Компенсационный радиометр

 

Изобретение может быть использовано в устройствах для измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов приемника, например, в радиоастрономии. Цель изобретения - увеличение динамического диапазона и разрешающей способности при измерении слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов путем формирования многоступенчатой линейноломаной амплитудной характеристики радиометра . Для 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 преобразуется преобразователем 13 код - напряжение в постоянное напряжение , которое подается на второй регистратор 15 и управляющий вход блока 3 компенсации, на вход которого через детектор 2 подается 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 29/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

3ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И (21) 4673481/21 (22) 03.03.89 (46) 23.03.91. Бюл, ЬЬ 11 (72) В, И. Птицын, В. А. Слесарев и Ю. Н. Смирнов (53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство. СССР

hh 587416, кл. G 01 R 29/26, 1976.

Справочник по радиоэлектронике. /Под ред. А. А. Куликовского. М,: Энергия, 1970, т. 3, с. 503. (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ РАДИОМЕТР (57) Изобретение может быть использовано в устройствах для измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов приемника, например, в радиоастрономии.

Цель изобретения — увеличение динамического диапазона и разрешающей способности при измерении слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов путем

ÄÄ5UÄÄ 1636807 А1 формирования многоступенчатой линейноломаной амплитудной характеристики радиометра, Для 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 реверсивного счетчика 12, подсчитывающего импульсы с генератора 11 импульсов. Код с выхода реверсивного счетчика 12 преобразуется преобразователем 13 код — напряжение в постоянное напряжение, которое подается на второй регистратор 15 и управляющий вход блока 3 компенсации, на вход которого через детектор 2 подается 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.

1636807

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах для измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов приемника, например, в радиоастрономии, Целью изобретения является увеличение динамического диапазона и разрешающей способности при измерении слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов путем формирования многоступенчатой линейно-ломаной амплитудной характеристики радиометра, На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема компенсационного радиометра; на фиг. 2 — амплитудная характеристика радиометра по входу регистратора; на фиг, 3 — амплитудная 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 вЂ” Н Е 9, а выход компаратора

8 по максимуму подключен через второй элемент И вЂ” НЕ 10 к второму входу первого элемента И вЂ” НЕ 9, к выходу которого подключены последовательно соединенные генератор 11 импульсов, реверсивный счетчик

12, преобразователь 13 код — напряжение, триггер 14 знака своими входами подключен к выходу компаратора 7 по минимуму и выходу второго элемента И вЂ” НЕ 10, а выходами к знаковым входам реверсивного счетчика 12, выход преобразователя 13 код— напряжение подключен к входу управления блока 3 компенсации и к второму регистратору 15.

Принцип работы компенсационного радиометра заключается в следующем.

Полезный шумовой сигнал, например радиоастрономический, совместно с собственными шумами антенны и радиометра усиливается трактом 1 высокой частоты и после детектирования в детекторе 2 поступает на сигнальный вход блока 3 компенсации, На вход управления блока 3 компенсации поступает сигнал от преобразователя 13 код — напряжение, В блоке 3 компенсации осуществляется компенсация сигнала, который-далее усиливается 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 ограничения по минимуму Оогр,мин, компардтора

7 по минимуму соответствует нижнему значению шкалы регистратора 6, а порог ограничения по максимуму. U«p. компаратора 8 по максимуму — верхнему

5 значению шкалы регистратора 6. Генератор

11 импульсов может работать в ждущем и автоколебательном режимах, Перевод в автоколебательный режим осуществляется логической "1", а в ждущий — логическим "0", 10 снимаемых с первого элемента И вЂ” НЕ 9.

Если выходное напряжение 0вцх1 Находится между минимальным и максимальным порогами компараторов 7 и 8 (точка А, фиг,2, ги уровень Б, фиг. 3), то на их выходах

15 вырабатываются соответственно логические "1" и "0", а на выходе второго элемента

И-НЕ 10 — логическая "1". Таким образом на выходе первого элемента И вЂ” НЕ 9 формируется логический "0", что обеспечивает жду20 щий режим работы генератора 11 импульсов. Одновременно выдается сигнал через триггер 14 знака. например RS-триггер, на реверсивный счетчик 12, подтверждающий его предыдущее знаковое

25 состояние.

Выходные сигналы, снимаемые с разрядов реверсивного счетчика 12 и поступающие на преобразователь 13 код напряжения, являются комбинациями сиг30 налов логических "1" и "0", определяющие дискретный уровень напряжения компенсации, Постоянное напряжение, формируемое преобразователем 13 код — напряжение, поступает на вход управления блока 3 компен35 сации, Величина дискретного уровня компенсации сигнала Ов х,z, снимаемого с преобразователя 13 код — напряжение, определяется по второму регистратору 15, Точное значение выходного напряжения

40 Овых) определяется по регистратору 6, Если, например, выходное напряжение

Ussi<1 увеличивается и превышает порог ограничения компаратора 8 по максимуму

U«p,макс, То компараторы по минимуму 7 и

45 максимуму 8 выдают соответственно логические "1" по обоим выходам, на выходе второго элемента И вЂ” НЕ 10 вырабатывается логический "0", на выходе первого элемента

И вЂ” НЕ 9 формируется логическая "1". Гене50 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, увеличивается на

55 единицу. Предварительно с выхода триггера

14 знака выдается сигнал на знаковые входы реверсивного счетчика 12 и обспечивается операция "Сложение", Постоянное напряжение, снимаемое с преобразователя

13 код — напряжение, увеличивается скач1636807

20 ком на величину, пропорциональную интервалу динамического диапазона регистратора 6, Новое значение выходного напряжения U»xz, снимаемое с преобразователя 13 код — напряжение, регистрируется вторым регистратором 15 и поступает на вход управления блока 3 компенсации. Поэтому сигнал после компенсации в блоке 3 компенсации уменьшается скачком, Если это уменьшение напряжения приводит к тому, что оно оказывается в пределах шкалы регистратора 6 (между порогами ограничеHMR 0огр.мин M 0огр.макс то вместо сигнала логической "1" на входе генератора 11 импульсов появляется сигнал логического "0" и выхОдное напряжение преобразователя

13 код — напряжение перестает увеличиваться.

Если это уменьшение напряжения недостаточно, то логическая "1" на входе генератора 11 импульсов сохраняется, генератор 11 импульсов вырабатывает еще один импульс, появление которого приводит к дальнейшему скачкообразному уменьшению скомпенсированного сигнала на выходе блока 3 компенсации и так процесс продолжается до тех пор пока измеряемая величина не оказывается в пределах шкалы регистратора 6.

При каждом скачкообразном изменении на выходе блока 3 компенсации скачкообразно меняется сигнал, поступающий на вход второго регистратора 15. В результате выходное напряжение по входу регистратора 6 соответствует точке А1 (фиг, 2), а выходное.напряжение 0»хг по входу второго регистра 15 равно уровню Б1 (фиг. 3).

Величина измеряемого входного сигнала определяется показаниями регистратора

6 и второго регистратора 15.

При уменьшении входного сигнала и при переходе выходным напряжением

0»х1 нижнего предела шкалы регистратора

6 (порога ограничения Uorp.MNH) процессы в радиометре протекают противоположным образом.

Таким образом формируется многоступенчатая линейноломаная амплитудная характеристика радиометра, динамический диапазон которого при сохранении -:остоянства сквозного коэффициента усиления определяется числом линейных участков амплитудной характеристики и динамическим диапазоном линейного участка операционного усилителя 4 с фильтром 5 низких частот. Число линейных участков амплитудной характеристики определяется числом m разрядов реверсивного счетчика 12 (число возможных положений реверсивного счет25

55 чика 12 равно N=2 ). Таким образом динамический диапазон радиометра увеличивается в N раз. Разрешающая способность радиометра увеличивается примерно в то же число раз за счет укрупнения масштаба линейного участка амплитудной характеристики.

Коэффициент усиления радиометра выбирается из условия измерения регистратором 6 минимального шумового сигнала, равного флуктуацион ной чувствительности.

Высокая стабильность коэффициента усиления радиометра обеспечивается глубокой обратной связью операционного усилителя

4 и точностью преобразователя 13 код— напряжение. Число разрядов реверсивного счетчика 12 выбирается исходя из требуемого динамического диапазона измерения входного сигнала и динамического диапазона одного участка амплитудной характеристики радиометра.

Формула изобретения

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, отл ича ю щи и с я тем, что, с целью увеличения 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 вЂ” HE, второй элемент И вЂ” НЕ, триггер знака, второй регистратор и последовательно соединенные генератор импульсов, реверсивный счетчик и преобразователь код — напряжение, причем вход операционного усилителя 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 вЂ” НЕ, выход компаратора по максимуму подключен к входу второго элемента И вЂ” НЕ, выход которого подключен к вторым входам триггера знака и первого элемента И вЂ” НЕ, выходы триггера знака подключены к знаковым входам реверсивного счетчика. выход первого элемента И вЂ” НЕ подключен к входу генератора импульсов, выход преобразователя код — напряжение соединен с входом управления блока компенсации и с входом второго регистратора.

1636807

АРФ@ Щ) яя

Составитель Н. Михалев

Редактор Н. Бобкова Техред М.Моргентал Корректор Л. Пилипенко

Заказ 814 Тираж 416 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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