JPH10260210A - Microwave radiation meter - Google Patents
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- JPH10260210A JPH10260210A JP6821397A JP6821397A JPH10260210A JP H10260210 A JPH10260210 A JP H10260210A JP 6821397 A JP6821397 A JP 6821397A JP 6821397 A JP6821397 A JP 6821397A JP H10260210 A JPH10260210 A JP H10260210A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は観測対象物から放
射される高周波雑音信号を測定するマイクロ波放射計に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave radiometer for measuring a high-frequency noise signal radiated from an object to be observed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図９は例えばＧ．Ｅｖａｎｓ等によるＡ
ＲＴＥＣＨ ＨＯＵＳＥ社発行の「ＲＦ Ｒａｄｉｏｍ
ｅｔｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ」２５ページのＦｉｇｕｒ
ｅ ２．１に示された従来のマイクロ波放射計で、１は
観測アンテナ、２は基準雑音抵抗、３ａ、３ｂは同期式
スイッチ、４は低雑音増幅器、５は周波数変換器、６は
局部発振器、７はバンドパスフィルタ、８は中間増幅
器、９は検波ダイオード、１０は差動増幅器である。従
来のマイクロ波放射計は以上のように構成されており、
観測アンテナ１にて受信した観測雑音信号と基準雑音抵
抗２より発生した基準雑音信号は同期式スイッチ３ａを
介して低雑音増幅器４にて周波数変換可能な信号強度ま
で増幅された後、局部発振器６により供給される信号に
よって周波数変換器５にて中間周波数に変換される。バ
ンドパスフィルタ７により中間周波数以外の不要周波数
成分を取り除き、中間増幅器８により検波できる信号強
度まで増幅し、検波ダイオード９にて直流検波される。
検波出力は同期式スイッチ３ｂに入力される。同期式ス
イッチ３ａ、３ｂは同期して周期的に切り替わるように
なっており、観測（積分）時間をτとした時、差動増幅
器１０へはτ／２毎にそれぞれ観測雑音信号、基準雑音
信号が入力され、基準雑音信号と観測雑音信号の差に比
例した信号が出力される。基準雑音信号の信号強度は予
め分かっているので、差動増幅器１０の出力より観測雑
音信号の強度が分かる。単位帯域幅でのマイクロ波放射
計出力電力Ｐは数１により求まる。2. Description of the Related Art FIG. A by Evans et al.
"RF Radiom" issued by RTECH HOUSE
Eter Handbook ”on page 25
e, a conventional microwave radiometer shown in 2.1, 1 is an observation antenna, 2 is a reference noise resistor, 3a and 3b are synchronous switches, 4 is a low noise amplifier, 5 is a frequency converter, and 6 is a local switch. An oscillator, 7 is a bandpass filter, 8 is an intermediate amplifier, 9 is a detection diode, and 10 is a differential amplifier. The conventional microwave radiometer is configured as described above,
The observation noise signal received by the observation antenna 1 and the reference noise signal generated by the reference noise resistor 2 are amplified to a signal intensity that can be frequency-converted by the low-noise amplifier 4 via the synchronous switch 3a. Is converted to an intermediate frequency by the frequency converter 5 by the signal supplied by Unnecessary frequency components other than the intermediate frequency are removed by the bandpass filter 7, amplified to a signal strength detectable by the intermediate amplifier 8, and subjected to DC detection by the detection diode 9.
The detection output is input to the synchronous switch 3b. The synchronous switches 3a and 3b are periodically switched in synchronization with each other. When the observation (integration) time is τ, the observation noise signal and the reference noise signal are supplied to the differential amplifier 10 every τ / 2. Is input, and a signal proportional to the difference between the reference noise signal and the observed noise signal is output. Since the signal strength of the reference noise signal is known in advance, the strength of the observed noise signal is known from the output of the differential amplifier 10. The output power P of the microwave radiometer at the unit bandwidth is obtained by Expression 1.
【０００３】[0003]
【数１】 (Equation 1)
【０００４】Ｇはマイクロ波放射計の利得、Ｔａは観測
アンテナ温度、Ｔｒはマイクロ波放射計の等価雑音温
度、Ｔｒｅｆは基準雑音温度であり、出力雑音温度Ｔｏ
ｕｔ＝Ｔａ−Ｔｒｅｆ、システム雑音温度Ｔｓｙｓ＝Ｔ
ａ＋Ｔｒ、システム基準雑音温度Ｔｏ＝Ｔｒｅｆ＋Ｔｒ
である。数１より出力電力Ｐは出力雑音温度Ｔｏｕｔ、
すなわち観測アンテナ温度Ｔａと基準雑音温度Ｔｒｅｆ
の差に比例することが分かる。数１を全微分すると数２
の通りとなる。[0004] G is the gain of the microwave radiometer, Ta is the observation antenna temperature, Tr is the equivalent noise temperature of the microwave radiometer, Tref is the reference noise temperature, and the output noise temperature To.
ut = Ta−Tref, system noise temperature Tsys = T
a + Tr, system reference noise temperature To = Tref + Tr
It is. From Equation 1, the output power P is the output noise temperature Tout,
That is, the observation antenna temperature Ta and the reference noise temperature Tref
It can be seen that it is proportional to the difference between Differentiating Equation 1 gives Equation 2
It becomes as follows.
【０００５】[0005]
【数２】 (Equation 2)
【０００６】数２より出力Ｐが変化した場合の要因とし
ては、観測アンテナ温度Ｔａの変化に伴うシステム雑音
温度Ｔｓｙｓの変化、システム基準雑音温度Ｔｏの変化
および利得Ｇの変化であることがわかる。システム基準
雑音温度Ｔｏは一定であり、同期式スイッチ３ａ、３ｂ
を低雑音増幅器４、中間増幅器８の利得変動速度より高
速に切り換えれば、一周期間での利得変動はほとんど０
と見なせる。従って、数２より観測アンテナ温度Ｔａの
変化のみが出力Ｐに現れ、希望の信号の変化分が観測で
きることを示している。観測信号以外に変動要因がない
理想的な放射計での単位帯域幅あたりの理想分解能をΔ
Ｔとすると観測アンテナ温度Ｔａと基準雑音温度Ｔｒｅ
ｆが同一温度と見なせる場合、分解能σ（Ｔｏｕｔ）は
数２の各項の最小二乗和で表され、数３により求められ
る。From the equation 2, it can be seen that the factors when the output P changes are a change in the system noise temperature Tsys, a change in the system reference noise temperature To, and a change in the gain G due to the change in the observation antenna temperature Ta. The system reference noise temperature To is constant, and the synchronous switches 3a, 3b
Is switched faster than the gain fluctuation speed of the low-noise amplifier 4 and the intermediate amplifier 8, the gain fluctuation during one cycle is almost zero.
Can be considered. Accordingly, Equation 2 shows that only the change in the observation antenna temperature Ta appears in the output P, and that a desired signal change can be observed. The ideal resolution per unit bandwidth of an ideal radiometer with no fluctuation factors other than the observed signal is Δ
Let T be the observation antenna temperature Ta and the reference noise temperature Tre
When f can be regarded as the same temperature, the resolution σ (Tout) is expressed by the least square sum of each term of the equation (2), and is obtained by the equation (3).
【０００７】[0007]
【数３】 (Equation 3)
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のマ
イクロ波放射計は構成されているため、次の様な課題が
あった。すなわち、従来のマイクロ波放射計では信号増
幅部分の利得変動による出力電力Ｐの変動を解消するた
め、観測時間τのうち半分のτ／２は基準雑音源Ｔｒｅ
ｆの測定に費やされ、残りのτ／２しか観測雑音信号Ｔ
ａを測定していないため分解能σ（Ｔｏｕｔ）は悪化す
るという問題点があった。Since the conventional microwave radiometer is constituted as described above, there are the following problems. That is, in the conventional microwave radiometer, half of the observation time τ, τ / 2, is reduced to the reference noise source Tre in order to eliminate the fluctuation of the output power P due to the fluctuation of the gain of the signal amplification part.
f, and only the remaining τ / 2 is observed noise signal T
Since a was not measured, there was a problem that the resolution σ (Tout) deteriorated.
【０００９】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、信号増幅部の利得変動による観測雑音
信号強度の変動を解消し、分解能σ（Ｔｏｕｔ）を改善
したマイクロ波放射計を得ることを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and there is provided a microwave radiometer having improved resolution σ (Tout) by eliminating fluctuation in observation noise signal intensity due to fluctuation in gain of a signal amplifier. The purpose is to get.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】第１の発明によるマイク
ロ波放射計は、観測対象から放射される雑音信号を受信
する観測アンテナと、基準雑音信号を生成する基準雑音
抵抗と、上記観測アンテナ出力信号および上記基準雑音
抵抗出力信号を入力し、それぞれの信号を互いに９０゜
位相が異なるように二分配し、合成した信号を出力する
高周波ハイブリッド回路と、上記高周波ハイブリッド回
路出力信号を増幅する低雑音増幅器と、高周波信号と中
間周波数の差分周波数を発生する局部発振器と、上記低
雑音増幅器出力信号を上記局部発振器により中間周波数
へ変換する周波数変換器と、上記周波数変換器出力信号
の帯域を制限するバンドパスフィルタと、上記バンドパ
スフィルタ出力信号を増幅する中間周波数増幅器と、上
記低雑音増幅器、上記周波数変換器、上記バンドパスフ
ィルタおよび上記中間周波数増幅器で構成され、上記高
周波ハイブリッド回路の出力端子にそれぞれ接続する信
号回路と、上記信号回路の２つの出力信号を入力し、そ
れぞれの信号を互いに９０゜位相が異なるよう二分配
し、合成した信号を出力する中間周波ハイブリッド回路
と、上記中間周波ハイブリッド回路出力信号をそれぞれ
検波する検波ダイオードと、上記検波ダイオードの２つ
の検波信号を差動増幅する差動増幅器とを有するもので
ある。A microwave radiometer according to a first aspect of the present invention includes an observation antenna for receiving a noise signal radiated from an observation target, a reference noise resistor for generating a reference noise signal, and an output of the observation antenna. A high-frequency hybrid circuit that receives a signal and the reference noise resistance output signal, divides each signal into two signals so that the phases are different from each other by 90 °, and outputs a synthesized signal; and a low-noise hybrid circuit that amplifies the high-frequency hybrid circuit output signal. An amplifier, a local oscillator for generating a differential frequency between the high-frequency signal and the intermediate frequency, a frequency converter for converting the low-noise amplifier output signal to an intermediate frequency by the local oscillator, and limiting a band of the frequency converter output signal. A bandpass filter, an intermediate frequency amplifier that amplifies the bandpass filter output signal, the low noise amplifier, A signal circuit connected to the output terminal of the high-frequency hybrid circuit, and two output signals of the signal circuit, each of which is composed of the frequency converter, the band-pass filter, and the intermediate frequency amplifier, An intermediate frequency hybrid circuit that divides and outputs the two signals so that the phases are different from each other by 90 °, outputs a synthesized signal, a detection diode that detects the output signal of the intermediate frequency hybrid circuit, and differentially amplifies two detection signals of the detection diode. And a differential amplifier.
【００１１】また、第２の発明によるマイクロ波放射計
は、上記低雑音増幅器の２つの出力信号を入力し、それ
ぞれの信号を互いに９０゜位相が異なるように二分配
し、合成した信号を出力する高周波ハイブリッド回路と
を有するものである。A microwave radiometer according to a second aspect of the present invention receives two output signals of the low-noise amplifier, divides the respective signals into two signals having a phase difference of 90 °, and outputs a combined signal. And a high-frequency hybrid circuit.
【００１２】また、第３の発明によるマイクロ波放射計
は、上記中間周波数増幅器出力信号の位相を可変できる
移相器とを有するものである。Further, a microwave radiometer according to a third aspect of the present invention has a phase shifter capable of changing the phase of the intermediate frequency amplifier output signal.
【００１３】また、第４の発明によるマイクロ波放射計
は、上記中間周波数増幅器出力信号の周波数特性を補正
するイコライザとを有するものである。A microwave radiometer according to a fourth aspect of the present invention has an equalizer for correcting the frequency characteristics of the output signal of the intermediate frequency amplifier.
【００１４】また、第５の発明によるマイクロ波放射計
は、上記中間周波ハイブリッド回路の２つの出力信号を
排他的に交互に切り換えることができる第一の信号切り
換え器と、上記第一の信号切り換え器の２つの出力信号
を検波する検波ダイオードと、上記第一の信号切り換え
器と同期し、上記検波ダイオードの２つの検波信号を排
他的に交互に切り換えることができる第二の信号切り換
え器とを有するものである。Further, the microwave radiometer according to the fifth invention is characterized in that the first signal switching device capable of exclusively and alternately switching the two output signals of the intermediate frequency hybrid circuit and the first signal switching device. A detector diode for detecting two output signals of the detector, and a second signal switcher which can synchronize with the first signal switcher and exclusively switch alternately the two detection signals of the detector diode. Have
【００１５】また、第６の発明によるマイクロ波放射計
は、基準雑音信号を受信し、上記高周波ハイブリッド回
路へ入力する基準雑音アンテナとを有するものである。Further, a microwave radiometer according to a sixth aspect of the present invention has a reference noise antenna for receiving a reference noise signal and inputting the signal to the high frequency hybrid circuit.
【００１６】また、第７の発明によるマイクロ波放射計
は、上記観測アンテナ出力信号、上記基準雑音抵抗出力
信号を入力し、それぞれの信号を互いに９０゜位相が異
なるよう四分配し、合成した信号を出力する高周波四分
配ハイブリッド回路と、上記信号回路の出力信号を入力
し、それぞれの信号を互いに９０゜位相が異なるよう四
分配し、合成した信号を出力する中間周波四分配ハイブ
リッド回路とを有するものである。A microwave radiometer according to a seventh aspect of the present invention receives the above-mentioned observation antenna output signal and the above-mentioned reference noise resistance output signal, divides the signals into four so that the phases are different from each other by 90 °, and combines the signals. And an intermediate frequency four-distribution hybrid circuit that receives the output signal of the signal circuit, divides each signal into four signals having a phase difference of 90 °, and outputs a combined signal. Things.
【００１７】また、第８の発明によるマイクロ波放射計
は、上記高周波ハイブリッド回路出力信号を増幅し、か
つ利得が可変できる利得可変低雑音増幅器と、上記中間
周波ハイブリッド回路の基準雑音源出力を検波する基準
信号検出ダイオードと、上記基準信号検出ダイオード出
力信号強度を検出し、上記利得可変低雑音増幅器の利得
を制御する利得制御回路とを有するものである。The microwave radiometer according to an eighth aspect of the present invention provides a variable gain low noise amplifier capable of amplifying the output signal of the high frequency hybrid circuit and varying the gain, and detecting a reference noise source output of the intermediate frequency hybrid circuit. And a gain control circuit for detecting the output signal strength of the reference signal detection diode and controlling the gain of the variable gain low noise amplifier.
【００１８】[0018]
実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１を示す
ブロック図であり、図において４は低雑音増幅器、５は
周波数変換器、７はバンドパスフィルタ、８は中間増幅
器、９は検波ダイオード、１１は高周波ハイブリッド回
路、１２は中間周波ハイブリッド回路である。Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of the present invention, in which 4 is a low noise amplifier, 5 is a frequency converter, 7 is a band-pass filter, 8 is an intermediate amplifier, 9 is a detection diode, and 11 is A high frequency hybrid circuit 12 is an intermediate frequency hybrid circuit.
【００１９】次に動作について説明する。高周波ハイブ
リッド回路１１は０−９０゜ハイブリッドであり、観測
アンテナ１より観測雑音信号Ｔａが入力され、もう一方
の入力端子には基準雑音抵抗２より基準雑音信号Ｔｒｅ
ｆが入力される。∠を相対的な位相差とすると、高周波
ハイブリッド回路１１は１／２Ｔａ∠０゜＋１／２Ｔｒ
ｅｆ∠９０゜および１／２Ｔａ∠９０゜＋１／２Ｔｒｅ
ｆ∠０゜の信号が出力される。これらの信号のそれぞれ
は従来と同様に信号処理をされる。低雑音増幅器４で増
幅され、更に周波数変換器５にて局部発振器６からの局
発信号により周波数変換されるが、同一信号により周波
数変換を行っているため、周波数変換器５のそれぞれの
出力の相対的な位相差は保存されている。周波数変換さ
れた信号はそれぞれバンドパスフィルタ７にて帯域を制
限され、所望の中間周波数帯域以外の周波数成分を取り
除く。中間増幅器８により検波できる信号強度まで信号
を増幅し、中間周波ハイブリッド回路１２へぞれぞれ入
力される。高周波ハイブリッド回路１１出力から中間周
波ハイブリッド回路１２入力まではともに同一の性能を
持つ回路によって構成されており、利得をＧ、等価雑音
温度をＴｒとすると、中間周波ハイブリッド回路１２の
入力電力はそれぞれＧ（１／２Ｔａ∠０゜＋１／２Ｔｒ
ｅｆ∠９０゜＋Ｔｒ）およびＧ（１／２Ｔａ∠９０゜＋
１／２Ｔｒｅｆ∠０゜＋Ｔｒ）で表される。Ｔｒは互い
に位相はランダムであるので、中間周波ハイブリッド回
路１２の出力はＧ（Ｔａ∠９０゜＋Ｔｒ）およびＧ（Ｔ
ｒｅｆ∠９０゜＋Ｔｒ）となり、観測雑音信号Ｔａ、基
準雑音信号Ｔｒｅｆが分離できる。中間周波ハイブリッ
ド回路１２の出力信号は検波ダイオード９にてそれぞれ
検波され差動増幅器１０に入力される。差動増幅器１０
の出力Ｐは数１で表される観測雑音信号と基準雑音信号
の差が出力される。高周波ハイブリッド回路１１、中間
周波ハイブリッド回路１２間は観測雑音信号と基準雑音
信号それぞれの信号を１／２ずつ通過しているため、何
らかの要因により高周波ハイブリッド回路１１、中間周
波ハイブリッド回路１２間で利得が異なった場合でも中
間周波ハイブリッド回路１２の出力には等しく出力変動
が現れるため、常に観測雑音信号と基準雑音信号の相対
差は一定である。このとき観測雑音信号の測定は観測時
間τの内、全ての時間で行われるので積分時間は従来の
２倍になり、分解能σ（Ｔｏｕｔ）は数４の通りとな
る。Next, the operation will be described. The high-frequency hybrid circuit 11 is a 0-90 ° hybrid, receives the observation noise signal Ta from the observation antenna 1, and inputs the reference noise signal Tre from the reference noise resistor 2 to the other input terminal.
f is input. When ∠ is a relative phase difference, the high-frequency hybrid circuit 11 is ＴTa {0} + ／ Tr
ef {90} and ＴTa {90} + ／ Tr
A signal of f {0} is output. Each of these signals is subjected to signal processing as in the prior art. The signal is amplified by the low-noise amplifier 4 and further frequency-converted by the frequency converter 5 by the local oscillation signal from the local oscillator 6. However, since the frequency conversion is performed by the same signal, each output of the frequency converter 5 is output. The relative phase difference is preserved. The band of each of the frequency-converted signals is limited by the band-pass filter 7 to remove frequency components other than the desired intermediate frequency band. The signal is amplified to a signal strength that can be detected by the intermediate amplifier 8, and input to the intermediate frequency hybrid circuit 12. The circuit from the output of the high frequency hybrid circuit 11 to the input of the intermediate frequency hybrid circuit 12 has the same performance. If the gain is G and the equivalent noise temperature is Tr, the input power of the intermediate frequency hybrid circuit 12 is G (1 / 2Ta {0} + 1 / 2Tr
ef {90} + Tr) and G (1 / 2Ta {90} +
ＴTref {0} + Tr). Since Tr has a random phase with respect to each other, the output of the intermediate frequency hybrid circuit 12 is G (Ta {90} + Tr) and G (T
ref {90} + Tr), and the observation noise signal Ta and the reference noise signal Tref can be separated. The output signal of the intermediate frequency hybrid circuit 12 is detected by the detection diode 9 and input to the differential amplifier 10. Differential amplifier 10
Is the difference between the observed noise signal and the reference noise signal expressed by the equation (1). Since the signals of the observation noise signal and the reference noise signal pass through the high frequency hybrid circuit 11 and the intermediate frequency hybrid circuit 12 by 1/2 each, the gain between the high frequency hybrid circuit 11 and the intermediate frequency hybrid circuit 12 is increased by some factor. Even if different, the output of the intermediate frequency hybrid circuit 12 has the same output fluctuation, so that the relative difference between the observation noise signal and the reference noise signal is always constant. At this time, since the measurement of the observation noise signal is performed at all times within the observation time τ, the integration time is twice as long as the conventional one, and the resolution σ (Tout) is as shown in Expression 4.
【００２０】[0020]
【数４】 (Equation 4)
【００２１】数３、数４を比較することにより分解能σ
（Ｔｏｕｔ）は従来に比べ１／√２倍に改善されている
ことが分かる。By comparing the equations (3) and (4), the resolution σ
It can be seen that (Tout) is improved by a factor of 1 / 従 来 2 compared to the conventional case.
【００２２】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２を示すブロック図である。Embodiment 2 FIG. FIG. 2 is a block diagram showing Embodiment 2 of the present invention.
【００２３】次に動作について説明する。動作原理につ
いては実施の形態１と同様であるが、低雑音増幅器４の
出力信号を直接バンドパスフィルタ７へ入力し、また中
間増幅器８の出力を高周波ハイブリッド回路１１へ接続
することにより、観測雑音信号を直接検波できる場合、
周波数変換を行わない構成とすることができる。Next, the operation will be described. The operating principle is the same as that of the first embodiment. However, by directly inputting the output signal of the low noise amplifier 4 to the band pass filter 7 and connecting the output of the intermediate amplifier 8 to the high frequency hybrid circuit 11, the observation noise is reduced. If the signal can be detected directly,
A configuration that does not perform frequency conversion can be adopted.
【００２４】実施の形態３．図３は、この発明の実施の
形態３を示すブロック図であり、図において１３は移相
器である。Embodiment 3 FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 13 denotes a phase shifter.
【００２５】次に動作について説明する。動作原理は実
施の形態１と同様であるが、中間増幅器８の出力信号は
移相器１３へ入力され、高周波ハイブリッド回路１１、
中間周波ハイブリッド回路１２間での相対的な位相差が
０になるよう位相の調整を行い、出力される。Next, the operation will be described. The operation principle is the same as that of the first embodiment, except that the output signal of the intermediate amplifier 8 is input to the phase shifter 13, and the high-frequency hybrid circuit 11,
The phase is adjusted so that the relative phase difference between the intermediate frequency hybrid circuits 12 becomes zero, and output.
【００２６】実施の形態１では高周波ハイブリッド回路
１１、中間周波ハイブリッド回路１２間での相対的な位
相差は０であるとしたが、ばらつきなどにより位相差が
生じた場合、中間周波ハイブリッド回路１２で観測雑音
信号と基準雑音信号の分離度が低下し、またシステム全
体での利得も減少してしまう。このとき、移相器１３に
より高周波ハイブリッド回路１１、中間周波ハイブリッ
ド回路１２間での相対的な位相差を無くすることで観測
雑音信号と基準雑音信号を完全に分離し、また利得が低
下しないようにできる。In the first embodiment, the relative phase difference between the high frequency hybrid circuit 11 and the intermediate frequency hybrid circuit 12 is assumed to be 0. However, if a phase difference occurs due to variation or the like, the intermediate frequency hybrid circuit 12 The degree of separation between the observation noise signal and the reference noise signal decreases, and the gain of the entire system also decreases. At this time, by eliminating the relative phase difference between the high frequency hybrid circuit 11 and the intermediate frequency hybrid circuit 12 by the phase shifter 13, the observation noise signal and the reference noise signal are completely separated, and the gain is not reduced. Can be.
【００２７】実施の形態４．図４は、この発明の実施の
形態４を示すブロック図であり、図において１４はイコ
ライザである。Embodiment 4 FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention, in which 14 is an equalizer.
【００２８】次に動作について説明する。動作原理は実
施の形態１と同様であるが、中間増幅器８の出力信号は
中間周波ハイブリッド回路１２の周波数特性と逆の周波
数特性をもつイコライザ１４へそれぞれ入力され、その
後、中間周波ハイブリッド回路１２へ出力される。Next, the operation will be described. The operation principle is the same as that of the first embodiment, but the output signal of the intermediate amplifier 8 is input to the equalizers 14 having frequency characteristics opposite to the frequency characteristics of the intermediate frequency hybrid circuit 12, and then to the intermediate frequency hybrid circuit 12. Is output.
【００２９】実際のハイブリッド回路では使用周波数に
対する帯域の比、すなわち比帯域が狭い場合が多く、特
に中間周波ハイブリッド回路１２は中間周波数で動作す
るため、高周波ハイブリッド回路１１に比べ帯域が狭
い。従ってマイクロ波放射計全体での観測帯域は中間周
波ハイブリッド回路１２自身の帯域で制限される。イコ
ライザ１４の周波数特性を中間周波ハイブリッド回路１
２と逆の周波数特性とすることにより、イコライザ１４
と中間周波ハイブリッド回路１２を合わせた周波数特性
は広帯域で平坦となる。In an actual hybrid circuit, the ratio of the band to the operating frequency, that is, the ratio band is often narrow. In particular, since the intermediate frequency hybrid circuit 12 operates at the intermediate frequency, the band is narrower than the high frequency hybrid circuit 11. Therefore, the observation band of the entire microwave radiometer is limited by the band of the intermediate frequency hybrid circuit 12 itself. The intermediate frequency hybrid circuit 1
By setting the frequency characteristic opposite to 2, the equalizer 14
And the intermediate frequency hybrid circuit 12 have a flat frequency characteristic over a wide band.
【００３０】実施の形態５．図５は、この発明の実施の
形態５を示すブロック図であり、図において９ａ、９ｂ
は検波ダイオード、１５ａ、１５ｂは同期式２回路スイ
ッチである。Embodiment 5 FIG. 5 is a block diagram showing Embodiment 5 of the present invention.
Is a detection diode, and 15a and 15b are synchronous two-circuit switches.
【００３１】次に動作について説明する。中間周波ハイ
ブリッド回路１２出力までは実施の形態１と同様である
が、中間周波ハイブリッド回路１２の出力信号はそれぞ
れ同期式２回路スイッチ１５ａへ入力される。同期式２
回路スイッチ１５ａの出力はそれぞれ検波ダイオード９
ａ、９ｂに接続されている。検波ダイオード９ａ、９ｂ
の検波出力は同期式２回路スイッチ１５ｂへそれぞれ接
続され、出力は差動増幅器１０へ接続されている。同期
式２回路スイッチ１５ａ、１５ｂは２つの入力に対して
２つの出力へ交互に排他的に切り換えることができ、ま
た同期式２回路スイッチ１５ａ、１５ｂは連動して、あ
る一定の周期で切り換えている。Next, the operation will be described. Embodiment 2 is the same as that of the first embodiment up to the output of the intermediate frequency hybrid circuit 12, but the output signals of the intermediate frequency hybrid circuit 12 are respectively input to the synchronous two-circuit switch 15a. Synchronous 2
The output of the circuit switch 15a
a, 9b. Detection diodes 9a, 9b
Are connected to the synchronous two-circuit switch 15b, and the output is connected to the differential amplifier 10. The synchronous two-circuit switches 15a, 15b can alternately and exclusively switch two inputs to two outputs, and the synchronous two-circuit switches 15a, 15b operate in conjunction with each other to switch at a certain period. I have.
【００３２】このように一定周期で交互に検波ダイオー
ド９ａ、９ｂにて検波されるため、一周期したとき、観
測雑音信号、基準雑音信号それぞれの信号は検波ダイオ
ード９ａで検波された信号と検波ダイオード９ｂで検波
された信号が差動増幅器１０へ入力される。従って検波
ダイオード９ａ、９ｂによる検波出力が平均化されるの
で、検波ダイオード９ａ、９ｂ間の検波特性を平均化す
ることができる。As described above, since the detection is performed by the detection diodes 9a and 9b alternately at a constant cycle, the signal of each of the observation noise signal and the reference noise signal is compared with the signal detected by the detection diode 9a and the detection diode during one cycle. The signal detected at 9b is input to the differential amplifier 10. Accordingly, the detection outputs of the detection diodes 9a and 9b are averaged, so that the detection characteristics between the detection diodes 9a and 9b can be averaged.
【００３３】実施の形態６．図６は、この発明の実施の
形態６を示すブロック図であり、図において１６は基準
雑音アンテナである。Embodiment 6 FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a sixth embodiment of the present invention, in which 16 is a reference noise antenna.
【００３４】次に動作について説明する。高周波ハイブ
リッド回路１１以降は実施の形態１と同様である。ある
基準雑音源の信号を受信している基準雑音アンテナ１６
を高周波ハイブリッド回路１１へ入力する。Next, the operation will be described. The configuration after the high-frequency hybrid circuit 11 is the same as that of the first embodiment. A reference noise antenna 16 receiving a signal of a certain reference noise source
Is input to the high frequency hybrid circuit 11.
【００３５】実施の形態１では基準となる雑音源として
基準雑音抵抗２を用いていたが、基準雑音抵抗２はその
周囲温度により雑音温度が変化するため、観測雑音温度
の微小な変化を測定する場合、あるいは十分に基準雑音
抵抗２の物理温度管理を行なうことが難しい場合は宇宙
の背景放射など安定な基準雑音源を受信できる基準雑音
アンテナ１６を設けることにより、より安定な基準雑音
を得ることができる。In the first embodiment, the reference noise resistor 2 is used as a reference noise source. However, since the noise temperature of the reference noise resistor 2 changes depending on its ambient temperature, a small change in the observed noise temperature is measured. If it is difficult to control the physical temperature of the reference noise resistor 2 sufficiently, a more stable reference noise can be obtained by providing a reference noise antenna 16 that can receive a stable reference noise source such as background radiation from the universe. Can be.
【００３６】実施の形態７．図７は、この発明の実施の
形態７を示すブロック図である。Embodiment 7 FIG. 7 is a block diagram showing Embodiment 7 of the present invention.
【００３７】次に動作について説明する。観測アンテナ
１、基準雑音抵抗２の出力は高周波ハイブリッド回路１
１へそれぞれ入力される。高周波ハイブリッド回路１１
は相互に分配され、全体として高周波四分配ハイブリッ
ド回路を構成している。上記高周波四分配ハイブリッド
回路の出力は実施の形態１と同様にそれぞれ位相の異な
った雑音信号に分配される。これらの信号はそれぞれ低
雑音増幅器４へ入力され、局部発振器６の信号により周
波数変換器５によって周波数変換される。周波数変換さ
れた信号はバンドパスフィルタ７によって帯域制限さ
れ、中間周波数増幅器８によって検波できる信号強度ま
で増幅されたのち、それぞれ中間周波ハイブリッド回路
１２へ入力される。中間周波ハイブリッド回路１２は上
記高周波四分配ハイブリッド回路と同様に構成されてお
り、分配合成され、出力には観測雑音信号および基準雑
音信号が出力される。これらの出力は実施の形態１同
様、等しく利得Ｇで増幅されている。それぞれの信号は
検波ダイオード９によって検波された後、差動増幅器１
０へ入力される。差動増幅器１０からは観測雑音信号と
基準雑音抵抗２の基準雑音信号間の信号強度差が出力さ
れる。Next, the operation will be described. The output of the observation antenna 1 and the reference noise resistor 2 is the high-frequency hybrid circuit 1.
1, respectively. High frequency hybrid circuit 11
Are mutually distributed to form a high-frequency four-distribution hybrid circuit as a whole. The output of the high-frequency four-distribution hybrid circuit is distributed to noise signals having different phases as in the first embodiment. These signals are input to the low-noise amplifier 4 and frequency-converted by the frequency converter 5 according to the signal of the local oscillator 6. The frequency-converted signal is band-limited by the band-pass filter 7, amplified to a signal strength detectable by the intermediate frequency amplifier 8, and then input to the intermediate frequency hybrid circuit 12. The intermediate frequency hybrid circuit 12 has the same configuration as that of the above-described high frequency four-distribution hybrid circuit, performs distribution synthesis, and outputs an observation noise signal and a reference noise signal at its output. These outputs are equally amplified with a gain G as in the first embodiment. After each signal is detected by the detection diode 9, the differential amplifier 1
Input to 0. The signal intensity difference between the observation noise signal and the reference noise signal of the reference noise resistor 2 is output from the differential amplifier 10.
【００３８】実施の形態１では基準雑音源は１つであっ
たが、同時に３つの基準雑音信号と観測雑音信号の信号
強度差を得られるため、観測雑音信号の強度を３つの基
準雑音信号から求めることができる。In the first embodiment, the number of the reference noise sources is one. However, since the signal strength difference between the three reference noise signals and the observation noise signal can be obtained at the same time, the strength of the observation noise signal is calculated from the three reference noise signals. You can ask.
【００３９】実施の形態８．図８は、この発明の実施の
形態８を示すブロック図であり、図において１７は利得
可変低雑音増幅器、１８は基準信号検出ダイオード、１
９は利得制御回路である。Embodiment 8 FIG. FIG. 8 is a block diagram showing an eighth embodiment of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 17 denotes a variable gain low noise amplifier, reference numeral 18 denotes a reference signal detection diode,
9 is a gain control circuit.
【００４０】次に動作について説明する。中間周波ハイ
ブリッド回路１２より前段は実施の形態１と同様である
が、利得可変低雑音増幅器１７は外部より利得の制御が
行えるようになっている。中間周波ハイブリッド回路１
２から出力された基準雑音信号は基準信号検出ダイオー
ド１８により検波され、利得制御回路１９へ入力され
る。利得制御回路１９は入力信号が変化すると変化分を
打ち消すような制御信号を出力するようになっており、
出力は利得可変低雑音増幅器１７の利得制御端子へ入力
される。一方、観測雑音信号は中間周波ハイブリッド回
路１２から出力され、検波ダイオード９により検波され
る。Next, the operation will be described. The stage preceding the intermediate frequency hybrid circuit 12 is the same as that of the first embodiment, but the gain variable low noise amplifier 17 can externally control the gain. Intermediate frequency hybrid circuit 1
The reference noise signal output from 2 is detected by a reference signal detection diode 18 and input to a gain control circuit 19. The gain control circuit 19 outputs a control signal that cancels the change when the input signal changes,
The output is input to the gain control terminal of the variable gain low noise amplifier 17. On the other hand, the observation noise signal is output from the intermediate frequency hybrid circuit 12 and detected by the detection diode 9.
【００４１】このように、基準雑音信号を基準信号検出
ダイオード１８にて検出し、利得可変低雑音増幅器１７
の利得を制御できるようにしたため、高周波ハイブリッ
ド回路１１と中間周波ハイブリッド回路１２間の利得は
一定に保たれ、温度、経年変化等による利得変動を無く
すことができる。従って、利得可変低雑音増幅器１７の
出力は適正な範囲に保たれ、中間増幅器８は過入力によ
るひずみの影響を受けない。As described above, the reference noise signal is detected by the reference signal detecting diode 18 and the gain-variable low noise amplifier 17 is detected.
Can be controlled, the gain between the high frequency hybrid circuit 11 and the intermediate frequency hybrid circuit 12 is kept constant, and the gain fluctuation due to temperature, aging, etc. can be eliminated. Therefore, the output of the variable gain low noise amplifier 17 is kept in an appropriate range, and the intermediate amplifier 8 is not affected by distortion due to excessive input.
【００４２】[0042]
【発明の効果】第１の発明によれば、高周波の観測雑音
信号を簡単な構成で感度良く測定することができる。According to the first aspect, a high-frequency observation noise signal can be measured with a simple configuration and with high sensitivity.
【００４３】また、第２の発明によれば、低い周波数で
は簡単な構成で、感度良く観測することができる。Further, according to the second aspect, it is possible to observe with high sensitivity at a low frequency with a simple configuration.
【００４４】また、第３の発明によれば、信号回路間で
通過位相に差が生じた場合でも、観測雑音信号と基準雑
音信号を十分分離することができ、システムの利得が低
下せずに、感度良く観測ができる。Further, according to the third aspect, even when a difference occurs in the passing phase between the signal circuits, the observation noise signal and the reference noise signal can be sufficiently separated from each other, and the gain of the system is not reduced. Observation can be made with high sensitivity.
【００４５】また、第４の発明によれば、中間周波ハイ
ブリッド回路の特性を改善することができ、より広帯域
で観測することができる。According to the fourth aspect, the characteristics of the intermediate frequency hybrid circuit can be improved, and observation can be performed in a wider band.
【００４６】また、第５の発明によれば、検波ダイオー
ドの検波特性のアンバランスを平均化することができ、
検波ダイオードを含めた利得変動を無くし、より感度良
く測定することができる。Further, according to the fifth aspect, it is possible to average the imbalance of the detection characteristics of the detection diode,
The gain can be measured with higher sensitivity by eliminating gain fluctuation including the detection diode.
【００４７】また、第６の発明によれば、より安定な基
準雑音源を用いることができ、観測雑音信号の微小な変
化が測定できる。Further, according to the sixth aspect, a more stable reference noise source can be used, and a minute change in the observed noise signal can be measured.
【００４８】また、第７の発明によれば、複数の基準雑
音信号と観測雑音信号の差が得られるため、正確な観測
雑音温度が測定できる。According to the seventh aspect, since a difference between a plurality of reference noise signals and an observation noise signal is obtained, an accurate observation noise temperature can be measured.
【００４９】また、第８の発明によれば、利得変動を解
消し、一定の利得で観測雑音信号を増幅するため、温
度、経年変化等の影響を受けず常に安定した出力が得ら
れる。Further, according to the eighth aspect, since the gain fluctuation is eliminated and the observation noise signal is amplified with a constant gain, a stable output is always obtained without being affected by temperature, aging and the like.
【図１】 この発明によるマイクロ波放射計の実施の形
態１を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of a microwave radiometer according to the present invention.
【図２】 この発明によるマイクロ波放射計の実施の形
態２を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing Embodiment 2 of a microwave radiometer according to the present invention.
【図３】 この発明によるマイクロ波放射計の実施の形
態３を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing Embodiment 3 of a microwave radiometer according to the present invention.
【図４】 この発明によるマイクロ波放射計の実施の形
態４を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing Embodiment 4 of a microwave radiometer according to the present invention.
【図５】 この発明によるマイクロ波放射計の実施の形
態５を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing Embodiment 5 of a microwave radiometer according to the present invention.
【図６】 この発明によるマイクロ波放射計の実施の形
態６を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing Embodiment 6 of a microwave radiometer according to the present invention.
【図７】 この発明によるマイクロ波放射計の実施の形
態７を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing Embodiment 7 of a microwave radiometer according to the present invention.
【図８】 この発明によるマイクロ波放射計の実施の形
態８を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing Embodiment 8 of a microwave radiometer according to the present invention.
【図９】 従来のマイクロ波放射計を示すブロック図で
ある。FIG. 9 is a block diagram showing a conventional microwave radiometer.
１ 観測アンテナ、２ 基準雑音抵抗、３ 同期式スイ
ッチ、４ 低雑音増幅器、５ 周波数変換器、６ 局部
発振器、７ バンドパスフィルタ、８ 中間増幅器、９
検波ダイオード、１０ 差動増幅器、１１ 高周波ハ
イブリッド回路、１２ 中間周波ハイブリッド回路、１
３ 移相器、１４ イコライザ、１５同期式２回路スイ
ッチ、１６ 基準雑音アンテナ、１７ 利得可変低雑音
増幅器、１８ 基準信号検出ダイオード、１９ 利得制
御回路。1 observation antenna, 2 reference noise resistance, 3 synchronous switch, 4 low noise amplifier, 5 frequency converter, 6 local oscillator, 7 bandpass filter, 8 intermediate amplifier, 9
Detector diode, 10 differential amplifier, 11 high frequency hybrid circuit, 12 intermediate frequency hybrid circuit, 1
3 phase shifter, 14 equalizer, 15 synchronous 2-circuit switch, 16 reference noise antenna, 17 variable gain low noise amplifier, 18 reference signal detection diode, 19 gain control circuit.
Claims (8)
する観測アンテナと、基準雑音信号を生成する基準雑音
抵抗と、上記観測アンテナ出力信号および上記基準雑音
抵抗出力信号を入力し、それぞれの信号を互いに９０゜
位相が異なるよう二分配し、合成した信号を出力する高
周波ハイブリッド回路と、上記高周波ハイブリッド回路
出力信号を増幅する低雑音増幅器と、高周波信号と中間
周波数の差分周波数を発生する局部発振器と、上記低雑
音増幅器出力信号を上記局部発振器により中間周波数へ
変換する周波数変換器と、上記周波数変換器出力信号の
帯域を制限するバンドパスフィルタと、上記バンドパス
フィルタ出力信号を増幅する中間周波数増幅器と、上記
低雑音増幅器、上記周波数変換器、上記バンドパスフィ
ルタおよび上記中間周波数増幅器で構成され、上記高周
波ハイブリッド回路の出力端子にそれぞれ接続する信号
回路と、上記信号回路の２つの出力信号を入力し、それ
ぞれの信号を互いに９０゜位相が異なるよう二分配し、
合成した信号を出力する中間周波ハイブリッド回路と、
上記中間周波ハイブリッド回路出力信号をそれぞれ検波
する検波ダイオードと、上記検波ダイオードの２つの検
波信号を差動増幅する差動増幅器とを有するマイクロ波
放射計。1. An observation antenna for receiving a noise signal radiated from an observation target, a reference noise resistor for generating a reference noise signal, the observation antenna output signal and the reference noise resistance output signal, and respective signals. High-frequency hybrid circuit that divides the high-frequency hybrid circuit into 90 ° phases different from each other and outputs a synthesized signal, a low-noise amplifier that amplifies the output signal of the high-frequency hybrid circuit, and a local oscillator that generates a difference frequency between the high-frequency signal and the intermediate frequency A frequency converter that converts the low-noise amplifier output signal to an intermediate frequency by the local oscillator; a band-pass filter that limits the band of the frequency converter output signal; and an intermediate frequency that amplifies the band-pass filter output signal. An amplifier, the low-noise amplifier, the frequency converter, the bandpass filter, and the intermediate A signal circuit connected to the output terminal of the high-frequency hybrid circuit, which is composed of a frequency amplifier, and two output signals of the signal circuit are input, and the two signals are divided into two such that the phases are different from each other by 90 °.
An intermediate frequency hybrid circuit that outputs a synthesized signal;
A microwave radiometer having a detection diode for detecting the output signal of the intermediate frequency hybrid circuit, and a differential amplifier for differentially amplifying two detection signals of the detection diode.
力し、それぞれの信号を互いに９０゜位相が異なるよう
二分配し、合成した信号を出力する高周波ハイブリッド
回路とを有することを特徴とする請求項１記載のマイク
ロ波放射計。2. A high-frequency hybrid circuit that receives two output signals of the low-noise amplifier, divides the respective signals into two signals having a phase difference of 90 °, and outputs a combined signal. The microwave radiometer according to claim 1.
可変できる移相器とを有することを特徴とする請求項１
記載のマイクロ波放射計。3. The apparatus according to claim 1, further comprising a phase shifter capable of changing a phase of said intermediate frequency amplifier output signal.
The microwave radiometer as described.
特性を補正するイコライザとを有することを特徴とする
請求項１記載のマイクロ波放射計。4. The microwave radiometer according to claim 1, further comprising an equalizer for correcting a frequency characteristic of said intermediate frequency amplifier output signal.
出力信号を排他的に交互に切り換えることができる第一
の信号切り換え器と、上記第１の信号切り換え器の２つ
の出力信号を検波する検波ダイオードと、上記第一の信
号切り換え器と同期し、上記検波ダイオードの２つの検
波信号を排他的に交互に切り換えることができる第二の
信号切り換え器とを有することを特徴とする請求項１記
載のマイクロ波放射計。5. A first signal switching device capable of exclusively and alternately switching two output signals of the intermediate frequency hybrid circuit, and a detection diode detecting two output signals of the first signal switching device. And a second signal switch which is synchronized with the first signal switch and is capable of exclusively and alternately switching the two detection signals of the detection diode. Microwave radiometer.
ブリッド回路へ入力する基準雑音アンテナとを有するこ
とを特徴とする請求項１記載のマイクロ波放射計。6. The microwave radiometer according to claim 1, further comprising: a reference noise antenna that receives a reference noise signal and inputs the reference noise signal to the high-frequency hybrid circuit.
音抵抗出力信号を入力し、それぞれの信号を互いに９０
゜位相が異なるよう四分配し、合成した信号を出力する
高周波四分配ハイブリッド回路と、上記信号回路の出力
信号を入力し、それぞれの信号を互いに９０゜位相が異
なるよう四分配し、合成した信号を出力する中間周波四
分配ハイブリッド回路とを有することを特徴とする請求
項１記載のマイクロ波放射計。7. The observation antenna output signal and the reference noise resistance output signal are input, and the respective signals are separated from each other by 90%.
A high-frequency four-distribution hybrid circuit that outputs signals that are divided into four different phases and outputs a combined signal, and an output signal of the above-described signal circuit, and the signals are divided into four parts that are 90 ° different in phase from each other, and the combined signal is output. 2. The microwave radiometer according to claim 1, further comprising: an intermediate frequency four-distribution hybrid circuit that outputs the signal.
増幅し、かつ利得が可変できる利得可変低雑音増幅器
と、上記中間周波ハイブリッド回路の基準雑音源出力を
検波する基準信号検出ダイオードと、上記基準信号検出
ダイオード出力信号強度を検出し、上記利得可変低雑音
増幅器の利得を制御する利得制御回路とを有することを
特徴とする請求項１記載のマイクロ波放射計。8. A variable gain low noise amplifier capable of amplifying an output signal of the high frequency hybrid circuit and varying a gain, a reference signal detection diode detecting a reference noise source output of the intermediate frequency hybrid circuit, and a reference signal detection circuit. 2. The microwave radiometer according to claim 1, further comprising a gain control circuit for detecting a diode output signal strength and controlling a gain of said variable gain low noise amplifier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6821397A JPH10260210A (en) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | Microwave radiation meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6821397A JPH10260210A (en) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | Microwave radiation meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10260210A true JPH10260210A (en) | 1998-09-29 |
Family
ID=13367303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6821397A Pending JPH10260210A (en) | 1997-03-21 | 1997-03-21 | Microwave radiation meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10260210A (en) |
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-
1997
- 1997-03-21 JP JP6821397A patent/JPH10260210A/en active Pending
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