零平衡微波辐射计的脉冲调制噪声注入系统技术方案

一种零平衡微波辐射计的脉冲调制噪声注入系统。将辐射计的输出电压Ｖ↓［０］送经压控振荡器转换为频率与Ｖ↓［０］成正比的脉冲信号，以推动恒流源开关的通、断，使固态噪声源处在调制状态下，输出噪声功率经定向耦合器注入到辐射计的天线通道之中，并与天线信号共同控制辐射计工作于零平衡状态。本发明专利技术的技术中无须衰减器或ＰＩＮ开关，故使简化了整机电路，降低了成本，并有利于提高整机性能。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种噪声注入零平衡微波幅射计，及直接对噪声源进行脉冲调制以控制噪声注入的系统及方法。噪声注入零平衡微波幅射计，消除了整机增益波动的影响，具有较高的温度分辨率和优良的长期稳定性，无需频繁定标，因而在微波遥感和武器制导的研究工作中获得了广泛的应用。但是，通常采用衰减器控制噪声注入的零平衡微波幅射计，天线温度和输出指示之间不满足线性关系，从而使整机的定标工作十分困难，绝对精度难以提高。另一种采用PIN开关控制噪声注入的零平衡微波辐射计，虽然解决了整机线性度的问题，但采用PIN开关需要增加设备成本，特别是在8毫米或更高的频率上，国内尚无成熟的器件;进口的毫米波PIN开关价格太高，在万元以上，这对微波幅射计的推广应用是十分不利的。本专利技术的目的是针对现有技术中存在的不足之处，提出直接对噪声源进行脉冲调制以控制器噪声注入的方法，使零平衡微波辐射计不需要再使用衰减器或PIN开关，并使设备简单，整机成本降低。本专利技术所述的零平衡微波辐射计的脉冲调制噪声注入系统的框图如附图说明图1所示，对噪声源进行脉冲调制以控制噪声注入的方法及过程为，设辐射计的输出电压1为V0，该电压1经压控振荡器2后转换为频率f与V0成正比、脉冲宽度τ固定不变的脉冲信号，将该压控振荡器2输出的脉冲信号送至恒流源开关3，以推动恒流源开关3的接通或关断，以使与之联接的固态噪声源4处在脉冲调制状态之下，固态噪声源4输出按式(1)输出的平均功率经定向耦合器6注入到辐射计天线5通道之中，并与天线5接收到的信号相加后去控制辐射计工作于零平衡状态。定向耦合器6与参考源7通过转换开关8与接收机9相联接，由接收机9输出电压V0反馈到压控振荡器2，形成一个闭环系统。图2为噪声注入系统中压控振荡器2和恒流源开关3的电路原理图。该电路主要由积分器10、加法11、压控振荡器2和恒流源开关3、整形电路13、晶体管开关电路14、恒流管15、固态噪声源4等主要电路、元件组成。其构成为积分器10的输出端与控制门限，以满足振荡要求的加法器11的输入端相联接，在加法器11的输入端有由电阻16、17和稳压二极管18组成的钳位电路，加法器11的输出端与压控振荡器2和恒流源开关3组成的电路相联接，压控振荡器2和恒流开关3可以采用组合在一起的集成芯片12所代替，该集成芯片12的输出端与电阻19、电容20相联接，电容20、电阻21、二极管22与使脉冲宽度为一常数，频率随电压而变的整形电路13相联接，电阻19、21和二极管22的公共端接地，在整形电路13的电源输入回路中有由电阻23和稳压二极管24构成的稳压电路，整形电路13的输出端通过分压电阻23、24与晶体管开关电路14的输入端相联接，在晶体管开关电路14的主回路中联接有作开关用的恒流管15和其输出端与定向耦合器6相联系的固态噪声源4。本专利技术所述的脉冲噪声注入系统用于零平衡微波辐射计中，由于减少一个影响整机性能的关键部件-衰减器或PIN开关，使简化了整机电路、降低了成本，并有利于提高整机性能。如下分析，可说明本专利技术所述的技术具有良好的应用效果。设固态噪声源4的噪声温度为Ton，令其工作于脉冲重复频率为fp脉冲宽度为τ的脉冲调整状态下，则输出的平均噪声温度Ton为Ton＝Tonτf+Toff(1-τf)＝Toff+(Ton-Toff)τf＝Toff+Tdτf (1)其中，Ton为无脉冲电压时，固态噪声源输出的噪声温度，且Toff≈t0为室温，Td＝Ton-Toff称为过量噪声温度。图3为脉冲调制波形。由此可见，工作在脉冲调制状态下的固态噪声源，输出的平均噪声温度Ton与脉冲的重复频率f或脉冲宽度τ之间均为线性关系。此外，从噪声源的脉冲调整输出特性(图4)来看，其输出平均噪声温度Ton与脉冲频率f之间有良好的线性关系;从辐射计的输出特性(图5)看，TA与V0之间的相关系数均在0.999～0.9999之间，表明线性度是良好的。附图1噪声注入系统原理框图;附图2噪声注入系统电路图;附图3脉冲调制波形;附图4噪声源为脉冲调整输出特性;附图5辐射计的输出特性。权利要求1.一种零平衡微波辐射计的脉冲调制噪声注入系统，主要由接收天线、接收机、压控振荡器、恒流源开关、固态噪声源、定向耦合器、转换开关等组成，其特征在于，天线经定向耦合器，再经转换开关与接收机的输入端相联接，接收机的输出端与压控振荡器的输入端相联，压控振荡器又与恒流源开关相联接，恒流源开关与固态噪声源相联接，固态噪声源输出端与定向耦合相联接，转换开关可分别与定向耦合器和参考源相联通。2.按照权利要求1所说的噪声注入系统，其特征在于，所说的噪声注入系统中的压控振荡器、恒流源开关主要由积分器、加法器、压控振荡器及恒流源开关电路、整形电路、晶体管开关电路、恒流管、固态噪声源等电路及元件组成，其构成为积分器的输出端与加法器的输入端相联接，在加法器的输入端有由电阻和稳压二极管组成的钳位电路，加法器的输出端与压控振荡器和恒流源开关电路相联接，压控振荡器和恒流源开关电路的输出端通过电容、电阻构成的滤波电路与使脉冲宽度为一常数，频率随电压而变的整形电路相联接，在整形电路的输入端与地之间有一个二极管，在整形电路的电源回路中有由电阻与稳压二极管构成的稳压电路，整形电路的输出端与晶体管开关电路的输入端相联接，在晶体管开关电路的主电路中联接有作开关用的恒流管和其输出端与定向耦合器相联系的固态噪声源。3.一种零平衡微波辐射计脉冲调制噪声注入系统的控制噪声注入方法，将辐射计接收机的输出电压V0送到压控振荡器，由压控振荡器转换为频率f与输出电压V0成正比、脉冲宽度τ固定不变的脉冲信号，用这一脉冲信号推动恒流源开关的接通或关断，从而使固态噪声源处在脉冲调制状态之下，输出按Ton＝Tonτf+Toff(1-τf)＝Toff+(Ton-Toff)τf＝Toff+Tdτf给出的平均功率经定向耦合器注入到辐射计天线通道之中，并与天线接收到的信号相加后去控制辐射计工作于零平衡状态。全文摘要一种零平衡微波辐射计的脉冲调制噪声注入系统。将辐射计的输出电压V文档编号G01R29/00GK1096586SQ9310705公开日1994年12月21日 申请日期1993年6月12日 优先权日1993年6月12日专利技术者张祖荫, 文光华, 郭伟, 林士杰 申请人:华中理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零平衡微波辐射计的脉冲调制噪声注入系统，主要由接收天线、接收机、压控振荡器、恒流源开关、固态噪声源、定向耦合器、转换开关等组成，其特征在于，天线经定向耦合器，再经转换开关与接收机的输入端相联接，接收机的输出端与压控振荡器的输入端相联，压控振荡器又与恒流源开关相联接，恒流源开关与固态噪声源相联接，固态噪声源输出端与定向耦合相联接，转换开关可分别与定向耦合器和参考源相联通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张祖荫，文光华，郭伟，林士杰，
申请(专利权)人：华中理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]