Радиометр

 

Изобретение относится к пассивной радиолокации , а именно к радиометрической технике, предназначенной для обнаружения и исследования малоразмерных слабоконтрастных источников шумового сигнала, и может быть использовано в радиоастрономии , радиолокации и при исследовании природных ресурсов. Цель изобретения тповышение вероятности обнаружения малоразмерных слабоконтрастных источников шумового излучения. Для этого суммарноразностный блок 1 радиометра выполнен в виде последовательно соединенных волноводного излучателя 6, преобразователя 7 типов волн и поляризатора 8, причем преобразователь 7 выполнен в виде металлической перегородки, жестко установленной в диаметральной плоскости круглого волновода вплотную к его стенкам и скошенной симметрично относительно продольной оси круглого волновода со стороны его открытого конца и несимметрично с противоположной стороны. При этом поляризатор 8 имеет возможность вращения вокруг продольной оси волновода плоскости поляризации относительно плоскости металлической перегородки. Достоинством радиометра является отсутствие технологических трудностей для изготовления суммарно-разностного блока в миллиметровом диапазоне длин волн, что позволяет расширить область применения устройства в область коротких длин волн. 4 з.п. ф-лы, 4 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.2

ЬЭ

«4

Фиг. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4627173/09 (22) 26.12.88 (46) 23.06.92. Бюл. RL 23 (71) Нижегородский научно-исследовательский радиофизический институт (72) B,И. Абрамов и Б, Б. Тагунов (53) 621.396.96:621,371(088.8) (56) Есепкина Н.А„Корольков Д.В., Парийский Ю.Н, Радиотелескопы и радиометры.—

М.: Наука, 1973, с. 357, Краус Д,Д. Радиоастрономия. — М.: Советское радио, 1973, с, 174, (54) РАДИОМЕТР (57) Изобретение относится к пассивной радиолокации, а именно к радиометрической технике, предназначенной для обнаружения и исследования малоразмерных слабоконтрастных источников шумового сигнала, и может быть использовано в радиоастрономии, радиолокации и при исследовании прИродных ресурсов. Цель изобретения повышение вероятности обнаружения малоразмерных слабоконтрастных источников.. Ы 1742747 А1 (sl)s G 01 R 29/08, G 01 $13/95 шумового излучения. Для этого суммарноразностный блок 1 радиометра выполнен в виде последовательно соединенных волноводного излучателя 6, преобразователя 7 типов волн и поляризатора 8, причем преобразователь 7 выполнен в виде металлической перегородки, жестко установленной в диаметральной плоскости круглого волновода вплотную к его стенкам и скошенной симметрично относительно продольной оси круглого волновода со стороны его открытого конца и несимметрично с противоположной стороны. При этом поляризатор 8 имеет возможность вращения вокруг продольной оси волновода плоскости поляризации относительно плоскости металлической перегородки. Достоинством радиометра является отсутствие технологических трудностей для изготовления суммарно-разностного блока в миллиметровом диапазоне длин волн, что позволяет расширить область применения устройства в область коротких длин волн. 4 э,п. ф-лы, 4 ил.

1742747

Изобретение относится к пассивной радиолокации, а именно»к радиометрической технике, предназначенной для обнаружения и исследования малоразмерных слабоконтрастных источников излучения, и может быть использовано в радиоастрономии, радиолокации и при исследовании природных ресурсов Земли.

Цель изобретения — повышение вероятности обнаружения малоразмерных слабоконтрастных источников шумового:излучения.

На фиг. 1 представлена структурная схема радиометра; на фиг. 2 и 3 — преобразователи типов волн; на фиг. 4 — генератор опорного напряжения.

Радиометр содержит (фиг. 1) суммарноразностный блок 1, приемник 2, синхронный детектор-3,,блок 4 низкочастотной фильтрации и регистрации и генератор 5 опорного напряжения, . Суммарно-.разностн ы и блок содержит волноводный излучатель 6, преобразователь 7 типов волн и линейный поляризатор

8., Прео,бра.зователь типов волн (фиг. 2 и 3) содержит. .отрезок. круглого волновода.9 и металлическую перегородку 10, Лийейный поляризатор 8 (фиг. 1) содержит вращатель 11 поляризации с полуволновой пластинкой и переход с круглого волновода на прямоугольный 12, Генератор 5 опорного напряжения (фиг, 4) содержит непрозрачный вращающийся диск 13, две пары щелей 14 и 15, выполненные в диске 13 на равном расстоянии от его центра, излучающий 16 и приемный 17 диоды, расположенные на одной оси по разные стороны диска 13, на этом же расстоянии от его центра, и формирователь 18 опорного сигнала.

Радиометр работает следующим образом.

Плоская волна, падающая под углом

Q на вход суммарно-разностного блока 1, образован ного ли ней н ым поля ризатором.8, преобразователем 7 типов волн и волноводным излучателем 6, возбуждает в нем сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал, мощность которого пропорциональна эффективной площади волноводного излучателя 6 в направлении 0, зависящем от ориентации р поляризации излучения на выходе вращателя 11 поляризации относительно плоскости симметрии yz преобразователя 7, При этом

-ъ /

А(Я у)= I » »» F»(Q) co» P+

Д F (Q) ° 2

1 ь 9

-Ф

= — (A (Q)+A (g)+ — (A (Q)- А Q cos2 p+

l4A F<(Q) F (D)si г р, Д где Am, Am — максимальные значения эффективных площадей;

А(Й, p) — эффективная площадь излучателя суммарно-оазностного блока;

А (Я), А a(Q) — эффективные площади излучателя 6 для суммарной и разностной волн в его апертуре соответственно;

Р (Й), Рд(Й) — суммарная и разностная диаграммы Йаправленности no none vanyчателя 6, При непрерывном вращении плоскости поляризации поляризатора 8 относительно плоскости симметрии yz преобразователя 7 с угловой частотой в(т,e„p = со t, где т— время) сигнал на выходе приемника 2, осуществляющего фильтрацию, усиление и квадратичное детекти рован ие, оказывается промодулированным на второй гармонике частоты вращения. причем косинусная составляющая пропорциональна разности эффективных площадей

A .,(Q)=A (Q) — А д(Q), С выхода приемника 2 продетектированный сигнал поступает на сигнальный вход синхронного детектора 3, на опорный вход которого подается опорное напряжение, синфазное с Cos 2 в t. В результате на выходе блока 4 регистрируется диаграмма направленности мощности радиометра, пропорциональная А „(Q ), интеграл по которой по небесной сфере равен нулю. Такая диаграмма имеет положительный главный лепесток и отрицательный первый

40 боковой и обеспечивает пространственную фильтрацию малоразмерного источника от протяженного фона, Когда преобразователь 7 выполнен по фиг. 2, суммарной волной является волна

45 Н)), поляризованная перпендикулярно перегородке 10 и проходящая через преобра. зователь 7 без изменений. Разностной волной является волна Ео<, которая преобразуется на симметричном скосе перегородки 10 в две протвофазные волны Н о пол,круглых одноволновых волноводов, образованных волноводом 9 и перегородкой

10, а две противофазные волны трансформируются на несимме"ричном скосе перегородки 10 в вогну Н1>, параллельную перегородке. При этом суммарная диаграмма направленности по мощности излучателя 6 осесимметрична и имеет максимум вдоль оси, а разностная -- осесимметрична и имеет нуль вдоль оси.

1742747

B случае, когда преобразователь 7 выполнен по фиг. 3, суммарной волной является волна Нц, поляризованная перпендикулярно перегородке 10, а разностной — волна Hz<. При этом разностная диаграмма направленности по мощности имеет четыре лепестка, смещенные относительно оси, и нули в плоскостях yz u xz.

При вращении преобразователя 7типов волн вращается диск 13 генератора 5 опорного напряжения. При прохождении щелей 14 и 15 диска 13 между приемным 17 и излучающим 16 диодами в приемном диоде 17 вырабатываются импульсы, которые поступают на формирователь 18 опорного напряжения, По первому импульсу формируется фронт опорного сигнала (меандра), по второму — срез опорного сигнала и т.д.

Таким образом, формируется опорное напряжение с частотой 2 в.

Формула изобретения

1. Радиометр, содержащий последовательно соединенные суммарно-разностный блок, приемник, синхронный детектор и блок низкочастотной фильтрации и регистрации, а также генератор опорного напряжения, подключенный выходом к второму входу синхронного детектора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения вероятности обнаружения малоразмерных слабоконтрастных источников шумового излучения, суммарно-разностный блок выполнен в виде последовательно соединенных волноводного излучателя, преобразователя типов волн и линейного поляризатора, при этом волноводный излучатель выполнен в виде отрезка волновода с открытым концом, преобразователь типов волн выполнен в виде преобразователя синфазной и противофазной волн в дсе ортогональные линейно-поляризованные волны, симметричного относительно главной плоскости поляризации одной голны и несимметричного относительно главной плоскости поляризации другой волны, а линейный поляризатор связан с преобразователем типов волн с возможностью взаимного вращения плоскости поляризации линейного поляризатора и плоскости симметрии преобразователя типов волн вокруг линии пе5

50 ресечения главных плоскостей ортогональныхлинейно-поляризованных волн на выходе преобразователя типов волн, причем генератор опорного напряжения связан с элементом, обеспечивающим вращение плоскости поляризации так, что период опорного напряжения равен периоду изменения плоскости поляризации, причем моменты максимального изменения опорного напряжения совпадают с моментами совмещения плоскости поляризации сигнала и диагональных плоскостей преобразователя типов волн.

2, Радиометр по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что преобразователь типов волн выполнен в виде отрезка круглого волновода с металлической перегородкой, жестко установленной в его диаметральной плоскости вплотную к его стенкам и скошенной симметрично относительно продольной оси круглого волновода со стороны излучателя и несимметрично с противоположной стороны, 3, Радиометр по пп.1 и 2, о т л и ч а ю— шийся тем, что отрезок круглого волновода в области симметричного скоса выполнен двухмодовым, а углы симметричного скоса металлической перегородки, примыкающие к стенкам круглого волновода, выполнены тупыми, 4, Радиометр по пп.1 и 2, о т л и ч а .шийся тем, что отрезок круглого волновода в области симметричного скоса выполнен трехмодовым, а углы симметричного скоса металлической перегородки, примыкающие к стенкам круглого волновода, выполнены острыми.

5. Радиометр по пп.1 — 4, о т л и ч а юшийся тем, что генератор опорного напряжения содержит формирователь опорного сигнала и непрозрачный диск, соединенный с круглым волноводом, при этом в диске выполнены и пар щелей, расположенных на равных угловых расстояниях друг от друга и на равном расстоянии от его центра, а по разные стороны от плоскости диска на одной оси на том же расстоянии от оси вращения диска размещены излучающий и приемный диоды, причем последний соединен с формирователем опорного сигнала.

1742747

Фиа2

Фиг.5

Составитель С. Кочеров

Редактор Н, Тупица Техред М.Моргентал Корректор Н, Ревская

Заказ 2282 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101