DE1128175B

DE1128175B - Verfahren zur blendenlosen Modulation bei Strahlungsempfangsvorrichtungen

Info

Publication number: DE1128175B
Application number: DEE18309A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joseph F Menke
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1959-09-29
Filing date: 1959-09-29
Publication date: 1962-04-19
Also published as: BE595453A; GB967634A

Description

Verfahren zur blendenlosen Modulation bei Strahlungsempfangsvorrichtungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur blendungslosen Modulation bei Strahlungsempfangsvorrichtungen.
Die Schwierigkeiten, insbesondere beim Empfang geringer Strahlungsintensitäten, zu deren Behebung derartige Strahlungsmodulationen durch Vorrichtungen am Strahlungsempfänger vorgesehen werden, liegen vor allem in der Tatsache begründet, daß die Strahlungsquellen im allgemeinen Dauerstrahler sind, also eine über längere Zeiträume konstante Strahlung abgeben. Dementsprechend sind auch die Signale, die das Empfangselement selbst (z. B. Photozelle) abgibt, Dauerstrich-Signale, meist also Gleichspannungen.
Deren Verstärkung und weitere Auswertung bereitet, besonders bei niedrigen Pegeln, erhebliche Schwierigkeiten, so z. B. bei der schwierigen und meist unvollkommenen Kompensation der dazu notwendigen Gleichspannungsverstärker. Wird nun die Strahlung vor dem Empfangs element auf bekannte mechanische Weise z. B. durch rotierende und schwingende Blenden periodisch unterbrochen (moduliert), so sind die Signale, welche das Empfangselement abgibt, Wechselsignale (meist also Wechselspannungen), deren Frequenz der Periodizität der Unterbrechung (Modulation) entspricht und die sehr viel leichter verstärkt und weiterbehandelt werden können. Gleichzeitig wird dadurch dieses Signal aus dem Frequenzbereich um die Frequenz Null in den Bereich der Modulationsfrequenz verlagert, in welchem die Empfangselemente selbst häufig ein günstigeres Rauschverhalten zeigen (geringeres Eigenrauschen).
Bei derartigen Modulationsverfahren mittels Blenden ergeben sich bei sehr genauen Messungen insbesondere von Strahlern mit relativ niederer Temperatur nicht unerhebliche Fehler dadurch, daß die Blendeneigenstrahlung, die wegen ihrer undefinierten Temperatur selbst undefiniert ist, in das Ergebnis der Messung mit eingeht.
Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wird gemäß der Erfindung ein neues Modulationsverfahren vorgeschlagen, bei welchem die relative Lage zwischen der Bildebene und dem Empfangselement längs der optischen Achse periodisch verändert wird, wobei die Anordnung in der Ruhelage richtig fokussiert ist.
Das Verfahren besteht also darin, die Strahlung, die in der Ruhelage auf das Empfangselement trifft, durch periodische Defokussierung periodisch zu verringern.
Die Defokussierung muß dabei natürlich so groß bzw. das Empfangselement so klein sein, daß im defokussierten Zustand ein Teil der Strahlung seitlich am Empfangselement vorbeigeht.
Neben dem genannten Vorteil, welcher durch den Wegfall von Blenden entsteht, weist das erfindungsgemäße Verfahren noch einen wesentlichen weiteren Vorteil auf, der nicht nur auf genaue Messungen an Strahlern niederer Temperatur beschränkt ist. Dieser Vorteil betrifft die Unterdrückung der Strahlung des Hintergrundes bei der Erkennung von Strahlungsquellen mit geringer räumlicher Ausdehnung. Im allgemeinen wird eine Strahlungsempfangsvorrichtung so ausgelegt, daß sie ein Gesichtsfeld besitzt, welches größer ist als die räumliche Ausdehnung der Strahlungsquelle selbst. Das Empfangselement nimmt dann neben der Strahlung der zu messenden Strahlungsquelle auch noch die Strahlung des Hintergrundes (z. B. des Himmels) auf. Eine Strahlungsquelle kann daher bei Strahlungsempfangsvorrichtungen ohne Modulation nur dann ermittelt werden, wenn ihre Strahlung größer ist als das Gesamtintegral über die dem Gesichtsfeld entsprechende Hintergrundstrahlung. An dieser Tatsache ändert auch die Modulation mittels einer Blende nichts, da auch in diesem Falle die Gesamtstrahlung und somit auch die Hintergrundstrahlung moduliert wird.
Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Modulationsverfahren jedoch die Hintergrundstrahlung nicht mitmoduliert, so daß die Erkennbarkeit einer Strahlungsquelle noch bei sehr viel kleineren Intensitäten der Strahlungsquelle gegeben ist als bei den vorbekannten, beschriebenen Modulationsverfahren.
Zwar sind schon Verfahren bekannt, bei welchen die relative Lage zwischen Bildebene und Empfangselement längs der optischen Achse verändert wird, doch dienen diese Verfahren entweder der Scharfstellung (Fokussierung) von Objekten (Strahlern) in der Bildebene, z.B. Entfernungseinstellung bei optischen Geräten, oder zur - gegebenenfalls auch periodischen - Einstellung eines Empfangselementes auf verschiedene Strahler, nicht aber zur Modulation der Strahlung für den vorgesehenen und beschriebenen Zweck.
Bei einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erfolgt die periodische Änderung durch periodische Variation des Krümmungsradius des Gegenspiegels einer an sich bekannten Spiegeloptik.
Auf diese Weise wird die Brennweite der Spiegeloptik periodisch variiert, so daß, nachdem das Empfangselement ortsfest ist, eine periodische Defokussierung auftritt.
Andere vorteilhafte Varianten des Verfahrens gemäß der Erfindung bestehen darin, die periodische Veränderung durch periodisches Hin- und Herbewegen des Gegenspiegels oder durch periodisches Hin- und Herbewegen des Empfangselementes zu bewirken.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Erläuterung derselben beispielsweise dargestellt: Die parallel einfallenden Strahlen treffen auf den Hauptspiegel 1 und von diesem über den Gegenspiegel 2 auf das Empfangselement. Wird nun der Krümmungsr,,adius des Gegenspiegels 2 gegenüber der Ruhelage (durchgezogene Linien) variiert (gestrichelte bzw. strichpunktierte Linien), so variiert der Brennpunkt des Systems zwischen den durch die Schnittpunkte der Strahlen dargestellten Punkten. Wird beispielsweise am Schnittpunkt 3 ein entsprechend kleines Empfangs element angeordnet, so trifft bei Variation des Krümmungsradius des Gegenspiegels jeweils nur ein Teil der Strahlung auf das Empfangselement.
Entsprechend der so variierenden auf das Empfangselement auftreffenden Strahlungsenergie variiert auch das von diesem Element seinerseits abgegebene Signal.
Es tritt damit die gewünschte Modulation ein, wobei in diesem Falle die Grundfrequenz des Wechselsignals doppelt so hoch ist wie die Frequenz, mit welcher der Krümmungsradius variiert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur blendenlosen Modulation bei Strahlungsempfangsvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der in Ruhelage fokussierten Anordnung die relative Lage zwischen Bildebene und Empfangs element längs der optischen Achse periodisch verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Änderung durch periodische Variation des Krümmungsradius des Gegenspiegels einer an sich bekannten Spiegeloptik - erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Änderung durch periodisches Hin- und Herbewegen des Ge-Empfangselementes erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Änderung durch periodisches Hin- und Herbewegen des Empfangs elementes erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 197 385, 198 222, 666 513, 961218; deutsche Patentanmeldung H 17711 IXb/42i (bekanntgemacht am 21. 7. 1955); deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 696532; britische Patentschrift Nr. 324500.