Устройство для дистанционного зондирования окружающей среды

Устройство для дистанционного зондирования окружающей среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик р 980039 (б1)дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 21. 07. 81(21) 3323224/18-10 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпублнковано 07.1232. Бюллетень No 45

Дата опублнковання описания 07.12.82 (И) М. Ка.э

a O> Н 1/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (33) УДК 551. 508. 95 (088. 8) И. В.Бухаров, С.А.Кочеров, Л.A.Ïåíÿýü, A.Þ.Ïðîýoðîâñêèé

Г и А.B.Ôðîëîâ

f (72) Авторы изобретения (71) Заявитель,(54) устРоиство Для ДиСТАнционного зондиРовАния

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к дистанционному зондированию атмосферы и подстилающей поверхности и, в частности, может быть использовано для определения интегральной влажности атмосферы„ влагосодержания облаков и интенсивности осадков.

Известны устройства для дистанционного зондирования окружающей среды, содержащие последовательно соединенные антенную систему, модулятор, усилитель высокой частоты, детектор, усилитель низкой частоты, синхронный детектор и фильтр нижних частот, а также генератор модулирующего напряжения, выход которого соединен с управляющим входом модулятора и управляющим входом синхронного детектора 51).

Однако при измерениях уходящего радиотеплового излучения, интенсивность которого принято характеризовать яркостной температурой, возникает проблема калибровки радиометра, так как при изменении коэффициента передачи усилительного тракта, выходной результат модуляционного радиометра будет содержать ошибку пропорциональную разнице яркостных температур принимаемого и эталонного излучений.

Другие недостатки использования трех автономных радиометров с индивидуальными антенными системами состоят в появлении дополнительной погрешности измерений, возникающей эа счет взаимного влияния радиометров друг на друга и громоздкости получа; емого комплекса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для дистанционного зондирования окружающей среды, содержащее антенную систему и три радиометрических канала, каждый иэ которых выполнен в виде генератора модулирующего напряжения, гетеродина, автоматического регулятора усиления и последовательно соединенных медленнодействующего коммутатора, быстродействующего коммутатора, первого вентиля, смесителя, усилителя промежуточной частоты, квадратичного детектора,. усилителя низкой частоты, синхронного детектора и фильтра низкой частоты, причем выход генератора модулирующего напряжения подключен к управляющему входу

ЗО быстродействукщего коммутатора, ко

9800 39 второму входу которого подключена тепловая нагрузка, вход автоматического регулятора усиления соединен с выходом усилителя низкой частоты, выход автоматического регулятора, усиления подключен к управляющему 5 входу усилителя промежуточной часто ты, а выход гетеродина .подключен ко второму входу смесителя.

Это устройство позволяет организовать калибровку по источнику излу- 10 чения с низкой яркостной температурой, в качестве такого источника используется излучение космического пространства принимаемое специальной антенной, ориентироВанной таким об- 15 разом, чтобы излучение Земли в нее не попадало (2).

У такой калибровки главный недостаток заключается в непостоянстве уровня сигнала, принимаемого иэ космоса, за счет периодического попадания в поле зрения калибровочной антенны таких участков, радиояркостная температура которых значительна.

Это может, происходить при направлении калибровочной антенны на Солнце, йа

Луну или на источники радиоизлучений из космоса.

Кроме того, сама калибровочная антенна может являться источником помех, а антенно-фидерный тракт требует дополнительного температурного контроля и сам является источником ошибок в определении температуры космического излучения. Известное техническое решение также незащищеннее от N перекрестных наводок, вызываемых генератором модулирующих напряжений каждого иэ радиометрических каналов, которые могут приводить к появлейию дополнительных ошибок в реэультирую- 40 щем сигнале.

Как показывает лрактика обработки и использования информации от известного объекта, разделение операций измерения и калибровкИ, проводимых Од» новременно во всех трех каналах, во-первых, приводит к значительному. интервалу между калибровками, вследствие чего иэ-за медленных уходов па -, раметров аппаратуры может существенно возрасти погрешность определения яркостных температур и, во-вторых, приводит к потере информации с тех участков поверхности, которые пройдены в период калибровки. Вследствие этого увеличиваются ошибки дистанционного зондирования.

Цель изобретения — повышение точности дистанционных измерений за счет обеспечения одновременного проведения: измерения и калибровки. 60

Для достижения поставленной цели

s устройство для дистанционного зондирования окружающей среды, содержащее антенную систему и три радиометрических канала, каждый из которых 65

Ф выполнен в виде генератора модулирующего напряжения, гегеродина, автоматического регулятора усиления н пос» ледовательно соединенных медленнодействующего коммутатора, быстродействующего коммутатора, первого вентиля, смесителя, усилителя промежуточной частоты, квадратичного детектора, усилителя низкой частоты, синхронного детектора и фильтра низкой частоты, причем выход генератора модулирующего напряжения подключен к управляющему входу быстродействующего коммутатора, ко второму входу которого подключена тепловая нагрузка, вход автоматического регулятора усиления соединен с выходом усилителя низкой частоты, выход автоматического регулятора усиления подключен к управляющему входу усилителя промежуточной частоты, а выход гетеродина подключен ко второму входу смесителя, введены блок команд, первый и второй коммутаторы, антенная система выполнена в виде параболического отражателя и трех облучателей, установленных в фокальной плоскости отражателя и соединенных волноводными трактами со входами соответствующих радиометрических каналов, в каждый из которых введены последовательно соединенные геиератор шума, второй вентиль и аттенюатор, выход которого подключен ко второму входу медленнодействующего оммутатора„ и последовательно соедиенные коммутатор модулирующего на-. пряжения и инвертор, выход которого соединен со вторым выходом коммутаторам модулирующего напряжения и с управлямщим входом синхронного детектора, при этом управляющие входы генератора шума, медленнодействующего коммутатора и коммутатора модулирующего напряжения каждого радиометрического канала подключены к выходам блока команд, десятый выход блока команд подключен к первому управляющему входу первого коммутатора и второму управляющему входу второго коммутатора, одиннадцатый выход блока команд подключен ко второму управляющему входу первого коммутатора и третьему управляющему входу второго коммутатора, двенадцатый выход блока команд подключен к третьему управляющему входу первого коммутатора и первому управляющему входу второго коммутатора, а выход фильтра низкой частоты каждого радиометрического канала соединен с соответствующими входами первого и второго коммутаторов.

Кроме того, блок команд выполнен в виде последовательно соединенных эталонного генератора импульсов, первого и второго счетчиков, первого и второго дешифраторов, трех усилительных каналов, состоящих иэ дифференцирующей цепи и усилителя мощное.

9800 39

35Л

2.sin

tgЧЭ.cos2q

Ъ2 2- F gq—

Ч-мгспс где ti

Э5Л

25ih ц с гсЬ

Э Cos

52 и шестой 53 резисторы, .первый 54, второй 55 и третий 56 конденсаторы.

Антенная система (фиг.4) состоит б5,иэ отражателя 57 (в виде параболоидй) ти, инвертора, первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, при этом выходы первого счетчика подключены к соответствующим входам первого дешифратора, выходы второго счетчика под- 5 ключены к соответствующим входам второго дешифратора, первый выход первого дешифратора подключен к первым входам третьего и четвертого .элементов И и ко входу второго уси- 10 лительного канала, второй выход первого дешифратора подключен к первым входам пятого и шестого элементов И и ко входу третьего усилительного канала, третий выход первого дешифратора подключен к первым входам первого и второго элементов И и ко входу первого усилительного канала, первый выход второго дешифратора подключен ко вторым входам первого, третьего и пятого элементов И, второй выход второго дешифратора подключен ко входу инвертора, выход которого подключен ко входам второго, четвертого и шестого элементов Й.

Фильтр нижних частот выполнен в виде первого и второго операционных усилителей, последовательно соеди.ненных первого, второго} третьего и четвертого резисторов, последоваьно соединенных пятого и шестого ЗО резисторов, первого, второго и третьего конденсаторов, причем инверти-, рукщий вход первого операционного усилителя подключен к соединенным отводам первого и второго резисторов, 3> выход первого операционного усилителя подключен к соединенным отводам второго и третьего резисторов, первый конденсатор подключен параллельно второму резистору, выход четвертого 40 резистора подключен к неинвертирующему входу второго операционйого усилителя и к одному из отводов второго конденсатора, второй отвод которого подключен к общему проводу, один отвод третьего конденсатора подключен к соединенным третьему и четвертому резисторам, а второй отвод трЕтьего конденсатора подключен к выходу второго операционного усилителя и к шестому резистору, инвертирующий вход второго операционного усилителя под-. ключен к соединенным пятому и шестому резисторам, а свободный отвод пятого резистора подключен к общему проводу.

Причем облучатели выполнены в виде рупоров, на оси одного иэ рупоров расположен фокус отражателя, а оси двух других рупоров удалены от главной оси антенного отражателя на расстояния, равные соответственно — диаметр раскрыва антенного отражателя;

F — фокусное расстояние антенного отражателя; — угол отклонения главной оси антенного отражателя от надира, Л„ — длина волны принимаемого излучения.

На фиг.1 изображена структурная схема трехканального модуляционного радиметра для дистанционного зондирования окружающей среды, на фиг.2 блок-схема блока команд, на фиг.3 принципиальная схема фильтра низких частот; на фиг.4 †. антенная система, общий вид; на фиг.5 — условная схема дистанционного зондирования; на фиг.6 — эпюры напряжений выходных сигналов трехканального модуляционного радиометра, на фиг.7 - принципиальная схема коммутатора.

Трехканальный ьюдуляционный радиометр для дистанционного зондирования . окружающей среды (фиг.1) содержит антенную систему 1, три аналогичных радиометрических каиала 2-4, блок

5 команд, два коммутатора 6 и 7 и два аналого-цифровых преобразователя

8 и 9, при этом каждяй радиометрический канал состоит из. медленнодейству ющего коммутатора 10, аттенюатора 11, первого вентиля 12, генератора 13 шума, быстродействукщего коммутатора

14, тепловой нагрузки 15, второго вентиля 16, смесителя 17, усилителя ,18 промежуточной частоты, квадратичного детектора 19, усилителя 20 низкой частоты, синхронного детектора

21, фильтра 22 низкой частоты, аенератора 23 модулирующего напряжения, гетеродина 24, коммутатора 25 модулирующего напряжения, инвертора 26, автоматического регулятора 27 усиления.

В свою очередь блок команд (фиг.2, содержит эталонный генератор 28 импульсов, первый счетчик 29 и второй . счетчик 30, первый 31 и второй 32 дешифраторы, три усилительных канала, состоящих из дифференцирующих цепей

33-35 и усилителей 36-38 мощности, инвертор 39, первый 40, второй 41, третий 42, четвертый 43, пятый 44, и шестой 45 элементы И.

Фильтр нижних частот (фиг.3) содержит первый 46 и второй 47 опера ционные усилители, первый 48, второй

49, третий 50, четвертый 51, пятый

980039 и трех рупорных облучателей 58-60, установленных в фокальной плоскости отражателя и соединенных волноводными трактами с входами соответствующих каналов, причем в плоскости раскрыва центры рупоров антенной системы расположены на линии пересечения плоскости, образованной траекторией полета и вертикалью места, и фокальной плоскостью антенного отражателя: рупор, принимающий излучение на длине волны Л2 расположен в фокусе отра)кателя, а оси рупоров, принимающие излучение на длинах волн il„ и Лз удалены от главной оси антенного отражателя на расстоянии, равные

35А

2 зФЬ ) ф1к .F-Ч - с сЬ tg4 + с .соэ Ч чений в первом канале принимаемое антенной системой излучения через медленнодействующий коммутатор 10 поступаеФ На первый вход быстродействующего коммутатора 14, выход которого поочередно (с частотой,,и Гц) переключается сигналом от генератора 23 модулирующего напряжения с первого выхода на второй, принимающий излучение от тепловой нагрузки 15 с температурой Т„. Сигнал с выхода быстродействующего коммутатора 14 через первый вентиль. 12 поступает на смеситель 17, где осуществляется смешивание его с сигналом (fr=36,6 ГГц) гетеродина 24, собранного на диоде

Ганна. После фильтрации и усиления (К пч =60dB) выходного сигнала смеси 45 теля, что осуществляется в усклителе 18 промежуточной частоты (полоса пропускания УПЧ РКщ =50-150 МГЦ) сигнал проходит через квадратичный,детектор 19 и поступает на усилитель

20 низкой частоты (полоса пропускания

УНЧ F>!!< =10 4-1 МГц). -С выхода усилителя низкой частоты сигнал поступает на автоматический регулятор 27 усиления, регулирующий коэффициент усиления УПЧ. таким образом, чтобы средне.квадратичное значение шумового напря-! жения .(в полосе Гщ=10 2 -1 МГц) на выходе усилителя низкой частоты не превышала некоторого заданного значения, а также поступает на синхронный детектор 21. В качестве опорного, на синхронный детектор поступа,ет напряжение с генератора 23 модулирукщего напряжения прошедшее че-! рез коммутатор 25 модулирующего на65 пряжения.

ЭЯ

2 sin

Ьж F.tq t-aran Ч- .(l

С. coS Y где 0 — диаметр раскрыва антенного

Ь2 ражателя

F — фокуеное расстояние антенно го отражателя, - угол отклонения главной оси антенного отражателя от надира;

С - коэффициент, величина которо

ro определяется с требуемой непрерывностью обзора подстилакщей поверхности.

На фиг.5 показаны участки поверхности земли 61-63.

Коммутаторы 6 и 7 (фиг.1) состоят из трех пар последовательно соединенных полевых транзисторов 64-69 (фиг.7), работающих в режиме ключей, пропускающих или запирающих проходящий через них сигнал. С этих транэис торов на выход коммутатора сих"нал поступает через согласующий усиди. тель 70, имеющий элементы коррекции частотной характеристики (71 и 72) и коэффициента к усиления (73 Ф: 74).

Управляккций сигнал на парй транзисторов 64-69 поступает через резисторы 75-77 с усилительных каскаДов, собранных соответственно на транзисторах 78-80 и резисторах 81-, 86. Усилительные каскады, работакщиЕ в ключевом режиме, необходимы для обеспечения надежного запирания и отпирания пар полевых транзисторов.

:Для управления работой транзисторов

:78-80 используются сигналы с блока

5 управления (фиг.1), поступающие через резисторы 87-89 (фиг.7) и.стабилитроны 90-92.

Коммутатор 25 модулирукщего напряжения (фиг.1) выполнен аналогично коммутатору 6, только у него один выходной сигнал коммутируется поочередно на два выхода. конвертор 26 выполнен на основе HH вертирующего усилителя. Аналого-цифровые преобразователи 8 и 9 особен ностей выполнения не имеют.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания на элементы устройства, блок 5 команл (фиг. 1) осуществляет следующие пере-! ключения. Медленно действующий коммутатор (МДК) 10 первого канала переключается на пропускание излучения, принимаемого антенной системой 1, а в первом коммутаторе 6 открывается цепь, пропускающая на первый аналого15 цифровой преобразователь (АЦП} 8 сигнал с выхода первого канала.

Во втором канале включается калибровочный генератор 13 шума, МДК 0, переключается на пропускание излуче;щ ния от этого генератора и коммутатор

25 модулирующего напряжения переключает опорный сигнал на инвертор 26,. откуда инвертированный опорный сигнал подается на синхронный детектор 21, .а коммутатор 7 пропускает на второй

АЦП 9 сигнал с выхода. второго канала.

В результате проведенных переклю10

980039

9 ч

После синхронного детектирования образуется сигнал 0 1 величина которого пропорциональная разности температур U T„ „ и Ту излучений, по ступающих на быстродействующий комму,гатор от антенной систеьи и от тепловой нагрузки 15 соответственно

"",c1 е (се. То ) ° где И„ - коэффициент пропорциональнос ти для первого канала. 10

Д 1я удобства качественного аналн° эа изменений нзмеряевых антенных температур, осуществляемого по изменению выходного напряженйя устройства, в СД к напряжению Uc добавляется сигнал компенсации

0с (Vcr -К1 То)

В результате чего с выхода СД на вход фильтра 22 нижних частот (полоса пропускания F „ч 0-1 Гцf поступает сигнал

U K„- T +U К„Т,. (2)

После фильтрации сигнал поступает на первые входы коммутаторов 6 и

7, соответственно открытый н закрытый в первом цикле измерений. Пройдя через коммутатор 6, выходной сигнал с первого канала, поступает на первый аналого-цифровой преобразователь 8 3© и далее в цифровом виде передается потребителю. Интервал времени включения аналого-цифрового преобразователей 8 и 9 задается сигналом с блока

5 команд. 3S

Одновременно с описанной нные работой первого канала, в первом цикле осуществляется .калибровка второго канала радиометра. Учитывая одинаковый вид структурных схем первого 2, вто- 4й рого 3 и третьего 4 каналов, на примере структурной схемы первого канала поясним работу второго канала.

Сигнал с калибровочного генератора .

13 шума через второй вентиль 16, аттенюатор 11 и открытый второй вход медленнодействующего коммутатора 10 поступает на БДК 14. С выхода быстродействующего коммутатора сигнал проходит через первый вентиль 12, смеснтель 17, усилитель 18 промежуточной частоты, квадратичный детектор 19, усилитель 20 низкой частоты и поступает на вход сиыхронного детектора

21. В качестве опорного на синхронный детектор поступает напряжение генератора 23 модулирующего напряжения, прошедшее через коммутатор 25 модулирующего напряжения и ннвертор

26. При этом с выхода СД на вход фильтра 22 нижних частот поступает 60 сигнал

Ucp,g =Ucn rg+ { To- Tax g ) ° К 2- K ° аТ ° (3) где uc>>-- сигнал компенсации во втором канале

a T ê — превышение температуры калибровочного генератора шума над температурой фонового излучения трак1 та калибровки Тому

Мй — коэффициент пропорциональности преобразованиясигнала вторым каналом.

После фильтрации сигнал поступает на вторые входы коммутаторов 6 н 7, соответственно закрытого и открытогб в первом цикле измерений. Пройдя че-. рез коммутатор 7, выходной сигнал второго канала поступаеФ на вход

1 второго аналого-цифрового преобраэоareas 9 и далее в цифровом виде передается потребителю.

Ыа третьи входы коммутаторов 6 и

7 подается выходной сигнал третьего канада а4.

По истечении времени „ первого периода калибровки 6, (фнг.6), опре деляемого по Формуле

V8 a13V, где а — расстояние между центрами пятен обзора (фиг.5);

V - -скорость перемещения пятна обзора радометраj .блок «оеаанд снимает первую н выдает втерую команду. При этом осуществля:,ются следующие переключения. Во вто,ром канале 3 выключается калибровоч,ный генератор шума 13, медленнодей ствукщий коммутатор 10 переключается на проиусканяе излучения принимаемого антенной системой, коммутатор 25 модулирующего напряжения переключается на пропускание опорного сигнала беэ инвертирования его фазы. В третьем канале 4 осуществляются включения, аналогичные нключенням во втором канале 3, проведенным в первом цикле измерений. Кроме того, выходы комму<таторов 6 и 7 переключаются соаиветственно на передачу сигналов со вто-,,рого и третьего каналов.

Таким образом, .во втором цикле ,измерений с выхода аналого-цифрового преобразователя 8 поступает сигнал, -пропорциональный излучению, принимаемому рупором второго канала, а с выхода аналого-цифрового преобразоватеas 9 поступает сигнал калибровки третьего канала, аналогичный сигналу, определяемому по формуле (3).

По истечении времени < = „ первого нернода калибровки, блок управления.: снимает вторую и выдает третью команду, по которой третий канал 4 переходит в режим измерения излучения, принимаемого антенной системой. В этощ канале осуществляются переключения, аналогичные переключениям второго канала во втором цикле измерений.

Первый канал. посредством переключений, аналогичных переключениям второго канала и в первом цикле измерений, 980039

12 переводится в режим калибровки по сигналу с калибровочного генератора

13 Ыума. Кроме того, выходы коммута-", торов б и 7 переключаются соответст- венно на передачу сигналов с третьего и.первого каналов.

Таким образом, в Третьем цикле измерений (продолжающемся в течение времени ь = a„) с выходов аналогоцифровых йреобразователей 8 и 9 поступают сигналы: соответственно, пропорциональный излучению принимаемому рупором 60 третьего канала, и сигнал калибровки первого канала.

С целью устранения возможной, систематической погрешности в опре- (5 делении соотношений между величиной превыпения температуры калибровочно" го генератора шума над температурой, фонового излучения тракта калибровки, и .изменением выходного напряжения, 2() вводятся четвертый, пятый и шестой циклы измерений второго периода калибровки 9 (фиг.б). В этом периоде ,все переключения, кроме подачи напряжения питания на калибровочные генераторы шума, повторяются анало;гично соответствующим переключениям :, в первый, второй и третий циклы пер:aoro периода калибровки.: При этом, ;как следует из формулы ii(3 а выхода

:синхронного детектора каждого канала

:с номером 1, работающего в режиме калибровки, на вход Я ФНЧ поступает сигнал

"ср, "см К (To Тбк ) (4)

Используя выражения для сигнала на выходе синхронного детектора, получаемого в режиме калибровки с включени- щ ем, (3) И выключенным (4) калибровочным генератором шума можно получить ьО„„ -К; ат„;, -1,2,3 (5> ,45 где а0 д, — изменение выходного напряжения синхронного детектора, I-го канала, вызванное превышением температуры калибровочного генератора 5() шума .над температурой фоно вого тракта калибровки того же канала.

Калибровка каналов радиометра по . значению температуры (То;) аттенюато- 55 ров трактов калибровки, осуществляет" ся в следующих седьмом, восьмом и девятом циклах третьего периода калибровки (фиг,б). В этих циклах с блока управления не подаются команды на включение калибровочных генераторов шума и инвертирование фаз опорных сигналов на синхронные детекторы. Остальные переключения аналогичны соответствующим переключениям первого, второго и третьего циклов первого периода калибровки. Тогда напряжение на выходе СД каждого канала

Uc> „=K; "To +"см К; То.

Используя выражения (2), (5}, -(б) можно, записать следующее выражение для температур Тп излучений, по.ступающих в приемные рупора антенной .системы

Т . =T . - -Ж61 . Т

< 1 О1 а0 " м1 т с*

Таким образом, из рассмотрения

:принципа работы трехканального моду1

:ляционного радиометра следует что

1 кроме основной информации о температуре Тц,. излучения принимаемого рупорами антенной системы, поступающей с первого:аналого-цифрового преобра- зователя, предлагаемое устройство позволяет осуществлять периодичную калибровку каждого канала, необходи-, мую для повышения точности определения значения и осуществления контроля за правильностью функционирования каждого канала. Причем информация о калибровке каналов поступает о второго аналого-цифрового преобраователя.

Влок команд обеспечивает выдачу сигналов управления на соответствующие элементы радиометра в заданной после-. довательности.

Блок команд работает следующим образом. Эталонный генератор 28 импульсов вырабатывает Последовательность импульсов имеющих высокую .стабильность периода их повторения Тщ. Генератор

28 синхронизируется с аппаратурой передачи данных, однако эта связь не показана, поскольку она не существенна для решения поставленной задачи.

Импульсы с генератора 28 поступают на вход первого счетчика 29 с коэффициентом пересчета Зп, ныходы триггеров, образующих первый счетчик 29, соединены с соответствующими входами первого дешифратора 31. Первый дешифратор выполнен таким образом, что во время :, прихода первых п,, импульсов (т„= и - т„) на вход первого счетчика 29„ на первом выходе первого дешифратора сигнал соответствует логической единице, а во время прихода остальных импульсов — сигнал соответствует логическому нулю (п +п =п). На втором выходе первого дешифратора во время прихода первых и импульсов сигнал соответствует логическому нулю, во время С прихода следующих и„ ймпульсов сигйал соответствует логической единице, а во время прихода оставшихся n +n импульсов сигнал соответствует логическому нулю. Аналогичным образом на третьем выходе первого дешифратора сигнал соответствует логической единице только во время т

980039

14 (фиг.б), в остальное время сигнал ной полярности, поступая на катуШК1, "оответстЬует логическому нулю.

Интервалы времени Т„=" 2= =Т„ и,, МДК/10 в такое состояние, при котордм в течение каждого из которых произвб- :на выход МДК проходит эталонный сиг-( дится одно измерения и одна калибров" нал по цепи генератор шума 13 - атка отделены друг от друга паузами ;тенюатор 11. После окончания интерварлнтельностью Т и . Па за необ уз необходи ла t импульс отрицательной полярностн. ма для того, чтобы обеспечить возмож- перемагннчивает сердечник МДК в прото ность разделения информации с разныХ воположное состояние, при котором на радиометрических каналов, Численное выход МДК проходит сигнал от антензначение этих параметров, например, 1О вой системы 1. равно:,и< 7; п 2=);,Ò+ =1с; n=n<+n<8) ; Подобное переключение МДК не тре-! л „" ) дует постоянной подачи в катушку уп

" = 2 "3 с 1равления постоянного тока и тем самь)м

1, С выхода первого счетчика имп ль- сы с частотой в 3п аз мень снижает потребление энергии ибо р ьшей, чем 15 Сигналы управления вторым и т е- на .входе пост пают на то тьим радиометрическими каналами ". ,чйк. Выходы триггеров, составляю их р р тавляющих мируются -на выходах блока команд анаэтот счетчик, соединены с соответст логичным образом. вующими входами второго дешифратора который обеспечивает на пе вом вы . ет на первом выходе 2О ратора, являющихся также выходами сигнал соответствующий логической блока команд подаются соответственнО единице во время 6„ (фиг.б) при по- в моменты времени Т„, 2 и з на пе ступлении яа вход второго счетчика вый б и второй 7 коммутаторй, обеспбпервого импульса, на втором выходе . чивая подключение к выходам прибора сигнал соответствующий логической 25 определенных радиометрических каналов единице во время 62 при поступлении (фиг.6), I .на вход второго счетчика второго им- Низкочастотная фильтрация выходнопульса.

1 ro сигнала осуществляется с .помощью.

Счетчики и дешифраторы выполнены фильтра Чебышева третьего порядка, - по стандартным схемам. ЗО обеспечивающего достаточное подавле

Первый и второй входы первого эле- . ние шума на частотах выме м 2Я . мента И 40 соединены с третьиМ и пер- Принципиальиая схема фильтРа пРиведд" ;вым выходами соответственно первого : на на фиг.З. .и второго дешифраторов что обеспе- Низкочастотный фильтр состоит из чивает получение на выходе первого двух последовательно соединенных кодом блока команд сигнала ющ ося первым вы-=. звеньев первого и второго порядка. м нд, сигнала соответ- Использованный вариант звена первогО ствующего логической е ини е вс укиц е кой единице вс вре- :порядка, собранного .на операционном ия С> первого периода 9 (фиг .6). .усилителе 46 и. элементах 48, 49 и 54

Этот сигнал обеспечи обеспечивает включение вызван необходимостью согласования г р р ума первого канала. -" его с относительно малым входным со) ене ато а ш ма пе

На выходе второго элемента И, яэ- ;противлением следующего звена. В каляющегося третьим выходом блока ко- честве звена второго порядка (ойЬра манд, сигнал соответствующий логичен- ционный усилитель 47 и элементы 50кой единице образуется во время 3 53„ 55 и 56) выбрано колебательное ! и

:первого 8Ä- и второго 6 периодов . 45;звено с использованием малого Усиле- .(фиг.б), обеспечивая переключение:,- ния активного элемента. Причем с коммутатора модулирующего напряжения целью увеличения стабильности коэф25 первого канала. фициента усиления этого звена, испольДля получения сигналов Управления зуется операционный усилитель, охва1 медленнодействующими коммутаторами в 5О чеиный (по инвертирукщему входу) отблоке команд имеются три канала,сос- эицятельной обратной связью (резисто.тоящие из последовательно соединенных ры 52 к 53) ° дифференцирующих цепей 33-35 и усилй- с учетом принятых огра""чен"" телей мощности 36-38. амплитуду пульсаций (Е =1/2)

Сигнал с третьего выхода первого 55 тудно-частотной характеристики в поao дешифратора поступает на дифференци« .се пропускания (o4 с0 4 2 "1 коэффици; рующую цепь 33, на выходе которой об-. ент передачи фильтра K (ш) определяразуются короткие импульсы, соответ-, ется из соотношения ствующие переднему и заднему фронту . входного сигнала. Эти импульсы усиливаются в усилителе мощности 36, выход,КЬи) gt Ф У 1 2! которого является вторым выходом блока команд и подаются на медленнодействующий коммутатор 10 первого радио- Параметры схема рассчитываются по метрического канала 2 (фиг.1). В на- известной методике каскадного синтечале интервала 2З импульс положнтель- @5 эа фильтров Чебышева.

980039

Расстояние между приемными рупорами антенной системы выбирается на осНове соотношения (1). Так, например, в случае дискретного режима обзора при С=0,2, диаметре раскрыва антенного отражателя Д=550 мм, фокусным расстоянии антенного отражателя F=181мм, угле отклонения главной оси антенного отражателя от надира Ч =40 и длине волны принимаемого излучения Л„=З мм;

Ь1 Ф 15,0 мм; Ь2 17, 1 мм.

В случае квазинепрерывного обзора, при котором отсутствуют пропуски информации о подстилающей поверхности и следовательно повышается точность дистанционного зондирования величина коэффициента С, входящего в формулу (1 ), должна быть не меньше трех (С > i3) .

Использование предлагаемого объекта позволяет снизить погрешность определения абсолютного значения антенных температур во всем диапазоне их изменений (например от 100 до 350 K) за счет повышения точности калибровок до 0,2-0,3 К.

Формула изобретения

1. Устройство для дистанционного зондирования окружающей среды, содержащее антенную систему и три радио метрических канала, каждый из которых выполнен в виде генератора модулирунщего напряжения, гетеродина, автома тического регулятора усиления и пос- ледовательно соединенных медлвннодействующего коммутатора, быстродействующего коммутатора, первого вентиля, смесителя, усилителя промежуточной частоты, квадратичного детектора, усилителя низкой частоты, синхронного детектора и фильтра низкой частоты, причем выход генератора модулирующего напряжения подключен к управляющему входу быстродействующего коммутатора, ко второму входу которого подключена тепловая нагрузка, вход автоматического регулятора усиления соединен с выходом усилителя низкой частоты, выход автоматического регулятора усиления подключен к управляющему входу усилителя промежуточной частоты, а выход гетеродина подключен ко второму входу смесителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения калибровки точности эа счет обеспечения одновременного проведения измерений и калибровки, в него введены блок команд, первый и второй коммутаторы, антенная система выполнена в виде параболического отражателя и трех облучателей, установленных в фокальной плоск ости отражателя и соеди- ненных волноводными трактами со входами соответствующих радиометрических каналов, в каждый из которых введены последовательно соединенные генератор шума, второй вентиль и аттенюатор, выход которого подключен ко второму входу медленнодействующего коммутатора, и последовательно соединенные коммутатор модулируragего напряжения и инвертор, выход которого соединен со вторым выходом коммутатора модулирующего напряжения и с управляющим входом синхронного

10 детектора, при этом управляющие входы генератора шума, медленнодействующего коммутатора и коммутатора модулирукщего напряжения каждого радиометрическото канала подключены к выходам блока команд, десятый выход бло ка команд подключен к первому управлякщему входу первого коммутатора и второму управляющему входу второго коммутатора, одиннадцатый выход блока команд подключен ко второму управляющему входу первого коммутатора и третьему управляющему входу второго коммутатора, двенадцатый выход блока команд Подключен к третьему управляющему входу первого коммута-. тора и первому управлякщему входу второго коммутатора, а выход фильтра низкой частоты каждого радиометрического канала соединен с соответствукщимн входами первого и второго коммутаторов.

2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок команд выполнен в виде последовательно соединенных эталонного генератора импульсов, первого. и второго счетчиков, первого и второго дешифраторов, трех усилительных каналов, состоящих из дифференцирунщей цепи и усилителя мощности, инвертора, первого, второ40 го, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И, при этом выходы первого счетчика подключены к соот ветствукщим входам первого дешнфратора, выходы второго счетчика подклю45 чены к соответствующим входам второго дешифратора, первый выход первого дешифратора подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И и ко входу второго усилительного кана50 ла второй выход первого дешифратора подключен к первый входам пятого и шестого элементов И и ко входу третьего усилительного канала, третий выход первого дешифратора подключен к первым входам первого и второго элементов И и ко входу первого усилительного канала, первый выход второго дешифратора подключен ко вторым входам первого, третьего и пятого элементов И, второй выход второго де® шифратора подключен ко входу инвертора,, выход которого подключен ко входам второго четвертого и шестого элементов И.

3. Устройство по п.), о т л и ч а65 ю щ е е с я тем, что фипьтр нижних

980039 частот выполнен в виде первого и второго операционных усилителей, последовательно соединенных первого, второго, третьего и четвертого резисторов, последовательно соединенных пятого и шестого резисторов, первого, второго и третьего конденсаторов, причем инвертирующий вход первого . операционного усилителя подключен к соединенным первому и второму резисторам, выход первого операционного t0 усилителя подключен к соединенным второму и третьему резисторам, первый конденсатор подключен параллельно второму резистору, выход четвертого резистора подключен к неннвертирующему входу второго оцерациоиногс усилителя и к одному из отводов второго конденсатора, второй отвод которого подключен к общему проводу, один отвод третьего конденсатора подключен 0 к соединенным третьему и четвертому резисторам, а второй отвод третьего конденсатора подключен к выходу второ. го операционного усилителя и к шестому резистору, инвертирующий вход вто- рого операционного усилителя подклю-, чен к соединенным пятому и шестому резисторам, а сВободный отвод пятого резистора подключен к общему проводу.

4. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что облучатели выполнены в виде рупоров, причем на оси одного из рупоров расположен фокус отражателя, а оси двух других pynopds удалены от главной оси антенного отражателя на расстояния, равные соо-"ветственно

4 281я р

542-F tg-- см сФ Ь М -Ч

2 .с з2Ч:

1 з "т ,4

2 Мв

62Ф .Р tq — Ч-ат сЧх tgVВ

2 з cos2V ! где 0 — диаметр раскрыва антенного отражателя;

F - фокусное расстояние антеннбго отражателя

Ф

Ч вЂ” угол отклонения главной оси антенного отражателя от на- дира, Л„ — длина волны принимаемого излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по радиоэл