1.1 Назначение изделия

    1.1.1 Радиометр предназначен для измерения радиационных температур земной поверхности. Радиометр может использоваться для контроля температурных контрастов земной поверхности или, например, для построении карт распределения радиационных температур земной поверхности.

    1.1.2 Рабочие условия эксплуатации при произвольном атмосферном давлении: - температура окружающей среды - от минус 40 до +55 °С; - относительная влажность - до 100 % при температуре 25 °С.

    1.1.3 Условия окружающей среды при компьютерной настройке радио-метра в процессе подготовки к эксплуатации: - температура окружающей среды - от +10 до +35 °С; - относительная влажность - не более 80 % при температуре +25 °С.

    1.2 Основные параметры и характеристики радиометра

    1.2.1 Рабочий диапазон частот - от 26 ГГц до 37,5 ГГц.

    1.2.2 Частота модуляции – в диапазоне от 4 до 512 Гц (изменяется заказчиком)

    1.2.3 Время непрерывной работы, час., не менее - 8.

    1.2.4 Потребляемая мощность, ВА, не более -

    1.2.5 Питание - от аккумуляторной батареи (в зависимости от степени разряда) – от 20В до 27В.

    1.2.6 Габаритные размеры, мм, не более: - длина 300 - ширина 300 - высота 100

    1.2.7 Масса, кг, не более – 1,2

    1.2 Основные параметры и характеристики радиометра 1.2.1 Рабочий диапазон частот - от 26 ГГц до 37,5 ГГц.

    1.2.2 Частота модуляции – в диапазоне от 4 до 512 Гц (изменяется заказчиком)

    1.2.3 Время непрерывной работы, час., не менее - 8.

    1.2.4 Потребляемая мощность, ВА, не более - 1.2.5 Питание - от аккумуляторной батареи (в зависимости от степени разряда) – от 20В до 27В.

    1.2.6 Габаритные размеры, мм, не более:

    - длина 300

    - ширина 300

    - высота 100

    1.2.7 Масса, кг, не более – 1,2

    1.3 Состав изделия:

    - Радиометр двухканальный РД-16-01;

    - Руководство по эксплуатации.

    1.4 Устройство и работа

    Радиометр двухканальный РД-16-01 выполнен по модуляционной схеме Электрическая схема радиометра приведена в приложении А.

    Параболическая антенна WA1, с волноводным выходом, присоединена к стандартному волноводу, сечением 7,2х3,4 мм, входного гермоввода корпуса радиометра. Модуляционно-усилительный СВЧ-тракт реализован в микро-полосковом исполнении.

    Схема СВЧ-модулятора SA1, выполнена на базе Pin-диода типа MA4AGSW1A, фирмы M/A-COM Technology, обеспечивает поочередное под-лючение к входу усилителя - выхода антенны WA1 или согласованной нагрузки WU1, и отличается от остальных малой величиной отраженного сигнала. Управление модулятором осуществляется импульсами типа «меандр», по-даваемыми с контроллера управления А10 и сформированными на плате модулятора А1.

    Два каскада А3 и А4 малошумящего усиления в диапазоне частот от 26 ГГц до 37,5 ГГц, выполненные на микросхемах АММС-6241 фирмы Agilent, на выходе согласованы с делителем СВЧ ХW3 с помощью пассивных элементов WU2.

    Указанный делитель ХW3, вместе с пассивными элементами WU2 – WU4 реализует деление мощностей выходного сигналу малошумящих усилителей на два, а также обеспечивает согласование с входами усилителей двух каналов А6 и А7: 26 - 32 ГГц в первом канале (вход А6) и 32 – 37.5 ГГц в другом канале (вход А7).

    Дальнейшее усиление сигналов в обоих каналах осуществляется усилителями А6 и А7, также реализованными на микросхемах АММС-6241.

    Частотные полосы в обоих каналах определяют полосовые фильтры ZQ1 и ZQ2: первый канал 26 - 32 ГГц; второй канал 32 – 37.5 ГГц. Выходи фильтров согласовывают со следующими каскадами усиления при помощи пассивных элементов WU5 и WU6.

    Последние каскады усиления по СВЧ у обоих каналах А8 и А9 реа-лизованы на микросхемах с регулируемыми коэффициентами усиления

    СНА2097а фирмы UMS. Регулируют коэффициенты усиления путем изменения значений напряжений смещений указанных усилителей с помощью регулирующих элементов, размещенных на плате питания А5.

    С целью уменьшения проникновения паразитных сигналов в тракт СВЧ, все напряжения питания усилителей СВЧ (А3, А4, А6-А9) подают с платы питания А5 через фильтры питания.

    Квадратичные детекторы обоих каналов, согласованы по входу с выходами усилителей А8 и А9 в диапазоне частот 26 - 32 ГГц в первом канале и 32 - 37.5 ГГц во втором канале. Детекторы выполнены на диодах фирмы Agilent.

    После квадратичных детекторов радиометрические сигналы каждого из каналов усиливают двумя последовательно-включенными усилителями постоянного тока (УПТ) А11 - А14. Полоса частот УПТ - 250 кГц Выходные сиг-налы имеют максимальный уровень 2 В и подаются на контроллер управления А10.

    Все напряжения питания узлов радиометра питаются от стабилизаторов напряжения, размещенных на платах DC / DC А2 и питания А5.

    1.4.1 Устройство и работа контроллера управления

    Контроллер управления А10 предназначен для работы в составе радиометра двухканального РД-16-01 и выполняет следующие функции:

    - проводит измерения радиационной температуры и необходимые расчеты;

    - проводит прием информации с приемника GPS;

    - обеспечивает управление модулятором;

    - обеспечивает управление и контроль от компьютера через интерфейс подключения USB;

    - обеспечивает вывод радиометрической информации и информации приемника GPS для записи в файл на SD CARD;

    - обеспечивает перенос информации с SD CARD на компьютер через интерфейс подключения USB.

    1.4.1.1 Основные принципы функционирования контроллера управле-ния.

    Контроллер управления построен на базе микроконтроллеров C8051F340, C8051F120, C8051F061 фирмы Silabs. Программное обеспечение записано во внутреннюю FLASH-память главного и подчиненных микроконтроллеров. Обмен информацией между микроконтроллерами производится через интерфейсы UART, SPI.

    Алгоритм функционирования микроконтроллера C8051F340 заключается в следующем:

    - сканирование информации приемника GPS;

    - анализ сигналов синхронизации аппаратуры сканирования;

    - прием и анализ пакета радиометрической информации от микроконтроллера C8051F120;

    - формирование файла статистики и запись его на SD CARD:

    - прием, анализ и выполнение команд с компьютера.

    Алгоритм функционирования микроконтроллера C8051F120 заключается в следующем:

    - сканирование и выполнения MS-DOS подобных команд от компьютера;

    - анализ сигналов синхронизации аппаратуры сканирования;

    - запрос и получение пакетов с радиометрической информации от микроконтроллеров C8051F061;

    - проведение расчетов и передача пакета радиометрической информации на микроконтроллер C8051F340.

    Алгоритм функционирования микроконтроллера C8051F061 заключается в следующем:

    - сканирование сигналов управления от микроконтроллера C8051F120;

    - управление модулятором радиометрического канала;

    - измерение напряжения (эквивалент радиационной температуры) с помощью аналого-цифрового преобразователя и проведения необходимых расчеов;

    - передача пакета радиометрической информации по запросу от микроконтроллера C8051F120

    1.4.2 Конструкция радиометра

    Все радиоэлектронные элементы и узлы радиометра размещены в герметичном корпусе. См. внешний вид радиометра в приложении Б.

    Герметичный разъем ХР2 РСГ-10 радиометра предназначен для подачи напряжения питания, управляющих сигналов и присоединения GPS-устройства. См. схему радиометра в приложении А. На контакты РСГ-10 радиометра подаются:

    1,2 - сигналы управления началом и окончанием циклом сканирования (SСAN)

    3,4 - сигналы синхронизации цикла сканирования (2РРS)

    5,6,7,8 - питание и сигналы информационную связь с GPS-устройством;

    9,10 - питание радиометра от аккумуляторной батареи - 20 ... 27 В.

    Конструкция радиометра имеет съемную герметичную крышку, открытие которой позволяет присоединение к радиометру компьютера, с помощью которого осуществляется настройка и съем информации.

    2.1 Эксплуатационные ограничения

    2.1.1 Радиометр не может эксплуатироваться в условиях, выходящих за пределы, регламентированные п. 1.1.2 и п. 1.1.3 этого РЭ.

    2.2 Использование радиометра

    2.2.1 Органы управления и индикации

    На плате контроллера управления расположены следующие органы управления и индикации:

    Разъем "USB_CONTROL" - служит для управления и проверки аппаратуры радиометра с помощью компьютерного программного обеспечения.

    Разъем "USB_MSD_RD" - служит для считывания файлов статистики с помощью компьютерного программного обеспечения. Разъем "SD_CARD" - служит для подключения карты памяти, на которую производится запись файлов статистики контроллером управления.

    2.2.2 Команды управления от компьютера.

    Команды управления от компьютера подобны командам операционной системы MS-DOS. Вводить такие команды можно с помощью прикладной специализированной программы или программы связи операционной системы Windows – Hyper Terminal:

    1 Команда rst выполняет программный перезапуск контроллера управления.

    2 Команда setnstep устанавливает величину количества шагов в одном скане в диапазоне 1; 2; 4, 8; 16; 32; 64; 128; 256 (например - setnstep 64).

    3 Команда getnstep позволяет проверить величину количества шагов в одном скане.

    4 Команда mrk позволяет проверить результаты измерения радиационной температуры (эквивалентной напряжению) на выходе приемников радиометра.

    5 Команда gps позволяет проверить исходные данные приемника спутниковой системы навигации.

    6 Команда rstname приводит название файла статистики в виде «00000000».

    2.2.3 Порядок подготовки радиометра к работе.

    2.2.3.1 Выкрутить винты крепления герметичной крышки и снять ее (обеспечить доступ к органам управления контроллера управления радио-метра).

    2.2.3.2 Подать питание на радиометр, а именно - подключить питание от аккумуляторной батареи 27 В (способ подключения - в соответствии со схемой питания на объекте потребителя уровнемера).

    2.2.3.3 Подключить компьютер стандартным кабелем к входу USB_CONTROL и запустить программу операционной системы Windows – Hyper Terminal.

    2.2.3.4 Выполнить последовательно команды управления - п.п. 1-5 согласно п. 2.2.2 этой РЭ.

    2.2.3.5 Закрыть программу Hyper Terminal и отключить компьютер от входа USB_CONTROL.

    2.2.3.6 Выключить питание радиометра.

    2.2.3.7 Закрыть герметичную крышку радиометра.

    2.2.3.8 Радиометр РД-16-01 готов для проведения работ по сканированию земной поверхности с автоматической записью информации в памяти контроллера управления, при этом необходимо только подать питание, в соответствии с п. 2.2.3.2, а также подать сигналы управления сканированием: 2РРS и SСAN амплитудного уровня ТТЛ.

    2.2.4 Порядок считывания рабочих файлов статистики радиометра.

    2.2.4.1 Снять герметичную крышку, аналогично п. 2.2.3.1.