Компенсационный радиометр Советский патент 1984 года по МПК G01R29/26 

о:

00 00 4 4 Изобретение относится.к радиотехнике и моусет быть использовано , устройствах для измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов приемника, например в радиоастрономииПо основному авт. св. № 934397 известен ко.мпенсацион;ный радиометр содержащий тракт высокой частоты вход которого соединен с входной клеммой устройства, а его выход под ключен к .входу детектора, блок компенсации, управляющий вход которого соединен с выходом источника компен сиру«щего напряжения, низкочастотный фильтр, выход которого соединен с входом регистратора, а также моду лятор, усилитель, синхронный детектор, генератор опорного напряжения и второй регистратор, при э.том первый вход модулятора соединен с выхо дом детектора, а второй вход модуля тора - с выходом генератора опорног напряжения,.с первым входом источни ка компенсирующего напряжения и с опорным входом синхронного детектора, сигнальный вход которого через последовательно соединен-ные блок компенсации и усилитель подключен к выходу модулятора, а выход синхро иого 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 в виде последовательно соединенньгх блока ограничителей по минимуму и максиьтуму, блока управления, генератора импульсов, реверсивного счет чика, знаковый вход которого через комментатор направления счета подклю чен к второму выходу блока управления преобразователя код - напряжение и второго модулятора til. Однако для достижения большего динамического диапазона требуется большое число (несколько сотен) фиксированных уровней напряжения компенсации. При этом возрастают 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 о Эти погрешности, а также нестабильности других каскгшов источника компенсирующего напряжения ухудшают разрешающую способность и точность измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов радиометра. Целью изобретения является увеличение разрешающей способности, и точности измерения слабых шумовых сигналов .. Поставленная цель достигается тем, что в компенсационный радиометр, содержащий тракт высокой частоты, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а его выход подключен к входу детектора, блок компенсации, управляющий вход которого соединен с выходом источника компенсирующего 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 выходе 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 с входу фильтра низкой частоты, выход которого подключен к второму входу источника компенсирующего- напряжения, вторым выходом соединенного с вторым регистратором, причем источник компенсирующего напр-яжения выполнен в виде последовательно соединенных блок 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 последовател-ьно соединенные блок грубой компенсации и предварительный усилитель, а также амплитудный детектор, второй источник компенсирукядего напряжения и третий регистратор, подключенный к второму выходу второго источника компенсирующего напряжения, первый выход которогоподключен к управляющему вхойу 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 ксигнальному 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, блок4 грубой компенсации., 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 компенсирующего напряжения, генератор 13опорного напряжения, второй регистратор 14, третий регистратор 1

Каждый из 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 18i-l (18-2) импульсов, реверсивного счетчика 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 соответствую-дий коммутатор 22-1(22-2) .направления счета к втор. выходу блоков 17-1(17-2) управления.

Первый источник 11 -компенсирукяцего напряжения соединяется своим первым входом с выходом генератора 13 опорного напряжения, вторым входом - с выходом низкочастотного фильтра 9,, первым выходом - с управляющим входом блока 6 компенсации, вторым выходом - с входом второго рег истратора 14 о

Второй источник 12 компенсирующего Напряжения соединяется своим первым входом с выходом генератора ДЗ 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 Рсцдиометр содержит две последовательно соединенные петли компенсации - грубую и точную. Петля грубой компенсации включает блок 4 груб |й компенсации, предварительный у,силитель 5, амплитудный детектор 23 и второй источник 12 компенсирующего напряжения.

Петля т.очной компенсации содержит блок 6 компенсации, усилитель 7, синхронный детектор 8, низкочас.тотный фильтр 9 и первый источник 11 компенсирующего напряжения.

Компенсационный радиометр работает следУкадим образом.

Полезный шумовой сигнал, напри-мер радиоастрономический, совместно с собственными шумами антенны и радиометра усиливается трактом 1 высокой частоты и поступает на вход детектора 2.

Результат детектирования модули- руется 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 12 компенсирующего напряжения.

В блоке 4 грубой компенсации осуществляется грубая компенсация сигНсша. Частично скомпенсированный сигнал импульсной формы усиливается в предварительном усилителе 5 и поступает на вход блока 6 компенсации. В блоке.6 компенсации осуществляется окончательная компенсация сигнала и скомпенсированный сигнал импульсной форьел 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, вырабатываемое вторым источником 12 компенсирующего напряжения, формируется следую1чим образом

Сигнал с выхода амплитудного де тектора 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 огра,ничителей соответствует нижнему значению шкалы регистратора 10, а порог ограничения по максимуму - верхнему значению шкалы.

Генератор 18-2 импульсов может работать в ждущем и автоколебательном режимах. Перевод в автоколебательный режим осуществляется логической 1, а в ждущий - логическим О, снимаемыми с блока 17-2 управления.

0

Если выходное напряжение амплитудного детектора 23 находится между максимальным и минимальным порогами блока 16-2 ограничителей, то

блок 16-2 ограничителей выдаёт сигнал на блок 17-2 управления, под действием которого на его выходе фоЕхииоуется логический О. Одновременно с Слока 17-2 управления выдается сигнал через ког утатор 22-2 направления счета на реверсивный счетчик 19-2, подтверждающий его предыдущее знаковое состояние.

Выходные сигналы, снимаемые с

разрядов реверсивного счетчика 19-2 и поступаю1дие на преобразователь 20-2 код - напряжение, являются ком бинациями сигналов логических 1 и О, определяющими дискретный уро вень напряжения рубой компенсации. Постоянное напряжение, формируемое преобразователем 20-2 код - напряже ние, модулируется напряжением импульсной формы, в модуляторе 21-2 и поступает на управляющий вход блока 4 грубой компенсации. Величина дискретного уровня грубой компенсации сигнала, снимаемого с преобразователя 20-2 код - напряжение, определяется по третьему регистратору 15. Сигнал импульсной , снимаемый с предварительного усилителя 5 поступает в блок 6 компенсации, уси ливается в усилителе 7, детектирует ся в синхронном детекторе 8, а посл прохождения низкочастотного фильтра 9 поступает в регистратор 10. В петле точной компенсации, работающей аналогично петле грубой компенсации, источник 11 компенсиру ющего напряжения обеспечивает выдачу дискретного уровня напряжения точной компенсации, подаваемого на управляющий вход блока 6 компенсаци Величина дискре,тного уровня точной компенсации сигнала, снимаемая с пр образователя 20-1 код - напряжение, определяется по второму регистратору 14. Модуляторы 3, 21-1 и 21-2 и синхронный детектор 8 управляются опор ным Напряжением импульсной формы, снимаемым с генератора 13 опорного напряжения. Коэффициент усиления радиометра выбирается из условия измерения регистратором 10 минимального шумового сигнала, равного-флюктуационной чувствительности. Шсокая стабильность коэффициента, усиления радиометра обеспечивается преобразовани м продетектированного сигнала в импульсный в модуляторе 3, его усилением 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 интерва ла 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 способнрсть и точность измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов радиометра.

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.