Оптико-электронный модуляционный спектрограф

 

Изобретение относится к измерению и регистрации спектров сигналов и радиосигналов. Цель изобретения - повьшение числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени достигается путем параллельного аналогового синхронного интегрирования оптических сигналов спектральных каналов . Для этого в спектрограф дополнительно введены матричный фотоприемник 4 на приборе с зарядовой связью, генератор 5 реверсивных фазных импульсов и счетчик 6. Спектрограф также содержит модулятор 1,спектральный приемник 2, акустооптический модулятор 3 спектра, регистрирующее устройство 7, опорный генератор 8. При этом производительность достигается ду. 2 ил. 10 отсчетов в секунс С/) ГО () О О Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 R 23/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3922154/24-21 (22) 11.05.85 (46) 15.02.87. Бюл. N 6 (71) Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (72) С.А.Молодяков, А.П.Новицкий и И.И.Саенко (53) 621.317.757(088.8) (56) Есепкина Н.А и др. Известия

ВУЗов, Радиофизика, 1976, т. 19, 1Ф 11, с. 1732-1739.

Аксенов Е.Т. и др. Астрофизические исследования. Известия САО АН

СССР, 1981, М 14, с. 154-157. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЯЦИОННЫЙ СПЕКТРОГРАФ (57) Изобретение относится к измерению и регистрации спектров сигналов

„„Я0„„1290194 А1 и радиосигналов. Цель изобретения повышение числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени достигается путем параллельного аналогового синхронного интегрирования оптических сигналов спектральных каналов. Для этого в спектрограф дополнительно введены матричный фотоприемник 4 на приборе с зарядовой связью, генератор 5 реверсивных фазных импульсов и счетчик 6. Спектрограф также содержит модулятор 1,спектральный приемник 2, акустооптический модулятор 3 спектра, регистрирующее устройство 7, опорный генератор 8. При этом производительность

5 достигается 10 отсчетов в секунду. 2 ил.

1290194

Изобретение относится к измерению и регистрации спектров сигналов в радиоастрономии.

Цель изобретения — повышение числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени путем параллельного аналогового синхронного интегрирования оптических сигналов спектральных каналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема оптико-электронного спектрографа; на фиг. 2 — графики, поясняющие его работу.

Модулятор 1, первый вход которого является входом устройства, соединен по выходу с входом спектрального приемника 2, который соединен по выходу электрическим входом акустоаптического модулятора спектра 3, оптический выход которого связан с ,матричным фотоприемником на основе прибора с зарядовой связью (МПЗС)

4. Выход генератора реверсивных фазных импульсов 5 соединен с электрическим входом ИПЗС 4, первый вход генератора 5 соединен с выходом . счетчика 6. Электрический выход

МПЗС 4 соединен с входом регистрирующего устройства 7. Опорный генератор 8 соединен по выходу с вторыми входами модулятора 1, генератора реверсивных фазных импульсов 5 и входом счетчика 6.

Устройство работает следующим образом.

С приемной антенны А на вход спектрографа поступает радиосигнал, который по сигналам с опорного генератора 8 модулируется модулятором

1 с периодом T„ = T + T (фиг. 2а).

Спектральный приемник 2 осуществляет усиление модулированного радиосигнала в полосе приема и преобразует диапазон частот сигнала в диапазон рабочих частот акустооптического анализатора спектра 3. В акустооптическом анализаторе спектра 3 происходит преобразование радиосигнала в оптический и пространственное спектральное разложение последнего. Оптические сигналы спектральных компонент проецируются на зону приемника 2 (фиг. 2б) секции накопления (СН) ИПЗС 4. В засвеченных элементах фотоприемника накапливается заряд (q), пропорциональный освещенности и — времени интегрирования. Каждому столбцу элемен50

5

35 тов МПЗС соответствует свой спектральный отсчет.

До начального момента времени t о элементы СН очищены, затем происходит накопление сигнала первого полупериода модуляции.С приходом импульса опорного генератора 8 в момент времени t генератор реверсивных фазных импульсов 5 вырабатывает последовательность импульсов управления, которая перемещает сформированный зарядовый рельеф,отображающий усредненный за время Т, спектр сигнала S<, из второй зоны в первую зону. Одновременно во вторую зону переместятся пустые зарядовые пакеты из третьей зоны. В течение времени Т во второй зоне бу2 дет формироваться зарядовый рельеф, отображающий спектр сигнала S .По

2 следующему импульсу с опорного генератора 8 в момент времени t .синг хронно с переключением модулятора

1 генератор 5 вырабатывает обратную последовательность импульсов управления ИПЗС, которая установит исходное расположение зарядовых пакетов,,что завершает первый цикл синхрон-! ,ного накопления в СН. Когда число таких циклов равно заданному и, счетчик 6 выдает сигнал, по которому генератор 5 вырабатывает фазные импульсы, производящие перемещение накопленных зарядов за время о н

= n Т из СН в секцию хранения

:МПЗС. Далее зарядовые пакеты из сек ции хранения по фазным импульсам генератора 5 выводятся через выходной регистр МПЗС на регистрирующее устройство 7 независимо. от синхронных перемещений зарядовых пакетов в СН. Времена параллельного аналогового синхронного интегрирования спектров радиосигналов Б, и S составляет п Т и и Тг соответственно.

Использование генератора реверсивных фазных импульсов и счетчика модуляционных полупериодов отличает данный спектрограф от известных так как путем реализации параллельного аналогового синхронного интегрирования на МПЗС фотоприемнике можно в п раз увеличить производительность спектрографа. Кроме того, можно во столько же раз поднять частоту модуляции в целях обеспечения регистра1290194 ции быстроменяющихся входных радиосигналов.

В известных радиоастрономических оптико-электронных модуляционных спектрографах синхронное с модуляцией входного сигнала накопление сигналов в течение времени а, = n Т„, где Т вЂ” период модуляции входного сигнала; и — число циклов сихронного накопления осуществляется в цифро-10 вом интеграторе, функции которого может выполнять универсальная ЭВМ.

При этом предварительное накопление в аналоговом виде сигналов, соответствующих спектральным отсчетам, производится в элементах ПЗС фотоприемника лишь в течение части (Т, или Т ) периода модуляции Т„ . По окончании данного промежутка времени (Т или T ) накопленные сигналы 20 выводятся из элементов ПЗС фотоприемника, преобразуются в цифровой код и заносятся в ячейки цифрового интегратора. Пусть частота выполнения действия, состоящего из укаэанной последовательности трех операций f.

Тогда максимальное число спектральных отсчетов, которое может быть занесено в цйфровой интегратор за время Т, составляет 30

Nl = Тм ° fo

За время синхронного накопления сигналов è в цифровом интеграторе 35 накапливается такое же количество спектральных отсчетов N Поэтому прбизводительность спектрографа (максимальное число регистрируемых спектральных отсчетов в единицу вре-. 40 мени) равна

N» TA, f f ! и ° T„ï

В предлагаемом устройстве синхронное накопление сигналов в течение с„ осуществляется в аналоговом

/ виде на МПЗС-фотоприемнике. Вывод из .

МПЗС массива накопленных сигналов, преобразование его в цифровой сигнал, занесение отсчетов в цифровую память (регистрация) осуществляется л один раз в течение времени д а не и раз, как в известных устройствах. В этом случае максимальное число отсчетов, которое может быть зарегистрировано при той же частоте f, составляет N< = c» ° f.

Следовательно, максимальное число регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени составляет

"н

Сравнение P и Р показывает, что предлагаемое устройство позволяет добиться увеличения в п раз числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени при сохранении быстродействия канала, осуществляющего операции: вывод из ПЗС, аналого-цифровое преобразование, регистрацию в память ЭВМ.

Так в известном спектрографе при частоте модуляции 50 Гц предельной частоте преобразования и регистрации одного отсчета 50 — 100 кГц, числе циклов синхронного накопления 50—

500 (H = 1 — 10 с), производитель— г ность составляет порядка 10 отсчетов/с. B предлагаемом устройстве, работающем при тех же параметрах, что и известный спектрограф, производительность достигает 10 отсче5 тов/с.

Формула и з о б р е т е н и я

Оптико-электронный модуляционный спектрограф, содержащий последовательно соединенные между собой модулятор, первый вход которого является входом устройства, спектральный приемник, акустооптический анализатор спектра, а также устройство регистрации, опорный генератор, соединенный с вторым входом модулятора, отличающийся тем, что, с целью повышения числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени путем параллельного аналогового синхронного интегрирования оптических сигналов спектральных отсчетов, в него введены матричный фотоприемник на приборе с зарядовой связью с кадровой синхронизацией ., генератор реверсивных фазных импульсов и счетчик, причем, матричный фотоприемник оптически связан с выходом акустооптического анализатора спектра и электрически с входом устройства регистрации генератор реверсивных фаэных импульсов соединен по входу с матричным фотоприемником, а по первому входу — со счетчиком, опорный генератор по выходу соединен с вторым входом генератора реверсивных фазных импульсов и входом счетчика.

1?90194

=Ую

Составитель И.Коновалов

Редактор M.Товтин Техред А.Кравчук Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 7895/41 Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4