Оптико-электронный модуляционный спектрометр

 

Изобретение относится к оптоэлектронике и предназначено для измерения и регистрации спектральной плотности радиосигналов в радиоастрономии. Цель изобретения - повышение числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени и упрощение спектрометра. Спектрометр содержит модулятор 1, спектральный приемник 2, акустооптический спектроанализатор 3, фотоприемник 4 на основе приборов с зарядовой связью (ФПЗС), генератор 5 реверсивных тактовых импульсов, счетчик 6, опорный генератор 7, регистрирующее устройство 9. ФПЗС 4 выполнен в виде секции накопления, выходных регистров и выходных устройств, при этом он содержит генератор секции накопления и генератор выходных регистров и выходных устройств. Дополнительно введен дифференциальный усилитель 8, входами соединенный с выходными устройствами а выходом - с регистрирующим устройством 9. 3 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (51) 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1290194 (21) 4623772/21 (22) 21.12.88 (46) 23.02.91. Бюл, М 7 (71) Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (72) Н.А.Есепкина, М.И.Мансырев и С,А.Молодяков (53) 621.317.757(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1290194, кл. G 01 R 23/17, 1987. (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЯЦИОННЫЙ СПЕКТРОМЕТР (57) Изобретение относится к оптоэлектронике и предназначено для измерения и регистрации спектральной плотности радиосигналов в радиоастрономии. Цель изобретения — повышение числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени и упрощение спектрометра. Спектрометр содержит модулятор 1, спектральный приемник 2, акустооптический спектроанализатор 3, фотоприемник 4 на основе приборов с зарядовой связью (ФПЗС), генератор 5 реверсивных тактовых импульсов, счетчик 6, опорный генератор 7, регистрирующее устройство 9. ФПЗС 4 выполнен в виде секции накопления, выходных регистров и выходных устройств, при этом он содержит генератор секции накопления и генератор выходных регистров и выходных устройств. Дополнительно введен дифференциальный усилитель 8, входами соединенный с выходными устройствами а выходом — с регистрирующим устройством

9,3 ил.

1629871

10

30

40

Изобретение относится к оптоэлектронике, предназначено для измерения и регистрации спектральной плотности мощности сигналов в радиоастрономии и является усовершенствованием устройства по авт.св.

N 1290194.

Целью изобретения является повышение числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени и упрощение конструкции.

На фиг,1 представлена блок-схема оптико-электронного спектрометра; на фиг,2— подробная структурная схема и связи фотоприемника на приборах с зарядовой связью (ФПЗС), генератора реверсивных тактовых импульсов и дифференциального усилителя; на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие работу спектрометра.

Оптико-электронный спектрометр содержит модулятор 1, первый вход которого является входом. устройства и соединен с антенной А, соединенный по выходу с входом спектрального приемника 2, который соединен по выходу с электрическим входом акустооптического спектроанализатора

3, оптический выход которого связан с

ФПЗС 4. Выход генератора 5 реверсивных тактовых импульсов соединен с управляющим входом ФПЗС 4, первый вход генератора 5 соединен с выходом счетчика 6, вход которого, вторые входы модулятора 1 и генератора 5 связаны с выходом опорного генератора 7, Электрический выход ФПЗС 4 соединен с входом дифференциального усилителя 8, выход которого связан с входом регистрирующего устройства 9.

ФПЗС 4 содержит секцию 10 накопления (СН), два выходных регистра (BP) 11 и

12 и два выходных устройства (BY) 13 и 14, Электрический управляющий вход СН 10 соединен с выходом генератора 15 секции накопления, а управляющие входы регистров 11 и 12 и управляющие входы BY 13 и 14 соединены с первым и вторым выходами генератора 16 выходных регистраторов и устройств. Выход BY 13 соединен с прямым входом дифференциального усилителя 8, а вход BY 14 — с инверсным входом усилителя

8. Секция 10 накопления содержит одну строку ПЗС-ячеек.

Спектрометр работает следующим образом.

С приемной антенны А на вход спектрометра поступает радиосигнал, который в соответствии с сигналом опорного генератора

7 модулируется модулятором 1 с периодом

TM = T1+ Тг (фиг,За). Спектральный приемник 2 осуществляет усиление модулированного сигнала в полосе частот приема и преобразует диапазон частот принимаемоro сигнала в диапазон частот акустооптического спектроанализатора 3, В последнем происходит преобразование радиосигнала в оптический и его пространственное спектральное разложение. Выходной оптический сигнал спектроанализатора 3 проецируется на СН 10 (фиг.Зб) ФПЗС 4. В освещенных элементах фотоприемника накапливается заряд, пропорциональный интенсивности падающего света и времени накопления ФПЗС.

Каждому элементу СН соответствует свой спектральный отсчет, До начального момента времени to элементы СН очищены, в счетчике 6 заполнено удвоенное (2п) число циклов синхронного накопления (n). В момент to на вход спектрометра подается сигнал Si и в СН происходит накопление заряда р в течение первого полупериода модуляции Ti. С приходом импульса с опорного генератора 7 в момент времени t< происходит переключение S> на

Sz с помощью модулятора 1, генератор 5 вырабатывает последовательность импульсов, которая перемещает зарядовый рельеф, отображающий усредненный за время

Т> спектр мощности сигнала S> из СН в BP

11 (фиг.3б), одновременно СН очищается, B этот же момент времени ti по импульсу с опорного генератора 7 уменьшается содержимое счетчика 6. В течение времени Тг в

СН формируется зарядовый рельеф, отображающий спектр сигнала Sz, По следующему импульсу с опорного генератора 7 в момент времени синхронно с переключением модулятора 1 генератор 5 вырабатывает обратную последовательность тактовых импульсов, которая переносит накопленные заряды в BP 12, В этот же момент времени счетчик 6 уменьшает свое содержимое. Такое перемещение зарядовых пакетов из СН в ВР 11 или BP 12 происходит до тех пор, пока число циклов синхронного накопления не будет равно заданному (и). В момент времени т, + nTM счетчик 6 выдает сигнал, по которому генератор 5 вырабатывает тактовые импульсы, производящие вывод просуммированных зарядовых пакетов Q из BP 11 и 12 одновременно, причем заряды в BP 11 накоплены за время пТ1, а заряды в BP 12 — за время пТ2.

В BY 13 и 14 зарядовые пакеты из соответствующих выходных регистров преобразуются в сигнал напряжения и поступают на дифференциальный усилитель 8. Разностный детектированный сигнал 0я с выхода усилителя 8 записывается или отображается в регистрирующем устройстве 9. Предельное время накопления одного кадра связано с явлением термогенерации-рекомФ

1629871 бинации и при температуре подложки

ФПЗС 200 К может достигать нескольких часов.

Использование дтифференциального усилителя и ФПЗС с двумя ВP и ВУ выгодно отличает данный спектрометр от известного, так как путем реализации операции детектирования в аналоговом виде отпадает необходимость интегрального исполнения большей части элементов спектрометра, Кроме того, повышается число регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени в 10 раз или при заданном числе спектральных каналов в 10 раз уменьшается время интегрирования.

Формула изобретения

Оптико-электронный модуляционный спектрометр по авт. св. М 1290194, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени и упрощения конструкции, в него введен дополнительно дифференциальный усилитель, а фотопри5 емник на основе приборов с зарядовой связью выполнен в виде секции накопления, двух выходных регистров, соединенных с двумя выходными устройствами, подключенными к соответствующим входам

10 дифференциального усилителя, выход которого соединен с регистрирующим устройством, и двух генераторов, при этом электрический управляющий вход секции накопления соединен с генератором секции

15 накопления, управляющие входы выходных регистров параллельно подключены к первому, а управляющие входы выходных устройств — к второму выходам другого генератора.

1629871

fy y

ВРП

Cg 10

ВР72 ю в

Составитель И.Коновалов

Редактор И.Шмакова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Заказ 437 Тираж 419 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101