Квантовый магнитометр

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при физических и биомагнитных измерениях. Цель изобретения - повышение разрешающей способности. Поставленная цель досжигается обеспечением возможности (9 осуществления однократного детектирования однополосного сигнала, выделенного полосовым фильтром 3, при введении в схему синтезатора частот 10 синхронизированного с ВЦ-генератором 9. Магнитометр также содержит ВЧ- СКВИД 1, предварительный усилитель 2, ВЧ-усилитель 4, синхронный детектор 5 и интегратор 6, схему возврата 7 буферный усилитель 8. Синтезатор содержит делитель частоты I1, фазовый детектор 12,.корректируюший фильтр 13, управляющий генератор 1, смеситель 15. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ „ ф ",с,""ес "" „„QADI „„1701034 А1 (я)з с 01 к 33/035

ГОСУДАРСТВЕHHOE ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ :, :- : — "

К АВТОРСКОМУ СЕ1ИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4706378/21

:(22) 14.0б.89 (46) 23.06.93. Бюл. Р 23 (71) Физико-технический институт низких температур Ан УССР (72) А.ПЯривецкий

{54) КВАНТОВЫЙ ИАГНИТОИЕТР (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при физических и биомагнитных измерениях.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности. Поставленная цель достигается обеспечением возможности

Изобретение относится к приборостроению и може быть использовано при физических и биомагнитных изме-рениях.

Цель изобретения » уменьшение искажений и повышение разрешающей способности устройства путем сужения полосы пропускания за счет однополосной обработки сигнала.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2. приведен спектр сигнала на выходе СКВИДа.

Иагнитометр содержит последовательно соединенные ВЧ-СКВО 1, пред.варительный усилитель 2; полосовай фильтр 3, ВЧ-усилитель 4, синхронный детектор 5 и интегратор 6, выход. которого соединен через первый масшта" бируюций резистор с контуром СКВИЛа

1, с входом схемы возврата 7, включенной в цепь обратной связи интег" . ратора 6, и через буферный усилитель осуществления однократного детектирования однополосного сигнала, выде. ленного полосовым фильтром 3, при введении в схему синтезатора частот

10 синхронизированного с ВЧ-генератором 9. Магнитометр также содержит ВЧСКВИД 1, предварительный усилитель 2, - ВЧ-усилитель 4, синхронный детектор

5 и интегратор б, схему возврата 7, буферный усилитель 8, Синтезатор содержит делитель частоты 11, фазовый детектор 12, корректируюший фильтр

13, управляющий генератор 14, смеситель 15. 2 ил, 8 - с, выходом устройства, а также

8Ч-генератор 9, выход, которого соединен с входом синтезатора частот 10, а через второй масштабирующий резистор - с контуром СКВИДа. Синтезатор частот содержит делитель частоты 11, выход которого соединен с соединенными в кольцо фазовым детектором 12, корректируюцим фильтром 13, управляе" мым генератором 14 и смесителем 15.

Первый выход синтезатора соединен с вторым входом синхронного детектора

5, второй выход - через третий масш-, табирующий резистор с контуром ВЧСКВИДа.

Работа магнитометра основана на известном принципе однополосной обработки сигналов, который широко используется в радиосвязи для более эффективного использования мощности передатчика и двукратного сужения полосы частот,.занимаемой одним кана1701034 лом связи и эфира. Этот принцип осно" вывается на том, что при амплитудной модуляции вся информация модулирующем сигнале заложена в одной из боковых полос, поэтому оказывается достаточным обрабатывать только одну бо.ковую полосу. При двойной амплитудной модуляции, которая наблюдается . e данном случае, вся информация о мо- 10 дулирующвм сигнале заложена в одной из боковых полос одной из поднесущих частот F + †.F которые образуются в результате появления комбинационных составляющих частот

Р и Г< на нелинейном элементе (СКВИДе) (см. 0иг.2). Полосовой фильтр 3, на который нагружен предварительный усилитель 2, имеет полосу пропуска-. ния, равную полосе исследуемого сиг- 0 нала П и центральную частоту

Р = Р + -F + -nc/2 (l)

<Р о r

Ф

Наличие полосового фильтра позволяет не менее, чем в 6 раз уменьшить 25 полосу пропускания ВЧ-тракта и во столько же раз увеличить отношение . сигнал/шум по мощности в сравнении с прототипом. Для исключения из тракта прохождения сигнала АИ детектора, ко- щ торый приводит к появлению искажений сигнала и дополнительных шумов, и обеспечения возможности осуществления однократного детектирования однополосного сигнала, выделенного полосовым Фильтром 3, в схему магнитометра введен синтезатор частот F< и Р синхронизованный с генератором высокой частоты F Тогда на синхронный детектор 5 -a качестве опорного пода" 40 ется сигнал с выхода управляемого генератора 14, имеющего частоту F одной иэ поднесущих, т,е, Р2 Ро + Р . (2) .45

Чтобы при синхронном детектировании исключались искажения спектра сигнала, обусловленные смещением " спектра продетектированного сигнала при невыполнении условия (2), управляемый генератор включен в схему

ФАПЧ, которая обеспечивает синхронность сигналств с частотами Fo, Р, и

Р . Для этого сигнал с частотой Р с выхода управляемого генератора .14. подается на первый. вход смесителя 15, на второй вход. которого подается сигнал от ВЧ-генератора 9 с частотой Р

С выхода смесителя 15 сигнал разностной частоты (Fg — F ) поступает на первый вход фазового детектора 12, на второй вход которого поступает сигнал с частотой F<, полученной путем деления частоты F делителем частоо ты 11 в целое число раз. Эти сигналы. сравниваются по фазе. Появляоцийся в результате сигнал оаибки с выхода фазового детектора через корректирующий фильтр 13 изменяет частоту управляемого генератора 14 так, чтобы выполнялось равенство Р— Р, = F, с точностью до фазы.

Формула и э о б р е т е н и я

1. Квантовый магнитометр, содержащий высокочастотный СКВИД, выход которого соединен с входом предварительного усилителя, последовательно соединенные высокочастотный усилитель, синхронный .детектпр и интегратор, вы-. ход которого соединен через первый масштабирующий резистор с контуром

СКВИДа, с входом схемы возврата, включенной в цепь обратной связи интегратора. и через буферный усилитель с выходом устройства, генератор высокой частоты, выход которого через второй масштабирующий резистор соединен с контуром СКВИДа, третий масштабирующий резистор, соединенный с контуром СКВИДа, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности путем сужения полосы пропускания за счет однополосной обработки сигнала, в него введены полосовой фильтр, включенный между предварительным усилителем и усилителем высокой частоты, и синтезатор частот F< и F<, синхронизированный с генератором частоты, при атом вход синтезатора частоты соединен с выходом генератора высокой частоты, первый выход - с вторым входом синхронного детектора, а второй выход - с третьим масштабирующим.резистором, 2. Иагнитометр по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что синтезатор частот содержит соединенные в кольцо фазовый детектор, корректирующий

Фильтр, управляемый генератор, выход которого является выходом сигнала с частотой F, смеситель и делитель частоты, вход которого, являющийся входом синтезатора, соединен с ВТо рым входом смесителя, а выход, являющийся выходом сигнала с частотой Р,, соединен с вторым входом фазового детектора.

>yoiog4

sf ) Составитель О,Раевская

Техрел М,Моргентал Корректор M,Êeðåöìàí

Редактор Т.Иагова

Заказ 2378 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101