Портативные цифровые микроволновые радиометры на базе метода комбинированной импульсной модуляции с авторегулированием нулевого баланса

• Автор: Филатов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 386 с. : ил.

Глава 1.
МИРОВОЛНОВЫЕ НУЛЕВЫЕ РАДИОМЕТРЫ:
ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ
1.1. Общие сведения
1.2. Основные направления проектирования нулевых сверхвысокочастотных радиометров. Классификация радиометров по способу формирования и ввода регулируемого опорного сигнала
1.3. Структурные схемы и принципы действия радиометров с автоматической установкой нулевого баланса в высокочастотном тракте (до квадратичного детектора)
1.4. Структурные схемы и принципы действия радиометров с установкой нулевого баланса во входном приемном блоке
1.5. Структурные схемы и принципы действия радиометров с автоматическим переводом в режим нулевого приема после квадратичного детектора (в низкочастотном тракте)
1.6. Структурные схемы и принципы действия радиометров с делением сигналов
1.7. Структурные схемы и принципы действия нулевых радиометров, предназначенных для измерения электромагнитного излучения объектов, находящихся в непосредственной близости с антенной
1.8. Структурные схемы и принципы действия радиометров с формированием опорного сигнала из собственных шумов приемника, используя селективные свойства полосовых фильтров
1.9. Ограничение точности нулевых радиометров. Цели и задачи работы

Глава 2.
РАЗВИТИЕ МЕТОДА НУЛЕВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ: МОДИФИЦИРОВАННЫЙ МЕТОД НУЛЕВОГО ПРИЕМА. ОСОБЕННОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ
2.1. Математическое описание модифицированного метода нулевых измерений с комбинированной импульсной модуляцией
2.2. Способ реализации модифицированного метода нулевого приема в микроволновых радиометрах
2.3. Обобщенная структурная схема микроволнового радиометра, использующего модифицированный метод нулевого приема
2.4. Анализ флуктуационной чувствительности модифицированных нулевых радиометров
2.5. Обобщенная математическая модель для определения флуктуационной чувствительности модифицированных нулевых радиометров
Выводы
Глава 3.
ОБОБЩЕННЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ НУЛЕВЫХ РАДИОМЕТРОВ
3.1. Оптимальные параметры применяемых в радиометрах генераторов шума, как опорных источников сигнала
3.2. Структурное моделирование входных приемных блоков нулевых модифицированных радиометров
3.2.1. Входной блок с направленным ответвителем и вводом дополнительного опорного сигнала в тракт антенны
3.2.2. Входной блок с направленным ответвителем и вводом дополнительного опорного сигнала в опорный тракт
3.2.3. Входной блок с двумя модуляторами

3.2.4. Комбинированный входной блок с направленным ответвителем
3.3. Применение опорных генераторов шума в базовых входных блоках. Диапазоны измерения
3.4. Флуктуационная чувствительность модифицированных нулевых радиометров в составе с базовыми входными блоками. Методика расчета параметров низкочастотного тракта обработки сигналов
3.5. Примеры определения флуктуационной чувствительности модифицированных радиометров для наиболее типичных диапазонов измерения при дистанционном зондировании природных сред
3.6. Применение полосовых фильтров в базовых схемах входных блоков модифицированных нулевых радиометров
3.7. Методика проектирования оптимального входного блока модифицированного нулевого радиометра в зависимости от требуемого диапазона измерения, стабильности, чувствительности
Выводы
Глава 4.
АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ МИКРОВОЛНОВЫХ МОДИФИЦИРОВАННЫХ НУЛЕВЫХ РАДИОМЕТРОВ
4.1. Влияние нестабильности сигналов опорных генераторов шума
4.2. Погрешность нелинейности характеристики преобразования, вызванная схемой исключения постоянной составляющей
4.3. Оценка погрешности функционирования автоматической следящей системы
4.4. Динамические свойства контура автоматического регулирования нулевого баланса, вносимые искажения
Выводы
явление импульсов ГОН2 для управления генератором шума синхронизировано переключателем ПР. Если сигнал антенны Та меньше сигнала согласованной нагрузки Тсн, включение генератора шума происходит в полупериод модуляции при подключенной к приемнику антенне и, наоборот, генератор шума включается в полупериод модуляции, когда на вход приемника скоммутирова-на согласованная нагрузка, если ее сигнал меньше сигнала антенны. При этих условиях дополнительный шумовой сигнал генератора шума Т1Па, усредненный по времени за половину периода модуляции, будет добавляться к меньшему из сигналов Та или Тсн, автоматически сводя разность температур на входе приемника к нулю. Тогда, влияние коэффициента усиления приемника на измерения будет минимальным.
Данный радиометр позволяет получить линейную калибровочную характеристику в широком диапазоне входных шумовых температур.
В работе [95] рассмотрена схема модуляционного нулевого радиометра, в которой "подшумливание" происходит с малой постоянной времени и количество импульсов "подшумливания" на интервале накопления сигнала равно количеству периодов модуляции. Это повышает точность при быстроменяющей-ся величине антенной температуры. Схема радиометра, изображенная на рис. 1.8, включает антенну А, согласованную нагрузку СН, модулятор М, направленный ответвитель НО, аттенюатор А ТТ, генератор шума ГШ, приемник, ключ Кл, фильтры низкой частоты ФНЧ1 и ФНЧ2, демодуляторы ДМ1 иДМ2, аналого-цифровой преобразователь АЦП, блок суммирования БС, блок управления и регистратор Р. По сигналам блока управления модулятор поочередно через основной канал направленного ответвителя подключает к входу приемника, либо антенну с эффективной шумовой температурой Та, либо согласованную нагрузку, шумовая температура которой равна Тсн. По каналу подшумливания, содержащему генератор шума ГШ и аттенюатор АТТ, к выходному сигналу модулятора через направленный ответвитель добавляется опорный шумовой сигнал постоянной величины Тно и переменной длительности ігш.