SU613339A1 - Meter of correlation of coherent optic sources - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и кващтовой электронике.This invention relates to measurement technology and electrical engineering.

Известен измеритель коррел ции когерентных оптических источников, содержащий фотоэлектронный умножитель, выход которого соединен одновременно с первьгми входами двух смесителей, перемножитель-усреднитель, выход которого соединен с входом регистратора , два гетеродина, генератор опорных сигналов , один вы-ход которого соединен с управл ющим входам первого гетеродина, а другой выход соединен через блок переменной задержки с управл ющим входом второго гетеродина 1.A coherent optical source correlation meter is known that contains a photomultiplier tube whose output is connected simultaneously with the first inputs of two mixers, an averaging multiplier whose output is connected to the recorder input, two heterodyne, a generator of reference signals, one output of which is connected to the control inputs the first local oscillator, and the other output is connected via a variable delay unit with the control input of the second local oscillator 1.

Однако известный измеритель обладает недостаточной точностью измерени , так как трудно исключить попадание на вход перемйожител  частотных компонент спектра многочастотных гетеродииов.However, the known meter has insufficient measurement accuracy, since it is difficult to exclude the frequency components of the multi-frequency heterodyne spectrum from entering the transceiver input.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  коррел ции.The purpose of the invention is to improve the accuracy of correlation measurements.

Дл  этого в измеритель коррел ции когерентных оптических источников, содержащий фотоэлектронный умножитель, выход которого соединен одновременно с лервыми входами двух смесителей, перемножитель-усреднитель , выход которого соединен с входом регистратора , два гетеродина, генератор опорных сигналов, один выход которого соединен с управл ющим входом первого гетеродина, аTo do this, a coherent optical source correlation meter containing a photomultiplier tube, the output of which is connected simultaneously with the left inputs of two mixers, the multiplier-averager, the output of which is connected to the recorder input, two heterodyne, a generator of reference signals, one output of which is connected to the control input first heterodyne, and

другой выход соединен через блок переменной задержки с управл ющим входом второго гетеродина, введены два фильтра нижних частот, два синхронных детектора и две нониусные линии задержки, при этом первый вход каждого синхронного детектора через фильтр нижних частот соединен с выходом соответствующего смесител , второй вход - с выходом соответствующего гетеродина, второй вход каждого смесител  соединен с выходом гетеродина через нониусную линию задержки , а выходы синхронных детекторов соединены с входами перемножител -усреднител .the other output is connected via a variable delay unit to the control input of the second local oscillator, two low-pass filters, two synchronous detectors and two nonius delay lines are introduced, the first input of each synchronous detector is connected to the output of the corresponding mixer through the low-pass filter the output of the corresponding local oscillator, the second input of each mixer is connected to the output of the local oscillator through the Vernier delay line, and the outputs of the synchronous detectors are connected to the inputs of the multiplier-simulator.

На чертеже изображена структурна  электрическа  схема предложенного измерител .The drawing shows a structural electrical circuit of the proposed meter.

Измеритель содержит. фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 1, выход которого соединен одновременно с первыми входами двух смесителей 2 и 3, перемножитель-усреднитель 4, выход которого соединен с входом регистратора 5, два гетеродина 6 и 7, генератор 8 опорных сигналов, один выход которого соединен с управл ющим входом первого ге теродина 6, а другой выход соединен через блок 9 переменной задержки с управл ющим входом второго гетеродина 7, два фильтра 10 и И нижних частот, два синхронных детектора 12 и 13 и две нониусные линии задержки 14 и 15, при этом первые входы синхронныхMeter contains. photomultiplier (PMT) 1, the output of which is connected simultaneously with the first inputs of two mixers 2 and 3, the multiplier-averager 4, the output of which is connected to the input of the recorder 5, two local oscillators 6 and 7, the generator 8 of the reference signals, one output of which is connected to the control The first input of the first heterodyne 6, and the other output is connected via a variable delay unit 9 to the control input of the second local oscillator 7, two filters 10 and lower frequencies, two synchronous detectors 12 and 13 and two nonius delay lines 14 and 15, with the first synchronous inputs

детекторов 12 и 13 через фильтры 10 и 11 нижних частот соединены с выходами соответствующих Смесителей 2 и 3, вторые входы- с выходами соответствующих гетеродинов 6 и 7, вторые входы смесителей 2 и 3 соединены с выходами гетеродинов 6 и 7 через нониусные линии задержки 14 и 15, а выходы синхронных детекторов 12 и 13 соединены с входа1МИ перемножител -усредннтел .detectors 12 and 13 through the filters 10 and 11 of the lower frequencies are connected to the outputs of the corresponding Mixers 2 and 3, the second inputs with the outputs of the corresponding local oscillators 6 and 7, the second inputs of the mixers 2 and 3 are connected to the outputs of the local oscillators 6 and 7 via the Vernier delay lines 14 and 15, and the outputs of the synchronous detectors 12 and 13 are connected to input 1 of the multiplier-averager.

Р1змеритель работает следующим образом.P1 meter works as follows.

Излучение исследуемого источника направл етс  на ФЭУ1, который детектирует колебани  этого источника, в результате чего на выходе ФЭУ 1 формируетс  шумовой сигнал,  вл ющийс  огибающей исследуемого излучени . Так как между коррел ционной функцией исследуемого излучени  и его огибающей существует жестка  и однозначна  св зь, то на выходе ФЭУ 1 формируетс  огибающа  исследуемого излучени , щирина спектра которой обратно пропорциональна времени коррел ции исследуемого излучени . В зависимости от величины времени коррел ции исследуемого излучени  щирина спектра огибающей на выходе ФЭУ 1 может измен тьс  от нескольких единиц досотен мегагерц, поэтому ФЭУ 1 должен быть достаточно щирокополосным . Сигнал на выходе ФЭУ 1 подвергаетс  коррел ционному анализу. С этой целью с помощью гетеродинов 6 и 7 и щирокополосных смесителей 2 и 3 осуществл етс  разбиение спектра огибающей исследуемого излучени  на п участков и их перенос в одну и ту же область низких частот. В результате спектр огибающей исследуемого излучени  сЖИмаетс  в 2п раз. Чтобы сохранить всю информацию , заключенную в щ роком спектре огибающей исследуемого излучени , спектр колебаний многочастотных гетеродинов 6 и 7 должен представл ть собой сетку п частот одинаковой амплитуды, равномерно распределенных в пределах спектра огибающей исследуемого излучени  на выходе ФЭУ 1, а посто нна  времени выбираетс  таким образом , чтобы амплитуда напр жени  на выходе фильтров 10 и 11 нижних частот не И31мен лась в течение периода повторени  импульсов гетеродинов 6 и 7. Нониусные линии задержки 14 и 15, установленные на вторых входах смесителей 2 и 3, обеспечивают необходимое дл  нормальной работы синхропных детекторов 12 и 13 опережение разр дных импульсов ПО отнощению к папр жепию, снимаемому с выходов смесителей 2 и 3. Узкополосные (сжатые в частотной области) сигналы с выхода каждого снихронного детектора 12 и 13 пост пают па перемножитель-усреднитель 4, с по,мощью которого перемножаютс  и усредн ютс  во времени, а затем фиксируютс  регистратором 5, щкала которого откалибрована в величинах коэффициента коррел ции . Ввод  временную задержку в запуске гетеродина одного канала коррел тора отпосительно запуска гетеродина .BTopoio канала коррел тора, можно исследовать коррел ционную функцию когерентных колебаний и по шкале временных задержек блока 9 переменной задержки произвести отсчет времени (радиуса) коррел ции исследуемого излучени . Период повторени  имлульсов генератора 8 опорных сигналов определ ет максимальную величину вводимой задержки и должен быть выбран в соответствии с требуемым диапазоном измерений времени коррел ции. Точность измерени  коррел ции на выходеThe radiation of the source under investigation is directed to the PMT1, which detects oscillations of this source, as a result of which a noise signal is generated at the output of the PMT 1, which is the envelope of the radiation under study. Since there is a rigid and unambiguous relationship between the correlation function of the radiation being studied and its envelope, the envelope of the radiation under study is formed at the output of the PMT, the width of the spectrum of which is inversely proportional to the correlation time of the radiation under study. Depending on the magnitude of the correlation time of the studied radiation, the width of the envelope spectrum at the output of the photomultiplier 1 can vary from a few units to a megahertz, therefore the photomultiplier 1 must be broadband enough. The signal at the PMT output 1 is subjected to correlation analysis. For this purpose, using the local oscillators 6 and 7 and the wideband mixers 2 and 3, the spectrum of the envelope of the radiation under study is divided into n sections and transferred to the same low-frequency region. As a result, the envelope spectrum of the radiation under study is compressed by 2n times. In order to preserve all the information enclosed in the fringe spectrum of the radiation envelope, the vibrational spectrum of the multi-frequency local oscillators 6 and 7 must be a grid of n frequencies of the same amplitude uniformly distributed within the envelope spectrum of the investigated radiation at the output of the photomultiplier 1, and the time constant is chosen as Thus, the amplitude of the voltage at the output of the low-pass filters 10 and 11 will not change during the pulse repetition period of the local oscillators 6 and 7. The Vernier delay lines 14 and 15 are set to The second inputs of mixers 2 and 3 provide for the synchronous detectors 12 and 13, which are necessary for normal operation, to anticipate discharge pulses in terms of the output taken from the outputs of mixers 2 and 3. Narrowband (compressed in the frequency domain) signals from the output of each snifron detector 12 and 13 post the multiplier-averager 4, with the help of which they multiply and average over time, and then they are recorded by the recorder 5, whose scale is calibrated in terms of the correlation coefficient. Entering a time delay for starting the local oscillator of one channel of the correlator to launch the local oscillator .BTopoio of the correlator channel, you can examine the correlation function of coherent oscillations and read the correlation time (radius) of the investigated radiation on the time delay scale of the variable delay unit 9. The repetition period of the oscillations of the generator 8 of the reference signals determines the maximum value of the input delay and must be chosen in accordance with the required measurement range of the correlation time. Output Correlation Measurement Accuracy

пере,мпожител -усредпител  4 определ етс  отношением напр жени  коэффициента коррел ции к папр жепию щума.The transducer capacitor 4 is determined by the ratio of the correlation coefficient voltage to the syrup terminal.

В предложенном измерителе непосредственное попадание на входы перемножител усреднител  частотных компонент спектра многочастотных гетеродинов предотвращаетс  тем, что вместо узкополосных усилителей промежуточной частоты с высокой избирательпостью и большим коэффициентом усилени  используютс  фильтры нижних частот и синхронные детекторы, при этом обработка преобразованпых сигналов ведетс  пе на промежуточной , а на низкой частоте, что значительно ловышаст точность измерени  коррел ции .In the proposed meter, direct hit to the multiplier multiplier inputs of the frequency components of the multi-frequency oscillator frequency range is prevented by using low-pass filters and synchronous detectors instead of narrow-band intermediate frequency amplifiers with high selectivity and high gain, while low frequency, which significantly reduces the accuracy of correlation measurements.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР ДГ 531416, кл. G 060 9/00, 1975.1. USSR author's certificate DG 531416, cl. G 060 9/00, 1975.