UA56347C2 - Multi-beam scanning microwave radiometer - Google Patents

Abstract

The proposed multi-beam scanning microwave radiometer for distant sounding contains an antenna, two switches, a band-pass filter, a high-frequency amplifier, a mixer, an intermediate-frequency amplifier, a main heterodyne, an M-channel (М T 1) power divider, M signal processing channels, an M-channel analog-to-digital converter with data storage, an additional switch, two reference radiation sources, the antenna control unit, the unit for controlling the signal processing channels, additional heterodynes, and a computer. Each of the signal processing channels contains a mixer, a band-pass amplifier, a square-law detector, a low-frequency filter, and a variable-gain dc amplifier that are connected in series. In operation, through the dispersion characteristics of the antenna, M beams are generated in the scanning plane; such beams provide M display rows. The signals are processed in M processing channels, each of which is designed for a total radiation power and is cyclically calibrated. The antenna control unit and the unit for controlling the signal processing channels provide for an electromechanical scanning mode, with a minimal time interval for the beam reset, and cyclic calibration of the signal processing channels by using signals of two reference radiation sources. The values of microwave radiation intensity are converted accordingly to the absolute-temperature scale.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до приладів дистанційного зондування, а саме до надвисокочастотних (НВЧ) 2 радіометричних приладів дистанційного зондування, і може бути використаний для отримання інформації щодо параметрів поверхні та атмосфери Землі.The invention relates to remote sensing devices, namely to ultrahigh-frequency (UHF) 2 radiometric remote sensing devices, and can be used to obtain information on the parameters of the Earth's surface and atmosphere.

У нинішній час в дистанційних дослідженнях природного середовища великий розвиток отримали надвисокочастотні радіометричні засоби, до основи яких покладена залежність між інтенсивністю власного радіотеплового випромінювання природних об'єктів та їхніми фізико-хімічними параметрами. При 10. НВчУ-радіометричних спостереженнях природного середовища первинною задачею є точне вимірювання й реєстрація просторового розподілу інтенсивності радіотеплового випромінювання, яке характеризується радіояскравою температурою Т 4. Вимоги до абсолютної точності вимірів ТА достатньо високі: для ефективного використання даних радіометричного зондування абсолютна точність вимірів Т я повинна бути менш ніж один градус (1Ї1. Для оглядових радіометричних систем встановлюваних на літальних апаратах цей показник у 72 нинішній час знаходиться на рівні 2-5 градусів, при цьому поряд з помилками пов'язаними з абсолютною похибкою калібрувальних джерел випромінювання, що використаються, чималий вплив на остаточну точність вимірів справляє також і флуктуаційна похибка, яка пов'язана із чутливістю радіометричної системи. У зв'язку з цим, задачі підвищення абсолютної точності та чутливості НВЧ-радіометричних систем є актуальними.Nowadays, ultra-high-frequency radiometric tools, which are based on the dependence between the intensity of the radio-thermal radiation of natural objects and their physical and chemical parameters, have received great development in remote studies of the natural environment. In 10. HF radiometric observations of the natural environment, the primary task is the accurate measurement and registration of the spatial distribution of the intensity of radiothermal radiation, which is characterized by the radiobright temperature T 4. The requirements for the absolute accuracy of measurements of TA are quite high: for the effective use of radiometric sounding data, the absolute accuracy of measurements of T should be less than one degree (1Й1. For survey radiometric systems installed on aircraft, this indicator is currently at the level of 2-5 degrees, while along with the errors associated with the absolute error of the calibration radiation sources used, a considerable influence the final accuracy of the measurements is also affected by the fluctuation error, which is related to the sensitivity of the radiometric system.

Для інтерпретації даних одержуваних з виходу радіометричної системи вона повинна бути прокалібрована, тобто певним значенням інтенсивності сприйманого антеною радіотеплового випромінювання повинні бути поставлені у відповідність значення вихідних параметрів системи. В процесі експлуатації калібрувальна залежність, що зв'язує вхідні та вихідні параметри системи, під впливом різноманітних чинників може змінюватися, у зв'язку з чим вимагається оперативне проведення циклів калібрування безпосередньо у процесі роботи. сTo interpret the data obtained from the output of the radiometric system, it must be calibrated, that is, the value of the output parameters of the system must be matched to a certain value of the intensity of the radiothermal radiation received by the antenna. In the process of operation, the calibration dependence connecting the input and output parameters of the system may change under the influence of various factors, which is why it is required to carry out calibration cycles immediately during operation. with

Відомий ряд технічних рішень для скануючих радіометричних систем з лінійним законом сканування, Ге) наприклад скануючий спектрометр ЗСАМЗ ШСЗ "Мітрив-6" (США) |2), який складається з 5 частотних каналів-радіометрів, кожний з яких складається з послідовно з'єднаних антени та блоку перетворення сигналу, а також спільних для них скануючого приладу, еталонів випромінювання та блоку управління й обробки, перші п'ять входів якого з'єднані, відповідно, з п'ятьма інформаційними виходами блоків перетворення сигналу, а - шостий вхід та перший керуючий вихід якого з'єднані, відповідно, із виходом та керуючим входом приладу «Її сканування.A number of technical solutions for scanning radiometric systems with a linear scanning law are known, Ge) for example, the scanning spectrometer ZSAMZ SHSZ "Mitriv-6" (USA) |2), which consists of 5 frequency channels-radiometers, each of which consists of serially connected antenna and the signal conversion unit, as well as the scanning device common to them, radiation standards and the control and processing unit, the first five inputs of which are connected, respectively, to the five information outputs of the signal conversion units, and - the sixth input and the first the control output of which is connected, respectively, to the output and control input of the device "Her scan.

Перевагою цього спектрометра є наявність циклічного крізного калібрування по зовнішнім еталонам о випромінювання, яке охоплює увесь приймальний перетворюючий тракт, розпочинаючи від антени й закінчуючи («о виходом, що підвищує точність виміру радіо яскравої температури випромінювання Т А. При цьому в якості холодного еталона випромінювання використовується випромінювання відкритого космосу, а в якості "гарячого" о еталона - випромінювання розподіленого надвисокочастотного навантаження, що перекриває апертуру антени.The advantage of this spectrometer is the availability of cyclic cross-calibration on external radiation standards, which covers the entire receiving converting path, starting from the antenna and ending with the output, which increases the accuracy of the measurement of the radio bright radiation temperature TA. At the same time, the cold radiation standard is used radiation of open space, and as a "hot" standard - radiation of a distributed high-frequency load covering the antenna aperture.

Недоліком цього спектрометра є механічний принцип сканування, при круговому обертанні дзеркала антени, що ускладнює реалізацію радіометричної системи при високій спрямованості антени (вирішальній здатності у « просторі): для цього потребується отримання високої частоти обертання дзеркала, при його значних розмірах та З 70 масі, і забезпечення високої флуктуаційної чутливості радіометричної системи при відносно малій тривалості с робочої частини циклу сканування (малому терміні накопичування сигналу). Збільшення розмірів антени такожThe disadvantage of this spectrometer is the mechanical principle of scanning, with the circular rotation of the antenna mirror, which complicates the implementation of the radiometric system with a high directivity of the antenna (resolving power in "space): for this, it is necessary to obtain a high frequency of rotation of the mirror, given its considerable size and weight of 70, and ensuring high fluctuation sensitivity of the radiometric system with a relatively short duration of the working part of the scanning cycle (short period of signal accumulation). An increase in the size of the antenna as well

Із» призводить до додаткової погрішності калібрування по "гарячому" еталонному джерелу випромінювання завдяки неточного визначення ефективної температури останнього при великих розмірах його апертури. Іншим недоліком відомого спектрометра є неможливість використання калібрування по "холодному" випромінюванню космосу при проведенні вимірів з літального апарату у нижніх шарах атмосфери (наприклад, з літака), а також і-й складність забезпечення прийнятної точності калібрування по розподіленим еталонним джерелам в умовах"Iz" leads to an additional error in the calibration of the "hot" reference radiation source due to the inaccurate determination of the effective temperature of the latter at large aperture sizes. Another drawback of the known spectrometer is the impossibility of using calibration by "cold" space radiation when measuring from an aircraft in the lower layers of the atmosphere (for example, from an airplane), as well as the difficulty of ensuring acceptable accuracy of calibration by distributed reference sources in conditions

Ге») земної атмосфери, зважаючи на наявність чималих конвекційних потоків та пов'язану з ними нестабільність температури поверхні еталону, що випромінює, при суттєвій відміні температур еталону та навколишнього о простору. Усі ці недоліки ускладнюють реалізацію скануючих радіометричних систем цього типу при необхідності «їз» 20 одночасного задоволення вимог високого просторового вирішення і флуктуаційної чутливості та малої абсолютної похибки вимірів ТУ. тм З відомих скануючих радіометрів найбільш близьким щодо технічній суті (прототипом) є скануючий радіометр для дистанційного зондування |З), що містить послідовно з'єднані скануючу антену та перший циркулятор, послідовно з'єднані підсилювач високої частоти, змішувач і підсилювач проміжної частоти, гетеродин, вихід 25 якого підключений до другого входу змішувача, перший перемикач, який підключений до другого входу першогоGe") of the earth's atmosphere, taking into account the presence of considerable convection currents and the associated instability of the surface temperature of the radiating standard, with a significant difference in the temperatures of the standard and the surrounding space. All these shortcomings make it difficult to implement scanning radiometric systems of this type when it is necessary to simultaneously meet the requirements of high spatial resolution and fluctuation sensitivity and a small absolute error of TU measurements. tm Of the known scanning radiometers, the closest in terms of technical essence (prototype) is the scanning radiometer for remote sensing |Z), which contains a series-connected scanning antenna and the first circulator, a series-connected high-frequency amplifier, a mixer and an intermediate-frequency amplifier, a local oscillator , whose output 25 is connected to the second input of the mixer, the first switch, which is connected to the second input of the first

ГФ) циркулятора, послідовно з'єднані перше узгоджене навантаження, другий перемикач та другий циркулятор, вихід юю другого циркулятора підключений до входу першого перемикача, друге узгоджене навантаження, яке підключено до другого входу другого циркулятора, а також обчислювач, квадратичний детектор, відеопідсилювач, фільтр високої частоти, блок управління, перший та другий генератори опорної напруги, перший та другий керовані 60 ключі, перший та другий синхронні детектори, перший та другий фільтри низьких частот, перший та другий підсилювачі постійного струму, перший, другий, третій, четвертий, п'ятий датчики температури, перший та другий комутатори, перетворювач струм-напруга, аналого-дцифровий перетворювач та цифро-аналоговий перетворювач.HF) of the circulator, the first matched load, the second switch and the second circulator are connected in series, the output of the second circulator is connected to the input of the first switch, the second matched load, which is connected to the second input of the second circulator, as well as a calculator, quadratic detector, video amplifier, filter high frequency, control unit, first and second reference voltage generators, first and second controllable 60 keys, first and second synchronous detectors, first and second low-pass filters, first and second DC amplifiers, first, second, third, fourth, n' temperature sensors, first and second switches, current-voltage converter, analog-to-digital converter and digital-to-analog converter.

Перевагою цього скануючого радіометра є безперервне калібрування приймального підсилюючого тракту за бо допомогою високоточних пасивних еталонів випромінювання, результатом чого є обчислення значень радіояскравої температури випромінювання в одиницях шкали абсолютних температур. Іншим достоїнством радіометра є використання електромеханічного принципу сканування, що дозволило підвищити швидкість сканування, знизити непродуктивні витрати часу, збільшити тривалість інтервалу вимірів і, завдяки цьому, підвищити флуктуаційну чутливість.The advantage of this scanning radiometer is the continuous calibration of the receiving amplifying path with the help of high-precision passive radiation standards, the result of which is the calculation of values of radio bright radiation temperature in units of the absolute temperature scale. Another advantage of the radiometer is the use of the electromechanical principle of scanning, which made it possible to increase the speed of scanning, reduce unproductive time spent, increase the duration of the measurement interval and, thanks to this, increase the fluctuation sensitivity.

Однак відомий радіометр має і ряд недоліків.However, the known radiometer has a number of disadvantages.

До першого з них можна віднести відомі обмеження по досяжному рівню флуктуаційної чутливості в режимі формування зображень при використанні однопроменевої антени. В випадку, коли параметри польоту фіксовані, при підвищенні вимог до просторового вирішення радіометричної системи необхідно зменшувати ширину 70 діаграми спрямованості антени і, як наслідок, відповідно збільшувати частоту сканування. Збільшення лінійної швидкості руху променю у межах робочого сектора сканування призводить до зменшення часу спостереження одиничного елементу зображення і, як слідство, до підвищення флуктуаційної помилки радіометричних вимірювань. Таким чином, використання однопроменевої діаграми спрямованості антени накладає обмеження на зростання просторового дозволу і флуктуаційної чутливості, що зумовлює похибки вимірів для радіотеплових 7/5 полів за рахунок менш детального відтворення їхніх просторових особливостей із-за внесених похибок і шумів.The first of them includes known limitations on the achievable level of fluctuation sensitivity in image formation mode when using a single-beam antenna. In the case when the flight parameters are fixed, when the requirements for the spatial resolution of the radiometric system are increased, it is necessary to reduce the width 70 of the antenna directional diagram and, as a result, to increase the scanning frequency accordingly. An increase in the linear speed of the beam movement within the working sector of the scan leads to a decrease in the observation time of a single image element and, as a consequence, to an increase in the fluctuation error of radiometric measurements. Thus, the use of a single-beam antenna pattern imposes limitations on the growth of spatial resolution and fluctuation sensitivity, which causes measurement errors for radiothermal 7/5 fields due to less detailed reproduction of their spatial features due to introduced errors and noises.

В якості другого недоліку прототипу можна відзначити використання модуляційних принципів обробки сигналів, що приймаються системою. Як відомо, обробка сигналів на частоті модуляції дозволяє знизити вклад в вихідний відгук системи інтенсивних низькочастотних складових власних шумів. Разом з тим, для модуляційної схеми обробки зменшується час, який відводиться на прийом зовнішнього випромінювання, що теоретично не дозволяє реалізувати більш високі показники по чутливості, у порівнянні з іншими схемами радіометрів.The second disadvantage of the prototype is the use of modulation principles for processing signals received by the system. As is known, signal processing at the modulation frequency allows to reduce the contribution to the output response of the system of intense low-frequency components of intrinsic noise. At the same time, for the modulation scheme of processing, the time allocated to the reception of external radiation is reduced, which theoretically does not allow to realize higher indicators in terms of sensitivity, in comparison with other schemes of radiometers.

Третім недоліком прототипу є використання двох частот модуляції і, відповідно, двох каналів обробки сигналів. Ця особливість є додатковим джерелам систематичної похибки, оскільки сигнали, що приймаються антенною і що надходять від калібрувальних джерел, обробляються в різних каналах, при цьому в ході роботи можливо відхилення коефіцієнтів передачі каналів від заданих значень, постійність яких є одною з головних сч г умов правильного приведення вихідних показань до шкали температур. Окрім цього, проведення калібрувальних вимірів на інтервалі 0,5 періоду основної частоти модуляції еквівалентне зниженню в 2 рази калібрувального і) перепаду між еталонами, що також знижує абсолютну точність вимірів.The third drawback of the prototype is the use of two modulation frequencies and, accordingly, two signal processing channels. This feature is an additional source of systematic error, since the signals received by the antenna and coming from the calibration sources are processed in different channels, while during operation it is possible to deviate the transmission coefficients of the channels from the specified values, the constancy of which is one of the main conditions for correct bringing the initial readings to the temperature scale. In addition, carrying out calibration measurements at an interval of 0.5 of the period of the main modulation frequency is equivalent to a 2-fold decrease in the calibration i) difference between the standards, which also reduces the absolute accuracy of the measurements.

Означені чинники ускладнюють реалізацію скануючого радіометра при підвищених вимогах до просторового дозволу, флуктуаційної чутливості і абсолютної точності, що подаються при вимірі просторових характеристик М зо радіотеплових полів в процесі дистанційного зондування.The specified factors complicate the implementation of a scanning radiometer with increased requirements for spatial resolution, fluctuation sensitivity and absolute accuracy, which are provided when measuring the spatial characteristics of M zo radiothermal fields in the process of remote sensing.

В основу винаходу покладена задача підвищення флуктуаційної чутливості і абсолютної точності скануючого - радіометра при формуванні радіотеплових зображень шляхом зниження ефективної шумової температури с системи, збільшення часу спостереження одиничного елементу зображення при фіксованих параметрах зйомки, а також оптимізації процедури абсолютного калібрування за рахунок проведення останньої в умовах ісе)The invention is based on the task of increasing the fluctuation sensitivity and absolute accuracy of the scanning radiometer when forming radiothermal images by reducing the effective noise temperature of the system, increasing the observation time of a single image element with fixed shooting parameters, as well as optimizing the absolute calibration procedure by conducting the latter in conditions of IS )

Зз5 Максимально близьких до режиму вимірів зовнішнього випромінювання. юЗз5 Measurements of external radiation as close as possible to the regime. yu

Поставлена технічна задача реалізується за рахунок того, що до складу багатопроменевого скануючого радіометра, що містить скануючи антену, перший і другій перемикачі, послідовно з'єднані підсилювач високої частоти, перший змішувач і підсилювач проміжної частоти, а також перший гетеродин, перший і другій еталони випромінювання, блок управління антенною і обчислювач, при цьому вихід ані єни підключений до першого « входу першого перемикача, перший гетеродин підключений до другого входу першого змішувача, виходи 7-3) с першого і другого еталонів підключені, відповідно, до першого і другого входів другого перемикача, вихід якого підключений до другого входу першого перемикача, вхід і вихід блоку управління антенною підключені, з відповідно, до керуючих виходу і входу антени, додатково введені смуговий фільтр, М-канальний (М»21) дільник потужності. М каналів обробки. М-канальний аналого-дифровий перетворювач-накопичувач даних (АЦП-НД), блок управління каналами обробки, блок других гетеродинів і багатоканальний вимірник температури, причому сл кожний з М каналів обробки містить послідовно з'єднані другий змішувач, смуговий підсилювач, квадратичний детектор, фільтр низьких частот і підсилювач постійного струму, при цьому смуговий фільтр увімкнений між іа виходом першого перемикача і входом підсилювача високої частоти, вхід М-канального дільника потужностіThe set technical task is realized due to the fact that a high-frequency amplifier, a first mixer and an intermediate-frequency amplifier, as well as a first local oscillator, first and second radiation standards are connected in series to the multi-beam scanning radiometer, which contains a scanning antenna, the first and second switches , the antenna control unit and the computer, while the output of the antenna is connected to the first input of the first switch, the first local oscillator is connected to the second input of the first mixer, outputs 7-3) of the first and second standards are connected, respectively, to the first and second inputs of the second switch , the output of which is connected to the second input of the first switch, the input and output of the antenna control unit are connected, respectively, to the control output and input of the antenna, a bandpass filter, an M-channel (M»21) power divider are additionally introduced. M processing channels. An M-channel analog-to-digital converter-data logger (ADC-ND), a processing channel control unit, a second local oscillator unit and a multi-channel temperature meter, and each of the M processing channels contains a series-connected second mixer, a bandpass amplifier, a quadratic detector, low-pass filter and DC amplifier, with a band-pass filter on between the output of the first switch and the input of the high-pass amplifier, the input of the M-channel power divider

Ге) підключений до виходу підсилювача проміжної частоти, а М його виходів підключені, відповідно, до М перших входів других змішувачів в М каналах обробки, М входів М-канального АЦП-НД підключені, відповідно, до М ть виходів підсилювачів постійного струму в М каналах обробки, М перших виходів блоку управління каналами "І обробки підключені, відповідно, до М перших керуючих входів підсилювачів постійного струму в М каналах обробки, М других виходів блоку управління каналами обробки підключені, відповідно, до М других керуючих входів підсилювачів постійного струму в М каналах обробки, М виходів блоку других гетеродинів підключені,Ge) is connected to the output of the intermediate frequency amplifier, and M of its outputs are connected, respectively, to M first inputs of the second mixers in M channels of processing, M inputs of the M-channel ADC-ND are connected, respectively, to M outputs of DC amplifiers in M channels processing, M first outputs of the channel control unit "I processing are connected, respectively, to M first control inputs of DC amplifiers in M processing channels, M second outputs of the processing channel control unit are connected, respectively, to M second control inputs of DC amplifiers in M channels processing, M outputs of the block of second local oscillators are connected,

Відповідно, до М других входів других змішувачів в М каналах обробки, перший, другій, третій і четвертий керуючі виходи блоку управління антенною підключені до керуючих входів, відповідно, першого перемикача, іФ) другого перемикача, АЦП-НД і обчислювача, причому порти послідовного інтерфейсу обчислювача, блоку ко управління антенною і багатоканального вимірника температури з'єднані між собою шиною послідовного інтерфейсу, а порти паралельного інтерфейсу обчислювача, АЦП-НД і блоку управління каналами обробки бо з'єднані між собою шиною паралельного інтерфейсу.Accordingly, to the M second inputs of the second mixers in the M processing channels, the first, second, third and fourth control outputs of the antenna control unit are connected to the control inputs, respectively, of the first switch, iF) of the second switch, the ADC-ND and the calculator, and the ports of the serial interface the computer, the antenna control unit and the multi-channel temperature meter are connected to each other by a serial interface bus, and the parallel interface ports of the computer, ADC-ND and the processing channel control unit are connected to each other by a parallel interface bus.

Скануюча антена багатопроменевого скануючого радіометра в цьому випадку може бути виконана на основі відомого технічного рішення, наприклад, |4), і містити планарний діелектричний хвилевід, дифракційну решітку у вигляді диску розміщеного під діелектричним хвилеводом та встановленого на вихідний осі обертання електромеханічного привода, а також параболічний рефлектор, рупорний випромінювач-перехід від планарного 65 діелектричного хвилеводу до порожнього металевого хвилеводу та датчик положення диску, при цьому вихід рупорного випромінювача-переходу є виходом антени, а вхід електромеханічного привода і вихід датчика положення диску є, відповідно, керуючими входом і виходом антени.The scanning antenna of the multi-beam scanning radiometer in this case can be made on the basis of a known technical solution, for example |4), and contain a planar dielectric waveguide, a diffraction grating in the form of a disk placed under the dielectric waveguide and installed on the output axis of rotation of the electromechanical drive, as well as a parabolic a reflector, a horn emitter-transition from a planar 65 dielectric waveguide to a hollow metal waveguide, and a disk position sensor, with the output of the horn emitter-transition being the antenna output, and the electromechanical actuator input and the disk position sensor output being, respectively, the control input and output of the antenna.

Таке технічне рішення багатопроменевого скануючого радіометра дозволяє підвищити флуктуаційну чутливість та абсолютну точність радіометричних вимірювань при дистанційному зондуванні за рахунокThis technical solution of the multi-beam scanning radiometer allows to increase the fluctuation sensitivity and absolute accuracy of radiometric measurements during remote sensing due to

Виконання наступних чинників: 1. У скануючої антени формується М незалежних променів діаграми спрямованості у площині, яка ортогональна площині сканування, в результаті чого за один цикл сканування формується М рядків зображення.Implementation of the following factors: 1. M independent rays of the directional pattern are formed in the scanning antenna in a plane that is orthogonal to the scanning plane, as a result of which M lines of the image are formed in one scanning cycle.

При цьому, за умов заданої швидкості носію, у порівнянні з однопроменевим режимом сканування в М раз збільшується час, який відводиться на спостереження одиничного елементу зображення; при збільшенні часу /о накопичування в М разів чутливість системи збільшується в М разів(в (м разів зменшується флуктуаційна помилка вимірів). 2. Система здійснюється на основі багатоканальної схеми, причому для кожного з каналів реалізується схема радіометра "повної потужності" з незалежним калібруванням кожного з каналів на інтервалі циклу скануванняAt the same time, under the conditions of the given speed of the medium, in comparison with the single-beam scanning mode, the time devoted to observing a single element of the image increases by M times; when the accumulation time is increased by M times, the sensitivity of the system increases by M times (in (m times the fluctuation error of measurements decreases). 2. The system is based on a multi-channel scheme, and for each of the channels a "full power" radiometer scheme with independent calibration is implemented of each of the channels at the scan cycle interval

ІБЇ, У результаті чого приблизно в 2 рази, у порівнянні з модуляційною схемою вимірів, збільшується час 75 спостереження (накопичування сигналу) для кожного з елементів зображення. При достатньо високій частоті калібрування (більш ніж 1Гц) досяжне усунення найбільш інтенсивних низькочастотних складових у спектрі шумів системи, у зв'язку з чим досяжна потенційна чутливість для радіометричного приймача "повної потужності" і чутливість системи додатково збільшується приблизно в 5 разів (в 55 разів зменшується флуктуаційна помилка вимірів).As a result, the observation time (signal accumulation) for each of the image elements increases by approximately 2 times, compared to the modulation measurement scheme. At a sufficiently high calibration frequency (more than 1 Hz), the elimination of the most intense low-frequency components in the system noise spectrum is achievable, in connection with which the potential sensitivity for a "full power" radiometric receiver is achievable and the sensitivity of the system additionally increases by approximately 5 times (55 times the fluctuation error of measurements decreases).

З. Забезпечується крізне калібрування приймального тракту. У порівнянні зі схемою прототипу зовнішні сигнали, які вимірюються, та внутрішні калібрувальні сигнали проходять обробку майже в ідентичних умовах. В результаті знижуються абсолютні похибки вимірів інтенсивності радіотеплових сигналів. 4. Відзначене вище зниження флуктуаційної помилки призводить і до зменшення абсолютної похибки вимірювань. сZ. Through calibration of the receiving tract is provided. Compared to the prototype circuit, the external signals to be measured and the internal calibration signals are processed under almost identical conditions. As a result, the absolute errors of measuring the intensity of radio thermal signals are reduced. 4. The above-mentioned decrease in the fluctuation error also leads to a decrease in the absolute measurement error. with

Для пояснення винаходу нижче приводиться конкретний зразок його виконання з посиланням на додані о креслення.To explain the invention, a specific example of its implementation is given below with reference to the attached drawings.

На фіг. 1 зображена структурна електрична схема багатопроменевого скануючого радіометра.In fig. 1 shows the structural electrical diagram of the multi-beam scanning radiometer.

На фіг. 2 схематично зображена скануюча антена.In fig. 2 schematically shows the scanning antenna.

На фіг. З зображена структурна електрична схема перемикача. -In fig. C shows the structural electrical diagram of the switch. -

На фіг. 4 зображена структурна електрична схема М-канального аналого-дифрового перетворювача-накопичувача даних, блоку управління антеною (з обмеженнями) та однокришталевої ЕОМ З багатоканального вимірника температури. Го)In fig. 4 shows the structural electrical diagram of the M-channel analog-to-digital converter-data logger, the antenna control unit (with limitations) and the single-crystal computer of the multi-channel temperature meter. Go)

На фіг. 5 зображена структурна електрична схема блоку управління каналами обробки.In fig. 5 shows the structural electrical diagram of the processing channel control unit.

На фіг. 6 зображена структурна електрична схема багатоканального вимірника температури. іIn fig. 6 shows the structural electrical diagram of the multi-channel temperature meter. and

На фіг. 7 зображена схема частотних перетворень при роботі багатопроменевого скануючого радіометра. ІС)In fig. 7 shows a diagram of frequency transformations during operation of a multi-beam scanning radiometer. IS)

На фіг. 8 зображена схема бокового огляду простору багатопроменевим скануючим радіометром.In fig. 8 shows a diagram of a side survey of space by a multibeam scanning radiometer.

На фіг. 9 представлений алгоритм роботи М-канального аналого-дифрового перетворювача-накопичувача даних. «In fig. 9 presents the working algorithm of the M-channel analog-to-digital converter-data logger. "

На фіг. 10 представлений алгоритм роботи блоку управління антеною.In fig. 10 presents the algorithm of the antenna control unit.

На фіг. 11 представлений алгоритм роботи багатоканального цифровою вимірника температури. - с На фіг. 12 представлений алгоритм роботи обчислювача. а Багатопроменевий скануючий радіометр містить (див. фіг. 1) скануючу антену 1, перший перемикач 2, "» смуговий фільтр 3, підсилювач високої частоти 4, перший змішувач 5, підсилювач проміжної частоти 6, перший гетеродин 7, М-канальний (М21) дільник потужності 8, М каналів обробки 9-т (1«5 т «М), кожний з яких містить другий змішувач 10- т, смуговий підсилювач 11- т, квадратичний детектор 12- т, фільтр низьких частої 13- т та 1 підсилювач постійного струму 14- т, М-канальний аналого-дифровий перетворювач-накопичувач данихIn fig. 11 presents the algorithm of operation of a multi-channel digital temperature meter. - c In fig. 12 presents the algorithm of the calculator. a Multi-beam scanning radiometer contains (see Fig. 1) scanning antenna 1, first switch 2, "» bandpass filter 3, high-frequency amplifier 4, first mixer 5, intermediate-frequency amplifier 6, first local oscillator 7, M-channel (M21) power divider 8, M processing channels 9-t (1"5 t"M), each of which contains a second mixer 10-t, a band amplifier 11-t, a quadrature detector 12-t, a low-pass filter 13-t and 1 amplifier direct current 14-ton, M-channel analog-to-digital converter-data logger

Фу (АЦП-НД) 15, другий перемикач 16, перший та другий еталони випромінювання 17 та 18, блок управління антеною 19, блок управління каналами обробки 20, блок других гетеродинів 21, багатоканальний вимірник (95) температури 22 і обчислювач 23. При цьому скануюча антена 1, перший перемикач 2, смуговий фільтр 3, їх 50 підсилювач високої частоти 4, перший змішувач 5, підсилювач проміжної частоти 6, М-канальний дільник потужності 8 з'єднані послідовно, другий змішувач 10- т, смуговий підсилювач 11- т, квадратичний детектор 12- "м т, фільтр низьких частот 13- т, підсилювач постійного струму 14- т в кожному з каналів обробки 9- т з'єднані послідовно і включені між відповідним т- виходом дільника потужності 8 і т-входом АЦП-НД 15, вихід еталону 17 і вихід еталону 18 підключені, відповідно, до першого та другого входів другого перемикача 16, вихід якого підключений до другого входу першого перемикача 2, вихід першого гетеродину 7 підключений до другого входу о першого змішувача 5, вхід і вихід блоку управління антеною 19, підключені, відповідно, до керуючих виходу і входу антени 1, перший, другій, третій та четвертий керуючі виходи блоку управління антеною 19, підключені, іме) до керуючих входів, відповідно, першого перемикача 2, другого перемикача 16, АЦП-НД 15 та обчислювача 23,Fu (ADC-ND) 15, second switch 16, first and second radiation standards 17 and 18, antenna control unit 19, processing channel control unit 20, second local oscillator unit 21, multi-channel temperature meter (95) 22 and calculator 23. scanning antenna 1, first switch 2, bandpass filter 3, their 50 high-frequency amplifier 4, first mixer 5, intermediate frequency amplifier 6, M-channel power divider 8 connected in series, second mixer 10-t, band-pass amplifier 11-t , quadratic detector 12-"m t, low-pass filter 13-t, DC amplifier 14-t in each of the processing channels 9-t are connected in series and included between the corresponding t-output of the power divider 8 and t-input of the ADC ND 15, the output of the etalon 17 and the output of the etalon 18 are connected, respectively, to the first and second inputs of the second switch 16, the output of which is connected to the second input of the first switch 2, the output of the first local oscillator 7 is connected to the second input of the first mixer 5, the input and output b of the antenna control unit 19, connected, respectively, to the control output and input of the antenna 1, the first, second, third and fourth control outputs of the antenna control unit 19, connected, i.e.) to the control inputs, respectively, of the first switch 2, the second switch 16, ADC -ND 15 and calculator 23,

М перших виходів блоку управління каналами обробки 20 підключені, відповідно, до М перших керуючих входів 60 підсилювачів постійного струму 14-т в каналах обробки 9-т, М других виходів блоку управління каналами обробки 20 підключені, відповідно, до М других керуючих входів підсилювачів постійного струму 14- т в каналах обробки 9- т, М виходів блоку других гетеродинів 21 підключені, відповідно, до М других входів других змішувачів 10- т в каналах обробки 9- т, при цьому порти послідовного інтерфейсу обчислювача 23, блоку управління антеною 19 і багатоканального вимірника температури 22 з'єднані між собою шиною послідовного 65 інтерфейсу, а порти паралельного інтерфейсу обчислювача 23, АЦП-НД 15 і блоку управління каналами обробки 20 з'єднані між собою шиною паралельного інтерфейсу.The M first outputs of the processing channel control unit 20 are connected, respectively, to the M first control inputs of 60 DC amplifiers 14-t in the 9-t processing channels, the M second outputs of the processing channel control unit 20 are connected, respectively, to the M second control inputs of DC amplifiers of current 14-t in the processing channels 9-t, M outputs of the block of the second local oscillators 21 are connected, respectively, to the M second inputs of the second mixers 10-t in the processing channels 9-t, while the ports of the serial interface of the computer 23, the antenna control unit 19 and multi-channel temperature meter 22 are connected to each other by a serial interface bus 65, and the parallel interface ports of the computer 23, ADC-ND 15 and the processing channel control unit 20 are connected to each other by a parallel interface bus.

Скануюча антена 1 може бути виконана, наприклад, у відповідності з (44. В цьому випадку вона містить (див. фіг. 2) планарний діелектричний хвилевід 24, параболічний рефлектор 25, випромінювач-перехід 26, дифракційну решітку в вигляді профільованого металевого диску 27, який розташовано поблизу однієї з гран планарного діелектричного хвилеводу 24 і який знаходиться на валу електромеханічного привода 28, виконаного, наприклад, на основі редукованого крокового двигуна, а також датчик положення диску 29. При цьому хвилевідний вихід випромінювача-переходу 26, вхід шини управління привода 28 і вихід датчика положення диску 29 є, відповідно, виходом, керуючим входом і керуючим виходом скануючої антени 1.The scanning antenna 1 can be made, for example, in accordance with (44. In this case, it contains (see Fig. 2) a planar dielectric waveguide 24, a parabolic reflector 25, a transition emitter 26, a diffraction grating in the form of a profiled metal disk 27, which is located near one of the faces of the planar dielectric waveguide 24 and which is located on the shaft of the electromechanical drive 28, made, for example, on the basis of a reduced stepper motor, as well as the disk position sensor 29. At the same time, the waveguide output of the emitter-transition 26, the input of the drive control bus 28 and the output of the disk position sensor 29 is, respectively, the output, the control input and the control output of the scanning antenna 1.

Перший і другій перемикачі 2 і 16 можуть бути виконані по будь-якій відомій схемі електричного триплечого 7/0 НВЧ-перемикача. Наприклад, такий перемикач може містити феритовий У-циркулятор 30, магнітне поле в якому формується за допомогою зовнішнього електромагніту З1, при цьому напрямок струму в електромагніті 31, отже і напрямок орієнтації магнітного поля електромагніту 31 і напрямок циркуляції циркулятора ЗО може змінюватися на протилежний за допомогою керованого джерела живлення 32 (див. фіг. 3). При цьому перше, друге і третє плечі У-циркулятора ЗО розглядувані у напрямку циркуляції є, відповідно, першим входом, другим входом і /5 виходом перемикача 2 (16), а керуючий вхід керованого джерела живлення 32 є керуючим входом перемикача 2 (16).The first and second switches 2 and 16 can be made according to any known scheme of an electric three-arm 7/0 microwave switch. For example, such a switch may contain a ferrite U-circulator 30, the magnetic field in which is formed by means of an external electromagnet Z1, while the direction of the current in the electromagnet 31, hence the direction of orientation of the magnetic field of the electromagnet 31 and the direction of circulation of the circulator ЗО can be changed to the opposite using controlled power source 32 (see Fig. 3). At the same time, the first, second and third arms of the U-circulator ZO considered in the direction of circulation are, respectively, the first input, the second input and /5 output of the switch 2 (16), and the control input of the controlled power source 32 is the control input of the switch 2 (16) .

Смуговий фільтр 3, змішувач 5, підсилювач проміжної частоти 6, перший гетеродин 7 можуть бути виконані по будь-яким відомим схемам відповідних високочастотних елементів радіотехнічних систем.The bandpass filter 3, the mixer 5, the intermediate frequency amplifier 6, the first local oscillator 7 can be made according to any known schemes of the corresponding high-frequency elements of radio engineering systems.

Підсилювач високої частоти 4 може бути виконаний по будь-якій відомій схемі малошумливого смуговогоThe high-frequency amplifier 4 can be made according to any known low-noise bandpass scheme

НВЧ-підсилювача, що забезпечує відсутність частотних перетворень спектральних складових при підсиленні сигналу, наприклад, на основі транзисторного підсилювача, невиродженого параметричного підсилювача, лампи бігучої хвилі і т.п..A microwave amplifier that ensures the absence of frequency transformations of spectral components during signal amplification, for example, based on a transistor amplifier, a non-degenerate parametric amplifier, a traveling wave lamp, etc.

М-канальний дільник потужності 8 може бути виконаний по будь-якій відомій схемі погодженого високочастотного дільника потужності. При М-24 (д-1, 2,... С), наприклад, М -8, він може бути виконаний по ГаM-channel power divider 8 can be made according to any known scheme of the agreed high-frequency power divider. With M-24 (d-1, 2,... C), for example, M-8, it can be made according to Ha

Відомій схемі дільників потужності на два включених каскадом (див., наприклад, (61).A well-known scheme of power dividers into two cascaded (see, for example, (61).

Другий змішувач 10, смуговий підсилювач 11, квадратичний детектор 12, фільтр низьких частот 13 можуть і9) бути виконані по будь-яким відомим схемам відповідних елементів.The second mixer 10, band amplifier 11, quadratic detector 12, low-pass filter 13 can i9) be made according to any known schemes of the corresponding elements.

Підсилювач постійного струму (ППС) 14 може бути виконаний по будь-якій відомій схемі операційного підсилювача, що забезпечує електронне управління як коефіцієнтом підсилення, так і зміщенням робочої точки рч- підсилювача. Ці функції можуть бути реалізовані, наприклад, за рахунок настанови на вході операційного підсилювача електронних дільників напруги (потенціометрів) на польових транзисторах, або за рахунок М реалізації схеми перемноження сигналів і т.п. (див., наприклад, (7/1). При цьому вхід, вихід, вхід управління со коефіцієнтом підсилення і вхід управління зміщенням робочої точки підсилювача 14 є, відповідно, його входом, виходом, першим і другим керуючими входами. і-йThe DC amplifier (DC) 14 can be made according to any known scheme of the operational amplifier, which provides electronic control of both the gain factor and the shift of the operating point of the RF amplifier. These functions can be implemented, for example, due to the instruction at the input of the operational amplifier of electronic voltage dividers (potentiometers) on field-effect transistors, or due to M implementation of the signal multiplication scheme, etc. (see, for example, (7/1). At the same time, the input, output, gain control input, and operating point shift control input of the amplifier 14 are, respectively, its input, output, first and second control inputs.

М-канальний аналого-дифровий перетворювач-накопичувач даних 15 являє собою влаштування, що ою забезпечує аналого-дифрове перетворення М вхідних аналогових сигналів при зовнішньому управлінні кожним циклом з М перетворень. В його функції також входить накопичування цифрових даних в оперативній пам'яті, виконання дій з цими даними, наприклад, цифрове усереднення декількох послідовних відліків отриманих для « кожного з М входів, а також забезпечення керованої передачі або прийому даних шляхом паралельного 0 інтерфейсу. Послідовність команд (програма роботи) АЦП-НД 15 може або постійно знаходиться в його - с внутрішньому постійному запам'ятовуючому пристрої (ПЗП), або передаватися в оперативний запам'ятовуючий ц пристрій (ОЗП) ззовні при його початковій ініціації Таке влаштування може бути виконане або на основі "» відповідного набору функціональних елементів (мікросхем) (див., наприклад, |З, 9)), або на основі одно кришталевої мікро-ЄОМ (ОЕБОМ) |10Ї, що володіє вбудованими функціями багатоканального аналого-дифрового перетворення, внутрішнім ПЗП, внутрішнім ОЗП (або тим, що поширюються), внутрішніми контролерами ос паралельного і послідовного інтерфейсу і т.п.; такими властивостями володіє, наприклад, ОБОМ серії МС5-96 фірми Іпівеї. Спрощена функціональна схема багатоканального АЦП-НД, при його виконанні в вигляді ОБОМ, б подана на фіг. 4. АЦП-НД 15 містить шину адреси/даних до якої підключені центральний процесор 33, контролер оз пам'яті 34, ПЗП 35, ОЗП 36, внутрішній синхрогенератор 37, контролер периферійних приладів 38, АЦП 39, Мультіплексор 40, контролер послідовного порт) 41, контролер паралельного порту 42, програмований таймер е 43, контролер перервань 44. При цьому М вхідних клем внутрішнього мультіплексора 40 ОЕОМ цього типу є М "І входами багатоканального АЦП-НД 15, паралельний порт ОЕБЕОМ є портом паралельного інтерфейсу АЦП-НД 15, а вхід зовнішнього перервання ОБОМ є керуючим входом АЦП-НД 15, Алгоритм роботи АЦП-НД 15 поданий на фіг. 9.M-channel analog-to-digital converter-data logger 15 is a device that provides analog-to-digital conversion of M input analog signals under external control of each cycle of M conversions. Its function also includes the accumulation of digital data in RAM, performing actions with this data, for example, digital averaging of several consecutive readings obtained for each of the M inputs, as well as providing controlled transmission or reception of data through a parallel 0 interface. The sequence of commands (program of operation) of the ADC-ND 15 can either be permanently located in its - s internal non-volatile storage device (SSD), or transferred to the operational storage device (SSD) from the outside during its initial initiation. Such a device can be performed or on the basis of "» a suitable set of functional elements (microcircuits) (see, for example, |Z, 9)), or on the basis of a single-crystal micro-ECM (OEBOM) |10Y, which has built-in functions of multi-channel analog-to-digital conversion, internal PZP, internal RAM (or those that are distributed), internal controllers of parallel and serial interface axes, etc., such properties are possessed, for example, by the OBM of the MC5-96 series of the Ipiwei company. A simplified functional diagram of a multi-channel ADC-ND, in its implementation in the form of an OBM, b is presented in Fig. 4. ADC-ND 15 contains an address/data bus to which are connected the central processor 33, the memory controller 34, the PZP 35, the OZP 36, the internal synchronous generator 37, the controller p peripheral devices 38, ADC 39, Multiplexer 40, serial port controller) 41, parallel port controller 42, programmable timer e 43, interrupt controller 44. At the same time, the M input terminals of the internal multiplexer 40 of the OEOM of this type are the M "I inputs of the multi-channel ADC-ND 15, the parallel port OEBEOM is the port of the parallel interface of the ADC-ND 15, and the external interruption input of the OBM is the control input of the ADC-ND 15. The algorithm of operation of the ADC-ND 15 is presented in fig. 9.

Перший і другий еталони випромінювання 17 і 18 призначені для отримання двох калібрувальних рівнів радіотеплового випромінювання з оцінювальними значеннями інтенсивності, що відрізняються одне від одного. іФ) Еталони 17 і 18 можуть містити, наприклад, еталонне погоджене НВЧ-навантаження термоізольоване від ко наступних елементів тракту за допомогою терморозв'язаного хвилеводу, який конструктивно міститься всередині термоіїзольованого обсягу і нагрівається за допомогою електричного нагрівника, або охолоджується за бо допомогою електричного мікрохолодильника (наприклад, на основі ефекту Пєльтьє) до деякої наперед незаданої (встановлюваної на основі термодинамічної рівноваги з навколишніми елементами) температури. При цьому НВЧ вихід одного з означених приладів є виходом еталону випромінювання 17, а НВЧ вихід другого - виходом еталону випромінювання 18. При розміщенні скануючого радіометра на космічному апараті один з еталонів випромінювання може складатися з антени (наприклад, рупорної) спрямованої в космічний простір, яка 65 забезпечує прийом реліктового випромінювання космосу з радіояскравою температурою біля 3-4 К.The first and second standards of radiation 17 and 18 are designed to obtain two calibration levels of radiothermal radiation with estimated intensity values that differ from each other. iF) Etalons 17 and 18 may contain, for example, a reference matched microwave load thermally isolated from the following elements of the path by means of a thermally decoupled waveguide, which is structurally contained inside a thermally isolated volume and is heated by means of an electric heater, or cooled by means of an electric micro-refrigerator ( for example, on the basis of the Peltier effect) to some predetermined (established on the basis of thermodynamic equilibrium with the surrounding elements) temperature. At the same time, the microwave output of one of the specified devices is the output of radiation standard 17, and the microwave output of the second is the output of radiation standard 18. When placing a scanning radiometer on a spacecraft, one of the radiation standards can consist of an antenna (for example, a horn) directed into space, which 65 ensures the reception of relic radiation of space with a radiobright temperature of about 3-4 K.

Блок управління антеною 19 по своєму функціональному призначенню є програмованим цифровим автоматом і перевизначений для управління електричним приводом скануючої антени 1, для вироблення керуючих (синхронізуючих) сигналів, а також для інформаційного обміну з іншими елементами скануючого радіометра. При виконанні привода антени 1, наприклад, на основі крокового двигуна блок управління 19 повинен забезпечувати формування імпульсних керуючих сигналів необхідного складу для кожної з фаз живлення двигуна. При цьому він може бути виконаний на основі набору електронних елементів (мікросхем) (див., наприклад, І8,9)), або на основі однокришталевої мікро-БЕОМ (101), наприклад, серії МС5-96 фірми Іпіеї.The antenna control unit 19 according to its functional purpose is a programmable digital automaton and is redefined to control the electric drive of the scanning antenna 1, to generate control (synchronizing) signals, as well as to exchange information with other elements of the scanning radiometer. When performing the antenna drive 1, for example, on the basis of a stepper motor, the control unit 19 must ensure the formation of pulsed control signals of the required composition for each of the motor power phases. At the same time, it can be made on the basis of a set of electronic elements (microcircuits) (see, for example, I8,9)), or on the basis of a single-crystal micro-BIOM (101), for example, the MC5-96 series of the Ipiei company.

В останньому випадку, спрощена структурна схема блоку управління антеною 19 відповідає структурній схеміIn the latter case, the simplified structural diagram of the antenna control unit 19 corresponds to the structural diagram

АЦП-НД 15 (див. фіг. 4), за винятком функцій багатоканального аналого-дифрового перетворення (елементи 39 і 7/0 40 не використовуються). Оскільки ОБОМ серії МС5-96 забезпечують можливість незалежного управління кожним з розрядів (ліній) паралельного порту, то перша, друга, третя і четверта лінії паралельного порту є, відповідно, першим, другим, третім і четвертим керуючими виходами блоку управління антеною 19, п'ята, шоста, сьома лінії паралельного порту формують вихід блоку управління антеною 19 (для управління, наприклад, чотирифазним кроковим двигуном привода 28), вхід зовнішнього перервання ОЕОМ і її послідовний порт, є, 7/5 Відповідно, входом і послідовним портом блоку управління антеною 19. Алгоритм роботи блоку управління антени 19 наведений на фіг. 10.ADC-ND 15 (see Fig. 4), except for multi-channel analog-to-digital conversion functions (elements 39 and 7/0 40 are not used). Since the MC5-96 series OBMs provide the possibility of independent control of each of the parallel port circuits (lines), the first, second, third and fourth lines of the parallel port are, respectively, the first, second, third and fourth control outputs of the antenna control unit 19, p' The seventh, sixth, and seventh lines of the parallel port form the output of the antenna control unit 19 (for controlling, for example, the four-phase stepper motor of the drive 28), the input of the external interruption of the OEOM and its serial port, are, 7/5, respectively, the input and the serial port of the antenna control unit 19. The algorithm of operation of the antenna control unit 19 is shown in fig. 10.

Блок управління каналами обробки 20 є контролером, що забезпечує перетворення набору цифрових керуючих сигналів, що надходять через паралельний інтерфейс, у набір аналогових керуючих сигналів, які впливають на керовані підсилювачі постійного струму 14-т в трактах каналів обробки 9-т. Загальне число 2о аналогових сигналів, що формуються, дорівнює 2М. Блок управління каналами обробки 20 може бути виконаний по різноманітним схемам (див., наприклад, |9)). Він, наприклад, може містити (див. фіг.5) набір з 2М перетворювачів приєднаних до загальної цифрової паралельної шини адреси/даних, кожний з яких містить тригерний регістр 45-х (1х х «2М) і цифро-аналоговий перетворювач 46-х, а також загальний для них логічний синхронізатор 47 зв'язаний з зовнішньою ЕОМ завдяки шині паралельного інтерфейсу, який забезпечує с адресний синхронний перезапис даних з виходу ЕОМ в пам'ять тригерних регістрів 45. При цьому виходи перших М цифро-аналогових перетворювачів 46 є М першими керуючими виходами блоку управління 20, виходи о других М цифро-аналогових перетворювачів 46 є М другими керуючими виходами блоку управління 20, а паралельний порт логічного синхронізатора 47 є паралельним портом блоку управління 20.The processing channel control unit 20 is a controller that provides the conversion of a set of digital control signals coming through the parallel interface into a set of analog control signals that affect the controlled DC amplifiers 14-t in the paths of the processing channels 9-t. The total number of 2o analog signals generated is 2M. The processing channel control unit 20 can be made according to various schemes (see, for example, |9)). It can, for example, contain (see Fig. 5) a set of 2M converters connected to a common digital parallel address/data bus, each of which contains a 45x trigger register (1x x "2M) and a 46x digital-to-analog converter , as well as the logical synchronizer 47 common to them is connected to an external computer thanks to the parallel interface bus, which provides c address synchronous rewriting of data from the output of the computer into the memory of the trigger registers 45. At the same time, the outputs of the first M digital-to-analog converters 46 are M the first control outputs of the control unit 20, the outputs of the second M digital-to-analog converters 46 are the M second control outputs of the control unit 20, and the parallel port of the logic synchronizer 47 is the parallel port of the control unit 20.

Блок других гетеродинів 21 призначений для формування М гармонійних сигналів, що відрізняються по чаThe block of second heterodynes 21 is intended for the formation of M harmonic signals that differ in cha

Зо частоті, які використовуються у якості гетеродинів для других змішувачів 10-т. В найпростішому випадку він може містити М незалежних генераторів синусоїдальної напруги, виходи яких утворять М виходів блоку других в гетеродинів 21. соFrom the frequency, which are used as heterodynes for the second 10-ton mixers. In the simplest case, it can contain M independent generators of sinusoidal voltage, the outputs of which will form M outputs of the block of the second V local dynamos 21.

Багатоканальний цифровий вимірник температури (БЦВТ) 22 є влаштуванням, що забезпечує послідовний або паралельний вимір К значень термодинамічної температури в К конструктивних точках скануючого ее,The multi-channel digital temperature meter (BTCVT) 22 is a device that provides serial or parallel measurement of K values of thermodynamic temperature in K constructive points of the scanning ee,

Зз5 радіометра і обмін даними у вигляді цифрових кодів з зовнішніми приладами. В залежності від конструктивного МУ виконання багатопроменевого скануючого радіометра число точок виміру температури К може змінюватися.Зз5 radiometer and data exchange in the form of digital codes with external devices. Depending on the design of the multibeam scanning radiometer, the number of temperature measurement points K may vary.

Мінімальне їхнє число дорівнює трьом (Кліп -3), при цьому вимірюються середні термодинамічні температури еталонних погоджених НВЧ-навантажень у першому та другому еталонах випромінювання 17 та 18, а також температура вхідного тракту радіометра (наприклад, першого перемикача 2). За наявності градієнтів температур « вздовж вхідного тракту радіометра число точок виміру може бути збільшене; додатково можуть вимірюватися с температура скануючої антени 1, вхідних єднальних хвилеводів і т.п... БЦВТ 22 може бути виконаний по й різноманітним відомим схемам і, наприклад, може бути функціонально закінченим багатоканальним електронним «» термометром на основі ОБОМ (10), у пам'яті якої закладені калібрувальні залежності для кожного з температурних датчиків; в цьому випадку БЦВТ містить (див. фіг. 6) ОБОМ 48 наприклад, серії МС5-96 фірми пе), з внутрішнім багатоканальним аналого-цифровим перетворювачем, а також набір термодатчиків 49-г (З« г« с К), наприклад, на основі мостової схеми з термісторним перетворювачем приєднаних до К (наприклад, К-8) входів внутрішнього аналого-дифрового перетворювача ОБОМ 48; при цьому мостові схеми датчиків 49- гThe minimum number of them is three (Clip -3), while measuring the average thermodynamic temperatures of the reference agreed microwave loads in the first and second radiation standards 17 and 18, as well as the temperature of the input path of the radiometer (for example, the first switch 2). In the presence of temperature gradients along the input path of the radiometer, the number of measurement points can be increased; in addition, the temperature of the scanning antenna 1, input connecting waveguides, etc. can be measured... BCVT 22 can be made according to various known schemes and, for example, can be a functionally completed multi-channel electronic "" thermometer based on OBOM (10), in the memory of which contains the calibration dependencies for each of the temperature sensors; in this case, the BCVT contains (see Fig. 6) OBOM 48, for example, the MC5-96 series of the PE company), with an internal multi-channel analog-to-digital converter, as well as a set of thermal sensors 49-g (Z« g« s K), for example, based on a bridge circuit with a thermistor converter connected to K (for example, K-8) inputs of the internal analog-to-digital converter OBOM 48; at the same time, bridge circuits of sensors 49-g

Ф живляться від прецизійного опорного джерела напруги 50. В цьому випадку, спрощена структурна схема ОБОМ о 48 відповідає фіг. 4, а послідовний порт ОБОМ 48 є послідовним портом БЦВТ 22. Алгоритм роботи багатоканального цифрового вимірника температури наведений на фіг. 11. е Обчислювач 23 призначений для проведення програмно заданих чисельних операцій з цифровими даними, а "І також для організації обміну даними з зовнішніми приладами по зовнішнім шинам послідовного і паралельного інтерфейсів, через порти, відповідно, послідовного і паралельного інтерфейсів. В якості обчислювача 23 може використовуватися стандартний процесорний набір міні-ЄОМ, до складу якого надходять, наприклад, центральний процесор, математичний сопроцесор, ПЗП, ОЗП, контролер ОЗП, контролер шини адреси/даних, контролер обміну даними з зовнішніми пристроями, який забезпечує також роботу в режимі зовнішніх перервань о і стандартні види обміну даними через паралельний та послідовний інтерфейси (див., наприклад, |8, 101). В ко своєму складі обчислювач 23 може також містити прилади візуалізації й реєстрації призначені для оперативної візуалізації даних одержуваних з допомогою багатопроменевого скануючого радіометра у вигляді, наприклад, бо растрових напівтонових зображень на екрані дисплею і реєстрації цих даних на носіях інформації, наприклад, магнітних стрічках, дисках і т.п.; в своєму мінімальному складі прилади реєстрації і візуалізації обчислювача 23 можуть складатися, наприклад, з електронно-променевого дисплею з відеоконтролером, а також дискових накопичувачів цифрових даних з контролером, які приєднані до внутрішньої системної шини обчислювача 23.Ф are fed from a precision reference voltage source 50. In this case, the simplified structural diagram of the OBOM 48 corresponds to fig. 4, and the serial port of OBOM 48 is the serial port of BCVT 22. The algorithm of operation of a multi-channel digital temperature meter is shown in fig. 11. e Calculator 23 is designed for performing programmed numerical operations with digital data, and also for organizing data exchange with external devices via external buses of serial and parallel interfaces, through ports, respectively, of serial and parallel interfaces. As a calculator 23 can a standard processor set of a mini-computer should be used, which includes, for example, a central processor, a mathematical coprocessor, a PDD, a RAM, a RAM controller, an address/data bus controller, a data exchange controller with external devices, which also ensures operation in the mode of external interruptions and standard types of data exchange through parallel and serial interfaces (see, for example, |8, 101). In its composition, the computer 23 may also contain visualization and logging devices designed for operational visualization of data obtained with the help of a multibeam scanning radiometer in the form of, for example , because raster halftone images on the screen dis playback and registration of this data on information carriers, for example, magnetic tapes, discs, etc.; in its minimal composition, the registration and visualization devices of the computer 23 can consist, for example, of an electron beam display with a video controller, as well as digital data drives with a controller, which are connected to the internal system bus of the computer 23.

При такої конфігурації обчислювача 23 стандартні порти послідовного, паралельного інтерфейсів і вхід 65 зовнішнього перервання мікропроцесорного набору є, відповідно, портами послідовного, паралельного інтерфейсів і керуючим входом обчислювача 23. Алгоритм роботи обчислювача 23 наведений на фіг. 12.With this configuration of the computer 23, the standard ports of the serial and parallel interfaces and the input 65 of the external interruption of the microprocessor set are, respectively, the ports of the serial and parallel interfaces and the control input of the computer 23. The algorithm of the computer 23 is shown in Fig. 12.

Елементи скануючої антени - планарний діелектричний хвилевід 24, параболічний рефлектор 25, випромінювач-перехід 26, дифракційна решітка у вигляді профільованого металевого диску 27 можуть бути виконані в відповідності з відомими технічними рішеннями (див., наприклад, І41).Elements of the scanning antenna - planar dielectric waveguide 24, parabolic reflector 25, emitter-transition 26, diffraction grating in the form of a profiled metal disk 27 can be made in accordance with known technical solutions (see, for example, I41).

Електромеханічний привод антени 28 може бути виконаний на основі будь-яких технічних рішень, що забезпечують синхронізоване зворотно-поступальне обертання вихідного валу, наприклад, на основі редукованого крокового двигуна; в цьому випадку він складається з механічно зв'язаних крокового електродвигуна і редуктора, а також імпульсних підсилювачів потужності сигналів управління кроковим двигуном, кількість яких відповідає кількості фазових обмоток живлення крокового двигуна, причому кожний з 70 імпульсних підсилювачів включений послідовно між відповідною лінією вхідної шини привода 28 і відповідним виводом фазової обмотки живлення крокового двигуна. При цьому вхідні електричні виводи підсилювачів потужності і вихідний вал редуктора є, відповідно, входом шини управління і валом електромеханічного привода 28.The electromechanical drive of the antenna 28 can be made on the basis of any technical solutions that provide synchronized reciprocating rotation of the output shaft, for example, on the basis of a reduced stepper motor; in this case, it consists of a mechanically connected stepper motor and a gearbox, as well as pulse amplifiers of the power of the stepper motor control signals, the number of which corresponds to the number of phase windings of the stepper motor supply, and each of the 70 pulse amplifiers is connected in series between the corresponding line of the input bus of the drive 28 and the corresponding output of the phase winding of the power supply of the stepper motor. At the same time, the input electrical outputs of the power amplifiers and the output shaft of the gearbox are, respectively, the input of the control bus and the shaft of the electromechanical drive 28.

Датчик положення диску 29 може бути виконаний на основі будь-яких технічних рішень, що забезпечують 7/5 Формування імпульсного електричного сигналу при досягненні заданого просторового положення контрольованого елементу, наприклад, на основі герконового датчика; при цьому на диску 27 встановлюється керуючий постійний магніт, а геркон розташовується поблизу диску 27, наприклад, з боку вільного від дифракційної решітки.The disk position sensor 29 can be made on the basis of any technical solutions that provide 7/5 Formation of a pulsed electrical signal upon reaching a given spatial position of the controlled element, for example, on the basis of a reed switch sensor; at the same time, a control permanent magnet is installed on the disk 27, and the reed switch is located near the disk 27, for example, on the side free from the diffraction grating.

Циркулятор 30 може бути виконаний по будь-якій відомій схемі триплечого (У) надвисокочастотного Чциркулятора з зовнішнім магнітним полем, яке утворюються за допомогою зовнішнього електромагніту.Circulator 30 can be made according to any known scheme of a three-arm (U) ultra-high-frequency Circulator with an external magnetic field, which is generated using an external electromagnet.

Електромагніт 31 і кероване джерело живлення 32 можуть бути виконані на основі будь-яких відомих схем; електромагніт 31 забезпечує створення в заданому просторовому об'ємі постійного магнітного поля із заданою напруженістю й спрямуванням, яке визначається полярністю току живлення, а кероване джерело живлення 32 забезпечує формування току, який живить електромагніт 31, причому полярність току визначається бінарним с Керуючим сигналом, який надходить на керуючий вхід керованого джерела живлення 32.The electromagnet 31 and the controlled power supply 32 can be made on the basis of any known schemes; the electromagnet 31 ensures the creation of a constant magnetic field in a given spatial volume with a given intensity and direction, which is determined by the polarity of the supply current, and the controlled power source 32 provides the formation of the current that feeds the electromagnet 31, and the polarity of the current is determined by the binary control signal that arrives to the control input of the controlled power source 32.

Елементи АЦП-НД 15, блоку управління антеною 19 - центральний процесор 33, контролер пам'яті 34, ПЗП і) 35, ОЗП 36, внутрішній синхронізатор 37, контролер периферійних приладів 38, АЦП 39, мультіплексор 40, контролер послідовного порту 41, контролер паралельного порту 42, програмований таймер 43 контролер перервань 44, а також елементи блоку управління каналами обробки 20 - тригерний регістр 45, ЦАП 46, логічний МElements of ADC-ND 15, antenna control unit 19 - central processor 33, memory controller 34, PZP i) 35, RAM 36, internal synchronizer 37, peripheral device controller 38, ADC 39, multiplexer 40, serial port controller 41, controller parallel port 42, programmable timer 43, interrupt controller 44, as well as elements of the processing channel control unit 20 - trigger register 45, DAC 46, logical M

Зо бинхронізатор 47, а також однокришталева ЕОМ 48, що входить до складу БЦВТ 22, можуть бути виконані по будь-яким відомим схемам відповідних приладів цифрової техніки, що забезпечують виконання притаманних їм - функцій. соThe synchronizer 47, as well as the single-crystal computer 48, which is part of the BCVT 22, can be made according to any known schemes of the corresponding devices of digital technology, which ensure the performance of their inherent functions. co

Датчик температури 49 може бути виконаний на основі будь-яких відомих технічних рішень, що забезпечують перетворення термодинамічної температури в електричні сигнали (напругу, струм), наприклад, на основі відомої ісе) з5 схеми вимірювального мосту, в одному з плечей якого встановлений терморезистор. юThe temperature sensor 49 can be made on the basis of any known technical solutions that ensure the conversion of thermodynamic temperature into electrical signals (voltage, current), for example, on the basis of the known ise) of the measuring bridge scheme, in one of the arms of which a thermistor is installed. yu

Пристрій працює наступним чином.The device works as follows.

Радіотеплове випромінювання поверхні з зони огляду приймається скануючою антеною 1 і надходить через перший перемикач 2, смуговий фільтр 3, що обмежує смугу прийнятого випромінювання величиною -Дї та підсилювач високої "частоти 4 на перший вхід першого змішувача 5, на другий вхід якого надходить сигнал « 20 Ггетеродину 7 з частотою їЦ,. При цьому на виході змішувача 5 утворюється сигнал різницевої частоти шщ с відповідний прийому в одній з його бокових смуг Аї (наприклад, верхній боковій смузі) виділеної смуговим ц фільтром З (див. фіг.7). Цей сигнал посилюється підсилювачем б проміжної частоти і надходить на вхід "» М-канального дільника потужності 8 (М » 1), що забезпечує поділ сигналу на М (наприклад, М-8) ідентичних каналів при дотриманні умов високочастотного погодження між вхідними та вихідними ланцюгами. З М виходівThe radio thermal radiation of the surface from the viewing area is received by the scanning antenna 1 and enters through the first switch 2, the bandpass filter 3, which limits the band of the received radiation by the value -Di and the high-frequency amplifier 4 to the first input of the first mixer 5, to the second input of which the signal " 20 At the output of the mixer 5, a signal of the difference frequency sshc corresponding to reception in one of its sidebands Ai (for example, the upper sideband) selected by the bandpass filter C (see Fig. 7) is formed. This signal is amplified by the amplifier b of the intermediate frequency and enters the input "» of the M-channel power divider 8 (M » 1), which ensures the division of the signal into M (for example, M-8) identical channels, subject to the conditions of high-frequency matching between the input and output circuits. With M exits

М-канального дільника потужності 8 ідентичні сигнали надходять на входи М каналів обробки 9-т (1«х т М). 1 На вході кожного з них знаходиться другий змішувач 10- т, на другий вхід якого з блоку других гетеродинів 21 бу надходить один з М гармонійних сигналів Тогт, в результаті чого на виході кожного з других змішувачів 10-т утворюється перетворений сигнал, спектр якого відповідає спектру його вхідного сигналу, що лежить навколо (95) частоти 12/-т (див. фіг. 7). Сигнали на виходах других змішувачів 10-т посилюються смуговими підсилювачами їх 50 11-т з верхньою частотою зрізу ГЕ, проходять детектування квадратичними детекторами 12-т, після чого низькочастотні складові перетвореного спектру обмежуються по смузі частот в полосі Е, фільтрами низьких що частої 13-т і посилюються підсилювачами постійного струму (ППС) 14-т, при цьому коефіцієнт підсилення і рівень постійної складової вихідного сигналу кожного з ППС 14- т встановлюється незалежно за допомогою керуючих сигналів, що надходять з відповідних перших і других виходів блоку управління каналами обробки 20.M-channel power divider 8 identical signals arrive at the inputs of M processing channels 9-t (1"x t M). 1 At the input of each of them there is a second mixer 10-t, to the second input of which one of the M harmonic signals Togt is received from the block of second heterodynes 21, as a result of which a transformed signal is formed at the output of each of the second mixers 10-t, the spectrum of which corresponds to spectrum of its input signal lying around (95) frequency 12/-t (see Fig. 7). The signals at the outputs of the second mixers 10-t are amplified by their bandpass amplifiers 50 11-t with the upper cutoff frequency GE, are detected by quadratic detectors 12-t, after which the low-frequency components of the transformed spectrum are limited to the frequency band in the E band, low-pass filters 13- t and are amplified by direct current amplifiers (DC amplifiers) 14-t, while the amplification factor and the level of the constant component of the output signal of each of the DC amplifiers 14-t are set independently with the help of control signals coming from the corresponding first and second outputs of the processing channel control unit 20.

З виходів ППС о 14-т сигнали надходять на входи багатоканального аналого-дифрового о переіворювача-накопичувача даних (АЦП-НД) 15 з М вхідними каналами, де вони, під чинністю сигналу вибірки, що надходить на керуючий вхід АЦП-НД з третього керуючого виходу блоку управління антеною 19, ко перетворюються в цифрову форму, проходять додаткову операцію усереднення й запам'ятовуються в оперативній пам'яті ЛЦП-НД 15. 60 В результаті означених перетворень смуга робочих частот скануючою радіометра дї поділяється на М смуг Ат; (Ат ж 2Е), що примикають одна до одної або частково перекриваються, і в межах кожної частотної смуги прийняте антеною 1 радіотеплове випромінювання посилюється, минає частотне перетворення, а потім детектування, усереднення і перетворення у цифрову форму.From the outputs of the PPS at 14, the signals enter the inputs of the multi-channel analog-to-digital converter-accumulator (ADC-ND) 15 with M input channels, where they, under the influence of the sampling signal that enters the control input of the ADC-ND from the third control outputs of the antenna control unit 19, which are converted into digital form, undergo an additional averaging operation and are stored in the RAM of the LCP-ND 15. 60 As a result of the specified transformations, the band of working frequencies of the scanning radiometer is divided into M bands At; (Also 2E), adjacent to each other or partially overlapping, and within each frequency band, the radio thermal radiation received by antenna 1 is amplified, bypasses frequency conversion, and then detection, averaging and conversion into digital form.

Антена 1 скануючого радіометра володіє дисперсійними властивостями - напрямок прийому залежить від бо діапазону частот. При розподілі робочої смуги частот Лі на М частотних смуг Лід, просторова діаграма спрямованості антени 1 в азимутальній площині розщеплюється на М променів бу, приблизно однакової ширини, що примикають один до одного або частково перекриваються у просторі (див. фіг. 8). Ширина кожного з цих променів і їхнє положення визначаються розмірами приймальної апертури (діаметром диску 27), вибраним значенням куточастотного коефіцієнта для електродинамічної системи "дифракційна решітка диску 27 - діелектричний хвилевід 24", а також діапазоном частот Літ.Antenna 1 of the scanning radiometer has dispersion properties - the direction of reception depends on the frequency range. When the working frequency band Li is divided into M frequency bands Lid, the spatial pattern of antenna 1 in the azimuthal plane is split into M beams of approximately the same width, which are adjacent to each other or partially overlap in space (see Fig. 8). The width of each of these rays and their position are determined by the dimensions of the receiving aperture (the diameter of the disc 27), the selected value of the angular frequency coefficient for the electrodynamic system "diffraction grating of the disc 27 - dielectric waveguide 24", as well as the frequency range of Lit.

Робочий цикл скануючого радіометра (наприклад, тривалістю 1с), складається з двох послідовних часових інтервалів - інтервалу вимірів і інтервалу калібрування (наприклад, тривалістю, відповідно, 0,7с і 0,Зс). На інтервалі вимірів перший перемикач 2, під чинністю керуючого сигналу, що надходить з першого керуючого 70 виходу блоку управління антеною 19, підключає до входу смугового фільтру З вихід антени 1. При цьому відбувається формування рядків зображення: під чинністю керуючого сигналу, що надходить з виходу блоку управління антеною 19 на керуючий вхід антени 1, диск 27 з дифракційною решіткою завертається навколо своєї осі на деякий кут (наприклад, 30"), в результаті чого діаграма спрямованості скануючої антени 1 послідовно змінює своє просторове положення в деякому наперед заданому секторі кутів спостереження (наприклад, від 20" 75 до 60" від надиру). В ході сканування цифрові дані відповідні амплітудам відліків для відгуку каналів обробки 9-т на радіотеплове випромінювання, що приймається антеною, накопичуються в пам'яті АЦП-НД 15. Після досягнення діаграми спрямованості антени 1 свого кінцевого положення в секторі кутів сканування, що може фіксуватися, наприклад, по числу імпульсів, що використаються в блоці управління 19 для формування керуючого сигналу для привода 28, блок управління антеною 19 зміняє структуру керуючого сигналу і, завдякиThe working cycle of a scanning radiometer (for example, with a duration of 1s) consists of two consecutive time intervals - a measurement interval and a calibration interval (for example, with a duration of 0.7s and 0.3s, respectively). At the measurement interval, the first switch 2, under the influence of the control signal coming from the first control 70 output of the antenna control unit 19, connects the output of the antenna 1 to the input of the bandpass filter C. At the same time, image lines are formed: under the influence of the control signal coming from the output of the antenna control unit 19 to the control input of the antenna 1, the disk 27 with the diffraction grating is rotated around its axis by some angle (for example, 30"), as a result of which the directional pattern of the scanning antenna 1 successively changes its spatial position in some predetermined sector of observation angles ( for example, from 20" 75 to 60" from the nadir). During scanning, digital data corresponding to the amplitudes of readings for the response of the 9-t processing channels to the radio thermal radiation received by the antenna are accumulated in the memory of the ADC-ND 15. After reaching the directional diagram antenna 1 of its final position in the scanning angle sector, which can be fixed, for example, by the number of pulses, etc. o will be used in the control unit 19 to form a control signal for the drive 28, the antenna control unit 19 changes the structure of the control signal and, thanks to

Цьому, викликає протилежний по напрямку рух привода 28, диск 27 починає прискорено завертатися до свого початкового положення, при цьому завершиться інтервал вимірів і починається інтервал калібрування.This causes the movement of the drive 28 in the opposite direction, the disk 27 begins to rotate rapidly to its initial position, at the same time the measurement interval ends and the calibration interval begins.

З початком інтервалу калібрування перемикач 2, під чинністю сигналу, що надходить з першого керуючого виходу блоку управління антеною 19, відключає вихід антени від входу смугового фільтру З На вхід останнього, через другий вхід першою перемикача 2, в течію певних часових проміжків (в відповідності зі станом другого су перемикача 16, за допомогою сигналу, що надходить з другою керуючого виходу блоку управління антеною 19), послідовно надходять калібрувальні рівні шумового випромінювання від першого еталону 17 та другого еталону і) 18 випромінювання, при цьому смута часин випромінювання них еталонів перевищує ширину робочої смуги А вхідного факту радіометра. Ці сигнали, також як і прийняте зовнішні випромінювання, минають перетворення в каналах обробки 9-т, а відповідні їм цифрові відліки запам'ятовуються в оперативній пам'яті багатоканального ї- АЦП-НД 15. При досягненні диском 27 свого початкового стану датчик положення 28 виробляє сигнал, при надходженні якою на вхід блоку управління антеною 19 останній припиняє видавання керуючих імпульсів на З керуючий вхід антени 1 і диск 27 зупиняється. Водночас блок управління 19 виробляє на своєму четвертому со керуючому виході сигнал, під чинністю якого обчислювач 23 приводить до дії процедуру передачі (через шину паралельного інтерфейсу) даних накопичених в пам'яті АЦП-НД 15 за поточний цикл сканування; отримані дані у ї-о вигляді двійкових цифрових кодів запам'ятовуються в оперативній пам'яті обчислювача 23. ююAt the beginning of the calibration interval, the switch 2, under the influence of the signal coming from the first control output of the antenna control unit 19, disconnects the antenna output from the input of the bandpass filter C to the input of the latter, through the second input of the first switch 2, during certain time intervals (in accordance with state of the second su switch 16, with the help of a signal coming from the second control output of the antenna control unit 19), the calibration levels of noise radiation from the first standard 17 and the second standard i) 18 of radiation are successively received, while the confusion of the emission times of these standards exceeds the width of the working band A of the input fact of the radiometer. These signals, as well as the received external radiation, undergo transformation in the processing channels 9-t, and the corresponding digital readings are stored in the RAM of the multi-channel ADC-ND 15. When the disk 27 reaches its initial state, the position sensor 28 produces a signal, when it arrives at the input of the antenna control unit 19, the latter stops issuing control pulses to the Z control input of the antenna 1 and the disk 27 stops. At the same time, the control unit 19 produces a signal on its fourth control output, under the influence of which the computer 23 initiates the transfer procedure (via the parallel interface bus) of the data stored in the memory of the ADC-ND 15 for the current scan cycle; received data in the form of binary digital codes are stored in the computer's RAM 23.

Інтенсивність шумового випромінювання еталонів 17 і 18 висловлена в одиницях температурної шкали залежить від середніх термодинамічних температур їх елементів, що випромінюють, а також від розподілу температур в елементах, які здійснюють передачу випромінювання еталонів до входу смугового фільтру 3. Ці « температури вимірюються багатоканальним цифровим вимірником температур (БЦВТ) 22 за допомогою набору термодатчиків 49-г (З « г « К) і накопичуються в пам'яті БЦВТ 22 у вигляді значень термодинамічних температур - с Ту За ініціативою обчислювача 23, з певною періодичністю накопичені в БЦВТ 22 дані про поточні температури Т, и передаються в обчислювач 23 і запам'ятовуються в його оперативній пам'яті. є» Таким чином, в результаті роботи процедур обміну даними між зовнішніми джерелами і обчислювачем 23, на інтервалі чергового циклу сканування в оперативній пам'яті обчислювача 23 виявляються сформованими масиви даних відповідних вихідним значенням О 7 каналів обробки 9-т для кожного з М незалежних просторових 1 положень кожного із М променів антени 1 в цьому циклі сканування (1 « п « М, М- число незалежних просторових б елементів в кожному з рядків зображення), калібрувальні відліки О в1т; Сет для кожного з каналів обробки отримані при підключені до входу радіометра калібрувальних рівнів випромінювання від еталонів 17 і 18, а о також значення термодинамічних температур для наборів термодатчиків 49-г, що характеризують поточний їз 50 тепловий режим випромінювання еталонів і ряду елементів приймального тракту. На основі отриманих даних обчислювач 23 проводить обчислення радіо яскравої температури випромінювання Т дпт для М послідовних "м елементів М послідовних рядків радіо теплового зображення, що формуються в ході чергового циклу сканування, і виробляє запис отриманих значень Т дот, В своїй оперативній пам'яті. Одержувані в результаті розрахунків значення Тяпт в одиницях шкали радіояскравих температур (або у відповідних значеннях двійкових Кодів з заданою системою кодування) для поточного циклу сканування групуються в масив елементів о зображення в оперативній пам'яті обчислювача 23.The intensity of the noise radiation of standards 17 and 18, expressed in units of the temperature scale, depends on the average thermodynamic temperatures of their emitting elements, as well as on the temperature distribution in the elements that transmit the radiation of the standards to the entrance of the band-pass filter 3. These temperatures are measured by a multi-channel digital temperature meter (BCVT) 22 with the help of a set of 49-g thermosensors (Z « g « K) and accumulated in the memory of BCVT 22 in the form of thermodynamic temperature values - s Tu At the initiative of the calculator 23, data on current temperatures accumulated in BCVT 22 with certain periodicity T, and are transferred to the computer 23 and stored in its RAM. is" Thus, as a result of the data exchange procedures between external sources and the computer 23, at the interval of the next scan cycle in the RAM of the computer 23, arrays of data corresponding to the output values of О 7 processing channels 9-t for each of the M independent spatial 1 positions of each of the M beams of antenna 1 in this scan cycle (1 « n « M, M - the number of independent spatial b elements in each of the lines of the image), calibration readings О v1t; The set for each of the processing channels is obtained when the calibration levels of radiation from standards 17 and 18 are connected to the input of the radiometer, as well as the values of thermodynamic temperatures for sets of thermosensors 49-g, which characterize the current thermal regime of radiation of the standards and a number of elements of the receiving path. On the basis of the received data, the computer 23 calculates the radio bright radiation temperature T dpt for M consecutive "m elements of M consecutive lines of the radio thermal image formed during the next scan cycle, and records the received values T dot in its RAM. The values of Tyapt obtained as a result of calculations in units of the radio bright temperature scale (or in the corresponding values of binary codes with a given coding system) for the current scan cycle are grouped into an array of image elements in the computer's RAM 23.

Окрім цього, обчислювач 23 розраховує і формує цифрові сигнали управління коефіцієнтами підсилення і ко рівнями постійних складових вихідних сигналів ППС 14-т, Оут, МОот: ці сигнали на етапі чергового виконання підпрограми обміну даними надходять шляхом паралельного інтерфейсу з обчислювача 23 до блоку управління 60 каналами обробки 20 де вони, в відповідності з адресацією, запам'ятовуються в пам'яті регістрів 45, а після цього за допомогою цифро-аналогових перетворювачів 46 перетворюються в аналогові сигнали, які впливають на відповідні керуючі входи ППС 14-т. Метою цієї операції є оптимізація настройки динамічного діапазону аналогового сигналу на виході кожного з каналів обробки 9-т (по відношенню до поточних параметрів приймального підсилюючого тракту радіометра і вхідних параметрів аналого-дифрового перетворювача в 65 АЦП-НД 15), що забезпечує найкраще використання розрядної сітки АЦП. Проведення таких оперативних регулювань дозволяє зменшити рівень шумів квантування при аналого-дифровому перетворенні сигналів, для наявної розрядності АЦП, а також відмовитися від активної термостабілізації елементів приймально-підсилюючого тракту радіометра (при експлуатації в заданому діапазоні зовнішніх температур), що дозволяє, відповідно, підвищити флуктуаційну чутливість і знизити енергетичні витрати.In addition, the computer 23 calculates and forms digital signals for controlling the amplification factors and the levels of the constant components of the output signals of the PPS 14-t, Out, MOot: these signals, at the stage of the next execution of the data exchange subroutine, are sent through a parallel interface from the computer 23 to the 60-channel control unit processing 20 where, in accordance with the addressing, they are stored in the memory of the registers 45, and after that, with the help of digital-to-analog converters 46, they are converted into analog signals that affect the corresponding control inputs of the PPS 14-t. The purpose of this operation is to optimize the setting of the dynamic range of the analog signal at the output of each of the 9-t processing channels (in relation to the current parameters of the receiving amplifying path of the radiometer and the input parameters of the analog-to-digital converter in 65 ADC-ND 15), which ensures the best use of the bit grid ADC. Carrying out such operational adjustments allows to reduce the level of quantization noise during analog-to-digital conversion of signals, for the available ADC bit rate, as well as to abandon active thermal stabilization of the elements of the receiving-amplifying path of the radiometer (when operating in a given range of external temperatures), which, accordingly, allows to increase the fluctuation sensitivity and reduce energy costs.

Після завершення циклу обчислень відповідного обробці даних для чергового циклу сканування сформовані рядки зображення, у вигляді значень радіояскравих температур Т яот для елементів поверхні, фіксуються в пам'яті обчислювача 23 і можуть оперативно використатися споживачами (з використанням зовнішньої лінії зв'язку), а також, в випадку необхідності, прямуються на пристрої візуалізації й реєстрації обчислювача 23: фіксуються на довгочасних носіях інформації (наприклад, магнітних дисках) і виводяться на екран дисплею у 7/0 Вигляді рядків напівтонового (псевдокольорового) растрового зображення необхідного масштабу. На цьому черговий цикл роботи скануючого радіометра завершується.After the completion of the calculation cycle corresponding to the data processing for the next scan cycle, the generated image lines, in the form of values of radiobright temperatures T iaot for surface elements, are fixed in the memory of the computer 23 and can be quickly used by consumers (using an external communication line), as well as , if necessary, are sent to the visualization and registration device of the computer 23: they are fixed on long-term information carriers (for example, magnetic disks) and displayed on the display screen in 7/0 View of lines of a halftone (pseudocolor) raster image of the required scale. This completes the next cycle of the scanning radiometer.

М-канальний аналого-дифровий перетворювач-накопичувач даних 15 працює наступним чином (див. фіг. 4, фіг. 9). При ініціації чергової процедури обміну даними між АЦП-НД 15 і обчислювачем 23 скидається до нуля програмний лічильник циклів введення даних. При надходженні чергового керуючого сигналу від блоку /5 управління антеною 19 виконується підпрограма перетворення вхідних сигналів і значення цього лічильника збільшується на М одиниць; при цьому, за допомогою мультіплексора 40, до входу АЦП 39 послідовно підключаються М виходів каналів обробки 9-т, проводиться аналого-дифрове перетворення їхніх вихідних сигналів і відповідні цифрові коди заносяться у пам'ять внутрішнього ОЗП 36. Період між циклами АЦП задається програмно за допомогою внутрішнього програмованого таймера 43 АЦП-НД 15. При виконанні всіх циклів го введення даних в течію одного циклу сканування антени 1 значення лічильника циклів введення дорівнює (М20)3М (де С - число послідовних вибірок для калібрувальних сигналів еталонів 17 і 18. С»1) і відповідають загальному числу відліків занесених в ОЗП 36 АЦП-НД 15 за один цикл сканування. Після передачі даних в обчислювач 23 цикл роботи АЦП-Ї ІД 15 повторюється.The M-channel analog-to-digital converter-data logger 15 works as follows (see Fig. 4, Fig. 9). When the next data exchange procedure is initiated between the ADC-ND 15 and the computer 23, the program counter of data input cycles is reset to zero. When the next control signal is received from the /5 antenna control unit 19, the input signal conversion routine is executed and the value of this counter is increased by M units; at the same time, with the help of a multiplexer 40, M outputs of the 9-t processing channels are connected in series to the input of the ADC 39, the analog-to-digital conversion of their output signals is carried out, and the corresponding digital codes are entered into the memory of the internal RAM 36. The period between the cycles of the ADC is programmed by with the help of an internal programmable timer 43 ADC-ND 15. When performing all data input cycles during one scan cycle of antenna 1, the value of the input cycle counter is equal to (M20)3M (where C is the number of consecutive samples for the calibration signals of standards 17 and 18. C» 1) and correspond to the total number of readings entered in the RAM 36 of the ADC-ND 15 for one scan cycle. After the data is transferred to the computer 23, the operation cycle of the ADC ID 15 is repeated.

Блок управління антеною 19 працює наступним чином (див. фіг. 4, фіг. 10). При включенні радіометра (або с при зміні режиму роботи) в блок управління 19 з обчислювача 23 шляхом шини послідовного інтерфейсу передаються дані, які визначають режим роботи антени 1 - період сканування Її Сх число елементів в рядку о зображення М, тривалість інтервалів калібрування, число послідовних вибірок С для калібрувальних сигналів і т.п.. На основі цих даних блок управління 19 встановлює базові часові інтервали (0, й, 2) для програмованого таймера 43, які визначають період імпульсних сигналів, які формуються для управління приводом 28, і починає ча зо генерацію цих сигналів на своєму виході. При цьому на першому керуючому виході блоку управління 19 програмне встановлюється певний логічний рівень сигналу (наприклад, М 4-0), в відповідності з яким в перемикач 2 підключає вихід антени 1 до входу фільтру З. Аналогічно, на другому керуючому виході блоку «су управління фіксується логічний рівень сигналу (наприклад, М 2-0) відповідний одному з фіксованих станів перемикача 16. Положення диску 27 жорстко зв'язане з числом керуючих імпульсів контрольованих за о допомогою програмного лічильника. Синхронно зі зміною показань цього лічильника (в відповідності з наперед (дз заданим лінійним, або нелінійним часовим законом зміни періоду повторення) формуються керуючі імпульси, що надходять з третього керуючого виходу блоку управління 19 на керуючий вхід АЦП-НД 15, що, в кінцевому підсумку, при скануванні в заданому секторі кутів дозволяє реалізувати лінійний закон зміни просторових координат елементів в рядках зображення, що формується. При досягненні певного значення програмного « лічильника відповідного максимальному відхиленню діаграми спрямованості антени 1 від початкового шщ с положення проводиться ініціювання підпрограми повернення диску 27 в початкове положення; при цьому й структура сигналу на виході блоку управління 19 змінюється, що викликає прискорене реверсивне обертання «» диску 27 приводом 28. При переході до підпрограми реверсивного управління диском 27 блок управління 19 змінює логічний стан сигналу на своєму першому керуючому виході (М4-1), в результаті чого перший перемикач 2 змінює свої характеристики і на вхід фільтру З з виходу другого перемикача 16 починає поступати сигнал від сл одного з еталонів випромінювання, наприклад, еталону 17, а вихід антени 1 відключається. Логічний рівень сигналу на другому керуючому виході блоку управління 19 залишається незмінним в течію заданого часового б інтервалу, встановлюваного шляхом програмного лічильника; в течію цього інтервалу на третьому керуючомуThe antenna control unit 19 works as follows (see Fig. 4, Fig. 10). When the radiometer is turned on (or when the operating mode is changed), data is transmitted from the computer 23 through the serial interface bus to the control unit 19, which determines the operating mode of the antenna 1 - the scanning period of its Xx, the number of elements in the row of the image M, the duration of the calibration intervals, the number of consecutive samples C for calibration signals, etc. Based on this data, the control unit 19 sets the basic time intervals (0, y, 2) for the programmable timer 43, which determine the period of pulse signals that are generated to control the drive 28, and starts cha with the generation of these signals at its output. At the same time, at the first control output of the control unit 19, a certain logical signal level (for example, M 4-0) is set by software, in accordance with which the switch 2 connects the output of the antenna 1 to the input of the filter Z. Similarly, at the second control output of the control unit the logical level of the signal (for example, M 2-0) corresponding to one of the fixed states of the switch 16 is fixed. The position of the disk 27 is strictly linked to the number of control pulses controlled by a software counter. Synchronously with the change in the readings of this counter (in accordance with the predetermined linear or non-linear time law for changing the repetition period), control pulses are formed, coming from the third control output of the control unit 19 to the control input of the ADC-ND 15, which, ultimately , when scanning in a given corner sector, allows you to implement the linear law of changing the spatial coordinates of the elements in the lines of the image being formed. When a certain value of the software "counter corresponding to the maximum deviation of the directional diagram of the antenna 1 from the initial position is reached, the subroutine for returning the disk 27 to the initial position is initiated ; at the same time, the structure of the signal at the output of the control unit 19 changes, which causes accelerated reverse rotation "" of the disk 27 by the drive 28. When switching to the subroutine of the reverse control of the disk 27, the control unit 19 changes the logic state of the signal on its first control output (M4-1) , as a result of which the first and switch 2 changes its characteristics, and a signal from one of the radiation standards, for example, standard 17, begins to flow to the input of filter C from the output of the second switch 16, and the output of antenna 1 is turned off. The logical level of the signal at the second control output of the control unit 19 remains unchanged during the given time interval, set by the software counter; during this interval on the third controller

Ге) виході блоку управління 19 послідовно формується С керуючих імпульсів (Со 5» 1) відповідних С циклам калібрувальних вимірів для підключеного еталону. По закінченні заданого часового інтервалу логічний рівень ве сигналу на другому керуючому виході блоку управління 19 програмно змінюється (М 5-1), що викликає зміну "І характеристик другого перемикача 16 і на вхід фільтру З починає надходити випромінювання від іншого еталону, наприклад, 18. При цьому на третьому керуючому виході блоку управління 19 послідовно формується С керуючих імпульсів, в відповідності з С циклами калібрувальних вимірів для еталону 18. Реверсивне обертання диску 27 триває до спрацювання датчика положення 29; він видає сигнал, при надходженні якого на вхід блоку управління 19 видавання керуючого сигналу на привод 28 припиняється і диск 27 зупиняється і залишається і) непорушним до закінчення поточного періоду сканування контрольованого за допомогою ще одного програмного ко лічильника. На цьому заключному часовому інтервалі періоду сканування блок управління 19 формує на своєму четвертому керуючому виході сигнал, під чинністю якого обчислювач спонукає ініціацію процедури обміну бо даними з АЦП-НД 15 і блоком управління каналами обробки 20. При початку наступного періоду сканування цикл роботи блоку управління 19 повторюється.Ge) outputs of the control unit 19 are sequentially formed by C control pulses (Co 5" 1) corresponding to C cycles of calibration measurements for the connected standard. At the end of the specified time interval, the logic level of the signal at the second control output of the control unit 19 changes programmatically (M 5-1), which causes a change in the "I" characteristics of the second switch 16 and radiation from another standard, for example, 18, begins to enter the input of the filter Z. At the same time, at the third control output of the control unit 19, a sequence of C control pulses is formed, in accordance with C cycles of calibration measurements for the standard 18. The reverse rotation of the disc 27 continues until the position sensor 29 is activated, it emits a signal, when it arrives at the input of the control unit 19 of the control signal to the drive 28 ceases and the disk 27 stops and remains i) undisturbed until the end of the current scan period controlled by another program counter. At this final time interval of the scan period, the control unit 19 forms a signal at its fourth control output, under the influence of which the calculator prompts the initiation of the percent of data exchange with the ADC-ND 15 and the processing channel control unit 20. At the start of the next scanning period, the operation cycle of the control unit 19 is repeated.

Багатоканальний цифровий вимірник температури (БЦВТ) 22 працює наступним чином (див. фіг. 6, 4, 11). В ході роботи, в відповідності з певним внутрішнім часовим тактом (тривалістю наприклад, 1 с), що задається за допомогою внутрішнього програмованого таймера 43, до внутрішнього АЦП 39 ОБОМ 48 за допомогою б5 Ммультиплексора 40 циклічно підключаються аналогові вихідні сигнали датчиків температури 49-г відповідні поточним значенням термодинамічних температур цих датчиків. Після операції аналого-дифрового перетворення відповідні коди заносяться в ОЗП 36 ОЕБОМ 48. В постійному запам'ятовуючому пристрої 35 ОБОМ 48 зберігаються калібрувальні залежності (наприклад, у вигляді таблиць відповідності для функцій з шматково-лінійною апроксимацією), які зв'язують цифрові відліки на виході АЦП 39 для відповідних датчиків 49- г в заданих точках шкали температур зі значеннями термодинамічних температур в цих точках; при цьому означені калібрувальні залежності визначаються на етапі метрологічної атестації БЦВТ 22 і можуть корегуватися в ході періодичних метрологічних перевірок скануючого радіометра (з перезаписом даних в ПЗП 35). Після занесення в ОЗП 36 цифрового значення сигналу від чергового датчика 49- г здійснюється перехід до підпрограми визначення температури Т,, в ході якої введене значення коду порівнюється з табличними 70 калібрувальними значеннями для датчика 49-г і для відібраного діапазону калібрувальної залежності шляхом рішення лінійного рівняння визначається поточне значення термодинамічної температури для конкретного датчика. Після того як в БЦВТ 22 здійснений один повний цикл вимірів для всіх К датчиків 49-г програмне знімається заборона на проведення процедур обміну даними з зовнішніми пристроями, і, при циклічній ініціації з боку обчислювача 23 процедури обміну по шині послідовного інтерфейсу, отримані значення термодинамічних /5 температур Т, в К конструктивних точках багатоканального скануючого радіометра передаються в обчислювач 23 і використовуються їм в процедурах обчислень.Multi-channel digital temperature meter (BCVT) 22 works as follows (see fig. 6, 4, 11). During operation, in accordance with a certain internal time cycle (duration, for example, 1 s), which is set using the internal programmable timer 43, the analog output signals of the temperature sensors 49-g corresponding the current value of the thermodynamic temperatures of these sensors. After the analog-to-digital conversion operation, the corresponding codes are entered in the RAM 36 OEBOM 48. In the non-volatile memory device 35 OEBOM 48, calibration dependencies are stored (for example, in the form of correspondence tables for functions with piecewise linear approximation), which relate digital readings to outputs of the ADC 39 for the corresponding sensors 49-g at the given points of the temperature scale with the values of thermodynamic temperatures at these points; at the same time, the specified calibration dependencies are determined at the stage of metrological attestation of BCVT 22 and can be corrected during periodic metrological checks of the scanning radiometer (with overwriting of data in PZP 35). After the digital value of the signal from the next sensor 49-g is entered into the RAM 36, a transition is made to the subroutine for determining the temperature T, during which the entered code value is compared with the tabular 70 calibration values for the sensor 49-g and for the selected range of the calibration dependence by solving a linear equation the current value of the thermodynamic temperature for a specific sensor is determined. After one full cycle of measurements for all K sensors 49-g has been carried out in the BCVT 22, the ban on conducting data exchange procedures with external devices is removed by software, and upon cyclic initiation by the computer 23 of the exchange procedures on the serial interface bus, the values of thermodynamic / 5 temperatures T, in K constructive points of the multi-channel scanning radiometer are transferred to the computer 23 and used by them in calculation procedures.

Обчислювач 23 працює наступним чином (див. фіг. 12). Після включення живлення і початкового завантаження виконавчої програми обчислювача 23 проводиться ініціація процедури обміну даними по шині послідовного інтерфейсу з блоком управління антеною 19 і з БЦВТ 22; в першому випадку в блок 19 2о передаються параметри, які визначають режим роботи скануючої антени 1, а в другому з пам'яті БЦВТ 22 сприймається початковий набір зміряних значень термодинамічних температур ТТ. Після цього проводиться ініціація процедури обміну даними з блоком управління каналами обробки 20, куди передаються значення керуючих параметрів визначальних за початкові значення коефіцієнтів підсилення і робочих точок підсилювачів постійного струму 14-т. Після цього, при надходженні на керуючий вхід обчислювача 23 чергового сигналу з сч ов четвертого керуючого виходу блоку управління антеною 19, проводиться ініціація процедури обміну цифровими даними з АЦП-НД 15 і блоком управління каналами обробки 20, що випереджує циклічну процедуру обчислень і) значень Тяпт. Після введення значень О пт, Шеїт; Юегт ДЛЯ поточного циклу сканування програма роботи обчислювача 23 переходить до процедури розрахунку значень радіояскравих температур Тяпт.Computer 23 works as follows (see Fig. 12). After turning on the power and initial loading of the executive program of the computer 23, the data exchange procedure is initiated over the serial interface bus with the antenna control unit 19 and with the BCVT 22; in the first case, the parameters that determine the mode of operation of the scanning antenna 1 are transferred to the block 19 2o, and in the second case, the initial set of measured values of the thermodynamic temperatures of the TT is received from the memory of the BCVT 22. After that, the data exchange procedure is initiated with the processing channel control unit 20, where the values of the control parameters determining the initial values of the gain coefficients and operating points of the 14-ton DC amplifiers are transferred. After that, when the next signal from the fourth control output of the antenna control unit 19 is received at the control input of the computer 23, the procedure for exchanging digital data with the ADC-ND 15 and the processing channel control unit 20 is initiated, which precedes the cyclic procedure for calculating i) Tyapt values . After entering the values O pt, Sheit; Yuegt FOR the current scan cycle, the computer's program 23 goes to the procedure for calculating the values of radio bright temperatures Tyapt.

З цією метою, для кожного з М вимірювальних каналів проводиться вирішення системи лінійних рівнянь для М зо значень радіояскравих температур випромінювання джерел наведених до входу смугового фільтру З з урахуванням значень матриці коефіцієнтів передачі (К) для системи перемикачів 2, 16, а також поточних значень - крутісті 5 залежностей, що зв'язують інтенсивність випромінювання Т, що вимірюється на вході фільтру 3, |і с сигнали Ш у вигляді цифрових кодів, що фіксуються на виході відповідного каналу обробки 9-т: вихоті 7 чт) |! вжот |,For this purpose, for each of the M measurement channels, a system of linear equations is solved for the M z values of radio bright radiation temperatures of the sources brought to the input of the bandpass filter Z, taking into account the values of the matrix of transmission coefficients (K) for the system of switches 2, 16, as well as the current values - steepness of 5 dependences connecting radiation intensity T, which is measured at the input of filter 3, and signals Ш in the form of digital codes fixed at the output of the corresponding processing channel 9-t: output 7 th) |! close |,

Гчакт|" Ко тект| й т ІGchakt|" Ko tekt| y t I

Тал то Кит: Кат Кат: М-Кут Кат 7 КатіTal to Kit: Kat Kat: M-Kut Kat 7 Kati

ЇГних т|- Тел «Гекті рт ' ІК Кит Кот: Кот Кот Козт З Козт Ле езлі т Каїти о Казті Казті 0 - Кт 7 Кзат 7 Кат « 70 с Сл езті пиши Сет Метт Геї Мегті с - с бт- НТ т Втов ШВЛ ВЕ Вт Ві ц ШМеут -Цеат? Шо лт -Цезт? ,» де:Yignh t|- Tel "Hekti rt ' IC Kit Kot: Kot Kot Kozt Z Kozt Le ezli t Kaity o Kazti Kazti 0 - Kt 7 Kzat 7 Kat « 70 s Sl ezti write Set Matt Gayi Magti s - s bt- NT t Vtov SHVL VE W Vi ts ShMeut -Ceat? Sho lt -Cezt? ," where:

ЇГекті - матриця значень радіояскравих температур випромінювання на входах системи перемикачів 2, 16; сл 75 ЇТенє ті - матриця значень радіояскравих температур випромінювання на виході перемикача 2; б |к|- матриця коефіцієнтів передачі для повного набору станів перемикачів 2, 16 (перший індекс - номер входу о перемикача, відповідно, 1 - перший вхід перемикача 2; 2,3 - перший та другий входи перемикача 16, другій індекс - стан перемикачів); т. Тя.Те.Те2 - радіояскраві температури випромінювання на виходах, відповідно, антени 1, першого еталону 17, "М другого еталону 18;YHekti - matrix of values of radio bright radiation temperatures at the inputs of the switch system 2, 16; page 75 YTenye ti - matrix of values of radio bright radiation temperatures at the output of switch 2; b |k|- the matrix of transfer coefficients for the complete set of states of switches 2, 16 (the first index is the number of the input o of the switch, respectively, 1 is the first input of switch 2; 2,3 - the first and second inputs of switch 16, the second index is the state of the switches ); t. Tya.Te.Te2 - radio bright radiation temperatures at the outputs, respectively, of antenna 1, of the first standard 17, "M of the second standard 18;

Та - термодинамічна температура вхідного тракту радіометра (перемикачів 2, 16);Ta - the thermodynamic temperature of the input path of the radiometer (switches 2, 16);

ОзіШеїШе» - значення двійкових відліків на виході каналу радіометра при вимірі джерел випромінювання, відповідно, антени, першого еталону 17, другого еталону 18 (при цьому в якості ОО 84, Ше» можуть бути о використані їхні середні значення для С послідовних вибірок (С»1) в одному калібрувальному циклі).OziSheiShe" - the value of binary readings at the output of the radiometer channel when measuring radiation sources, respectively, the antenna, the first etalon 17, the second etalon 18 (at the same time, their average values for C consecutive samples (C" 1) in one calibration cycle).

Отримані значення Та тп для випромінювання на виході антени 1 перераховуються в значення радіояскравої ко температури випромінювання Та пт, Що випромінюється на її вході, з урахуванням фактичних значень коефіцієнтів передачі Капт антени 1 в секторі кутів сканування лу, шляхом звернення відносно Т я пт для 60 кожного з М елементів М рядків зображення, що формуються в черговому циклі сканування, відомого вираження типу (див., наприклад, (111):The obtained values Ta tp for radiation at the output of antenna 1 are converted into the value of the radio bright radiation temperature Ta pt emitted at its entrance, taking into account the actual values of the transmission coefficients Kapt of antenna 1 in the sector of the scanning angles LU, by applying to T ia pt for 60 each from M elements of M lines of the image formed in the next scanning cycle of a known expression of the type (see, for example, (111):

Тадт - Кат Тя пі И- то ЩО)Tadt - Kat Tya pi I- to WHAT)

Ка - Каст, АТ), Ка лті СР, Ра - Ро А ЛЯ 65 Таяпт - Ще піт -01 -Калт о Н Ка пт ' де:Ka - Kast, AT), Ka lti SR, Ra - Ro A LYA 65 Taiapt - Still sweat -01 - Kalt o N Ka pt ' where:

Кабйу, АЮ), Ка, пт - значення коефіцієнта передачі антени для незалежних положень діаграми спрямованності в секторі кутів сканування ль (як пасивного чотириполюсника) для кожного з каналів радіометра 9-т (в частотних діапазонах Ат); фо- початкове положення діаграми спрямованості антени в секторі сканування;Kabyu, АЮ), Ка, пт - the value of the antenna transmission coefficient for independent positions of the directional diagram in the sector of scanning angles л (as a passive quadrupole) for each of the channels of the 9-t radiometer (in the frequency ranges At); fo- the initial position of the antenna directional diagram in the scanning sector;

То - термодинамічна температура антени.That is the thermodynamic temperature of the antenna.

Значення Теї Те», що використаються при розрахунках, обчислюються за допомогою виразів аналогічних (1) виходячи з термодинамічних температур випромінюючих елементів (НВЧ-навантажень) еталонів 17 та 18 і значень коефіцієнтів передачі для єднальних хвилеводів, які здійснюють передачу еталонних сигналів до входів 70 перемикача 16. На етапі метрологічної атестації радіометра значення для всіх коефіцієнтів передачі елементів вхідного тракту, які використовуються в розрахунках, вимірюються радіометричним засобом для кожного з частотних діапазонів діт; в ході експлуатації вони можуть періодично уточнюватися при проведенні метрологічних перевірок, з відповідною корекцією цих блоків даних в програмному модулі обчислювача 23.The values of Tei Te" used in the calculations are calculated using expressions similar to (1) based on the thermodynamic temperatures of the radiating elements (microwave loads) of the standards 17 and 18 and the values of the transmission coefficients for the coupling waveguides that transmit the reference signals to the inputs 70 of the switch 16. At the stage of metrological attestation of the radiometer, the values for all transmission coefficients of the elements of the input path, which are used in the calculations, are measured by a radiometric device for each of the frequency ranges of children; during operation, they can be periodically refined during metrological inspections, with the corresponding correction of these data blocks in the software module of the computer 23.

На завершальному етапі циклу обчислень, на основі отриманих значень 5, Вт для вихідних залежностей і 75 заданого діапазону вимірюваних радіояскравих температур Т я тах» Тя тіп; обчислюються значення Ш ут, От, які визначають параметри роботи підсилювачів 14-т в каналах обробки 9-т. Обчислення можуть проводитися, наприклад, на основі наступних лінійних співвідношень:At the final stage of the calculation cycle, based on the obtained values of 5, W for the initial dependences and 75 of the specified range of measured radio bright temperatures T ia tah» Tia tip; the values Sh ut, Ot are calculated, which determine the operating parameters of the 14-ton amplifiers in the 9-ton processing channels. Calculations can be made, for example, on the basis of the following linear relationships:

АТа тах т 2 Ка таж ті Тая тік 7 Гая ті): Гая птітт 2 Ка плях ті я піп 7 Ка тікото ГОATa tah t 2 Ka tazh ti Taya tik 7 Gaya ti): Gaya ptitt 2 Ka plyakh ti i peep 7 Ka tikoto GO

АМдяст У УтівТя так ті Мідт Та піп т 7 Вт 7 ЗтAMdyast U UtivTya tak ti Midt Ta pip t 7 W 7 Zt

Шут - РетАМтах т 7 А); Цот- Рот «Мрій т 7 Чем т, де:Jester - RetAMtakh t 7 A); Tsot-Rot "Dream t 7 Chem t, where:

Катіяєт 7 Максимальне значення коефіцієнта передачі антени в секторі сканування в частотному діапазоні т;Katiyaet 7 The maximum value of the transmission coefficient of the antenna in the scanning sector in the frequency range t;

РтиРат 7 коефіцієнти пропорційності, що враховують крутість регулювальних характеристик для елементів с підсилювачів 14-т; оRtyRat 7 proportionality coefficients that take into account the steepness of the adjustment characteristics for elements of 14-t amplifiers; at

Цю т 7 встановлене початкове значення напруги зміщення на виході підсилювача 14-т; ди - максимально припустимий розмах напруги на вході АЦП-НД 15.This t 7 set the initial value of the bias voltage at the output of the amplifier 14-t; dy is the maximum permissible range of voltage at the input of the ADC-ND 15.

Оскільки самочинний дрейф параметрів підсилювачів 14-т пов'язаний, в першу чергу, з порівняно - повільними процесами зміни навколишньої (робочої) температури їхніх елементів та дрейфом напруг живлення, з метою зниження флуктуацій пов'язаних з процесами регулювання використовується процедура цифрового ч низькочастотного згладжування для часового ряду значень Оу, Ост; в найпростішому випадку, вона має вигляд. /-«(О процедури змінного усереднення значень У,» Одт на інтервалі декількох минулих циклів сканування: с - г - ГУ зво т пр бот де юю де: 27 - число циклів сканування, на інтервалі яких проводиться усереднення параметрів (наприклад, 2-32).Since the spontaneous drift of the parameters of the 14-t amplifiers is primarily related to the relatively slow processes of changing the ambient (working) temperature of their elements and the drift of the supply voltages, in order to reduce the fluctuations associated with the regulation processes, the procedure of digital h low-frequency smoothing is used for the time series of values Оу, Ост; in the simplest case, it looks like /-"(About the procedure of variable averaging of values \u200b\u200b" Odt on the interval of several past scanning cycles: с - г - ГУ т про бот де юю де: 27 - the number of scanning cycles, on the interval of which parameters are averaged (for example, 2- 32).

При цьому в процедурах обміну обчислювача 23 з блоком управління 20 використовуються поточні значення « дю величин (ут, От, Які усереднені на поточному циклі сканування. -о с Після завершення процедури обчислень обчислювач 23 формує вихідний масив значень Т 5 дт, ЯКИЙ ц використовується при візуалізації зображень і реєстрації даних багатопроменевого скануючого радіометра, "» виконує черговий цикл обміну даними з БЦВТ 22 і переходить до режиму очікування чергового керуючого імпульсу від блоку управління антеною 19, після чого цикл роботи обчислювача 23 повторюється.At the same time, in the exchange procedures of the calculator 23 with the control unit 20, the current values of the quantities (ut, Оt, which are averaged over the current scan cycle. -о с After the calculation procedure is completed, the calculator 23 forms an output array of T 5 dt values, WHICH ц is used when visualization of images and data registration of the multi-beam scanning radiometer, "" performs another cycle of data exchange with the BCVT 22 and goes to the waiting mode for the next control pulse from the antenna control unit 19, after which the cycle of the calculator 23 is repeated.

Джерела інформації: ос 1. Кондратьев К.Я., Бузников А.А., Покровский О.М. Глобальная зкология: дистанционное зондирование //Sources of information: os 1. Kondratiev K.Ya., Buznikov A.A., Pokrovsky O.M. Global Zcology: Remote Sensing //

Итоги науки и техники. Сер. Атмосфера, океан, космос - программа "Разрезь". - М.:ВИНИТИ. - 1991, т. 14, - б.The results of science and technology. Ser. Atmosphere, ocean, space - the "Slice" program. - M.: BLAME. - 1991, vol. 14, - b.

Ф 1-312. оз 2. Зіаейп О.Н. еї а. Те 5саппіпд Місгтожаме Зресіготефсег (5БСАМ5). Ехрегітепі Мітривг-б Овеге Оціде, Сгеепреїї, 1975. - Р. 59-86. ть ЗАС. СССР Мо 1336733, 501513/95, В.А. Комяк, А.С.Левда, С.А. Шило, С.Е. Яцевич. Сканирующий "І радиометр для дистанционного зондирования. Зарегистр. 08.05.87. -Мо3948313; Заявл. 27.08.85; Опубл. 09.87,F 1-312. lake 2. Ziaeip O.N. her a. Te 5sappipd Misgtozhame Zresigotefseg (5BSAM5). Ekhreghitepi Mitrivg-b Ovege Ocide, Sgeepreii, 1975. - R. 59-86. t ZAS. USSR Mo 1336733, 501513/95, V.A. Komyak, A.S. Levda, S.A. Shilo, S.E. Yatsevich Scanning "I radiometer for remote sensing. Registered 08.05.87. -Мо3948313; Application. 27.08.85; Publ. 09.87,

Бюл. Мо33, - 270с. 4. Сканирующая антенна самолетного радиометрического комплекса / Андренко С.Д., Евдокимов А.П., Крьїжановский В.В., Провалов С.А., Сидоренко Ю.Б. // Радиофизические методь! и средства для исследования окружающей средь! в миллиметровом диапазоне.: Сб.науч. тр. - Киев: Наук, думка, 1988. - С. 154-160.Bul. Mo33, - 270 p. 4. Scanning antenna of the aircraft radiometric complex / Andrenko S.D., Evdokimov A.P., Kryizhanovsky V.V., Provalov S.A., Sydorenko Yu.B. // Radiophysical method! and means for environmental research! in the millimeter range.: Sat. nauch. tr. - Kyiv: Nauk, Dumka, 1988. - P. 154-160.

Ф, 5. Негетап М.5., Рое С.А. БЗепейімйу ої їоїаІ! ромег гадіотейфег м/йй регіодісаї абзоїше саїїбгайопо // ко ІЕЕЕ Тгапв, оп Місгожаме ТНеогу апа Тесп.. 1981, м. 29, М І. Р. 32 - 40. б. Антенньї и устройства СВЧ |(Проектирование фазированньх антенньїх решеток) / Под ред. бо Д.И.Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1981, -432 с. 7. Шило В.Л. Линейньсе интегральньсе схемьї в радиозлектронной аппаратуре. -М.: Сов.радио, 1979. - 368 с. 8. Шевкопляс Микропроцессорнье структурьі. Инженернье решения: Справочник. -2-е издание. М.: Радио и связь, 1990. - 512 с. 9. Гнатек Ю.Р. Справочник по цифро-аналоговьім и аналого-дифровьм преобразователям. Пер. с англ. / 65 Под. ред. Ю.А. Рюжина. -М.:Радио и связь. 1982. - 522 б. 10. Янсен И. Курс цифровой злектроники: В 4-х т. Т. 4. Микрокомпьютерьї. Пер. с голланд. - М.: Мир. 1987.F, 5. Negetap M.5., Roe S.A. BZepeyimyu oi ioiaI! romeg gadioteifeg m/yy regiodisai abzoishe saiibgayopo // ko IEEE Tgapv, op Misgozhame TNeogu apa Tesp.. 1981, m. 29, M I. R. 32 - 40. b. Microwave antennas and devices (Design of phased antenna arrays) / Ed. for D.I. Voskresensky. - M.: Radio and communication, 1981, -432 p. 7. Shilo V.L. Linear integrated circuits in radio-electronic equipment. - Moscow: Soviet Radio, 1979. - 368 p. 8. Shevkoplyas Microprocessor structures. Engineering solutions: Handbook. - 2nd edition. M.: Radio and communication, 1990. - 512 p. 9. Hnatek Y.R. Reference book on digital-to-analog and analog-to-digital converters. Trans. with English / 65 Sub. ed. Yu.A. Ryuzhina - M.: Radio and communication. 1982. - 522 p. 10. Jansen I. Course of digital electronics: In 4 volumes. Volume 4. Microcomputers. Trans. with Holland. - M.: Mir. 1987.

- АОб с. 11. Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т.- AOb c. 11. Basharinov A.E., Gurvych A.S., Egorov S.T.

Радисизлучение Земли как планеть!. М.: Наука, 1974. -187с.Radio emission of the Earth as a planet!. M.: Nauka, 1974. -187p.

Claims (2)

2 Формула винаходу2 Formula of the invention 1. Багатопроменевий скануючий НВЧ-радіометр, що містить послідовно з'єднані скануючу антену і перший перемикач, послідовно з'єднані підсилювач високої частоти, перший змішувач і підсилювач проміжної частоти, 70 перший гетеродин, вихід якого підключений до другого входу першого змішувача, другий перемикач, вихід якого підключений до другого входу першого перемикача, перший і другий еталони випромінювання підключені, відповідно, до першого і другого входів другого перемикача, а також блок керування антеною та обчислювач, при цьому вхід і вихід блока керування антеною підключені, відповідно, до керуючих виходу і входу антени, який відрізняється тим, що в нього додатково введені смуговий фільтр, М-канальний (Ме 1) подільник потужності, М каналів обробки, кожний з яких містить послідовно з'єднані другий змішувач, смуговий підсилювач, квадратичний детектор, фільтр низьких частот і підсилювач постійного струму, а також М-канальний аналого-дифровий перетворювач-накопичувач даних, блок керування каналами обробки, блок других гетеродинів та багатоканальний вимірник температури, при цьому смуговий фільтр включений між виходом першого перемикача і входом підсилювача високої частоти, вхід М-канального подільника потужності підключений до виходу підсилювача проміжної частоти, а М його виходів підключені, відповідно, до М перших входів других змішувачів в М каналах обробки, М входів М-канального аналого-дифрового перетворювача-накопичувача даних підключені, відповідно, до М виходів підсилювачів постійного струму в М каналах обробки, М перших виходів блока керування каналами обробки підключені, відповідно, до М перших керуючих входів підсилювачів постійного струму в М каналах обробки, М других виходів блока керування сч каналами обробки підключені, відповідно, до М других керуючих входів підсилювачів постійного струму в М каналах обробки, М виходів блока других гетеродинів підключені, відповідно, до М других входів других (о) змішувачів в М каналах обробки, перший, другий, третій та четвертий керуючі виходи блока керування антеною підключені до керуючих входів, відповідно, першого перемикача, другого перемикача, аналого-дифрового перетворювача-накопичувача даних та обчислювача, причому порти послідовного інтерфейсу обчислювача, їч- зо блока керування антеною і багатоканального вимірника температури з'єднані між собою шиною послідовного інтерфейсу, а порти паралельного інтерфейсу обчислювача, аналого-цифрового перетворювача-накопичувача Ж даних і блока керування каналами обробки з'єднані між собою шиною паралельного інтерфейсу. со (Се) ІС о)1. A multi-beam scanning microwave radiometer comprising a series-connected scanning antenna and a first switch, a series-connected high-frequency amplifier, a first mixer and an intermediate-frequency amplifier, 70 a first local oscillator, the output of which is connected to the second input of the first mixer, a second switch , the output of which is connected to the second input of the first switch, the first and second radiation standards are connected, respectively, to the first and second inputs of the second switch, as well as the antenna control unit and the calculator, while the input and output of the antenna control unit are connected, respectively, to the control outputs and the input of the antenna, which is distinguished by the fact that it additionally includes a bandpass filter, an M-channel (Me 1) power divider, M processing channels, each of which contains a series-connected second mixer, a bandpass amplifier, a quadratic detector, and a low-pass filter and a DC amplifier, as well as an M-channel analog-to-digital converter-data logger, a control unit i processing channels, a block of second local oscillators and a multi-channel temperature meter, while a band-pass filter is included between the output of the first switch and the input of the high-frequency amplifier, the input of the M-channel power divider is connected to the output of the intermediate frequency amplifier, and M of its outputs are connected, respectively, to M the first inputs of the second mixers in M processing channels, the M inputs of the M-channel analog-to-digital converter-data logger are connected, respectively, to the M outputs of the DC amplifiers in M processing channels, the M first outputs of the processing channel control unit are connected, respectively, to the M first control inputs of DC amplifiers in M channels of processing, M second outputs of the control block of the processing channels are connected, respectively, to M second control inputs of DC amplifiers in M channels of processing, M outputs of the block of second local oscillators are connected, respectively, to M second inputs of the second ( o) mixers in M channels of processing, the first, second, third t and the fourth control outputs of the antenna control unit are connected to the control inputs, respectively, of the first switch, the second switch, the analog-to-digital converter-data logger and the computer, and the serial interface ports of the computer, the antenna control unit and the multi-channel temperature meter are connected between is a serial interface bus, and the parallel interface ports of the computer, the analog-to-digital converter-accumulator of data and the processing channel control unit are connected to each other by a parallel interface bus. so (Se) IS o) - . а 1 (е)) (95) т» і ко бо б5- and 1 (e)) (95) t" and ko bo b5