零平衡微波輻射計的脈衝調製噪聲注入系統的製作方法

2023-04-30 04:16:16 1

專利名稱：零平衡微波輻射計的脈衝調製噪聲注入系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種噪聲注入零平衡微波幅射計，及直接對噪聲源進行脈衝調製以控制噪聲注入的系統及方法。
噪聲注入零平衡微波幅射計，消除了整機增益波動的影響，具有較高的溫度解析度和優良的長期穩定性，無需頻繁定標，因而在微波遙感和武器制導的研究工作中獲得了廣泛的應用。但是，通常採用衰減器控制噪聲注入的零平衡微波幅射計，天線溫度和輸出指示之間不滿足線性關係，從而使整機的定標工作十分困難，絕對精度難以提高。另一種採用PIN開關控制噪聲注入的零平衡微波輻射計，雖然解決了整機線性度的問題，但採用PIN開關需要增加設備成本，特別是在8毫米或更高的頻率上，國內尚無成熟的器件;進口的毫米波PIN開關價格太高，在萬元以上，這對微波幅射計的推廣應用是十分不利的。
本發明的目的是針對現有技術中存在的不足之處，提出直接對噪聲源進行脈衝調製以控制器噪聲注入的方法，使零平衡微波輻射計不需要再使用衰減器或PIN開關，並使設備簡單，整機成本降低。
本發明所述的零平衡微波輻射計的脈衝調製噪聲注入系統的框圖如

圖1所示，對噪聲源進行脈衝調製以控制噪聲注入的方法及過程為，設輻射計的輸出電壓1為V0，該電壓1經壓控振蕩器2後轉換為頻率f與V0成正比、脈衝寬度τ固定不變的脈衝信號，將該壓控振蕩器2輸出的脈衝信號送至恆流源開關3，以推動恆流源開關3的接通或關斷，以使與之聯接的固態噪聲源4處在脈衝調製狀態之下，固態噪聲源4輸出按式(1)輸出的平均功率經定向耦合器6注入到輻射計天線5通道之中，並與天線5接收到的信號相加後去控制輻射計工作於零平衡狀態。定向耦合器6與參考源7通過轉換開關8與接收機9相聯接，由接收機9輸出電壓V0反饋到壓控振蕩器2，形成一個閉環系統。
圖2為噪聲注入系統中壓控振蕩器2和恆流源開關3的電路原理圖。該電路主要由積分器10、加法11、壓控振蕩器2和恆流源開關3、整形電路13、電晶體開關電路14、恆流管15、固態噪聲源4等主要電路、元件組成。其構成為積分器10的輸出端與控制門限，以滿足振蕩要求的加法器11的輸入端相聯接，在加法器11的輸入端有由電阻16、17和穩壓二極體18組成的鉗位電路，加法器11的輸出端與壓控振蕩器2和恆流源開關3組成的電路相聯接，壓控振蕩器2和恆流開關3可以採用組合在一起的集成晶片12所代替，該集成晶片12的輸出端與電阻19、電容20相聯接，電容20、電阻21、二極體22與使脈衝寬度為一常數，頻率隨電壓而變的整形電路13相聯接，電阻19、21和二極體22的公共端接地，在整形電路13的電源輸入迴路中有由電阻23和穩壓二極體24構成的穩壓電路，整形電路13的輸出端通過分壓電阻23、24與電晶體開關電路14的輸入端相聯接，在電晶體開關電路14的主迴路中聯接有作開關用的恆流管15和其輸出端與定向耦合器6相聯繫的固態噪聲源4。
本發明所述的脈衝噪聲注入系統用於零平衡微波輻射計中，由於減少一個影響整機性能的關鍵部件-衰減器或PIN開關，使簡化了整機電路、降低了成本，並有利於提高整機性能。
如下分析，可說明本發明所述的技術具有良好的應用效果。
設固態噪聲源4的噪聲溫度為Ton，令其工作於脈衝重複頻率為fp脈衝寬度為τ的脈衝調整狀態下，則輸出的平均噪聲溫度Ton為Ton＝Tonτf+Toff(1-τf)＝Toff+(Ton-Toff)τf＝Toff+Tdτf (1)其中，Ton為無脈衝電壓時，固態噪聲源輸出的噪聲溫度，且Toff≈t0為室溫，Td＝Ton-Toff稱為過量噪聲溫度。
圖3為脈衝調製波形。由此可見，工作在脈衝調製狀態下的固態噪聲源，輸出的平均噪聲溫度Ton與脈衝的重複頻率f或脈衝寬度τ之間均為線性關係。此外，從噪聲源的脈衝調整輸出特性(圖4)來看，其輸出平均噪聲溫度Ton與脈衝頻率f之間有良好的線性關係;從輻射計的輸出特性(圖5)看，TA與V0之間的相關係數均在0.999～0.9999之間，表明線性度是良好的。
附圖1噪聲注入系統原理框圖;
附圖2噪聲注入系統電路圖;
附圖3脈衝調製波形;
附圖4噪聲源為脈衝調整輸出特性;
附圖5輻射計的輸出特性。
權利要求
1.一種零平衡微波輻射計的脈衝調製噪聲注入系統，主要由接收天線、接收機、壓控振蕩器、恆流源開關、固態噪聲源、定向耦合器、轉換開關等組成，其特徵在於，天線經定向耦合器，再經轉換開關與接收機的輸入端相聯接，接收機的輸出端與壓控振蕩器的輸入端相聯，壓控振蕩器又與恆流源開關相聯接，恆流源開關與固態噪聲源相聯接，固態噪聲源輸出端與定向耦合相聯接，轉換開關可分別與定向耦合器和參考源相聯通。
2.按照權利要求1所說的噪聲注入系統，其特徵在於，所說的噪聲注入系統中的壓控振蕩器、恆流源開關主要由積分器、加法器、壓控振蕩器及恆流源開關電路、整形電路、電晶體開關電路、恆流管、固態噪聲源等電路及元件組成，其構成為積分器的輸出端與加法器的輸入端相聯接，在加法器的輸入端有由電阻和穩壓二極體組成的鉗位電路，加法器的輸出端與壓控振蕩器和恆流源開關電路相聯接，壓控振蕩器和恆流源開關電路的輸出端通過電容、電阻構成的濾波電路與使脈衝寬度為一常數，頻率隨電壓而變的整形電路相聯接，在整形電路的輸入端與地之間有一個二極體，在整形電路的電源迴路中有由電阻與穩壓二極體構成的穩壓電路，整形電路的輸出端與電晶體開關電路的輸入端相聯接，在電晶體開關電路的主電路中聯接有作開關用的恆流管和其輸出端與定向耦合器相聯繫的固態噪聲源。
3.一種零平衡微波輻射計脈衝調製噪聲注入系統的控制噪聲注入方法，將輻射計接收機的輸出電壓V0送到壓控振蕩器，由壓控振蕩器轉換為頻率f與輸出電壓V0成正比、脈衝寬度τ固定不變的脈衝信號，用這一脈衝信號推動恆流源開關的接通或關斷，從而使固態噪聲源處在脈衝調製狀態之下，輸出按Ton＝Tonτf+Toff(1-τf)＝Toff+(Ton-Toff)τf＝Toff+Tdτf給出的平均功率經定向耦合器注入到輻射計天線通道之中，並與天線接收到的信號相加後去控制輻射計工作於零平衡狀態。
全文摘要
一種零平衡微波輻射計的脈衝調製噪聲注入系統。將輻射計的輸出電壓V
文檔編號G01R29/00GK1096586SQ9310705
公開日1994年12月21日 申請日期1993年6月12日 優先權日1993年6月12日
發明者張祖蔭, 文光華, 郭偉, 林士傑 申請人:華中理工大學