Компенсационный радиометр

Компенсационный радиометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублии (tn934397 (6I } Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 04. 04. 80 (21) .2904387/18-21 (51) М. Кл. с присоединением заявки М (23)Приоритет "

G 01 и 29/26 авеуаареиапвй комитет

СССР ао аелаи наабретеннй н отхрытнй

Опубликовано 07.06 82. Бюллетень рр> 21 (53) УДК 621.317..318(088.8) Дата опубликования описания 07.06.82 (54) КОМПЕНСАЦИОННЫИ РАДИОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов приемника, напри5 мер в космической радиоастрономии.

Известен компенсационный радиометр, содержащий полосовой фильтр, тракт высокой частоты, детектор, блок компенсации, к второму входу которого подключен источник компенсирующего напряжения, а к выходу через низкочастотный фильтр подключен регистратор (1 ).

Недостатки этого радиометра - огра. .15 ниченный динамический диапазон измеряемых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов и низкая чувствительность из-за потерь в полосовом фильт20 ре и из-эа ограничения, накладываемого на соотношение полос пропускания входного полосового фильтра и тракта высокой частоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является компен" сационный радиометр, содержащий последовательноо соединенные радиолокационный приемни к, состоящий из тракта высокой частоты и детектора, блок компенсации, вход управления которого соединен с источником компенсирующего напряжения, низкочастотный фильтр и регистратор. Этот радиометр имеет большую чувствительность при обеспечении достаточной стабильности его коэффициента усиления (2 .

Недостатком устройства является невозможность производить автомати" ческое измерение слабых шумовых сигналов в любом. интер вале динами ческого диапазона на фоне внутренних шумов.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона и увеличение разрешающей способности при измерении слабых шумовых сигналов.

3 934 указанная цель достигается тем, что в радиометр, содержащий тракт высокой частоты, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а его выход подключен к входу детектора, блок компенсации, управляющий . вход которого соединен с выходом источника компенсирующего напряжения, низкочастотный фильтр, выход которого соединен с входом регистратора, введены модулятор,. усилитель, синхронный детектор, генератор опорного напряжения и второй регистратор, при этом первый вход модулятора соединен с выходом детектора, а второй вход модулятора соединен с выходом генератора опорного напряжения, с первым входом источника компенсирующего напряжения и с опорным входом синхронного детектора, сигнальный вход которого через последовательно соеди. ненные блок компенсации и усилитель подключен к выходу модулятора, а выход синхронного детектора соединен с входом фильтра, выход которого подключен к второму входу источника компенсирующего напряжения, вторым выходом соединенного с вторым регистратором, причем источник компенсирующего напряжения выполнен в виде последовательно соединенных блока ограничителей по минимуму и максимуму, блока управления, генератора импульсов, реверсивного счетчика, знаковый вход. которого через коммутатор направления счета подключен к второму выходу блока управления, преобразователя код-напряжения и второго модулятора.

На .Фиг.l представлена структурная . схема радиометра; на фиг.2 -,амплитудная характеристика радиометра на входе первого регистратора; на фиг.3амплитудная характеристика радиометра на входе второго регистратора.

397

30 Напряжение компенсации, вырабатываемое источником 9 компенсирующего напряжения, формируется следующим образом.

Сигнал Ue с выхода низкочастотного фильтра 7 поступает в блок 12 ограничителей по минимуму и максимуму, в источник 9 компенсирующего напряжения. . Порог ограничения по минимуму 0 О рпока 12 ограничителей соответог ми ствует нижнему значению шкалы регистратора 8, а порог ограничения по максимуму 0,@ жс" верхнему значению шкалы.

Генератор 14 импульсов вырабатывает импульсы прямоугольной формы с периодом, несколько большим постоянной времени низкочастотного фильтра 7, и может работать в ждущем и автоколеS0 бательном режимах. Перевод в автоколебательный режим осуществляется логической "1", а в ждущий - логическим

".0", снимаемых с блока 13 управления.

Радиометр содержит тракт 1 высокой частоты, дет ектор 2, модулятор 3, блок 4 компенсации, усилитель, синхронный детектор 6, низкочастотный фильтр 7, первый регистратор 8, источник 9, компенсирующего напряжения, генератор 10 опорного .напряжения, второй регистратор 11, блок 12 ограничителей по минимуму. и максимуму, блок 13 управления, генератор

14 импульсов, реверсивный счетчик 15 преобразователь 16 код-напряжение, второй модулятор 17, коммутатор 18! направления счета и входная клемма

19 устройства.

Радиометр работает следующим образом.

Полезный шумовой сигнал поступает на вход тракта 1 высокой частоты.

С выхода тракта высокой частоты сигнал, представляющий смесь собственных шумов радиометра и полезного

10 шумового сигнала, поступает на де тектор 2. Выходное напряжение с детектора 2 модулируется в основном модуляторе 3 и поступает на первый вход блока 4 компенсации. На второй вход блока 4 компенсации поступает напряжение компенсации из источника

9 компенсирующего напряжения.

Скомпенсированный .сигнал с блока компенсации усиливается в усилителе 5, детектируется в синхронном детекторе б, а после прохождения низкочастотного фильтра 7 поступает в регистратор 8.

Модулятор 3, модулятер 17 в источнике 9 компенсирующего напряжения и синхронный детектор б управляются опорным напряжением импульсной формы, снимаемым с генератора 10 опорного напряжения.

Если выходное напряжение 08,„„иаэс ходится в пределах шкалы регистратора 8, то блок 12 ограничителей выдает сигнал на блок 13 управления, под действием которого на его выходе фор5 934397 мируется логический "0". Одновремен- но с блока 13 управления выдается сигнал через коммутатор 1 8 направления счета на реверсивный счетчик

15, подтверждающий предыдущее знако- 5 вое состояние реверсивного счетчика 15.

Выходные сигналы, снимаемые с разрядов реверсивного счетчика 15 и . поступающие на преобразователь 16 1О код-напряжение, являются комбинациями сигналов логических 1" и "0", определяющие номер .интервала динами ческого диапазона радиометра.

Пусть выходное напряжение 0ВЬП1., 1 по входу регистратора 8 соответствует точке А (фиг.2), а выходное напряжение Ugby по входу второго регистратора 11 равно уровню 6 (фиг.3). ре 6. что для любого интервала динамичесSO кого диапазона коэффициент усиления по регистратору 8 остается постоянным, так как при изменениях измеряемого сигнала, выходящих за шкалу регист" ратора 8, источник 9 компенсирующего напряжения автоматически компейсирует

SS измеряемый сигнал.

Если, например, выходное напряже.ние U b, увеличилось и превысило

Ы1 верхний предел шкалы регистратора 8, то блок 12 ограничителей по минимуму и максимуму выдает сигнал на блок 13 управления, под действием которого на входе генератора 14 импульсов формируется логическая "1". Генератор 14 импульсов переходит в режим автоколебаний и вырабатывает один импульс, который поступает на счетный вход реверсивного счетчика 15. Код, записанный в реверсивном счетчике 15, увеличивается на единицу. Предварительно с блока 13.управления выдается сигнал через коммутатор 18 направления счета на знаковые входы ðåверсивного счетчика 15 и обеспечивается операция "сложения". Постоянное напряжение, снимаемое с преобразователя 16 код-напряжение, увеличивает-. ся скачком на величину, пропорциональную интервалу динамического диапазона регистратора 8. Новое значение выходного напряжения УВЫ, снимаемое .с преобразователя 16 код-напряжение, фиксируется вторым регистратором 11 и после модуляции импульсным напряжением во втором модуляторе 17 поступает на другой вход блока. 4 компенсации. Поэтому сигнал после компенсации в блоке 4 компенсации . уменьшается скачком. Если это уменьшение напряжения приводит к тому, что оно окажется в пределах шкалы регистратора 8, то вместо сигнала логической "1" на входе генератора

14 импульсов появляется сигнал логи" ческого "0" и выходное напряжение источника 9 компенсирующего напряжения перестает увеличиваться.

Если этого уменьшения напряжения недостаточно, то логическая "1" на входе генератора 14 импульсов сохра" няется, генератор 14 импульсов выработает еще один импульс, появление которого приводит к дальнейшему скачкообразному уменьшению скомпенсированного сигнала на выходе блока

4 компенсации и так процесс продолжается до тех пор, пока измеряемая величина не окажется в пределах шкалы регистратора 8.

При каждом скачкообразном изме" нении напряжения на выходе блока 4 компенсации скачкообразно меняется сигнал, поступающий на вход второго регистратора 11. В результате выходрВ ное напряжение по входу регистратора

8 соответствует точке А (фиг.2), а выходное напряжение 0 „ no входу второго регистратора 11 равно уровню Б,((фиг-3)25 Величина измеряемого входного сигнала определится показаниями регистраторов 8 и 11.

При уменьшении входного сигнала и . при переходе выходным напряжением

Эр 0Вь „нижнего предела шкалы регистратора 8 процессы в радиометре протекают в обратном порядке.

Коэффициент усиления радиометра выбирается из условия измерения первым регистратором 8 минимального шумового сигнала, равного флюктуационной чувствительности. Высокая ста-. бильность коэффициента усиления радиометра обеспечивается преобразованием в модуляторе 3 продетектированного сигнала в импульсный его усилением в усилителе 5 и последующим детектированием в синхронном детектоИзмерение величины слабых шумовых сигналов в любом интервале динамического диапазона на фоне внутренних шумов радиометра обеспечивается тем, Число разрядов реверсивного счетчика 15 выбирается исходя из требуе934397 мого динамического диапазона измерения входного сигнала.

Формула изобретения

1. Компенсационный радиометр, содержащий тракт высокой частоты, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а его выход подключен к 10 входу детектора, блок компенсации, управляющий вход которого соединен с .выходом источника компенсирующего напряжения, низкочастотный фильтр, выход которого соединен с входом ре- 15 гистратора, отличающийся тем, что, с целью расширения динами" ческого диапазона и увеличения разрешающей способности при измерении слабых о1умовых сигналов, в него вве- 29 дены модулятор, усилитель, синхронный детектор, генератор опорного напряжения и второй регистратор, при этом первый вход модулятора соединен с выходом детектора, а второй вход мо- 25 дулятора соединен с выходом генератора опорного напряжения, с первым входом источника компенсирующего напряжения и с опорным входом синхронного детектора, сигнальный вход которого через последовательно соединенные блок компенсации и усилитель подключен к выходу модулятора, а выход синхронного детектора соединен с входом низкочастотного фильтра, выход которого подключен к второму входу источника компенсирующего напряжения, вторым выходом соединенного с вторым регистратором.

2. Радиометр по п.1, о т л и ч а-. ю шийся тем, что источник компенсирующего напряжения выполнен в виде последовательно соединенных блока ограничителей по минимуму и максимуму, блока управления, генератора импульсов, реверсивного счетчика, знаковый вход которого через коммутатор направления счета подключен к второму выходу блока управления, преобразователя код-напряжение и второго модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

:N 587416, кл. G 01 R 29/26, 1976.

2, Справочник по радиоэлектронике.

Под ред. А.А.Куликовского. Т.3, М., "Энергия", 1970, с.503 (прототип).

934397

Puz У

Составитель Л.Муранов

Редактор А.йотыль Техред Т.Иаточка . Корректор А.Гриценко

Заказ 3929/41 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, N-35, Рауаская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4