введены последовательно соединенные второй и третий делители частоты и четвертый коммутатор, при этом выход опорного генератора соединен с. первым сигнальным входом четвертого коммутатора и входом второго делителя частоты, выход которого соединен с входом блока команд и вторым сигнальным входом четвертого коммутатора, пер о вый сигнальный выход которого соединен с управляющим входом второго коммутатора и входом первого фазовращателя,а второйсигнальный выход- с .управляющим входомтретьего коммутатора ивходом второгофазовращателя.

1218349

Составитель В.Раков

Техред О.Неце Корректор С.Шекмар

Редактор Н.Горват

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 1129/54 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5