Радиофизические методы дистанционного зондирования земли, страница 23

Компенсационный радиометр, блок-схема которого изображена на      рис. 16, содержит кроме приемника источник постоянного напряжения и ячейку сравнения. Таким образом, постоянная составляющая шума компенсируется и на выходе регистрируется только флуктуации шума и сигнал.

Рис. 16. Блок – схема радиометра компенсационного типа

Недостатком работы компенсационного радиометра является невозможность отделения в выходном устройстве самого сигнала от флуктуации шума и колебаний коэффициента усиления, вследствие чего регистрируется искаженный сигнал.

В радиометре модуляционного типа, блок-схема которого представлена на рис. 17, приемник с помощью модулятора – переключателя периодически подключается к антенне или к ее эквиваленту, представляющему собой рупорную антенну, направленную на холодную часть неба, либо согласованную нагрузку, находящуюся при температуре близкой к Т_ША. В отсутствии сигнала температура эквивалента Т_Э с помощью дополнительного генератора шумов повышается так, чтобы Т_ША – Т_Э = 0. При вхождении источника излучения в диаграмму антенны, то есть при появлении полезного сигнала, температура антенны становится равной         Т_А + Т_ША, прежний  баланс температур при этом нарушается, и на выходе радиометра появляются сигналы с амплитудой, равной GkT_AΔf. После детектирования первая гармоника сигнала усиливается узкополостным усилителем низкой частоты, который настроен на частоту модуляции, превращается в постоянный ток с помощью синхронного детектора и регистрируется выходным прибором.

Рис. 17. Блок – схема радиометра модуляционного типа

  § 5. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИИ

Получим основное уравнение радиолокации в общем виде, то есть в рамках активного подхода, изображенного на  схеме рис. 13. Если передающая антенна (с «раскрывом» по телесному углу в 4π стерадиан) излучает в пространство с единицы своей поверхности  S_A мощность Р₀ равномерно по всем направлениям, то диаграмма направленности такой антенны сферически симметрична. На расстоянии r в однородном пространстве от этой антенны плотность потока мощности излучения составит величину . Так как в реальности эта мощность распределяется в зависимости от КНД антенны, пропорционального функции G(θ,φ) (коэффициент усиления антенны в направлении, заданном углами  θ и φ), то в точку на расстоянии r дойдет плотность потока мощности, равная  . Отраженная от объекта с площадью поверхности S_Об волна, дошедшая до приемной антенны с такими же характеристиками, как и у передающей, окажется равной  . Если ввести величину нормированного КНД антенны F(θ,φ) = D(θ,φ)/D, где D = 4πS_А/λ², то принятая мощность окажется равной . Считая, что величины КНД и КУ пропорциональны, то есть  D(θ,φ)=βG(θ,φ), а также, обозначая величину βσS_Об = σ_r,t окончательно получим основное уравнение радиолокации в виде:

                                                   (2.5.1)

Величина σ_r,t в уравнении (2.5.1) называется коэффициентом обратного рассеяния поверхности S_Об при ее облучении. Индексы при коэффициенте показывают, что волна может быть поляризована в t – направлении, а антенна в r – направлении (кросс-поляризация). Если в качестве Р_Пр выбрать минимальное ее значение, достаточное для функционирования радиоприемника, то при заданной мощности Р0 легко рассчитать предельную дальность действия локационной установки в условиях однородности среды и отсутствия поглощения: 

                                                                     (2.5.2)

Реальное уменьшение принимаемой мощности может быть связано с поглощением радиоволн молекулами газов в тропосфере и рассеянием (поглощением) гидрометеорами – дождем, облаками, градом, снегом и т.п.

ЧАСТЬ III. ПРИКЛАДНЫЕ ВОПРОСЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ