Корреляционный радиометр, двухантенный интерферометр

Для уменьшения собственных шумов приемников, ограничивающих чувствительность, организуют два независимых канала приема. Для сигнала эти приемники коррелированы. В результате если на выходе приемников установить перемножающее устройство, то не коррелированные составляющие вычитаются, а коррелированные - сложатся. Далее сигнал интегрируется и усиливается.

Различают два типа корреляционных радиометров:

1) с двумя антеннами (интерферометр)

2) с одной антенной.

Структурная схема двухантенного корреляционного радиометра показана на рис.17.

Если сигнал приходит из точки О, расположенной на оси интерферометра ОА1=ОА2, то приемник фиксирует максимум сигнала. Если из точки С, смещенной так, что СА2-СА1 = l/2, то мы имеет минимум сигнала. Таким образом, суммарная ДН, при ненаправленных антеннах имеет вид рис.18а.Ширина одного лепестка при этом: q_и @ l/ B.

Если каждая из антенн А1 и А2 имеют свою ДН, то суммарная диаграмма имеет вид рис.18б.

При перемножении двух напряжений, обусловленных шумовыми температурами Т _с1 и Т _с2 двух независимых систем среднее значение произведения равно нулю. Т.е. нет коррелированных составляющих шума, и эти два приемника можно рассматривать отдельно, что эквивалентно увеличению времени наблюдения (интегрирования). Это увеличивает чувствительность по сравнению с компенсационным радиометром в раз. В результате формула для чувствительности имеет вид:

 

D Т _min = T _cист/ ().

Для сигнала важно то, чтобы ВЧ частях радиометров не было бы набега фазы (два радиометра должны быть идентичными и когерентными), что может привести к разрушению периодически изменяющегося сигнала. Такой радиометр носит название интерферометра или фильтра пространственных частот.

Поскольку в корреляционном радиометре выходное постоянное напряжение дают лишь коррелированные напряжения шума, нестабильности коэффициента усиления приемных трактов не сказываются на чувствительности. Преимуществом корреляционного радиометра является отсутствие модулятора. Это позволяет снизить шумовую температуру приемника. Однако построение фазостабильных усилителей и перемножителей частоты выходных сигналов двух приемников при очень широких полосах встречает большие технические трудности.

С помощью интерферометра можно получить большое разрешение, особенно на ММ волнах. При базе (расстоянии между антенна) В =250 м и l=3 мм может быть получено разрешение менее одной угловой секунды. Если построить интерферометр большой базой, сравнимой с диаметром земли, то на l=1 см можно получить диаграмму направленности q_и =10^-3...10^-4 сек (угловые). Это разрешение лучше, чем в оптическом диапазоне.

Интерферометры с большой базой. Трудности: 1)высокая симфазность записей на магнитную ленту, для чего необходимо иметь водородный синхронизатор частот со стабильностью 10^-20, 2)для обработки больших объемов информации необходимы вычислительные машины большой производительности (до недавнего времени).

Структурная схема одноантенного корреляционного радиометра приведена на рис.19.

На выходе получаем усредненный сигнал:

(U₁+U₂+U_ш1)*(U₁-U₂+U_ш2)=U₁²+U₂U₁+U_ш1U₁-U₂U₁-U₂²-U_ш2U₂+U₁U_ш2+U₂U_ш2+U_ш2U_ш1=

= U₁²- U₂².

Составляющие, в которые входят произведения сигнала на U_ш2 и U_ш1 - некоррелировны и поэтому обращаются в ноль. В результате имеем:

U₁²- U₂² @Т_А - Т_н.

Чувствительность такого радиометра равна:

D Т _min = T _cист/ ().

Маленький методический коэффициент делает эту схему привлекательной.

Трудности: 1) трудно перемножить без фазовых искажений, 2)трудно реализовать такую мостовую схему без потерь по входу.

60. Преобразователи частоты: упрощенная теория преобразования, уравнения прямого и обратного преобразования, расчет характеристик преобразователей.