Компенсационный радиометр

 

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР по авт. св. № 934397, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и точности измерения слабых шумовых сигналов, в него введены последовательно соединенные блок грубой компенсации и предварительный усилитель, а также амплитудный детектор, второй источник компенсирующего напряжения и третий регистратор, подключенный к-второму выходу второго источника компенсирующего напряжения, первый выход которогоподключен к управляющему входу блока грубой компенсации , при этом первый вход второго источника компенсирующего напряжения подключен к выходу генератора опорного напряжения, а второй вход к выходу амплитудного детектора, вход .которого подключен к выходу предварительного усилителя и сигналь-; ному входу блока компенсатдии,причем i выход модулятора подключен к сигнальсл ному входу блока грубой компенсации.

„.SU„„44 А

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5D G 01 R 29 26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA.1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

„!

М ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) 934397 (21) 3297728/18-21 (22) 10.06.81 (46 ) 23.01.84. Бюл. М 3 (72). A.Ï. Емельянов, H.Ì. Мошкунов, В.И. Птицын, В.A. Слесарев, lO.Н.Смирнов и В.Н. Сысоев (53) 621.317.73(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 934397, кл. G 01 R 29/26, 1982 (прототип). (54)(57) КОМПЕНСАЦИОНННЙ РАДИОМЕТР по авт. св. 9 934397, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и точности измерения слабых шумовых сигналов, в него введены последовательно соединенные блок грубой компенсации и предварительный усилитель, а также амплитудный детектор, второй источник компенсирующего напряжения и третий регистратор, подключенный к- второму выходу второго источника компенсирующего напряжения, первый выход которого-подключен к управляющему входу блока грубой компенсации, при этом первый вход второго источника компенсирующего напряжения подключен к выходу генератора опорного напряжения, а второй вход— к выходу амплитудного детектора, вход .которого подключен к выходу предварительного усилителя и сигналь- ному входу блока компенсации, причем Е выход модулятора подключен к сигнальному входу блока грубой компенсации.

1068844

Изобретение относится.к радиотехнике и колет быть использовано .в устройствах для измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов приемника, например в радиоастрономии. 5

По основному авт. св. У 934397 известен компенсационный радиометр„ содержаций тракт высокой частоты, вход которого соединен с входной клеммой устройства, à его выход под- 10 ключен к входу детектора, блок компенсации, управляющий вход которого соединен с выходом источника компенсируюцего напряжения, низкочастотный фильтр, выход которого соединен 5 с входом регистратора, а также модулятор, усилитель, синхронный детектор, генератор опорного напряжения и второй регистратор, при этом первый вход модулятора соединен с выхо- 20 дом детектора, а второй вход модулятора — 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 фильтра низкой частоты, выход которого подключен к второму входу источника компенсирующего напряжения, вторым выходом соединенного с вторым регистратором, причем источник компенсирующего напряжения выполнен З5, в виде последовательно соединенных блока ограничителей по минимуму и максимуму, блока управления, генератора импульсов, реверсивного счетчика, знаковый вход которого через 40 коммутатор направления счета подключен к второму выходу блока управления преобразователя код - напряжение и второго модулятора 61I, 45

Одна:a для достижения большего динамического диапазона требуется большое число (несколько сотен) фиксированных уровней напряжения компенсации. При этом возрастают

50 погрешности при компенсации входного сигнала, так как приращение соседних уровней напряжения компенсации, подаваемое на управляющий вход блока . компенсации становится соизмеримым с остаточными напряжениями и токами утечек ключей преобразователя код— напряжение. Эти погрешности, а также нестабильности других каскадов источника компенсирующего напряжения ухудшают разрешающую способность 60 и точность измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов радиометра.

Целью изобретения является увеличение разрешаюшей способности и точ- б5 ности измерения слабых шумовых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в компенсационный радиометр, содержаший тракт высокой частоты, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а его выход подключен к входу детектора, блок ком пенсации, управляющий вход которого соединен с выходом источника компенсйрующего напряжения, низкочастотный фильтр, выход которого соединен с входом регистратора, а также модулятор, усилитель, синхронный детектор, при этом первый вход модулятора соединен с выходом детектора, а второй вход модулятора— с выходом генератора опорного напряжения, с первым входом источника компенсирующего напряжения и с опорным входом синхронного детектора, к сигнальному входу которого подключены последовательно соединенные блок компенсации и усилитель, а выход синхронного детектора подключен и входу фильтра низкой частоты, 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 ми- нимуму 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, дополнительно введены последовательно соединенные блок грубой компенсации и предварительный усилитель, а также амплитудный детектор, второй источник компенсирующего напряжения и третий регистратор, подключенный к второму выходу второго источника компенсирующего напряжения, первый выход которого подключен к управляющему входу блока грубой компенсации, при этом первый вход второго источника компенсирующего напряжения подключен к выходу генератора опорного напряжения, а второй вход к выходу амплитудного детектора, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя и сигнальному входу блока компенсации, причем выход модулятора подключен к.сигнальному входу блока грубой компенсации.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Радиометр содержит последовательно соединенные тракт 1 высокой частоты, вход которого подключен к входной клемме устройства, детектор 2, модулятор 3, блок 4 грубой комленса1068844 сокой частоты и поступает на вход детектора 2. .Результат детектирования модулируется в модуляторе 3 опорным напряжением импульсной формы, снимаемым с генератора 13 опорного напряжения и поступает на первый вход блока 4 грубой компенсации. На управляющий вход блока 4 грубой компенсации поступает сигнал от второго источника

10 12 компенсирующего напряжения.

В блоке 4 грубой компенсации осуществляется грубая компенсация сигнала. Частично скомпенсированный сигнал импульсной формы усиливается

15 в предварительном усилителе 5 и поступает на вход блока 6 компенсации.

В блоке 6 компенсации осуществляется окончательная компенсация сигнала и скомпенсированный сигнал импуль- . сной формы усиливается в усилителе 7, детектируется в синхронном детекто-. ре, а после прохождения низкочастотного фильтра 9 поступает на. вход регистратора 10.

В петле грубой компенсации напряжение грубой компенсации, вырабаты-. ваемое вторым источником 12 компенсирующего напряжения, формируется следующим образом.

Сигнал с выхода амплитудного детектора 23 поступает в блок 16-2 ограничителей по минимуму и максимуму °

Пороги ограничения блока 16-2 ограничителей по минимуму и -максимуму выбираются близкими соответствующим порогам ограничения блока

16-1 ограничения по минимуму и максимуму, причем порог ограничения по минимуму блоков 16-1, 16-2 огра40,ничителей соответствует нижнему значению шкалы регистратора 10, а порог ограничения по максимуму - верхнему значению шкалы, Генератор 18-2 импульсов может

45 работать в ждущем и автоколебательном режимах. Перевод в автоколебательный режим осуществляется логической "1", а в ждущий - логическим "0", снимаемыми с блока 17-2

5л управления

1,Р

Компенсационный радиометр работа- 60 ет следующим образом.

Полезный шумовой сигнал, напри мер радиоастрономический, совместно с собственными шумами антенны и радиометра усиливаеTGR TpBKTGM 1 выции., предварительный усилитель 5, блок 6 компенсации, усилитель 7, синхронный детектор 8, низкочастотный фильтр 9, первый регистратор 10, в состав радиометра также входят первый и второй источники 11 и 12 компенсирувщего напряжения, генератор 13 опорного напряжения, второй регистратор 14, третий регистратор 15, Каждый иэ источников 11 и 12 компенсирующего напряжения выполнен в виде последовательно соединенных блока 16-1(16-2) ограничителей по. минимуму и максимуму, блока 17-1 (17.-2) управления, генератора 18-1 (18-2) импульсов, реверсивного счет- чика 19-1(19-2), преобразователя

20-1(20-2) код - напряжение и модулятора 21-1(21-2). Знаковый вход каждого реверсивного счетчика 19-1 (19-2) подключен через соответствующий коммутатор 22-1(22-2) направления счета к второму выходу блоков

17-1(17-2) управления.

Первый источник 11:компенсирующего напряжения соединяется своим первым входом с выходом генератора

13 опорного напряжения, вторым вхо- . дом — с выходом низкочастотного фильтра 9, первым выходом — с управляющим входом блока 6 компенсации, вторым выходом - с входом второго регистратора 14.

Второй источник .12 компенсирующего напряжения соединяется своим первым входом с выходом генератора .13 опорного напряжения, вторым входом — с выходом амплитудного детектора 23, первым выходом — с управляющим входом блока 4 грубой компенсации, вторым выходом — с входом третьего регистратора 15.

Выход генератора 13 опорного напряжения соединен с вторым входом модулятора 3 и опорным входом синхронного детектора 8.

Таким образом, предлагаемый компенсационный радиометр содержит две последовательно соединенные петли компенсации - грубую и точную.

Петля грубой компенсации включает блок 4 грубзй компенсации, предварительный усилитель 5, амплитудный детектор 23 и второй источник 12 компенсирующего напряжения.

Петля точной компенсации содержит блок 6 компенсации, усилитель

7, синхронный детектор 8, низкочас.тотный фильтр 9 и первый источник

11 компенсирующего напряжения.

Если выходное напряжение амплитудного детектора 23 находится между максимальным и минимальным порогами блока 16-2 ограничителей, то блок 16-2 ограничителей выдает сигнал на блок 17-2 управления, под действием которого на его выходе формкоуется логический "0". Одновременно с лока 17-2 управления выдается сигнал через коммутатор 22-2 направления счета на реверсивный счетчик 19-2, подтверждающий его предыдущее знаковое состояние.

Выходные сигналы, снимаемые с разрядов реверсивного счетчика 19-2

1068844

Составитель Н. Михалев

Редактор О. Ирковецкая Техред А,Бабинец

Корректлр А Ференц

Заказ 11457/40 Тираж 711

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и поступающие на преобразователь

20-2 код - напряжение, являются комбинациями сигналов логических "1" и "0"„ определяющими дискретный уровень напряжения, грубой компенсации.

Постоянное напряжение, формируемое преобразователем 20-2 код - напряжение, модулируется напряжением импульсной формы, в модуляторе 21-2 и поступает на управляющий вход блока

4 грубой компенсации. 10

Величина дискретного уровня грубой компенсации сигнала, снимаемого с преобразователя 20-2 код - напряжение, определяется по третьему регистратору 15. 15

Сигнал импульсной формы, снимаемый с предварительного усилителя 5, поступает в блок б компенсации, усиливается в усилителе 7., детектируется в синхронном детекторе 8, а после 20 прохождения низкочастотного фильтра

9 поступает в регистратор 10.

В петле точной компенсации, работающей аналогично петле грубой компенсации, источник 11 компенсиру- 75 ющего напряжения обеспечивает выдачу дискретного уровня напряжения точной компенсации, подаваемого на управляющий вход блока 6 компенсации.

Величина дискретного уровня точной компенсации сигнала, снимаемая с преобразователя 20-1 код - напряжение, определяется по второму регистратору 14.

Модуляторы 3 21-. 1 и 21-2 и синг 35 хронный детектор 8 управляются опорным напряжением импульсной формы, снимаемым с генератора 13 опорного напряжения.

Коэффициент усиления радиометра выбирается из условия измерения регистратором 10 минимального шумового сигнала, равного флюктуационной чувствительности. Высокая стабильность коэффициента, усиления радиометра обеспечивается преобразованием продетектированного сигнала в импульсный в модуляторе 3, его усилени ем в усилителях 5 и 7 и последующим детектированием в синхронном детекторе 8.

Измерение величины слабых шумовых сигналов в любом интервале динамического диапазона на фоне внутренних шумов радиометра обеспечивается тем, что для любого интервала динамического диапазона коэффициент усиления по регистратору 10 остается постоянным, так как при изменениях измеряемого сигнала, выходящих за шкалу регистратора 10, источники 11 и 12 компенсирующего напряжения автоматически компенсируют измеряемый сигнал.

Число разрядов реверсивных счетчиков 19-1, 19-2 выбирается, исходя из требуемого динамического диапазона измерения входного сигнала и разрешающей способности радиометра.

Таким образом, предлагаемый компенсационный радиометр, содержащий дополнительно петлю грубой компенсации, позволяет выбрать интервал между двумя соседними уровнями напряжения компенсации, значительно превышающий остаточные напряжения и токи утечки ключей преобразователей 20-2 и 20-1 код — напряжение и нестабильности других каскадов источников 11 и 12 компенсирующих напряжений. В результате повышается разрешающая способность и точность измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов радиометра.