Компенсационный радиометр

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетсиихСоциалистичесиихРеспублик и 934397(23)Приоритет " О 01 й 29/26 авеудардюицЯ кемнтет СССР ао аелаи наабретехвЯ и отхрытиЯДата опубликования описания 07,06.82(54) КОМПЕНСАЦИОННЫИ РАДИОМЕТР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения слабых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов приемника, напри 5 мер в космической радиоастрономии.Известен компенсационный радио- метр, содержащий полосовой фильтр, тракт высокой частоты, детектор, блок компенсации, к второму входу которого подключен источник компенсирующего напряжения, а к выходу через низкочастотный фильтр подключен регистратор 1 1. Недостатки этого радиометра - огра.15 ниченный динамический диапазон измеряемых шумовых сигналов на фоне внутренних шумов и низкая чувствительность из-за потерь в полосовом фильт 20 ре и из-эа ограничения, накладываемого на соотношение полос пропускания входного полосового фильтра и тракта высокой частоты. 2Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является компен" сационный радиометр, содержащий последовательно соединенные радиолокационный приемник, состоящий из тракта высокой частоты и детектора, блок компенсации, вход управления которого соединен с источником компенсирующего напряжения, низкочастотный фильтр и регистратор, Этот радиометр имеет большую чувствительность при обеспечении достаточной стабильности его коэффициента усиления 2 ,Недостатком устройства является невозможность производить автомати" цеское измерение слабых шумовых сигналов в любом. интервале динамического диапазона на фоне внутренних шумов. Цель изобретения - расширение динамического диапазона и увеличение разрешающей способности при измерении слабых шумовых сигналов,3 93указанная цель достигается тем, что в 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, введены модулятор,. усилитель, синхронный детектор, генератор опорного напряжения и второй регистратор, при этом первый вход модулятора соединен с выходом детектора, а второй вход модулятора соединен с выходом генератора опорного напряжения, с первым входом источника компенсирующего напряжения и с опорным входом синхронного детектора, сигнальный вход которого через последовательно соеди. ненные блок компенсации и усилитель подключен к выходу модулятора, а выход синхронного детектора соединен с входом фильтра, выход которого подключен к второму входу источника компенсирующего напряжения, вторым выходом соединенного с вторым регистратором, причем источник компенсирующего напряжения выполнен в виде последовательно соединенных блока ограничителей по минимуму и максимуму, блока управления, генератора импульсов, реверсивного счетчика, знаковый вход. которого церез коммутатор направления счета подключен к второму выходу блока управления, преобразователя код-напряжения и второго модулятора.На фиг.1 представлена структурная , схема радиометра; на фиг.2 -,амплитудная характеристика радиометра на входе первого регистратора; на фиг.3- амплитудная характеристика радиометра на входе второго регистратора. 397 ЗО Напряжение компенсации, вырабатываемое истоцником 9 компенсирующегонапряжения, формируется следующим образом.Сигнал Оь, с выхода низкочастотного Фильтра 7 поступает в блок 12ограничителей по минимуму и максимуму, в источник 9 компенсирующего напряжения,. Порог ограничения по минимумув О блока 12 ограничителей соответогрмиствует нижнему значению шкалы регистратора 8, а порог ограничения по максимуму Оог.мыс,"верхнему значениюшкалы.Генератор 14 импульсов вырабатывает импульсы прямоугольной формы с периодом, несколько большим постояннойвремени низкочастотного фильтра 7,и может работать в ждущем и автоколеЯбательном режимах. Перевод в автоколебательный режим осуществляется логической "1", а в ждущий - логическим"0", снимаемых с блока 13 управления. Радиометр содержит тракт 1 высокой частоты, детектор 2, модулятор 3 блок ч компенсации, усилитель 5, синхронный детектор 6, низкочастотный фильтр 7, первый регистратор 8, источник 9, компенсирующего напряжения, генератор 10 опорного .напряжения, второй регистратор 11, блок 12 ограничителей по минимуму. и максимуму, блок 13 управления, генератор 14 импульсов, реверсивный счетчик 15 преобразователь 16 код-напряжение, второй модулятор 17, коммутатор 18 направления счета и входная клемма 19 устройства,Радиометр работает следующим образом.Полезный шумовой сигнал поступает на вход тракта 1 высокой частоты.С выхода тракта высокой частоты сигнал, представляющий смесь собственных шумов радиометра и полезного 10 шумового сигнала, поступает на детектор 2. Выходное напряжение с детектора 2 модулируется в основноммодуляторе 3 и поступает на первый вход блока 4 компенсации, На второй вход блока М компенсации поступает напряжение компенсации из источника 9 компенсирующего напряжения.Скомпенсированный сигнал с блокакомпенсации усиливается в усилителе 5, детектируется в синхронном детекторе б, а после прохождения низкочастотного фильтра 7 поступает в регистратор 8,Модулятор 3, модулятер 17 в источнике 9 компенсирвощего напряжения и синхронный детектор б управляются опорным напряжением импульсной формы, снимаемым с генератора 10 опорного напряжения. Если выходное напряжение О 81 иаэс ходится в пределах шкалы регистратора 8, то блок 12 ограничителей выдаетсигнал на блок 13 управления, под действием которого на его выходе Фордиометра обеспечивается преобразованием в модуляторе 3 продетектированного сигнала в импульсный его усилением в усилителе 5 и последующим детектированием в синхронном детекторе 6.Измерение величинц слабых шумовых сигналов в любом интервале динамического диапазона на фоне внутренних шумов радиометра обеспечивается тем, что для любого интервала динамического диапазона коэффициент усиления по регистратору 8 остается постоянным, так.как при изменениях измеряемого сигнала, выходящих за шкалу регист" ратора 8, источник 9 компенсирующего напряжения автоматически компейсирует измеряемый сигнал. Число разрядов реверсивного счетчика 15 выбирается исходя из требуеВ5 9343 мирует ся логи че ский "О". Одно времен- но с блока 13 управления выдается сигнал через коммутатор 18 направления счета на реверсивный счетчикподтверждающий предыдущее знако вое состояние реверсивного счетчика 15.Выходные сигналы, снимаемые с разрядов реверсивного счетчика 15 и . поступающие на преобразователь 16 0 код-напряжение, являются комбинациями сигналов логических1" и "О", определяющие номер .интервала динами ческого диапазона радиометра.Пусть выходное напряжение ОВЬП 1 по входу регистратора 8 соответствует точке А (фиг,2), а выходное напряжение Ощрпо входу второго регистратора 11 равно уровню 6 (фиг.3).20Если, например, выходное напряжение Оь 1 увеличилось и превысилоЬЫ 1верхнйй предел шкалы регистратора 8, то блок 12 ограничителей по минимуму и максимуму выдает сигнал на блок 13 р управления, под действием которого на входе генератора 14 импульсов формируется логическая "1". Генератор импульсов переходит в режим автоколебаний и вырабатывает один импульс, который поступает на счетный вход реверсивного счетчика 15. Код, записанный в реверсивном счетчике 15, увеличивается на единицу. Предварительно с блока 13.управления выдается сигнал через коммутатор 18 направления счета на знаковые входы реверсивного счетчика 15 и обеспечивается операция "сложения". Постоянное напряжение, снимаемое с преобразоваФ теля 16 код-напряжение, увеличивает-. ся скачком на величину, пропорциональную интервалу динамического диапазона регистратора 8. Новое значение выходного напряжения ОВц, снимаемое с преобразователя 16 код-напряжение, фиксируется вторим регистратором 11 и после модуляции импульсным напряжением во втором модуляторе 17 поступает на другой вход блока. 4 компенсации. Поэтому сигнал после компенсации в блоке 4 компенсации, уменьшается скачком. Если это уменьшение напряжения приводит к тому, что оно окажется в пределах шкалы регистратора 8, то вместо сигналаЫ логической "1" на входе генератора 14 импульсов появляется сигнал логи" ческого "О" и выходное напряжение источника 9 компенсирующего напряжения перестает увеличиваться.Если этого уменьшения напряжения недостаточно, то логическая "1" на входе генератора 14 импульсов сохра" няется, генератор 14 импульсов выработает еще один импульс, появление которого приводит к дальнейшему скачкообразному уменьшению скомпенсированного сигнала на выходе блока 4 компенсации и так процесс продолжается до тех пор, пока измеряемая величина не окажется в пределах шкалц регистратора 8.При каждом скачкообразном изме" нении напряжения на выходе блока 4 компенсации скачкообразно меняется сигнал, поступающий на вход второго регистратора 11. В результате выходное напряжение по входу регистратора 8 соответствует точке А (фиг.2), а выходное напряжение Опо входу второго регистратора 11 равно уровню Б,( (фиг.3).Величина измеряемого входного сигнала определится показаниями регистраторов 8 и 11.При уменьшении входного сигнала и при переходе выходным напряжением ОВ, нижнего предела шкалы регистратора 8 процессы в радиометре протекают в обратном порядке..Коэффициент усиления радиометра выбирается из условия измерения первым регистратором 8 минимального шумового сигнала, равного флюктуационной чувствительности. Высокая ста-. бильность коэффициента усиления ра 93397мого динамического диапазона измерения входного сигнала,формула изобретения1. Компенсационный радиометр, содержащий тракт высокой частоты, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а его выход подключен к 1 О входу детектора, блок компенсации, управляющий вход которого соединен с .выходом источника компенсирующего напряжения, низкочастотный фильтр, выход которого соединен с входом ре гистратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динами" ческого диапазона и увеличения разрешающей способности при измерении слабых о 1 умовых сигналов, в него вве дены модулятор, усилитель, синхронный детектор, генератор опорного напряжения и второй регистратор, при этом первый вход модулятора соединен с выходом детектора, а второй вход мо дулятора соединен с выходом генератора опорного напряжения, с первым входом источника компенсирующего напряжения и с опорным входом синхронного детектора, сигнальный вход которого через последовательно соединенные блок компенсации и усилитель подключен к выходу модулятора, а выходсинхронного детектора соединен свходом низкочастотного фильтра, выходкоторого подключен к второму входуисточника компенсирующего напряжения,вторым выходом соединенного с вторым регистратором.2, Радиометр по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что источник компенсирующего напряжения выполнен ввиде последовательно соединенныхблока ограничителей по минимуму имаксимуму, блока управления, генератора импульсов, реверсивного счетчика, знаковый вход которого черезкоммутатор направления счета подключен к второму выходу блока управления, преобразователя код-напряжениеи второго модулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 587416, кл. С 01 й 29/26, 1976,2, Справочник по радиоэле ктрони ке .Под ред. А,А.Куликовского. Т.3, М.,Кор Заказ 39 илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проек 1 Тираж 717 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Рауаская наб., д.4/