SU1636807A1 - Компенсационный радиометр - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в устройствах дл  измерени  слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов приемника, например, в радиоастрономии. Цель изобретени  - увеличение динамического диапазона и разрешающей способности при измерении слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов путем формировани  многоступенчатой линейно- ломаной амплитудной характеристики радиометра . Дл  этого в устройство введены компараторы 7 и 8 по минимуму и максимуму , первый 9 и второй 10 элементы И-НЕ, триггер 14 знака, подключенный к знаковым входам реверсив ного счетчика 12, подсчитывающего импульсы с генератора 11 импульсов . Код с выхода реверсивного счетчика 12 преобразуетс  преобразователем 13 код - напр жение в посто нное напр жение , которое подаетс  на второй регистратор 15 и управл ющий вход блока 3 компенсации, на вход которого через детектор 2 подаетс  сигнал с тракта 1 высокой частоты. С выхода блока 3 компенсации сигнал через последовательно соединенные операционный усилитель 4 и фильтр 5 нижних частот поступает на входы первого регистратора 6 и компараторов 7 и 8 по минимуму и максимуму 3 ил. Ё

Description

Вь

О СО

о

00

о

VJ

Фиг.1

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в устройствах дл  измерени  слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов приемника, например , в радиоастрономии.

Целью изобретени   вл етс  увеличение динамического диапазона и разрешающей способности при измерении слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов путем формировани  многоступенчатой линейно-ломаной амплитудной характеристики радиометра.

На фиг. 1 представлена структурна  электрическа  схема компенсационного радиометра; на фиг. 2 - амплитудна  характеристика радиометра по входу регистратора; на фиг. 3 - амплитудна  характеристика радиометра по входу второго регистратора.

Компенсационный радиометр содержит последовательно соединенные тракт 1 высокой частоты, детектор 2, блок 3 компенсации , операционный усилитель 4, фильтр 5 низких частот и регистратор 6. К выходу фильтра 5 низких частот подключены компаратор 7 по минимуму и компаратор 8 по максимуму, причем выход компаратора 7 по минимуму подключен к первому входу первого элемента И-Н Е 9, а выход компаратора 8 по максимуму подключен через второй элемент И-НЕ 10 к второму входу первого элемента И-НЕ 9, к выходу которого подключены последовательно соединенные генератор 11 импульсов, реверсивный счетчик 12, преобразователь 13 код - напр жение, триггер 14 знака своими входами подключен к выходу компаратора 7 по минимуму и выходу второго элемента И-НЕ 10, а выходами к знаковым входам реверсивного счетчика 12, выход преобразовател  13 код - напр жение подключен к входу управлени  блока 3 компенсации и к второму регистратору 15.

Принцип работы компенсационного радиометра заключаетс  в следующем.

Полезный шумовой сигнал, например радиоастрономический, совместно с собственными шумами антенны и радиометра усиливаетс  трактом 1 высокой частоты и после детектировани  в детекторе 2 поступает на сигнальный вход блока 3 компенсации . На вход управлени  блока 3 компенсации поступает сигнал от преобразовател  13 код - напр жение. В блоке 3 компенсации осуществл етс  компенсаци  сигнала, который далее усиливаетс  в операционном усилителе 4, поступает на вход фильтра 5 низких частот, а после него на вход регистратора 6 и входы компараторов по минимуму 7 и максимуму 8. Порог ограничени  по минимуму Uorp-мин. компаратора

7 по минимуму соответствует нижнему значению шкалы регистратора 6, а порог ограничени  по максимуму, и0гр.макс. компаратора 8 по максимуму - верхнему

значению шкалы регистратора 6. Генератор 11 импульсов может работать в ждущем и автоколебательном режимах. Перевод в автоколебательный режим осуществл етс  логической 1, а в ждущий - логическим О,

0 снимаемых с первого элемента И-НЕ 9.

Если выходное напр жение 11вых1 находитс  между минимальным и максимальным порогами компараторов 7 и 8 (точка А, фиг,2, (и уровень Б, фиг. 3), то на их выходах

5 вырабатываютс  соответственно логические 1 и О, а на выходе второго элемента И-НЕ 10-логическа  1. Таким образом на выходе первого элемента И-НЕ 9 формируетс  логический О, что обеспечивает жду0 щий режим работы генератора 11 импульсов. Одновременно выдаетс  сигнал через триггер 14 знака, например RS-триг- гер, на реверсивный счетчик 12, подтверждающий его предыдущее знаковое

5 состо ние.

Выходные сигналы, снимаемые с разр дов реверсивного счетчика 12 и поступающие на преобразователь 13 код - напр жени ,  вл ютс  комбинаци ми сиг0 налов логических 1 и О, определ ющие дискретный уровень напр жени  компенсации . Посто нное напр жение, формируемое преобразователем 13 код- напр жение, поступает на вход управлени  блока 3 компен5 сации. Величина дискретного уровн  компенсации сигнала 11вых.2, снимаемого с преобразовател  13 код - напр жение, определ етс  по второму регистратору 15. Точное значение выходного напр жени 

0 Uebixi определ етс  по регистратору 6.

Если, например, выходное напр жение ивых1 увеличиваетс  и превышает порог ограничени  компаратора 8 по максимуму и0гр.макс, то компараторы по минимуму 7 и

5 максимуму 8 выдают соответственно логические 1 по обоим выходам, на выходе второго элемента И-НЕ 10 вырабатываетс  логический О, на выходе первого элемента И-НЕ 9 формируетс  логическа  1. Гене0 ратор 11 импульсов переходит в режим автоколебаний и вырабатывает один импульс, который поступает на счетный вход реверсивного счетчика 12. Код, записанный в реверсивном счетчике 12, увеличиваетс  на

5 единицу. Предварительно с выхода триггера 14 знака выдаетс  сигнал на знаковые входы реверсивного счетчика 12 и обспечивает- с  операци  Сложение. Посто нное напр жение, снимаемое с преобразовател  13 код - напр жение, увеличиваетс  скачком на величину, пропорциональную интервалу динамического диапазона регистратора 6. Новое значение выходного напр жени  1)Вых2, снимаемое с преобразовател  13 код- напр жение, регистрируетс  вторым регистратором 15 и поступает на вход управлени  блока 3 компенсации. Поэтому сигнал после компенсации в блоке 3 компенсации уменьшаетс  скачком. Если это уменьшение напр жени  приводит к тому , что оно оказываетс  в пределах шкалы регистратора 6 (между порогами ограничени  11огр.мин и и0гр.макс, то вместо сигнала логической 1 на входе генератора 11 импульсов по вл етс  сигнал логического О и выходное напр жение преобразовател  13 код - напр жение перестает увеличиватьс .

Если это уменьшение напр жени  недостаточно , то логическа  1 на входе гене- ратора 11 импульсов сохран етс , генератор 11 импульсов вырабатывает еще один импульс, по вление которого приводит к дальнейшему скачкообразному уменьшению скомпенсированного сигнала на выходе блока 3 компенсации и так процесс продолжаетс  до тех пор пока измер ема  величина не оказываетс  в пределах шкалы регистратора 6.

При каждом скачкообразном изменении на выходе блока 3 компенсации скачкообразно мен етс  сигнал, поступающий на вход второго регистратора 15. В результате выходное напр жение по входу регистратора 6 соответствует точке А1 (фиг. 2), а выходное напр жение Квых2 по входу второго регистра 15 равно уровню Б1 (фиг. 3).

Величина измер емого входного сигнала определ етс  показани ми регистратора 6 и второго регистратора 15.

При уменьшении входного сигнала и при переходе выходным напр жением ивых1 нижнего предела шкалы регистратора 6 (порога ограничени  1)0гр.мин) процессы в радиометре протекают противоположным образом.

Таким образом формируетс  многоступенчата  линейноломана  амплитудна  характеристика радиометра, динамический диапазон которого при сохранении осто-  нства сквозного коэффициента усилени  определ етс  числом линейных участков амплитудной характеристики и динамическим диапазоном линейного участка операционного усилител  4 с фильтром 5 низких частот. Число линейных участков амплитудной характеристики определ етс  числом m разр дов реверсивного счетчика 12 (число возможных положений реверсивного счетчика 12 равно ). Таким образом динамический диапазон радиометра увеличиваетс  в N раз. Разрешающа  способность радиометра увеличиваетс  примерно в то

же число раз за счет укрупнени  масштаба линейного участка амплитудной характеристики .

Коэффициент усилени  радиометра выбираетс  из услови  измерени  регистратором 6 минимального шумового сигнала, равного флуктуацией ной чувствительности. Высока  стабильность коэффициента усилени  радиометра обеспечиваетс  глубокой обратной св зью операционного усилител 

4 и точностью преобразовател  13 код - напр жение. Число разр дов реверсивного счетчика 12 выбираетс  исход  из требуемого динамического диапазона измерени  входного сигнала и динамического диэпазона одного участка амплитудной характеристики радиометра.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Компенсационный радиометр, содержащий тракт высокой частоты, выход которого подключен к входу детектора, блок компенсации, выход которого подключен к выходу детектора, фильтр низких частот, выход которого соединен с входом регистратора , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  динамического диапазона и разрешающей способности при измерении слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов, в него введены операционный усилитель , компаратор по минимуму, компаратор по максимуму, первый элемент И-НЕ, второй элемент И-НЕ, триггер знака, второй регистратор и последовательно соединенные генератор импульсов, реверсивный

   счетчик и преобразователь код - напр жение , причем вход операционного усилител  подключен к выходу блока компенсации, а его выход к входу фильтра низких частот, входы компараторов по минимуму и максимуму подсоединены к выходу фильтра низких частот, а выход компаратора по минимуму подключен к первым входам триггера знака и первого элемента И-НЕ, выход компаратора по максимуму подключен к

   входу второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к вторым входам триггера знака и первого элемента И-НЕ, выходы триггера знака подключены к знаковым входам реверсивного счетчика, выход первого

   элемента И-НЕ подключен к входу генератора импульсов, выход преобразовател  код - напр жение соединен с входом управлени  блока компенсации и с входом второго регистратора.

   Фи&З

   Mftr