Пристрій для автоматичного визначення частоти безперервних та імпульсно-модульованих сигналів у міліметровому та субміліметровому діапазонах довжини хвиль

Пристрій для автоматичного визначення частоти безперервних та імпульсно-модульованих сигналів у міліметровому та субміліметровому діапазонах довжини хвиль, що включає послідовно включені вхідний хвилевідний НВЧ тракт, низькотемпературний приймач на основі матриці з N надпровідних переходів Джозефсона як функції змінного параметра, малошумкий підсилювач сиг U 1 3 Найбільш близьким до технічної сутності, заявляємому пристрою, являється пристрій для визначення частоти електромагнітного випромінювання в субміліметровому діапазоні довжини хвиль [див. Авт. свід. СРСР №1688684, Денисов А. Г., Ларкин С. Ю., Оболонский В. А. и др., опубл. 1989р.]. Вказаний пристрій включає послідовно включені вхідний хвилевідний НВЧ тракт, низькотемпературний приймач на основі надпровідного переходу Джозефсона, як функції змінного параметру, малошумкий підсилювач сигналів матриці, аналого-цифровий та цифро-аналоговий перетворювачі для задання режиму ПД, пристрій обробки сигналу та відображення результатів вимірювання сигналу у вигляді персональної електроннообчислювальної машини (ПЕОМ) стандартної конфігурації. У цьому випадку в якості сигналу, що задає режим роботи ПД, використовується ступінчатонаростаючий сигнал, який формується цифроаналоговим перетворювачем. Тривалість часу вимірювання напруги постійного струму, що формується на виході ПД, пов'язано з протяжністю ступінчато-наростаючого струму і однозначно визначає швидкодію приладу. Істотно підвищити швидкодію вимірювання частоти НВЧ сигналів можна, суттєво скоротивши протяжність ступінчато-наростаючого струму. В основу корисної моделі, що пропонується, поставлена задача удосконалення пристрою для визначення частоти НВЧ сигналів на основі використання переходу Джозефсона, в якому шляхом введення нових елементів, визначеним чином пов'язаних з відомими, забезпечується такий технічний результат - можливість скорочення протяжності часу сигналу, який задає режим роботи ПД, що дозволить істотно підвищити швидкодію визначення частоти НВЧ сигналів у міліметровому та субміліметровому діапазонах довжин хвиль при збереженні високої точності вимірювання. Технічний результат досягається за рахунок того, що у відомому пристрої для автоматичного визначення частоти безперервних та імпульсномодульованих сигналів у міліметровому та субміліметровому діапазонах довжин хвиль, що включає послідовно включені вхідний хвилеводний НВЧ тракт, низькотемпературний приймач на основі матриці з N надпровідних переходів Джозефсона, як функції змінного параметру, малошумкий підсилювач сигналів матриці, аналого-цифровий та цифро-аналоговий перетворювачі, пристрій обробки та відображення результатів вимірювання сигналу у вигляді персональної електроннообчислювальної машини (ПЕОМ) стандартної конфігурації, згідно корисної моделі, послідовно до цифро-аналогового перетворювача, що формує лінійно наростаючий струм зсуву матриці надпровідних переходів Джозефсона, підключені (N-1) генераторів постійного струму зсуву, виходи генераторів постійного струму підключені до входів матриці N надпровідних переходів Джозефсона, а виходи матриці N надпровідних переходів Джозефсона з'єднані з входами малошумкого підсилювача послідовно з'єднаного з входами аналогоцифрового перетворювача плати вводу-виводу 53361 4 аналогових та дискретних сигналів, вбудованої в системний блок ПЕОМ. Кількість формувачів постійних струмів зсуву залежить від N - кількості переходів Джозефсону в матриці і дорівнює N-1. Відповідно величинни струмів зсуву визначаються: Іmахсн = dl(2n-1) - максимальна величина ступінчато-наростаючого струму; dl - крок квантування ступінчато-наростаючого струму; Іп1=k(2n+1)dI - величина постійного струму зсуву; k - номер генератора постійного струму зсуву. В цьому разі коефіцієнт скорочення протяжності циклу вимірювання дорівнює N. Таким чином, швидкодія визначення частоти fx підвищується в N раз при збереженні високої точності вимірювання. Нові ознаки, які має технічне рішення, що заявляється, забезпечують відповідність корисної моделі критерію "новизна". Істотні ознаки пристрою, які заявляються, забезпечують одержання технічного результату, що заявляється. Для підтвердження можливості здійснення корисної моделі прикладаються такі креслення, де: - на Фіг.1 показана функціональна схема пристрою, що заявляється; - на Фіг.2 показана схема підключення генераторів постійного та ступінчато-наростаючого струмів зсуву до джозефсонівських переходів. Пристрій передбачає роботу за заданим алгоритмом в режимі поєднання реєстрації і функціональної обробки вольтамперної характеристики, або в режимі реєстрації і формування файлу даних для наступної обробки. Режим визначення частоти супроводжуються графічною, або табличною Ілюстрацією результатів вимірювання та обробки. Результати визначення частоти сигналів електромагнітного випромінювання представляються у вигляді панорами діапазону частот з викидом, амплітуда якого пропорційна інтенсивності сигналу, а розміщення на осі абсцис - його частоті, або в цифровому вигляді на екрані монітора ПЕОМ. Для виконання вимірювальної процедури і задач обробки результатів вимірів у складі пристрою використовуються (Фіг.1, Фіг.2): 1 - центральний процесор, системний блок ПЕОМ- ядро керування та обробки результатів реєстрації на основі персонального комп'ютера; 2 - вбудована в системний блок ПЕОМ плата вводу-виводу аналогових та дискретних сигналів модуль АЦП/ЦАП, що виконує функції багатоканального пристрою для кодування посиленого інформаційного сигналу; 3 - цифро-аналоговий перетворювач і джерело опорної напруги, пристрій для декодування, у вигляді цифро-аналогового перетворювача, відліків функції струму зсуву ПД, що програмне генерується; 4 - багатоканальний аналого-цифровий перетворювач; 5 - малошумкий багатоканальний підсилювач; 5 53361 6 - монітор; 7 - клавіатура; 8 - миша; 9 - принтер; 10 - генератори постійного струму зсуву ; 11 - матриця з N надпровідних переходів Джозефсона; 12 - кріостат; 13 - хвилеводний відгалужувач; 14 - детекторна секція; 15 - пристрій формування імпульсу запуску; 16 - генератор ступінчато-наростаючого струму зсуву; 17 - генератор постійного струму зсуву; 18 - матриця надпровідних переходів Джозефсону; 19, 20 - генератори постійного струму зсуву. Пристрій працює наступним чином. НВЧ сигнал, що поступає на вхід хвилеводного тракту частотміру Вх. НВЧ (Фіг.1), через хвилеводний відгалужувач 13 подають на детекторну секцію 14 та матрицю надпровідних переходів 11. Сигнал з виходу детекторної секції 14 поступає на вхід пристрою формування імпульсу запуску циклу вимірювання 15. Сформований імпульс через плату вводу-виводу аналогових та дискретних сигналів 2, що підключена до системної шини системного блоку ПЕОМ 1, ініціює запуск виконання програми Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 реєстрації вольтамперної характеристики матриці надпровідних переходів 11. В процесі здійснення реєстрації системний блок ПЕОМ 1 формує сигнали (коди) керування цифро-аналоговим перетворювачем 3, який у свою чергу формує напругу UЦАП для керування генератором ступінчатонаростаючого струму зсуву 16, вихідний струм якого додається до струмів генераторів постійного струму 17, 19, 20 (Фіг.2), утворених джерелом опорної напруги 3 і резисторами матриці зважених резисторів 10 для завдання робочого режиму матриці надпровідних переходів Джозефсону 18. Вихідні напруги матриці надпровідних переходів через багатоканальний малошумкий підсилювач 5 та аналого-цифровий перетворювач 4 піддаються аналого-цифровому перетворенню і записуються в оперативну пам'ять системного блоку ПЕОМ 1. Після закінчення циклу реєстрації комп'ютер виконує розрахунок частоти (або спектру) НВЧ сигналу і виводить результати розрахунків на екран монітору 6 персонального комп'ютера ПЕОМ 1. Корисна модель може знайти широке застосування в радіотехнічних вимірюваннях, зокрема, в пристроях на основі використання переходу Джозефсона [ПД] для визначення частоти електромагнітного випромінювання у міліметровому та субміліметровому діапазонах довжин хвиль. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601