專利名稱：零平衡微波輻射計(jì)的脈沖調(diào)制噪聲注入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種噪聲注入零平衡微波幅射計(jì)，及直接對(duì)噪聲源進(jìn)行脈沖調(diào)制以控制噪聲注入的系統(tǒng)及方法。
噪聲注入零平衡微波幅射計(jì)，消除了整機(jī)增益波動(dòng)的影響，具有較高的溫度分辨率和優(yōu)良的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，無需頻繁定標(biāo)，因而在微波遙感和武器制導(dǎo)的研究工作中獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，通常采用衰減器控制噪聲注入的零平衡微波幅射計(jì)，天線溫度和輸出指示之間不滿足線性關(guān)系，從而使整機(jī)的定標(biāo)工作十分困難，絕對(duì)精度難以提高。另一種采用PIN開關(guān)控制噪聲注入的零平衡微波輻射計(jì)，雖然解決了整機(jī)線性度的問題，但采用PIN開關(guān)需要增加設(shè)備成本，特別是在8毫米或更高的頻率上，國(guó)內(nèi)尚無成熟的器件;進(jìn)口的毫米波PIN開關(guān)價(jià)格太高，在萬元以上，這對(duì)微波幅射計(jì)的推廣應(yīng)用是十分不利的。
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提出直接對(duì)噪聲源進(jìn)行脈沖調(diào)制以控制器噪聲注入的方法，使零平衡微波輻射計(jì)不需要再使用衰減器或PIN開關(guān)，并使設(shè)備簡(jiǎn)單，整機(jī)成本降低。
本發(fā)明所述的零平衡微波輻射計(jì)的脈沖調(diào)制噪聲注入系統(tǒng)的框圖如

圖1所示，對(duì)噪聲源進(jìn)行脈沖調(diào)制以控制噪聲注入的方法及過程為，設(shè)輻射計(jì)的輸出電壓1為V0，該電壓1經(jīng)壓控振蕩器2后轉(zhuǎn)換為頻率f與V0成正比、脈沖寬度τ固定不變的脈沖信號(hào)，將該壓控振蕩器2輸出的脈沖信號(hào)送至恒流源開關(guān)3，以推動(dòng)恒流源開關(guān)3的接通或關(guān)斷，以使與之聯(lián)接的固態(tài)噪聲源4處在脈沖調(diào)制狀態(tài)之下，固態(tài)噪聲源4輸出按式(1)輸出的平均功率經(jīng)定向耦合器6注入到輻射計(jì)天線5通道之中，并與天線5接收到的信號(hào)相加后去控制輻射計(jì)工作于零平衡狀態(tài)。定向耦合器6與參考源7通過轉(zhuǎn)換開關(guān)8與接收機(jī)9相聯(lián)接，由接收機(jī)9輸出電壓V0反饋到壓控振蕩器2，形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。
圖2為噪聲注入系統(tǒng)中壓控振蕩器2和恒流源開關(guān)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和恒流源開關(guān)3、整形電路13、晶體管開關(guān)電路14、恒流管15、固態(tài)噪聲源4等主要電路、元件組成。其構(gòu)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(lián)接，在加法器11的輸入端有由電阻16、17和穩(wěn)壓二極管18組成的鉗位電路，加法器11的輸出端與壓控振蕩器2和恒流源開關(guān)3組成的電路相聯(lián)接，壓控振蕩器2和恒流開關(guān)3可以采用組合在一起的集成芯片12所代替，該集成芯片12的輸出端與電阻19、電容20相聯(lián)接，電容20、電阻21、二極管22與使脈沖寬度為一常數(shù)，頻率隨電壓而變的整形電路13相聯(lián)接，電阻19、21和二極管22的公共端接地，在整形電路13的電源輸入回路中有由電阻23和穩(wěn)壓二極管24構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，整形電路13的輸出端通過分壓電阻23、24與晶體管開關(guān)電路14的輸入端相聯(lián)接，在晶體管開關(guān)電路14的主回路中聯(lián)接有作開關(guān)用的恒流管15和其輸出端與定向耦合器6相聯(lián)系的固態(tài)噪聲源4。
本發(fā)明所述的脈沖噪聲注入系統(tǒng)用于零平衡微波輻射計(jì)中，由于減少一個(gè)影響整機(jī)性能的關(guān)鍵部件-衰減器或PIN開關(guān)，使簡(jiǎn)化了整機(jī)電路、降低了成本，并有利于提高整機(jī)性能。
如下分析，可說明本發(fā)明所述的技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果。
設(shè)固態(tài)噪聲源4的噪聲溫度為Ton，令其工作于脈沖重復(fù)頻率為fp脈沖寬度為τ的脈沖調(diào)整狀態(tài)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為無脈沖電壓時(shí)，固態(tài)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為脈沖調(diào)制波形。由此可見，工作在脈沖調(diào)制狀態(tài)下的固態(tài)噪聲源，輸出的平均噪聲溫度Ton與脈沖的重復(fù)頻率f或脈沖寬度τ之間均為線性關(guān)系。此外，從噪聲源的脈沖調(diào)整輸出特性(圖4)來看，其輸出平均噪聲溫度Ton與脈沖頻率f之間有良好的線性關(guān)系;從輻射計(jì)的輸出特性(圖5)看，TA與V0之間的相關(guān)系數(shù)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(tǒng)原理框圖;
附圖2噪聲注入系統(tǒng)電路圖;
附圖3脈沖調(diào)制波形;
附圖4噪聲源為脈沖調(diào)整輸出特性;
附圖5輻射計(jì)的輸出特性。
權(quán)利要求
1.一種零平衡微波輻射計(jì)的脈沖調(diào)制噪聲注入系統(tǒng)，主要由接收天線、接收機(jī)、壓控振蕩器、恒流源開關(guān)、固態(tài)噪聲源、定向耦合器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成，其特征在于，天線經(jīng)定向耦合器，再經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)與接收機(jī)的輸入端相聯(lián)接，接收機(jī)的輸出端與壓控振蕩器的輸入端相聯(lián)，壓控振蕩器又與恒流源開關(guān)相聯(lián)接，恒流源開關(guān)與固態(tài)噪聲源相聯(lián)接，固態(tài)噪聲源輸出端與定向耦合相聯(lián)接，轉(zhuǎn)換開關(guān)可分別與定向耦合器和參考源相聯(lián)通。
2.按照權(quán)利要求1所說的噪聲注入系統(tǒng)，其特征在于，所說的噪聲注入系統(tǒng)中的壓控振蕩器、恒流源開關(guān)主要由積分器、加法器、壓控振蕩器及恒流源開關(guān)電路、整形電路、晶體管開關(guān)電路、恒流管、固態(tài)噪聲源等電路及元件組成，其構(gòu)成為積分器的輸出端與加法器的輸入端相聯(lián)接，在加法器的輸入端有由電阻和穩(wěn)壓二極管組成的鉗位電路，加法器的輸出端與壓控振蕩器和恒流源開關(guān)電路相聯(lián)接，壓控振蕩器和恒流源開關(guān)電路的輸出端通過電容、電阻構(gòu)成的濾波電路與使脈沖寬度為一常數(shù)，頻率隨電壓而變的整形電路相聯(lián)接，在整形電路的輸入端與地之間有一個(gè)二極管，在整形電路的電源回路中有由電阻與穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，整形電路的輸出端與晶體管開關(guān)電路的輸入端相聯(lián)接，在晶體管開關(guān)電路的主電路中聯(lián)接有作開關(guān)用的恒流管和其輸出端與定向耦合器相聯(lián)系的固態(tài)噪聲源。
3.一種零平衡微波輻射計(jì)脈沖調(diào)制噪聲注入系統(tǒng)的控制噪聲注入方法，將輻射計(jì)接收機(jī)的輸出電壓V0送到壓控振蕩器，由壓控振蕩器轉(zhuǎn)換為頻率f與輸出電壓V0成正比、脈沖寬度τ固定不變的脈沖信號(hào)，用這一脈沖信號(hào)推動(dòng)恒流源開關(guān)的接通或關(guān)斷，從而使固態(tài)噪聲源處在脈沖調(diào)制狀態(tài)之下，輸出按Ton＝Tonτf+Toff(1-τf)＝Toff+(Ton-Toff)τf＝Toff+Tdτf給出的平均功率經(jīng)定向耦合器注入到輻射計(jì)天線通道之中，并與天線接收到的信號(hào)相加后去控制輻射計(jì)工作于零平衡狀態(tài)。
全文摘要
一種零平衡微波輻射計(jì)的脈沖調(diào)制噪聲注入系統(tǒng)。將輻射計(jì)的輸出電壓V
文檔編號(hào)G01R29/00GK1096586SQ9310705
公開日1994年12月21日 申請(qǐng)日期1993年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月12日
發(fā)明者張祖蔭, 文光華, 郭偉, 林士杰 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)