DE2049844C3 - Method for improving noise suppression in synchronous amplifiers - Google Patents
Method for improving noise suppression in synchronous amplifiersInfo
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Description
2. Verfahren zur Verbesserung der Rausch- 35 2cos2a = 1 τ cos la. unterdrückung bei Synchrotiverstärkern nach An- . . spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Regel- Die Gleichspannungskomponente wird durch einen kriterium für die ^-Phasenverschiebung zwischen Tiefpaß ausgefiltert, der be. einer entsprechend großen Signalspannung und Rauschspannung das Ver- Meßzeitkonstanten einen sehr kleinen Uurcnlalischwinden der Niederfrequenzkomponenten nach 30 bereich besitzt. Da der durchgelassene Frequenzbereich Multiplikation der Gesamtspannung des Ver- sehr schmal ist, ist die störende Rauschspannung ebenstärkerausgangs mit einer Referenzspannung be- falls klein.2. Method of improving the noise 35 2cos 2 a = 1 τ cos la. suppression with synchrotive amplifiers after activation. . claim 1, characterized in that the DC component is filtered out by a criterion for the ^ phase shift between low-pass filter, which be. With a correspondingly large signal voltage and noise voltage, the measurement time constants have a very small Uurcnlalischwind the low frequency components after 30 range. Since the frequency range that is let through is very narrow, multiplication of the total voltage of the Ver, the interfering noise voltage is even more at the output with a reference voltage is small.
nutzt wird Auch beim bekannten Synchronverstarker ist eineis also used with the well-known synchronous amplifier
Grenze für die Nachweisbarkeit und MeßbarkeitLimit for the detectability and measurability
35 kleiner Signalspannungen gegeben. Signalspannungen,35 small signal voltages given. Signal voltages,
" die im Verhältnis zur störenden Rauschspannung einen"which one in relation to the disturbing noise voltage
gewissen Wert unterschreiten, können nicht mehr oderfall below a certain value, can no longer or
nicht mehr sicher nachgewiesen jder gemessen werden.can no longer be reliably proven to be measured.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bis-The invention relates to a method for detection. The invention is based on the object to
einer sehr kleinen sinusförmigen Signalspannung, die «0 her beim bekannten Synchronverstarker gegebene von einer Rauschspannungbegleitet ist, deren Spektrum Empfindlichkeitsgrenze zu verbessern, d.h. kleinere einen bestimmten begrenzten Frequenzbereich aus- Signalspannungen als bisher neben der unvermeidbar fällt. Voraussetzung für die Anwendbarkeit des am Verstärkerausgang vorhandenen störenden Rauscherfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Information spannung nachzuweisen. Die Anwendbarkeit des neuen in der Amplitude der Signalspannung enthalten ist und 45 Verfahrens ist dabei an gewissen Voraussetzungen daß die Phase der Signalspannung mit einer gewissen gebunden, die z. B. in der Infrarot-Radiometrie oder Geschwindigkeit, die durch die reziproke Rausch- Mikrowellen-Radiometrie erfüllt oder erfüllbar sind bandbreite bestimmt ist, geregelt werden kann, ohne Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt den Umstanda very small sinusoidal signal voltage, which is given by the known synchronous amplifier is accompanied by a noise voltage, the spectrum of which is to improve sensitivity limit, i.e. smaller a certain limited frequency range from signal voltages than previously unavoidable falls. Prerequisite for the applicability of the disturbing noise according to the invention that is present at the amplifier output The procedure is that the information can be proven voltage. The applicability of the new is contained in the amplitude of the signal voltage and 45 procedure is thereby subject to certain conditions that the phase of the signal voltage bound with a certain, the z. B. in infrared radiometry or Velocity that is or can be achieved by reciprocal noise microwave radiometry bandwidth is determined, can be regulated without The method according to the invention makes use of the fact
die Signalinformation zu verändern. Das bedeutet, aus, daß in gewissen Fällen dse Signalfrequenz erst daß das Verfahren bevorzugt in der Radiometrie 5° im Empfangssystem durch eine bestimmte Modu-(z. B. Infrarot-Radiometrie oder Mikrowellen-Radio- lations- bzw. Zerhackertechnik entsteht. In der metrie) angewendet werden kann, denn hierbei wird infrarot-Radiomelrie wird z. B. oft die einfallende oft die zu messende Strahlung im Empfangssystem Strahlung durch eine rotierende Zahnscheibe zerhackt, moduliert, d.h. zerhackt, wodurch Frequenz und so daß auf den Detektor eine Folge von Lichtimpulsen Phase der Signalspannung bestimmt wird. Da die 55 auffällt, wodurch als Signalspannung eine Wechsel-Modulation im Empfangssystem erfolgt, ist deshalb spannung entsteht. In der Mikrowellen-Radiometrie mit geeigneten Mitteln eine Regelung der Signalphase wird meist vor dem Verstärker zwischen der Antenne möglich, ohne die Signalinformation zu beeinflussen. und einem Referenzwiderstand bekannter Temperatur Der Nachweis möglichst kleiner Signalspannungcn periodisch umgeschaltet, so daß eine Signalspannung ist ein fundamentales Problem der Meß- und Nach- 60 entsteht, die dem Rhytmus der Umschaltung folgt, richtentechnik. Stets ist am Verstärkerausgang die Die Signalwechselspannung ist deshalb in Frequenz Signalspannung von einer störenden Rauschspannung und Phase im Empfangssystem steuerbar — Ist also begleitet, und durch das Verhältnis Signalspannung zu das Verhältnis Signal- zu Rauschspannung sehr klein, Rauschspannung wird die Nachweisgrenze bestimmt. so erscheint am Verstärkerausgang die sehr kleine Gewisse a priori Kenntnisse über die Signalspannung, 65 Signalamplitude χ neben der relativ großen Rauschz. B. deren Frequenzbereich, können zur Verbesserung amplitude R(I). Wird durch den Verstärker ein geder Signalerkennung ausgenutzt werden. Bei bekann- wisser Frequenzbereich mit der Mittenfrequenzr/>0 ter Frequenz geschieht das dadurch, daß die nicht ausgefiltert (die Bandbreite des ausgefilterten Be-to change the signal information. This means that in certain cases this signal frequency only arises that the method is preferably created in radiometry 5 ° in the receiving system by a certain modulus (e.g. infrared radiometry or microwave radio- lation or chopping technique metry) can be used, because here infrared radiomelrie is z. B. often the incident radiation to be measured in the receiving system radiation chopped up by a rotating toothed disk, modulated, ie chopped, whereby frequency and so that a sequence of light pulses phase of the signal voltage is determined on the detector. Since the 55 is noticeable, which results in an alternating modulation in the receiving system as the signal voltage, voltage is generated. In microwave radiometry, the signal phase can usually be regulated in front of the amplifier between the antenna without influencing the signal information. and a reference resistor of known temperature. The detection of signal voltages as small as possible is switched periodically, so that a signal voltage is a fundamental problem in measuring and reporting technology that follows the switching rhythm. The signal alternating voltage is therefore always controllable in frequency signal voltage by an interfering noise voltage and phase in the receiving system - is therefore accompanied and very small by the ratio of signal voltage to the ratio of signal to noise voltage, noise voltage determines the detection limit. at the amplifier output the very small certain a priori knowledge about the signal voltage, 65 signal amplitude χ, appears in addition to the relatively large noise level. B. their frequency range, can improve amplitude R (I). Any signal detection will be used by the amplifier. If the frequency range is known with the center frequency r /> 0 th frequency, this is done by the fact that the not filtered out (the bandwidth of the filtered out
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reiches soll klein sein gegen die Millenfrequenz), so Gesamtspannung VAt)+ Kr(O zugänglich ist. Hierzurich should be small compared to the millenium frequency), so total voltage VAt) + Kr (O is accessible
kann fürdie Rauschspannung Kr(/) gesch rieben werden: soll ausgenutzt werden, daß die Amplitude R(t) dercan be written for the noise voltage K r (/): should be used that the amplitude R (t) der
VAD - RUHM,,, t ι „ ml Rauschsponnung VAD statistisch schwankt. Infolge VAD - GLORY ,,, t ι "ml Noise voltage VAD fluctuates statistically. As a result
VAt) W)sinli.y I ηAD]. dieser &hw„nkung bestelu für RU) ein N.eder- VAt) W) sinli.y I ηAD]. this & hw " nkun g order for RU) a N. der-
Wie aus der Statistik bekannt, ändert sich RU) S frequenzspektrum. Wird die ReferenzspannungAs is known from statistics, the RU) S frequency spectrum changes. Becomes the reference voltage
leitlich unregelmäßig und folgt einer sogenannten ,/ ΙΛ _ τ.;ηΓ,,. ζ 4- ((At)] Irregular in the guide and follows a so-called, / ΙΛ _ τ .; η Γ ,,. ζ 4- ((At)]
RAYLEIGH-Verteilung; ifAD ist mit gleicher Wahr- f n!f(/) " "L ° . ' J RAYLEIGH distribution; ifAD is with equal probability! f (/) "" L °. ' J
»cheinliehkeit über den vollen Winkelbereich 0 — 2π mit der Rauschspannung multipliziert, so verscnwin-»Similitude multiplied by the noise voltage over the full angular range 0 - 2π, so that
verteilt. Die Zeitkonstante der Änderung von R(t) den die der Frequenz 0 benachbarten Ni>derfre-distributed. The time constant of the change in R (t) corresponds to the Ni> derfre-
iind ijAD ist durch die reziproke Bandbreite bestimmt. io quenzkomponenten von R(t) dann, wenniind ijAD is determined by the reciprocal bandwidth. io sequence components of R (t) if
Die Umschaltfrequenz sei ebenfalls r»0, so daß für ,,) = „, i,\ + 90°The switching frequency is also r » 0 , so that for ,,) = ", i, \ + 90 °
die Signalspannung Vs geschrieben werden kann: 'the signal voltage V s can be written: '
K_tsinr1/4 ,,., ist. Der Bereich um die Frequenz 2ω0 wird ausge- K _ tsin r 1/4 ,,., Is. The range around the frequency 2ω 0 is determined
vx JSH1K'+ '/■*(')]· filtert und braucht somit nicht berücksichtigt zu v x JSH1K '+' / ■ * (')] · filters and therefore does not need to be taken into account
Die Phaser/A(z) des Signals wird so geregelt, daß 15 werden. Eine eventuell vorhandene SignalspannungThe phaser / A (z) of the signal is controlled so that it becomes 15. Any signal voltage that may be present
zur Phase ifAt) der Rauschspannung möglichst genau v (n _ oSinrw„/ + ms(z)lto phase ifAt) of the noise voltage v (n _ o S i n r w „/ + m s (z) l
ein Unterschied von 90° besteht. Außerdem wird die } there is a difference of 90 °. In addition, the }
Referenzspannung Vnt(t) bekannter Amplitude mit gibt bei der Multiplikation mit Kre((0 neben der -nichtReference voltage V nt (t) of known amplitude with gives when multiplied by K re ( (0 next to the -not
der Signalspannung gleichphasig gehalten, so daß interessierenden Komponente der Frequenz 2av, eineof the signal voltage kept in phase, so that the component of interest is the frequency 2av, a
die Gleichung für die verschiedenen Spannungen 10 Spannung der Größen und der Frequenz 0, alsothe equation for the various voltages 10 voltage of the magnitudes and the frequency 0, thus
wie folgt angegeben werden können- keine Niederfrequenzkomponenten, und zwar unab-can be specified as follows - no low frequency components, specifically
Signalspannung K,(z) =--5SiP[O0Z-ί-7-"s(0] darin, daß als Regelkriterium fur die 90°-Phaser.-Signal voltage K, (z) = - 5SiP [O 0 Z-ί-7- "s (0] in that as a control criterion for the 90 ° -Phaser.-
^· jcosKz \-ffAD] 35 verschiebung zwischen Signalspannung und Rausch-^ · JcosKz \ -ffAD] 35 shift between signal voltage and noise
Df r/ / ^ -, ■ r 1 spannung das Verschwinden der Niederfrequenz-Df r / / ^ -, ■ r 1 voltage the disappearance of the low frequency
Referenzspannung VnAD =-- 2s,n[r„Dz [- ffADl Komponenten nach Multiplikation der Gesamtspan-Reference voltage V n AD = - 2s, n [r " D z [- ffADl components after multiplication of the total voltage
Durch Multiplikation der Referenzspannung Krer(/) nung des Verstärkelausgangs mit einer Referenz-By multiplying the reference voltage K re r (/) nation of the amplifier output with a reference
mit der am Verstärkerausgang liegenden Spannung spannung benutzt wird.is used with the voltage applied to the amplifier output.
VAD + VAD wird nach Ausfiltern der Komponenten 30 Ein Beispiel für die Anwendung des erfindungs- VAD + VAD is after filtering out the components 30. An example of the application of the invention
mit der Frequenz 2oj0 durch einen Tiefpaß die Rausch- gemäßen Verfahrens ist im Blockschema der Zeichnungwith the frequency 2oj 0 through a low-pass filter, the noise-based method is shown in the block diagram of the drawing
ipannung bis auf kleine, durch die Regelgenauigkeit skizziert und sei wie folgt beschrieben:voltage except for small ones, outlined by the control accuracy and is described as follows:
bestimmte Reste eliminiert und damit das Verhältnis Die in ihrer Intensität konstant angenommenecertain residues are eliminated and thus the ratio which is assumed to be constant in its intensity
Signalspannung zu Rauschspannung verbessert. Infrarotstrahlung 1 fällt auf den optischen Modu-Signal voltage to noise voltage improved. Infrared radiation 1 falls on the optical module
Das erfindungsgemäße Verfahren ist also dadurch 35 lator 2, der die Strahlung mit der Frequenz ω0 undThe method according to the invention is thus thereby 35 lator 2, which the radiation with the frequency ω 0 and
gekennzeichnet, daß die Phase f/:,,(z) der Signalspannung der Phase ^a(Z) moduliert. Die modulierte Stral.·characterized in that the phase f /: ,, (z) modulates the signal voltage of the phase ^ a (Z). The modulated Stral.
lung 3 geht dann auf den Detektor 4, in welchem diement 3 then goes to the detector 4, in which the
VAD - JSm[W0Z -(- ff AD] Signalspannung entsteht, die im Verstärker 5 verstärkt to nachgeregelt wird, daß zur Phase ψ AD der die wird. Die verstärkte Signalspannung am Verstärkerf'gnalspannung begW snden Rauschspannung 40 ausgang wurde im Text mit VA') bezeichnet; sie ist _ , von einer Rauschspannung VAD begleitet. Die Span- vT\i)~ K()sm[ü)ot-r 7 KOJ nung K5(Z) + Kr(Z) am Verstärkerausgang wird in eine Verschiebung von 90° besteht und daß eine einem Multiplikator 6 mit der Referenzspannung Referenzspannung Krer(z) aus dem Referenzoszillator 7 multipliziert. v ,,. _ τ ■ r . , ,,,, 45 Die Phase dieser Referenzspannung wird von einem κ™*/) - 2sinK>/ ρ TsU)I Niederfrequenzfilter 8 durch die Regelkopplung 9 so mit gleicher Frequenz und Phase wie die der Signal- geregelt, daß die Niederfrequenzkomponenten am tpannung, aber außerdem bekannter Amplitude, mii Multiplikatorausgang verschwinden und damit Refeder Gesamtspan ruing VAt)-V VAD multipliziert wird. renzspannung Kret(z) und Rauschspannung K1(Z) um Eine Weitrrbildung der Erfindung besteht daiin, 50 90° phasenverschoben sind. Eine Phasenkopplung 10 daß die Phase 7>(/) der Rauschspannung sorgt dafür, daß Referenzspannung Vre,(t) und Signal-„, . „, Λ · ρ , ,μ spannung VAD stets gleiche Ph,ise haben. Der Vorteil VAD = A(Z)SmK' + 'IAD] des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, Unabhängig von der Größe einer neben der Rausch- daß bei der Signalanzeige durch das Signalanzeige-Spannung vorhandenen Signalspannung bestimmt 55 gerät 11 die störende Rauschspannung wesentlich wird. Dies ist sehr wesentlich, da einer direkten Be- reduziert ist, d. h. die Nachweisempfindlichkeit für obachtung nur die am Verstärkerausgang liegende die Sigualspannung erheblich verbessert wird. VAD - JSm [W 0 Z - (- ff AD] signal voltage is produced, which is amplified in the amplifier 5 to readjust so that it becomes the phase ψ AD . The amplified signal voltage at the amplifier signal voltage beginning noise voltage 40 output was included in the text VA ') denotes; it is _, accompanied by a noise voltage VAD . The span- v T \ i) ~ K () sm [ü) o tr 7 KOJ nung K 5 (Z) + K r (Z) at the amplifier output is a shift of 90 ° and that a multiplier 6 with the Reference voltage Reference voltage K re r (z) from the reference oscillator 7 multiplied. v ,,. _ τ ■ r . , ,,,, 45 The phase of this reference voltage is controlled by a κ ™ * /) - 2sinK> / ρ TsU) I low-frequency filter 8 through the control coupling 9 with the same frequency and phase as that of the signal, so that the low-frequency components at the voltage , but also known amplitude, with the multiplier output disappearing and thus the reference total span ruing VAt) -V VAD is multiplied. voltage K ret (z) and noise voltage K 1 (Z) by. A further development of the invention consists in that 50 are 90 ° out of phase. A phase coupling 10 that the phase 7> (/) of the noise voltage ensures that reference voltage V re , (t) and signal- ",. „, Λ · ρ,, μ voltage VAD always have the same Ph, ise. The advantage VAD = A (Z) SmK '+ ' IAD] of the method according to the invention consists in the fact that the disturbing noise voltage becomes essential regardless of the size of a signal voltage that is present in the signal display by the signal display voltage . This is very important because a direct impact is reduced, ie the detection sensitivity for observation only the signal voltage at the amplifier output is considerably improved.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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| DE19702049844 DE2049844C3 (en) | 1970-10-10 | 1970-10-10 | Method for improving noise suppression in synchronous amplifiers |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19702049844 DE2049844C3 (en) | 1970-10-10 | 1970-10-10 | Method for improving noise suppression in synchronous amplifiers |
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| DE2049844A1 DE2049844A1 (en) | 1972-04-13 |
| DE2049844B2 DE2049844B2 (en) | 1974-01-03 |
| DE2049844C3 true DE2049844C3 (en) | 1974-07-25 |
Family
ID=5784752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19702049844 Expired DE2049844C3 (en) | 1970-10-10 | 1970-10-10 | Method for improving noise suppression in synchronous amplifiers |
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-
1970
- 1970-10-10 DE DE19702049844 patent/DE2049844C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE2049844A1 (en) | 1972-04-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |