Компенсационный радиометр

ИСАНИЕ ИЗО ТЕНИЯ У СВИДЕТЕ В АВТОР 81/218991. Б юл, %11Птицын, В. А. С мирнов7.75(088,8)ское свидетельство.СС кл. 6 01 В 29/26, 1976 очник по радиоэлектро Куликовского. М,: Эне аре ике. /Под гия, 1970,(54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ РАД (57) Изобретение может быть исп в устройствах для измерения сла вых сигналов на фоне внутренн приемника, например, в радиоас Цель изобретения - увеличение ского диапазона и разрешающей сти при измерении слабых сигналов на фоне внутренних шу(21) 4673 (22) 03.03 (46) 23,03 (72) В, И и Ю. Н, С (53) 621.3 (56) Авто М 587416Спра ред. А. А т. 3, с, 50 ИОМЕТР ользовано бых шумоих шумов трономии.динамиче- способношумовых мов путем формирования многоступенчатой линейно- ломаной 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 поминимуму и максимуму 3 ил,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 - Н Е 9, а выход компаратора 8 по максимуму подключен через второй элемент И - НЕ 10 к второму входу первого элемента И - 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 - 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 огра- НИЧЕНИЯ ПО МИНИМуму Оогр.мин, КОМПЭРдтОРд Ф7 по минимуму соответствует нижнему значению шкалы регистратора 6, а порог ограничения по максимуму. Оогр.мвхс.компаратора 8 по максимуму - верхнему 5 значению шкалы регистратора 6. Генератор11 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 - НЕ 9.ЕСЛИ ВЫХОДНОЕ НаПРЯжЕНИЕ Овых 1 НаХОдится между минимальным и максимальным порогами компараторов 7 и 8(точка А, фиг,2,и 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 - НЕ 9 формируется логический "0", что обеспечивает жду щий режим работы генератора 11импульсов. Одновременно выдается сигнал через триггер 14 знака. например ВЯ-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 сиг налов логических "1" и "0", определяющиедискретный уровень напряжения компенсации, Постоянное напряжение, формируемое преобразователем 13 код - напряжение, поступает на вход управления блока 3 компен сации, Величина дискретного уровнякомпенсации сигнала Овых,2, снимаемого с преобразователя 13 код - напряжение, определяется по второму регистратору 15, Точное значение выходного напряжения 40 Овых 1 определяется по регистратору 6,Если, например, выходное напряжениеОвых 1 увеличиваетсЯ и пРевышает поРог ОГ- раничения компаратора 8 по максимуму Оогр.макс, то компараторы по минимуму 7 и 45 максимуму 8 выдают соответственно логические "1" по обоим выходам, на выходе второго элемента И - НЕ 10 вырабатывается логический "0", на выходе первого элемента И - НЕ 9 формируется логическая "1", Гене 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 триггера14 знака выдается сигнал на знаковые входы реверсивного счетчика 12 и обспечивается операция "Сложение", Постоянное напряжение, снимаемое с преобразователя 13 код - напряжение, увеличивается скач 16368075 10 15 20 ком на величину, пропорциональную интервалу динамического диапазона регистратора 6, Новое значение выходного напряжения Овца, 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 ограничения Оогр.мин и Оогр,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 А 1 (фиг, 2), а выходное.напряжение Овыхг по входу второго регистра 15 равно уровню Б 1 (фиг. 3).Величина измеряемого входного сигнала определяется показаниями регистратора 6 и второго регистратора 15,При уменьшении входного сигнала и при переходе выходным напряжением Овых 1 нижнего предела шкалы регистратора 6 (порога ограничения Оогр.мин) процессы в радиометре протекают противоположным образом.Таким образом формируется многоступенчатая линейноломаная амплитудная характеристика радиометра, динамический диапазон которого при сохранении постоянства 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 а разрядов реверсивного счетчика 12 (число возможных положений реверсивного счет 25 30 35 40 45 50 55 чика 12 равно И=2 ), Таким образом динамический диапазон радиометра увеличивается в й 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 ющи йс 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 - НЕ, второй элемент И - 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 - НЕ, выход компаратора по максимуму подключен к входу второго элемента И - НЕ, выход которого подключен к вторым входам триггера знака и первого элемента И - НЕ, выходы триггера знака подключены к знаковым входам реверсивного счетчика. выход первого элемента И - НЕ подключен к входу генератора импульсов, выход преобразователя код - напряжение соединен с входом управления блока компенсации и с входом второго регистратора.1636807 Фоа Составитель Н. Миха Техред М.Моргентал дактор Н, Бобк ектор Л. Пилипен оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро гарина, 101 аказ 814 Тираж 416 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5