Быстродействующий нулевой радиометр

Устройство относится к области радиотеплолокации и может использоваться для измерения мощности шумовых сигналов быстропротекающих процессов, например, в космических системах дистанционного зондирования при движении спутника, сканирующего поверхность Земли и Мирового океана с целью построения глобальных радиотепловых карт и получения данных для прогноза климата, определения степени антропогенного воздействия на окружающую среду, а также в других областях, где требуется построение радиотепловых портретов быстроменяющихся сцен. Предлагаемым радиометром решается задача повышения быстродействия радиометра без снижения его флуктуационной чувствительности и расширение динамического диапазона измерения сигнала антенны. В рассматриваемом радиометре при одновременной работе четырех каналов, за один период амплитудно-импульсной модуляции происходит накопление сразу четырех кодов длительности широтно-импульсного сигнала, через которую определяется сигнал антенны. Следовательно, быстродействие радиометра по отработке быстроменяющихся сигналов антенны возрастает в четыре раза. Калибровка радиометра включает два этапа и производиться по двухточечному методу. На первом этапе длительность широтного импульса устанавливается равной нулю (tШИМ= 0) и на время этого этапа высокочастотные ключи во входном блоке радиометра разомкнуты. На вход подключается первый эталонный источник шума со значением шумовой мощности, определяющей верхнюю границу диапазона измерений, то есть равной Тэт,макс= 2Тсн. Регулировкой температуры термостатированной платы и, следовательно, изменением шумовых сигналов согласованных нагрузок, на входе компараторов в оба полупериода амплитудно-импульсной модуляции устанавливаются нулевые напряжения. При подключении к выходу компаратора логического тестера, последний будет фиксировать случайные переходы между состояниями логического нуля и единицы. На втором этапе к входу радиометра подключается эталон с шумовой температурой, определяющей нижнюю границу шкалы измерений. В радиометре длительность широтно-импульсного сигнала устанавливается равной длительности полупериода амплитудно-импульсной модуляции, tШИМ= tАИМ, что приводит к постоянно замкнутому состоянию высокочастотных ключей на протяжении этого этапа калибровки. Выполняется регулировка выходной мощности генераторов шума путем изменения токов, питающих генераторы источников тока. Момент окончания регулировки фиксируется аналогичным образом, как и в первом этапе калибровки. Микроконтроллер в реальном масштабе времени, отслеживая сигналы компараторов, по выше описанным алгоритмам регулирует длительность широтно-импульсного сигнала с целью поддержания измерительных каналов в состоянии нулевого баланса. Также в микроконтроллере выполняются функции динамического интегратора цифрового типа по накоплению кодов длительности широтно-импульсного сигнала за заданный интервал одного измерения и их последующее усреднение с получением одного результата. Микроконтроллер выполнен на распространенной микросхеме STM8L001 с низким энергопотреблением. Таким образом, в радиометре при одновременной работе четырех каналов происходит в четыре раза быстрее накопление цифровых кодов длительности широтно-импульсного сигнала, по которому косвенно определяется сигнал антенны. Соответственно увеличивается в такое же количество раз быстродействие по отработке быстрых изменений сигнала антенны. При этом чувствительность растет пропорционально корню квадратному из числа накоплений. То есть, для четырех приемных каналов быстродействие увеличится в 4 раза, а чувствительность вырастет в 41/2- раз (то есть, в два раза). Использование в радиометре на входе делителя мощности пополам позволяет расширить диапазон измерений в два раза. URL: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=0002745796&TypeFile=html (дата обращения: 10.10.2023)