Многоканальный спектроанализатор с временным интегрированием

Многоканальный спектроанализатор с временным интегрированием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области оптической обработки информации. Многоканальный спектроанализатор (ЖСА) с временным интегрированием содержит М линеек, каждая из N источников 1 света, N блоков 2 управления, ци31индрические линзы (ЦЛ) 3, 4, 7, генератор 6 опорного сигнала, М блоков 8 отклоняющих устройств, установленных на фокусных расстояниях от ЦЛ 7 на каждой оптической оси, имеющих К оптических входов, К 1/2 Fg- Тц, где Fg - верхняя частота анализируемых сигналов; Т; - минимальная длительность световых импульсов, последовательно расположенные К сферических линз (СЛ) 9 и К позиционно-чувствительных фотоприемников 10 соответственно , при этом СЛ 9 установлены Н Н И II И 8 11 i 11 11У r I I I I л A-i-iJ±K s (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 О 01 Б 23/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4129240/24-21 (22) 25.08.86 (46) 15.06.88. Бюл. К- 22 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М.А.Бонч-Бруевича (72) А. Ф. Бухенский, С. В. Морозов, Т. Н. Сергеенко и В. И. Яковлев (53) 621.317.757(088.8) (56) Матиенко Б. Г. Многоканальные оптико-электронные методы обработки информации . Оперативно-информационные материалы заседания ОО ФА AH СССР по проблеме "Фундаментальные основы памяти и оптической обработки информации". Новосибирск, 1978, 9 4 5, с. 6.

Псалтис Д. Двумерная оптическая обработка сигналов с использованием одномерных входных устройств °

ТИИЗР, 1984, т. 72, Н 7, с. 240-255.

„„SU 1402959 А I (54) МНОГОКАНАЛЬНЬП1 СПЕКТРОАНА11ИЗАТОР

С BPENEHHbIM ИНТЕГРИРОВАНИЕМ (57) Изобретение относится к области оптической обработки информации. Многоканальный спектроанализатор (МКСА) с временным интегрированием содержит

М линеек, каждая из N источников 1 света, Н блоков 2 управления, ципиндрические линзы (ЦЛ) 3, 4, 7, генератор 6 опорного сигнала, M блоков 8 отклоняющих устройств, установленных на фокусных расстояниях от ЦЛ 7 на каждой оптической оси, имеющих

К оптических входов, К = 1/2 F TM, где F> — верхняя частота анализируемых сигналов; Т,„ - минимальная длительность световых импульсов, последовательно расположенные К сферических линз (СЛ) 9 и К позиционно-чувствительных фотоприемников 10 соответственно, при этом СЛ 9 установлены

1402959 на фокусных расстояниях ат соответствующих блоков 8 отклоняющих устройств, акустооптический модулятор 5 света, выполненный в виде многогранника с

2М попарно параллельными боковыми гранями и параллельными торцовыми

Изобретение относится к оптичес-. кой обработке информации и может быть использовано для спектрального анализа множества сигналов.

Целью изобретения является увели- 5 чение производительности устройства путем увеличения числа обрабатываемых каналов, Функциональная схема многоканального спектроанализатора с временным интегрированием приведена на чертеже.

Устройство содержит М линеек, состоящие каждая из N источников 1 света каждый из которых электрически

15 связан с выходом одного из И блоков

2 управления, входы которых являются входами спектроанализатора, и оптически связан через первые 3 и вторые

4 цилиндрические линзы с акустооптическим модулятором 5 света (АМС), 20 на электрический вход которого пода1 ется сигнал генератора 6 опорного сигнала. М оптических выходов AMC 5 связаны через третьи цилиндрические

l линзы 7 с соответствующими блоками 8 отклоняющих устройств, каждый из которых, в свою очередь, через К сферических линз 9 оптически связан с К фотоприемниками 10 (чертеж выполнен для случая М = 2„ К = 3}, Логические входы генератора 6 опорного сигнала и блоков 2 управления электрически связаны с первым выходом счетчика 11 адреса, второй выход которого электрически связан со счетным входом генератора 6 опорного сигнала, а вход— с электрическим выходом тактового генератора 12.

Устройство работает следующим образом.

К входных сигналов, подводимых к каждому из М N блоков 2 управления, с помощью соответствующего блока управления дискретизируются во времени гранями в виде правильных многоугольников, на одну из которых нанесен пьезопреобразователь, а на другую поглотитель. МКСА высокопроизводителен. 1 ил. и представляются в виде U„(t)

1 — U„(iat), где dt —, Fa1=о "в верхняя частота исследуемых сигналов.

При этом длительность дискретизируемых импульсов Т„выбирается равной минимальной длительности световых импульсов источников света. Таким образом, источники света, запускаемые от блоков 2 управления, за период дискретизации д1 генерируют последо-. вательно К световых импульсов, промодулированных отсчетами входных сигналов, при этом К = 1/2 F>T„. Световые пучки линеек источников 1 света преобразуются цилиндрическими линзами 3 и 4 таким образом, что на АМС 5 падают световые волны вдоль M оптических осей устройства, AMC 5 выполнен в виде многогранника, имеющего

2М попарно параллельных боковых граней и параллельные торцовые грани (правильные многоугольники), на одну из которых нанесен преобразователь, а на другую — поглотитель. Каждая из оптических осей устройства перпендикулярна по отношению к двум боковым граням и направлению распространения ультразвуковых волн. Световые волны, распространяющиеся вдаль М оптических граней устройства, дифрагируют на

AMC 5, который возбуждается от генератора 6 опорного сигнала. Последний к моменту времени формирования i-x отсчетов в первых И М каналах, в которых отсчеты берутся коммутаторами одновременно, генерирует опорную функцию f,(t), представляющую собой ядро реализуемого преобразования

Фурье. Затем генератором 6 опорного сигнала обеспечивается перенос данной опорной функции на несущую частоту, которая лежит в полосе рабочих ча3 140 стот АМС 5. Этот сигнал вводится в

AMC 5. В момент времени t = KT + где Т вЂ” апертурное время АМС 5, линейки источников 1 света, в которых каждьп источник света оказывается промодулированным -м отсчетом соответствующего К-го канала, генерируют вспышку света длительностью Тд. После дифракции световых пучков, которые распространяются вдоль М оптических осей и каждый из которых является сигналом от N источников света соответствующей линейки, в первом дифракционном порядке в фокальной плоскости третьей цилиндрической линзы 7 формируется спектр произведения U<(igt) f; ((К-0,05)T + —,), где

Х

Ч вЂ” скорость ультразвуковых волн;

Х вЂ” координата вдоль направления распространения ультразвуковых волн.

В фокальной плоскости линзы 7 размещен блок 8 отклоняющих устройств, который обеспечивает в зависимости от несущей частоты генератора 6 опорного сигнала определенное направление распространения световых пучков, принадлежащих ш-й оптической оси.

Световые пучки, отклоненные в К-м направлении, преобразуются сферической линзой 9 в плоскую волну, регистрируемую фотоприемником 10, обеспечивающим режим временного интегрирования.

i-e отсчеты следующих (К+1)-х каналов по всем M источникам света вво2959

5

30 идет обработка (i+1)-х отсчетов. 0существляется замена опорной функции

Г;(1) и последовательный перебор несущих частот ь>,, что позволяет обеспечить суммирование отсчетов па соответствующим каналам. Па каждом из

М К фотоприемников 10, обеспечивающих режим временного накопления, формируются дискретные преобразования

Фурье па N каналам.

Синхронизацию работы блоков 2 управления, т.е. моментов времени генерирования световых импульсов источниками 1 света, со сменой генераторам 6 опорного сигнала несущих частот ы обеспечивают счетчик 11 адреса и тактовый генератор 12, управляя логическими входами соответствующих устройств. Счетный вход генератора б опорного сигнала электрически связан с соответствующим выходом счетчика

11 адреса, что обеспечивает синхронную смену опорных функций f; к моментам времени t = idt.

Таким образом, многоканальный, спектроанализатор с временным интегрированием выполняет дискретное преобразование Фурье входных сигналов по М К И каналам одновременно, что обеспечивает увеличение производительности в М -К раз по сравнению с прототипом

Формула и з а б р е т е н и я дятся в оптическую систему синхронно в момент времени t, = (К+1)Т + iat.

При этом в АМС 5 подается опорная функций f.(t) на другой несущей частоте с „. В фокальной плоскости световое пятно (К+1}-х каналов оказывается смещенным в пространстве по отношению к К-м каналам, и блоки

8 отклоняющих устройств найравляют световые волны в (К+1)-е направления, Таким образом, по каждой из М оптических осей световое распределение преобразуется (К+1)-й сферической линзой 9 и регистрируется (К+1)-м интегрирующим во времени фотоприемником 10.

Учитывая сказанное, можно записать

К 4 d t/T. При выполнении этого условия после регистрации i-го отсчета

К каналов, вводимых с помощью М N источников света, начиная с момента времени С = (i+1)dt в спектроанализаторе аналогично описанному вьппе

Многоканальный спектроанализатор с временным интегрированием, содержащий расположенные на одной оптической оси и оптически связанные первую линейку И источников света, каждый из которых электрически связан с выходом соответствующего из N блоков управления, входы которых соединены с входами спектроанализатора, три цилиндрические линзы, акустооптический модулятор, электрически связанный с генератором опорного сигнала, первун) сферическую линзу и первый позиционночувствительный фотоприемник, установленный в фокальной плоскости сфери- . ческой линзы, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью увеличения производительности устройства путем увеличения. числа обрабатываемых канапав, он содержит дополнительно

M-1 линеек источников света, где Мчисло оптических осей устройства, каждая из которых установлена на со14029

Составитель И. Коновалов

Редактор И. Рыбченко Техред Л.Сердюкова Корректор А. Обручар

Заказ 2853/35 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ответствующей оптической оси устрой.= ства, электрически связанных с выходами соответствующих из N(M-1) дополнительных блоков управления, 5

К входов которых соединены с входами спек тро анализатора, 3 (N-1 ) цилиндрические линзы, установленные по три на каждой из М-1 оптических осей устройства, M блоКов отклоняющих устройств, установленных на фокусных расстояниях от третьей цилиндрической лиизы на каждой оптической оси устройства, имеющих К оптических входов, где К = 1/2 F>Tv, 1"a — верхняя часто-15 та анализируемых сигналов, Т д — минимаЛьная длительность световых импульсов, каждый из которых связан с соотВетствующими последовательно рас" поЛоженными сферической линзой и позиционно-чувствительным фотоприемником, причем первая и дополнительные

59 6

N(K-1) сферических линз установлены на фокусных расстояниях от соответствующих блоков отклоняющих устройств, а каждый из M(K-1) дополнительных позиционно-чувствительных фотоприемников установлен в фокальной плоскости соответствующей сферической линзы, последовательно соединенные тактовый генератор и счетчик адреса, первый выход которого подключен к логическим входам блока управления и генератора ойорного сигнала, а второй выход — к счетному входу генератора опорного сигнала, при этом акустооптический модулятор выполнен в виде многогранника с 2М попарно параллельными боковыми гранями и параллельными торцовыми гранями в виде правиль1 ных многоугольников, на одну из которых нанесен пьезопреобразователь, а на другую — поглотитель.