Оптико-электронный модуляционный спектрограф

) сенов Е.Т.исследован 1981, У 56) АкескиеН СССРис. 1Авт1290 др. Астрофизи - Известия САО с. 154-157,ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ТОВСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ое свидетельство СССР кл, С 01 К 23/17, 1986(57) Изобретение относится к измерению и регистрации спектров сигналовв радиоастрономии. Цель изобретения -увеличение динамического диапазонаспектрографа.с синхронным интегрированием на фотоприемнике. Устройствосодержит модулятор 1, спектральныйприемник 2, акустооптический спектроанализатор З,матричный фотоприемник4 на приборе с зарядовой связьюс кадровой организацией, счетчик б,регистрирующий прибор 11 и опорныйгенератор 8, Введение делителя 7 частоты и анализаторов 9 и 10 увеличивает эффективную зарядовую емкостьинтегрирующих ячеек фотоприемника.2 ил.1 О 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к области измерения и регистрации спектров сигналов в радиоастрономииЦелью изобретения является расширение динамического диапазона спектрографа с синхронным интегрированием на фотоприемнике за счет увеличения эффективной зарядовой емкости интегрирующих ячеек фотоприемника,На фиг. 1 представлена структур.ная схема оптико-электронного спектроанализатора;на фиг. 2 - диаграммы,поясняющие временной характер амплитудной модуляции входного сигнала (а) и работу матричного фотоприемника (б)Оптико-электронный спектрограф (фиг. 1) содержит модулятор 1,первый вход которого является входом устройства, соединенный по выходу с входом спектрального приемника 2, который соединен по выходу с электрическим входом акустооптического спектроанализатора 3, оптический выход которого связан с матричным фотоприемником 4 на приборе с зарядовой связью (МПЗС), Выход генератора 5 реверсивных фаэных импульсов соединен с управляющим входом МПЗС 4, первый вход генератора 5 соединен с выходом счетчика 6. Вход счетчика 6,вторые входы модулятора 1 и генератора 5, а также первый вход делителя 7 частоты опорного генератора 8 соединены с выходами опорного генератора 8.Электрический выход МПЗС 4 соединен с входом первого анализатора 9,который по первому выходу связан с входом второго анализатора 10, а по второму - с вторым входом делителя 7, выходом связанного с третьим входом генератора 5. Второй анализатор 10 по первому выходу соединен с вторым входом спектрального приемника 2 и третьим входом делителя. 7, по второму выходу - с регистрирующим устройством 11.Спектрограф работает следующим образом.С приемной антенны А на вход спектрографа поступает радиосигнал, который по сигналам с опорного генератора 8 модулируется модулятором 1 с периодом Тм = Т, +Т (фиг. 2 а).Спектральный приемник осуществляет усиление модулированного радиосигнала в полосе приема и преобразует диапазон частот принимаемого сигнала в диапаэон частот акустооптического спектроанализатора 3.В последнем происходят преобразование радиосигнала в оптический и пространственное спектральное разложение последнего. Оптические сигналы спектральных компонент проецируются на зону 111 (фиг. 2 о) секции накопления (СН)МПЗС 4. В засвеченных элементах фотоприемника накапливается заряд а,пропорциональный освещенности и времени накопления Каждому столбцуэлементов МПЗС соответствует свойспектральный отсчет, который формируется лишь в зоне 111. Зоны 1, 11,111, 1 Ч, Ч и Ч 1 изолированы от светаи служат зонами хранения зарядовойинформации,До начального момента времениэлементы СН очищены, в счетчик 6 записано удвоенное (2 п) число цикловсинхронного накопления (и). В делителе 7,состоящем иэ последовательносоединенных двух сдвиговых регистров и счетчика, исходный код хранитпервый регистр (во втором регистреосуществляется его деление на 2,счет.чик считает импульсы начиная с заданного числа и по переполнениивыдает сигнал на выход делителя).Вмомент времени , на вход спектрбграфа подается сигнал и в зоне 111происходит накопление заряда, соответствующего сигналу первого полупериода модуляции Я С приходомимпульса с опорного генератора 8 вмомент времени С переключаетсясигнал с 8, на Б, генератор 5 реверсивных разных импульсов вырабатывает последовательность импульсов,которая перемещает зарядовый рельеф,отображающий усредненный за времяТ, спектр сигнала Б иэ зоны 111в зону 1. Одновременно из зоны Ч взону 1 Ч перемещаются пустые зарядовые пакеты, Перемещение зарядовыхпакетов осуществляется на К строк.В этот же момент времени 1, по импульсу с опорного генератора 8 уменьшается содержимое счетчика 6 и счетчика, входящего в состав делителя7. В течение промежутка времени Тв зоне 111 формируется зарядовыйрельеф, отображающий спектр сигналаЯ. По следующему импульсу с опор"ного генератора 8 в момент времени1синхронно с переключением модулятора 1 генератор 5 вырабатывает8798 40 з 136 обратную последовательность фазных импульсов, которая устанавливает исходное расположение зарядовых пакетов, что завершает первый цикл синхронного накопления. В этот же момент временисчетчик 6 и счетчик делителя 7 уменьшают свое состояние. Когда число таких циклов равно заданному в делителе 7, в момент времени С с делителя поступает сигнал, по которому генератор 5 реверсивных разных импульсов перемещает заряды при очередном их сдвиге не на К строк,а на К+1, В результате в зоне 111 появляются пустые зарядовые пакеты и в период.- начинается их заполнение. Счетчик делителя в момент времени С восстанавливает свое первоначальное состояние.Синхронное накопление в новых зарядовых пакетах продолжается до тех пор, пока не поступит сигнал либо со счетчика 6, либо с делителя 7. Если сигнал поступает со счетчика 6, в момент времени, генератор 5 вырабатывает фазные импульсы, производящие перемещения накопленных зарядов за время иТм из СН в секцию хранения (СХ) МПЗС. Информационный заряд в накопленном кадре (фиг. 2) расположен в четырех группах строк: в двух - соответствующий спектру сигнала Б, и двух других - спектру сигнала 8 , Заряды из СХ по фазным импульсам генератора 5 выводятся через выходной регистр и выходное устройство МПЗС 4 независимо от синхронных перемещений в СН.С выхода МПЗС 4 сигнал поступает на анализатор 9, который в случае, если сигнал превосходит заданный уровень Ивыдает сигнал на делитель. Уровень О, определяется зарядовой емкостью ячейки в СН МПЗС.Сигнал, поступающий на второй вход делителя, осуществляет сдвиг исходного кода на один разряд вправо (деление на 2). В результате при формировании следующего кадра делитель 7 делит импульсы с опорного генератора 8 на меньшее число, что приводит к увеличению числа строк зарядовых пакетов, соответствующих спектру входного сигнала.С выхода первого анализатора 9 сигнал поступает на вход второго анализатора 10. Если сигнал с МПЗС близок к насыщению даже при исполь- ь зовании синхронного накопления спромежуточным сдвигом (распределенное накопление) и превосходит уровень П , то анализатор 10 выдаетсигнал, по которому уменьшается коэффициент усиления радиосигналав спектральномприемнике 2, восстанавливается первоначальная постоянная деления в делителе 7. Послеэтого в очередном кадре протекаетрежим первоначального накопления,Если сигнал с МПЗС уменьшается допорога Бз, определяемого шумамисчитывания с МПЗС, то сигнал с выхода анализатора 10 увеличивает коэффициент усиления спектрального приемника 2 и также восстанавливает первоначальное состояние делителя 7.Соотношение уровней опорных напряжений Пз с 0ПаПмакс 25 где Б ; напряжение с МПЗС, соответствующее выводу максимального заряда Я.С второго выхода анализатора 10сигнал поступает на регистрирующее 30 устройство 11, В сигнале могут бытьсформированы отметки о режиме работы спектрографа, например числе управляющих сигналов с анализаторов.Динамический диапазон устройствам ымарксгде С; - максимальный сигнал -йспектральной компоненты;.получаемый в результатеопределения разности впроцессе дальнейшей обработки между спектрамисигналов Б и Б;45,С = цПг1максгде П . - усредненный за время6БО накопления Т = иТ, полезный сигнал Б,;П, - усредненный эа Т = и ххТ Т, = Т ) входнойшумовой радиосигнал Я.Для известных спектрографов маклакесимальный сигнал С; ограничен зарядовой емкостью ; -й ПЗС ячей 1 1ки столбца СН, в которой он накапливается за время Тн. тор, первый вход которого является входом спектрографа; спектральный приемник, акустооптический спектроанализатор, матричный фотоприемник . на приборе с зарядовой связью с кадровой организацией, управляющий вход которого подключен к выходу генератора реверсивных фазных импульсов, первый вход которого подключен к выходу счетчика, а также устройство регистрации, опорный генератор, соединенный с вторыми входами модулятора и генератора реверсивных фазных импульсов к входом счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью расширения динамического диапазона, в него введены делитель частоты опорного генератора и два последовательно соединенных анализатора, причем первый вход делителя связан с выходом опорного генератора, второй вход - с вторым выходом первого анализатора, вход которого подключен к выходу матричного фотоприемника, третий - с первым выходом второго анализатора и с вторым входом спектрального приемника, выход делителясоединен с третьим входом генератора реверсивных фазных импульсов, второй анализатор по второму выходу соединен с входом регистрирующего устройства. при 3 0поэтому где ; - зарядовая емкость одной. ПЗС ячейки с номеромЫуЗ)1а; - коэффициент преобразования.В данном устройстве полезный сиг- . нал 8., накапливается не в одной, а в 1 б ш ячейках, ш - число зарядовых строк, соответствующих сигналу Я(Я ) Цинамический диапазон устройства1а Ч2 , ф 1 О формула изобретенияОптико-электронный модуляционный . спектрограф, содержащий последовательно соединенные между собой модулягде Я,- эффективная зарядовая емшкость, (, = 7 О" .Ф1 ф3 1 25Сравнение О, и В показывает, что устройство позволяет добиться увеличения динамического диапазона в в раз1368798 Зоеу юакаллеюи ставитель И.Коноваловхред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенк акто овецкая Подпис 4/ водственно-полиграфическое предприятие, г.,ужгород, ул. Проектная П Заказ 287/47 .Тираж ВЫИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, 72омитета ССС открытийаушская наб