Современные микроволновые радиометрические системы

Учебное пособие

В учебном пособии изложены особенности теплового радиоизлучения природных сред. Анализируются разновидности построения различных приемных микроволновых радиометрических систем и факторы, ограничивающие чувствительность. Обобщены и систематически изложены варианты построения микроволновых радиометров, использующих метод нулевых измерений. Основное внимание уделяется новой модификации нулевого метода измерений и ее применения в радиометрах. Приводятся особенности построения приемных систем модифицированных нулевых радиометров. Оцениваются технические характеристики двух и многоприемниковых нулевых радиометров. Приведены методики калибровки. Учебное пособие предназначено для студентов старших курсов высших учебных заведений радиотехнических специальностей, обучающихся по направлениям подготовки 11.03.01 "Радиотехника", 11.05.01 "Радиоэлектронные системы и комплексы". Книга будет полезной научным работникам, аспирантам, магистрантам, а также преподаватеям вузов, специализирующимся в создании пассивных радиосистем на радиометрическом методе.

Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники

Библиографическая запись:

Филатов, А. В. Современные микроволновые радиометрические системы: Учебное пособие [Электронный ресурс] / А. В. Филатов, П. А. Абенова. — Томск: ТУСУР, 2021. — 126 с. — Режим доступа: https://edu.tusur.ru/publications/9530
Год издания: 2021
Количество страниц: 126
Скачиваний: 9

Оглавление (содержание)

ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................... 5

ГЛАВА 1. ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНЫХ ТЕЛ. ОСНОВНЫЕ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ................................................... 7

1.1. Цель обучения........................................................................................................................ 7

1.2. Тепловое излучение материальных тел ................................................................................. 7

1.3. Излучение абсолютно черного тела. Законы Планка и Рэлея-Джинса.................................... 8

1.4. Сопротивление излучения антенны ..................................................................................... 10

1.5. Излучение реальных тел....................................................................................................... 13

1.6. Прием радиотеплового излучения........................................................................................ 14

1.7. Вопросы для самопроверки................................................................................... ............... 16

ГЛАВА 2. МИКРОВОЛНОВЫЕ РАДИОМЕТРЫ ............................................................................... 18

2.1. Цель обучения....................................................................................................................... 18

2.2. Сложность приема радиотеплового излучения...................................................................... 18

2.3. Разновидности микроволновых радиометров и их основные характеристики..................... 19

2.3.1. Компенсационный радиометр............................................................................................ 19

2.3.2. Модуляционный радиометр................................................................................................ 22

2.3.3. Двухприемниковый модуляционный радиометр ............................................................... 26

2.3.4. Корреляционный радиометр.............................................................................................. 26

2.3.5. Балансный радиометр ....................................................................................................... 27

2.4. Факторы, ограничивающие чувствительность и точность измерений микроволновых

радиометров .............................................................................................................................. 29

2.5. Вопросы для самопроверки.................................................................................................. 31

Глава 3. НУЛЕВЫЕ МИКРОВОЛНОВЫЕ РАДИОМЕТРЫ................................................................. 32

3.1. Цель обучения ...................................................................................................................... 32

3.2. Особенности построения и классификация нулевых радиометров ...................................... 32

3.3. Нулевые радиометры с регулировкой нулевого баланса после квадратичного детектора

(в низкочастотном тракте)........................................................................................................... 36

3.4. Нулевые радиометры с установкой нулевого баланса в высокочастотном тракте (до

квадратичного детектора)........................................................................................................... 38

3.5. Нулевые радиометры с установкой нулевого баланса на входе радиометра....................... 39

3.6. Нулевые радиометры с делением сигналов .........................................................................41

3.7. Нулевые радиометры с формированием опорного сигнала из собственных шумов

приемника ................................................................................................................................. 42

3.8. Нулевые радиометры для измерения электромагнитного излучения объектов,

находящихся в непосредственной близости с антенной ........................................................... 44

3.9. Классификация применяемых в радиометрах генераторов шума .......................................46

3.10. Вопросы для самопроверки............................................................................................... 48

ГЛАВА 4. НУЛЕВЫЕ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ МИКРОВОЛНОВЫЕ РАДИОМЕТРЫ С

ИМПУЛЬСНЫМ ПОДШУМЛИВАНИЕМ........................................................................................ 50

4.1. Цель обучения..................................................................................................................... 50

4.2. Нулевые радиометры с импульсным подшумливанием...................................................... 50

4.3. Модифицированный метод нулевого приема..................................................................... 51

4.4. Обобщенная структурная схема модифицированного нулевого радиометра..................... 53

4.5. Блок управления модифицированным нулевым радиометром........................................... 54

4.6. Входные устройства нулевых модифицированных радиометров ...................................... 57

4.6.1. Входной блок с вводом дополнительного опорного сигнала в тракт антенны через

направленный ответвитель....................................................................................................... 57

4

4.6.2. Входной блок с вводом дополнительного опорного сигнала в опорный тракт через

направленный ответвитель....................................................................................................... 61

4.6.3. Входной блок на основе двух модуляторов..................................................................... 64

4.6.4. Комбинированный входной блок .................................................................................... 67

4.6.5. Входной блок с полосовыми фильтрами ......................................................................... 69

4.7. Расчет параметров низкочастотного тракта обработки сигналов ....................................... 73

4.8. Анализ погрешности передаточной характеристики модифицированного

радиометра .............................................................................................................................. 74

4.9. Вопросы для самопроверки................................................................................................ 82

ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИМ ДИАПАЗОНОМ ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛОВ

АНТЕННЫ В НУЛЕВЫХ МОДИФИЦИРОВАННЫХ РАДИОМЕТРАХ ............................................. 83

5.1. Цель обучения .................................................................................................................... 83

5.2. Проблема регистрации сигналов в широком динамическом диапазоне............................. 83

5.3. Регулировка диапазона измерения формированием дополнительных периодов

модуляции двух типов .............................................................................................................. 83

5.4. Способ изменения диапазона измерения регулировкой времени поступления сигнала

опорного генератора шума в измерительный тракт .................................................................. 91

5.5. Нулевой модифицированный радиометр с возможностями установки произвольного

диапазона измерений и одним генератором шума для формирования опорных сигналов97

5.6. Вопросы для самопроверки.............................................................................................. 100

ГЛАВА 6. НУЛЕВЫЕ МОДИФИЦИРОВАННЫЕ РАДИОМЕТРЫ, ПОСТРОЕННЫЕ ПО

ДВУХПРИЕМНИКОВЫМ СХЕМАМ ................................................................................... 101

6.1. Цель обучения................................................................................................................. 101

6.2. Двухприемниковый модифицированный нулевой радиометр ....................................... 101

6.3. Повышение динамических характеристик двухприемникового радиометра ................. 105

6.4. Двухприемниковый нулевой радиометр с расширенными функциями по изменению

диапазона измерени ............................................................................................................ 110

6.5. Вопросы для самопроверки............................................................................................ 112

ГЛАВА 7. МНОГОПРИЕМНИКОВЫЕ НУЛЕВЫЕ РАДИОМЕТРЫ ................................................ 113

7.1. Цель обучения................................................................................................................. 113

7.3. Многоприемниковый нулевой радиометр ...................................................................... 117

7.4. Калибровка многоприемникового нулевого радиометра................................................ 122

7.5. Сравнительный анализ чувствительности компенсационного и нулевого

многоприемникового радиометров ..................................................................................... 122

7.6. Вопросы для самопроверки............................................................................................ 125

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................................................... 126


Похожие пособия