Свч-поляриметр

Свч-поляриметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения Ж . повышение чувствительности. СВЧ-поляриметр содержит разделитель 1 поляризации , модуляторы 2-5, щелевой мост 6, сумматор 8, СВЧ-усилитель 9, детектор 10, ключи 11-15, интеграторы 16 - 20, блок 21 суммирования и вычитания , регистратор 22, генератор 23 опорного напряжения иформирователь 24 сигналов. Такое выполнение поляриметра обеспечивает фиксирование на регистраторе 22 всех четырех параметров Стокса, т.е. полной поляризационной картины электромагнитного поля для полностью и частично поляризованных и неполяризованных электромагнитных волн. 2 ил. I (Л LHJL % S i to Ш Фиг А

А1

„.SU.„1649472

СОО3 СОВЕТСКИХ х

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 R 29/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH05hV СВИДЕ П:ЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕП:НИЯМ И OTHPblTHQM

ПРИ П1НТ ССО»

t (21) 4374459/09 (22) 02.02 ° 88 (46) 15.05.91. Бюп. Р 18 (71) Институт радиофизики и электроники АИ АрмССР (72) А.Г.Гулян, Г.А.Двоян и Г.А.Пиру-., мян (53) 621.396.96 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 367393, кл. G 01 К 29/08, 1971.

Канарейкин Д.Б. и др. Поляризация радиолокационных сигналов. М.: Советское радио, 1966, с. 136-145. (54) СВ 1-ПОЛЯРИМЕТР (57) Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения2Е

2повышение чувствительности. СВЧ-поляриметр содержиг разделитель 1 поляризации, модуляторы 2-5, щелевой мост

6, сумматор 8, СВЧ-усилитель 9, детектор 10, ключи 11-15, интеграторы

16 — 20, блок 21 суммирования и вычитания, регистратор 22, генератор 23 опорного напряжения иформирователь 24 сигналов. Такое выполнение попяриметра обеспечивает фиксирование на регистраторе 22 всех четырех параметров

Стокса, т.е. полной поляризационной картины электромагнитного поля для полностью и частично поляризованных и неполяризованных электромагнитных волн. 2 ил.

1649472

Изобретение относится к измерениям в антенной технике и может быть использовано в радиолокационных системах для определения полных поляриза5 ционных параметров принимаемого СВЧсигнала, а также в метеорологических целях для исследования облаков.

Целью изобретения является повышение чувствительности. 10

На фиг..1 приведена структурная электрическая схема СВЧ-поляриметра на фиг.2 — диаграммы управляющих импульсов напряжений (а, Ъ, с, d, е) и огибающая низкочастотного сигнала на выходе детектора (f) .

СВЧ-поляриметр содержит разделитель поляризации 1, первый, второй, третий, .четвертый модуляторы 2 — 5, целевой мост 6, сумматор 8, СВЧ-усилитель 9, детектор 10, первый, второй, третий, четвертый, пятый ключи

11 .— 15, первый, второй, третий, четвертый, пятый интеграторы 16 — 20, блок 21 суммирования и вычитания, ре-:25 гистратор 22 генератора 23 опорного напряжения и формирователя 24 сигналов, при этом выход антенны 7, принимающей две ортогональные составляющие

СВЧ-поля, соединен с входом разделителя поляризации 1, первый и второй выходы которого соответственно через второй 3 и третий 4 модуляторы соединены с первым и вторым входами щелевого моста 6, первый и второй выходы которого соответственно через первый

2 и четвертый 5 модуляторы соединены с первым и вторым входами сумматора 8, выход которого через СВЧ-усилитель 9 соединен с входом детектора 10, выход которого соединен с входами пер40 вого 11, второго 12, третьего 13, четвертого 14 и пятого 15 ключей, выходы которых через первый 16, второй 17, третий 18, четвертый 19 и пятый 20 интеграторы соединены соответственно с первым, втор ьм, тр етьим, четвертым и пятым входами блока 21 суммирования и вычитания, выходы которого соединены с входами регистратора 22. Выход генератора опорного напряжения 23 соединен с входом формирователя 24 сигналов, первый; второй, третий и четвертый выходы которого соответственно соединены с управляющими входами первого модулято- 55 ра 2 и первого ключа 11, второго модулятора 3 и второго ключа 12, третьего модулятора 4 и третьего ключа 13,,Е„,, е — амплитуды напряженностей и начальные Аазы соответствен» но горизонтального и вертикального компонент поляризованной части СВЧ-сигнала, Я вЂ” циклическая частота принимаемого сигнала.

Эти сигналы модулируются вторым 3. и третьим 4 модуляторами, преобразовываются в смешанные: сигналы щелевым мостом 6, затем повторно модулируются первым 2 и четвертым 5 модуляторами, суммируются сумматором 8, усиливаются СВЧ-усилителем 9 и подаются на вход детектора 10.

На вход детектора 9 поступает сигГ = К е, ll А 4 ll ll Л ll ll А ll x

j6 т1А, и, (2)

Е где l1 Л, Il

f,(t) 0

0 и 4() — матрица преобразования второго 3 и третьего 4 модулятор овр

llh

СВЧ-поляриметр работает следующим образом.

Рассмотрим работу поляриметра при приеме .СВЧ-сигнала наиболее общего вида — частично поляризованного. В этом случае на выходах разделителя поляризации 1 имеем

Е =Ее

Х . о

1(1.1 )

+Ее

Х

КЯ t(p (all

Е„= Е е о

+ (уВ +1, )

+Ее

Ч (1) где Š— амплитуда напряженности;

Q„(t), Ц) (t) — случайные начальные фазы горизонтального и вертикального компонент неполяриэованной части СВЧ-сигнала;

9472 вход модулятора подается напряжение, тогда СВЧ-сигнал поглощается и дальще не проходит, а если на управляющем

5 входе модулятора отсутствует напряжение, то СВЧ-сигнал беспрепятственно проходит через него. Такие модуляторы могут быть выполнены на СВЧ поглощающих р-I.-n аттенюаторах. По принци"

10 пу "Да" или "Нет" работают также ключи, однако если на управляющем входе ключа есть напряжение, то низкочас тотный сигнал проходит через него беспрепятственно, и наоборот, при отсутствии управляющего напряжения ключ разомкнут и низкочастотный сигнал через него не проходит. сли учесть, что на управляющие входы первого 2, второго 3, третьего 4, четвертого 5

20 модуляторов подаются от формирователя 24 сигналов импульсы, имеющие вид, показанный на фиг.2а, Ъ, с, d, то нетрудно видеть, что

164 Из! =

fz(t) О

О f (с) 25 л 2

О, при 2нпй Qt — -Ф +. 2iin

1, при остальных значениях ЯС;

<,(t), =

2 л 4

О, при 2an + — -ii

2(5 5

1, при остальных значениях Qt при 2iin + Ii c. Q t (1 + 2хп

6 п 8

5 5 при остальных значениях Qt

f >(t) = г

О, л .8 л

О, при 2ип+ и йgt+27ti (n+ 1)

f+(t) =

Ф 1, при остальных значениях pt, (3) где Q — циклическая частота модуляции.40

На выходе детектора 10 имеем низкочастотный сигнал

2 1 -j О

2-j1(0

U =Ы ° Е ° Е*, (4) огибающая которого показана на фиг.2f 45 где OC — постоянный коэффициент, зависящий от параметров детектора 9.

Рассмотрим отдельные участки огибающей в отдельности.

Участок цр, (фиг.2f) получается, 50 когда на управляющие входы второго модулятора 3 и первого ключа 11 подано напряжение, т.е. модулятор 3 заперт, а остальные модуляторы и ключи

j0

Ке (1 — j)E . (5) Так как в этом случае открыт только первый юч 11 ° To сигHBJI цэ1* проходя через него и первый интегратор 16, преобразуется в постоянное напряжение прямо пропорциональное т.е. открыты. 55

Тогда f (t) = О, f2(t) = f (t)

= f4(t) = 1 и учитывая выражение (2), имеем — матрица преобразования первого Д и четвертого 5 модулятор ов; (А 4 )I = - () 1 1 )! — матрица пр еобра 2 зования сумматора 8,"

К вЂ” коэффициент усиления СВЧ-усилителя 9, 0 — разность фаэ, вносимая СВЧ-усилителем 9

f,(t), f2(t), f >(t), f 4() — функции передачи первого, второго 3, третьего 4 и четвертого 5 модуляторов.

Модуляторы работают по принципу

"Да" или "Нет", когда на управляющий

С учетом уравнений (1), (4) и (5) напряжение U будет

= — — К + К -1

OC

DI 2 О (6) 1649472

U Кг (2Ег + Ег + E2 +

К т °

1 2 4 о х

2Е„Е в(п Р) (9) или аналогично выражению (7) 2Ег 2- Ег + Ег +, 25

Я 2 L e . х

2Е„Е в(п1)), (10) где F = g„- (f — разность фаз меяФУ х вертикальной и горизонтальной составляю" gp щей поляризованной . части СВЧ-сигнала.

Участок U .огибающей (фиг. 2f} поЖ лучается, когда все модуляторы открыты, открыт "также пятый ключ 15. Тогда f<(t) - fZ(t) - f>(t) - f (t) - 1°.

Аналогично выводам (7) и (10) в этом случае получаем

U С(2Ег + Ег + Ег + в о

+ 2ЕхЕ) вглФ); (11):

Таким образом

2 — 2E вЕ вв(п()) 2Ег + Ег + Ег о Х ф (12) 45

= 0(Е + Ев) ()3)

Напряжения U., U, U > выходов интеграторов 16 - 20 подаются на входы устройства суммирования и 50 вынитания 21, которое производит действия суммирования и вычитания напряжений U — U, формируя на выходе сигналы, соответствующие параметрам

Стокса 55

I. U +U С 2Ег +E> + Е.г

4 4 ь о

Ч U - U9 С 2Е„Е в пЩ (14> и 9

0 =С(Ев + 0) ()) где С вЂ” постоянный коэффициент.

Второй участок огибающей U (фиг.2f) получается, когда заперт

5 первый модулятор 2 и открыт второй ключ 12, тогда f<(t) * f (t)

= f<(t) = 1, f (t) - О

)0 -(2 в,,в )(О 0) „(0

)2 ) -, ), ) ) 0)),)) ЕЕ ))

1 15

= — — Ке (jE + Е ).

2 х (8)

Учитывая уравнения (1), (4), (S) имеем () = П - (П,г+ П ) = 2 СЕ„Е совР;

"Х

0=0-0в=С(Е -Q).

Как видно из выражений (14), на регистраторе 22 фиксируются все четыре параметра Стокса, т,е, полная поляризационная картина электромагнит- ного поля. Из выражений (14) видно, что для полностью поляризованной электромагнитной волны (Е = О)

Ог + U .(- Уг = У; (15)

2 для частично поляризованной электромаг нит ной в олны

q2 + ц + уг ( (16) для неполяризованной электромагнитной волны () пв U 7= О, 2)0. (17) Фоомула изобр ет ения

СВЧ-поляриметр, содержащий последовательно соединенные антенну, предназначенную для приема двух ортогональных составляющих исследуемого поля, и разделитель поляризации, последовательно соединенные первый модулятор, сумматор, СВЧ-усилитель и детектор, выход которого соединен с вкодами первого, второго и третьего ключей, управляющие входы которых соедиI иены с соответствующими выходами фор- мирователя сигналов, первый выход которого соединен с управляющим входом первого модулятора, а вход — с генератором опорного сигнала, индикатор, отличающийся тем„ что, с целью повышения чувствительности„. введены второй, третий и четвертый модуляторы, щелевой мост, четвертый и пятый ключи, первый, втор .Л, третий, четвертый и пятый интеграторы, блок суммирования и вычитания,. при этом первый и второй выходы разделителя поляризации соответственно через второй и третий модуляторы соединены с первым и вторым входами щелевого моста, первый выход которого соединен с входом первого модулятора, а второй — с входом четвертого модулятора, выход которого соединен с вторык вхо- дом сумматора, выход детектора соединен с входами четвертого и пятого ключей, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока формирования сигналов, выходы первого, второго, третьего, четверто10

1649472

М1И

N3iO

Рог 2

Составитель В. Ежов

Редактор Н. Швьдкая Техред М,Дндык Корректор Л.Обручар

Заказ 1520 Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

ro и пятого ключей через соответствующие интеграторы соединены с входами блока суммирования и вычитания, выход которого соединен с индикато5 ром, при этом управляющие входы второго, третьего и четвертого модулято-. ров соединены с соответствующими вы- ходами блока формирования сигналов.