Оптико-электронный модуляционный спектрометр

(5 Ц 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина(56) Авторское свидетельство СССРМ 1290194, кл. 6 01 й 23/17, 1987.(57) Изобретение относится к оптоэлектронике и предназначено для измерения и регистрации спектральной плотностирадиосигналов в радиоастрономии. Цельизобретения - повышение числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени и упрощение спектрометра. Спектрометр содержит модулятор 1, спектральный приемник 2, акустооптическийспектроанализатор 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.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к оптоэлектронике, предназначено для измерения и регистрации спектральной плотности мощности сигналов в радиоастрономии и является усовершенствованием устройства по авт.св. М 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 (ВР) 11 и 12 и два выходных устройства (ВУ) 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 ВУ 13 и 14 соединены с первым и вторым выходами генератора 16 выходных регистраторов и устройств, Выход ВУ 13 соединен с прямым входом дифференциального усилителя 8, а вход ВУ 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 Тм = Т 1+ Т 2 (фиг,За). Спектральный приемник 2 осуществляет усиление модулированного сигнала в полосе частот приема и преобразует диапазон частот принимаемого 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 1 о элементы СН очищены, в счетчике 6 заполнено удвоенное (2 п) число циклов синхронного накопления (и). В момент ь на вход спектрометра подается сигнал 31 и в СН происходит накопление заряда р в течение первого полупериода модуляции Т 1. С приходом импульса с опорного генератора 7 в момент времени 11 происходит переключение 31 на 32 с помощью модулятора 1, генератор 5 вырабатывает последовательность импульсов, которая перемещает зарядовый рельеф, отображающий усредненный за время Т 1 спектр мощности сигнала 5 из СН в ВР 11 (фиг,3 б), одновременно СН очищается, В этот же момент времени 1 по импульсу с опорного генератора 7 уменьшается содержимое счетчика 6. В течение времени Тг в СН формируется зарядовый рельеф, отображающий спектр сигнала 52 По следующему импульсу с опорного генератора 7 в момент времени 12 синхронно с переключением модулятора 1 генератор 5 вырабатывает обратную последовательность тактовых импульсов, которая переносит накопленные заряды в ВР 12, В этот же момент времени счетчик 6 уменьшает свое содержимое. Такое перемещение зарядовых пакетов из СН в ВР 11 или ВР 12 происходит до тех пор, пока число циклов синхронного накопления не будет равно заданному (и), В момент времени 1 о +пТм счетчик 6 выдает сигнал, по которому генератор 5 вырабатывает тактовые импульсы, производящие вывод просуммированных зарядовых пакетов О из ВР 11 и 12 одновременно, причем заряды в ВР 11 накоплены за время пТ 1, а заряды в ВР 12 - за время пТ 2. В ВУ 13 и 14 зарядовые пакеты из соответствующих выходных регистров преобразуются в сигнал напряжения и поступают на дифференциальный усилитель 8. Разностный детектированный сигнал Оя с выхода усилителя 8 записывается или отображается в регистрирующем устройстве 9. Предельное время накопления одного кадра связано с явлением термогенерации-рекомФбинации и при температуре подложки ФПЗС 200 К может достигать нескольких часов.Использование дтифференциального усилителя и ФПЗС с двумя ВР 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. % 1290194, о тл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения числа регистрируемых спектральных отсчетов в единицу времени и упрощения конструкции, в него введен дополнительно дифференциальный усилитель, а фотопри емник на основе приборов с зарядовойсвязью 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 выходныхрегистров параллельно подключены к первому, а управляющие входы выходных устройств - к второму выходам другого генератора./у2 едактор И.Шмаков Заказ 437 Тираж 419 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ВР 7 У Си УО враг Составитель И.КоноваловТехред М.Моргентал Корректор Т,Палий