NO133863B - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse går ut på en anordning til å regulere følsomheten av en mottager for optiske signaler, hvori der •inngår et fotofølsomt element, f.eks. en fotodetektor, innrettet til å oppfange de optiske signaler og omdanne dem til elektriske signaler, en elektrisk forsterker tilsluttet det fotofølsomme elements utgang samt signalbehandlingsanordninger til å skille mottatte nyttesignaler fra forstyrrende bakgrunnsstråling.

Optiske mottagere av den art det her dreier seg om, anvendes hovedsakelig til mottagning av elektromagnetisk stråling som har bølgelengder under 10 pm, og som ved modulasjon eller på annen måte er gjort til bærere av nyttig informasjon. Blant anvendelsesområdene kan nevnes overføringsledd for data, tale m.m., styresystemer for roboter, avstandsmålere, sonerør og aktive målsøkere.

Med mottagere av denne art er det ønskelig å kunne motta så svake signaler som mulig. Det er vanlig å gi de nyttige signaler en slik utformning at mottagerens forsterker kan være vekselstrømkoblet. Dermed er det mulig å eliminere innvirkning av likestrøm fra fotodetektoren forårsaket av innfallende bakgrunnsbelysning, og mottagerens følsomhet blir bare begrenset av støy fra fotodetektoren og den etterfølgende forsterkers inngangstrinn. En vanlig metode til kraftig å minske støyens forstyrrende innvirkning består i at der i tilslutning til forsterkeren innføres et terskel som plaseres så

høyt over nivået for støyens effektivverdi at -sannsynligheten for at støyen skal overskride terskelen, blir tilstrekkelig liten. Dette er særlig hensiktsmessig når signalene utgjøres av tog av korte pulser. Mottagerens følsomhet blir isåfall bestemt ved at signalene må være tilstrekkelig kraftige til å overskride terskelen. Det er meget

vanlig at mottageren er plasert slik at den kan bli utsatt for direkte innfallende sollys. Fotodetektoren vil da frembringe en "haglstøy" som i regelen er betydelig kraftigere enn bidragene fra alle andre støykilder. Dette gjør det nødvendig å stille terskelen temmelig høyt, og man mister dermed temmelig meget i mottagerfølsom-het i forhold til tilfeller hvor man ikke behøver å dimensjonere med

. tanke på direkte innfallende sollys. '

En tidligere kjent metode til å avhjelpe denne mangel består i å gjøre terskelen variabel og la støynivået styre terskelen. Man pleier da å la en frekvensdiskriminator avføle hvor ofte terskelen overskrides av støypulser, og dersom frekvensen av disse overskrid-elser har tendens til å stige eller synke, avgi et styresignal til terskelen slik at denne blir hevet eller senket. Ulemper ved denne metode består dels i at anordninger til formålet ofte blir meget kompliserte, og dels i at anordningen i tilfeller hvor der kreves meget liten sannsynlighet for at støyen overskrider terskelen, må dimensjoneres slik at den blir meget langsomtvirkende, noe som ofte ikke kan aksepteres. En måte å unngå den siste ulempe på består i å innføre to variable, men seg imellom fastliggende terskler, hvorav den høyere anvendes til å detektere signalet og den lavere anvendes for frekvensdiskriminatoren..I dette tilfelle blir anordningen imidlertid enda mer komplisert.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe en anordning til formålet hvor de nevnte ulemper er eliminert. Anordningen er i første rekke karakterisert ved at der er tilsluttet det foto-følsomme element et organ til å avføle den likestrøm eller emk som det fotofølsomme element avgir hår det utsettes for stråling fra solen eller annen sterk støykilde, og at et organ er innrettet til å avgi et signal når likestrømmen eller den elektromotoriske kraft overskrider en fastlagt verdi, og signalet da innleder en omkobling i den etterfølgende forsterker eller signalbehandlingsanordningene slik at disse blir omkoblet fra en høyere fast følsomhet til en lavere fast følsomhet.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli belyst nærmere under hen-visning til tegningen.

Fig. 1 anskueliggjør skjematisk den prinsipielle utførelse

av anordningen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser i et prinsippskjerna hvorledes omkoblingen på enkel måte bevirkes. Fig. 3 viser en anvendelse av oppfinnelsen på et forsterkertrinn med en transistor. ,

Fig. 4 viser en forbedret variant av anordningen på fig. 3.

Fig. 5 viser en anvendelse av oppfinnelsen i forbindelse med

en spenningsavgivende foto volta isk detektor.

Fig. 6 viser en variant av anordningen-på fig. 3, hvor der

fås omkobling mellom flere f ølsomhetsnivåer,.

Fig. 1 viser ved et blokk s-k jerna den prinsipielle utførelse av anordningen ifølge oppfinnelsen. 12 betegner en fotodetektor som på kjent måte er slik anordnet i mottagerens optiske system at dens fotokatode blir truffet av det lys som faller inn gjennom dette,

noe som på figuren er antydet ved piler 11 til venstre for fotodetektoren 12. Fotodetektorens utgang er tilsluttet en forsterker 14

som i dette tilfelle innbefatter signalbehandlingsanordninger som forsterker signalet fra detektoren og leder det videre. Forsterkeren er samtidig utført slik at bare inngangssignaler hvis amplitude over-stiger en viss terskelverdi, blir forsterket og ledet videre til forsterkerens utgang. Signalene 15 fra forsterkerens utgang 12 tilføres ikke viste anordninger til å utnytte dem.

Videre er der til utgangen av fotodetektoren 12 koblet en anordning 13 som avføler den likestrøm eller elektromotoriske kraft som avgis av fotodetektoren, og avgir et signal til omkobling i forsterkeren 14 dersom likestrømmen, resp. den elektromotoriske kraft, overskrider en viss verdi.

Fig. 2 viser nærmere en utførelsesform for en elektrisk krets

til å bevirke den nevnte omkobling i forsterkeren. En fotodetektor 22 er" via en seriemotstand 2 3 tilsluttet en spenningskilde symbolisert ved (+) og (-) på figuren. Når fotodetektoren 22 mottar innfallende stråling, -opptrer der ved dens utgang et signal som via en konden-sator .24 uttas til forsterkeren 28, som er tilbakekoblet negativt med en motstand 27. Mellom detektoren og forsterkerens utgang er der dessuten innkoblet en diode 25 i serie med en motstand 26. Når fotodetektoren blir utsatt for tilstrekkelig sterk bestråling, f .eks.. ved direkte innfallende sollys, blir spenningsfallet over detektorens seriemotstand 23 på grunn av den opptredende detektor-likestrøm så

høyt at dioden 25 får forspenning-i ledende retning. Derved vil dens seriemotstand 26 shunte tilbakekoblingsmotstanden 27 med hensyn til signalene, og forsterkerens forsterkning blir mindre, dvs. at forsterkeren blir omkoblet fra en høyere fast følsomhet til en lavere fast følsomhet.

Fig. 3 viser et forsterkertrinn som innbefatter en transistor 38 med en kollektormotstand 39. Forøvrig er anordningen på denne

figur hva^oppbygning og virkemåte angår, helt analog med den på fig. 2. Når fotodetektoren blir utsatt for tilstrekkelig sterk bestråling, blir.således spenningsfallet over detektorens seriemotstand 33 så høyt at dioden 35 blir ledende, så dens *seriemotstand 36 signalmessig vil shunte transistorens tilbakekoblingsmotstand 37.

Anordningen på fig. 4 utgjør en variant av den på fig. 3 og gjør det mulig å la detektoren få en høyere arbeidsspenning ved innfallende sollys. Kollektormotstanden for transistoren 48 utgjøres i dette tilfelle av to seriekoblede motstander 46 og 49, og dioden 4 5 er innkoblet mellom detektorens utgang og forbindelsespunktet mellom de to kollektormotstander 46 og 49. Forøvrig er denne anordning analog med den4på fig. 3. Signalene fra fotodetektoren 4 2 uttas via kondensatoren 44 til transistoren 48. Når dioden kommer i ledende retning, blir motstanden 4 6 signalmessig parallellkoblet med transistorens tilbakekoblingsmotstand 47, så forsterkningen reduseres.

På fig. 5 ses en ytterligere variant, som innbefatter en spenningsavgivende foto< volta isk detektor 52 tilsluttet en forsterker 58 hvis forsterkning i tilfellet av svak bakgrunnsstråling bestemmes

av en seriemotstand 53 og en motstand 57 som shunter forsterkeren 58 i en negativ tilbakekoblingskrets. Parallelt med motstanden 57 er der-koblet en diode 55 i serie med en shuntmotstand 56. Forsterkerens

axbeidspunkter velges slik at dioden 55 normalt har en viss forspenning i sperreretningen. Utsettes fotodetektoren for tilstrekkelig kraftig stråling, frembringer den en elektromotorisk kraft som på-virker forsterkerens arbeidspunkter slik at dioden 55 kommer i ledende retning og shuntmotstanden 56 blir signalmessig parallellkoblet med tilbakekoblingsmotstanden 57.

Fig. 6 viser en variant av anordningen på fig. 3, hvor kretsen inneholder flere dioder 6 5a-c. Diodene kobler her i forskjellige motstandskjeder ved forskjellig sterk detektorlikestrøm. Ved økende detektorlikestrøm blir først den øverste diode 65a ledende, og motstanden 6 7 i den negative tilbakekoblingskrets for transistoren 68 blir da signalmessig parallellkoblet med en kjede av fire motstander 61a# 66a, b, c. Deretter blir neste diode 65b ledende, så to av mot-standene 61a, 66a blir shuntet med en ytterligere motstand 61b, og sluttelig blir den nederste diode 65c ledende, hvorved bare én motstand 66c blir parallellkoblet med tilbakekoblingsmotstanden 67.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de utførelsesformer som er beskrevet ovenfor og vist på fig. 2-6, men kan varieres og modifi-seres på mange måter innen rammen av patentkravene.

Claims (7)

1. Anordning til å regulere følsomheten av en mottager for optiske signaler., innbefattende et fotofølsomt element innrettet til å oppfange de optiske signaler og omdanne dem til elektriske signaler, en elektrisk forsterker som er tilsluttet det fotofølsomme elements utgang, samt signalbehandlingsanordninger til å skille mottatte nyttige signaler fra forstyrrende bakgrunnsstråling, karakterisert ved at der til det fotofølsomme element (12, 22, 32) er koblet et organ til å avføle den likestrøm eller emk som det fotofølsomme element avgir ved bestråling fra solen eller annen sterk støykilde, at det nevnte organ er innrettet til å avgi et signal når den avgitte likestrøm eller emk overskrider en fastlagt verdi, og at en omkoblingsanordning (13) er innrettet til å motta signalene og da innlede en omkobling i den etterfølgende forsterker eller signalbehandlingsanordningene (14) fra en høyere fast følsom-het til en lavere fast følsomhet.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert ved at omkoblingsanordningen er innrettet til å innlede omkobling mellom flere forskjellige følsomhetsnivåer ved et tilsvarende antall nivåer av den likestrøm eller emk som avgis av det fotofølsomme element.

3. Anordning som angict i krav 1,karakterisert ved at omkoblingsanordningen innbefatter en diode (25) og en motstand (26) i serie, innkoblet mellom det fotofølsomme element og forsterkerens utgang, og dioden er koblet slik at den når det foto-følsomme element blir utsatt for tilstrekkelig sterk bestråling, kommer i ledende retning, hvorved motstanden (26) signalmessig shunter forsterkerens negative tilbakekoblingsmotstand (27) så forsterkerens forsterkning blir mindre.

4. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert ved at forsterkeren utgjøres av en transistor (38) med en kollektor-. motstand (39).

5. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert ved at forsterkeren utgjøres av en transistor hvis kollektormotstand utgjøres av to seriekoblede motstander (49, 46), hvorav den ene når diode*n kommer i ledende retning, blir signalmessig parallellkoblet med motstanden (47) i forsterkerens negative tilbakekoblingskrets, slik at der fås mindre forsterkning.

6. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert ved at det fotofølsomme element utgjøres av en fotovoltaisk detektor (52) og en ytterligere motstand (53) er innkoblet i serie mellom detektoren og forsterkeren.

7. Anordning som angitt i krav 2,karakterisert ved at omkoblingsanordningen innbefatter flere dioder (65a, 65b, 65c) innrettet til ved forskjellig sterk detektorlikestrøm å inn-koble forskjellige motstandskjeder som signalmessig parallellkobles med motstanden (67) i forsterkerens negative tilbakekoblingskrets, hvorved der skjer omkobling mellom flere forskjellige følsomhets- . nivåer.