Акустооптический спектроанализатор с временным интегрированием

Акустооптический спектроанализатор с временным интегрированием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к оптической обработке информации и предназначено для спектрального анализа сигналов в реальном масштабе времени. Спектроанализатор содержит последовательно расположенные на одной оптической оси и оптически сопряженные источник излучения 1, блок формирования пучка 2, акустооптический модулятор 3, блок переноса изображения 4, фотоприемник 5, электрический выход которого соединен с выходом спектроанализатора, а также блок управления 9, электрически соединенный с источником излучения 1, генератор линейно-частотно-модулированного сигнала 6, смеситель 10, один из входов которого подключен к выходу генератора несущей частоты 11, а выход - к электрическому входу акустооптического модулятора 3, при этом первый вход блока управления 9 подключен к входу спектроанализатора. С целью расширения полосы частот анализируемых сигналов в устройство введены полосовой фильтр 8 и квадратор 7, причем выход генератора линейно-частотно-модулированного сигнала 6 соединен с вторым входом смесителя 10 и входом квадратора 7, выход которого подключен к входу полосового фильтра 8, своим выходом соединенного с вторым входом блока управления 9. Формирование сигнала, поступающего на этот вход, путем возведения в квадрат и последующей фильтрации линейно-частотно-модулированного сигнала обеспечивает удвоение по сравнению с прототипом полосы анализатора при сохранении полосы акустооптического модулятора 3. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU 1497583 (51)4 G 01 R 23/17

Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4333244/24-21 (22) 21.11.87 (46) 30.07.89. Бюл. 9 28 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф.M.À.Áîí÷-Бруевича (72) АМ.Бухенский, С,В.Морозов и В.И.Яковлев (53) 621.317.757 (088.8) (56) Труды ЛПИ.-Л., 1982. Ф 387, с.82-84 °

ТИИЗР, 1984. т.72, 9 7, с.240-255.

2(54) АКУСТООПТИЧЕСКИИ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР С ВРЕМЕННЫМ ИНТЕГРИРОВАНИЕМ (57) Изобретение относится к оптической обработке информация и предназначено для спектрального анализа сигналов в реальном масштабе времени.

Спектроанализатор содержит последовательно расположенные на одной оптической оси и оптически сопряженные источник излучения 1, блок формирования пучка 2, акустооптический модулятор 3, блок переноса изображения 4, 3 1497583 фотоприемник 5, электрический выход которого соединен с выходом спектроанализатора, а также блок управления

9, электрически соединенный с источ5 ником излучения 1 генератор линейночастотно-модулированного сигнала б, смеситель 10 один из входов которого подключен к выходу генератора несущей частоты ll, а выход — к злект- 10 рическому входу акустооптического мод1улятора 3, при этом первый вход блока управления 9 подключен к входу спектроанализатора. С целью расширения полосы частот анализируемых сиг- 15 налов в устройство введены паласовой фильтр 8 и квадратор 7, причем выход генератора линейно-частотно-модулированного сигнала 6 соединен с вторым входом смесителя 10 и входом квадратора 7, выход которого подключен к входу паласового фильтра 8, своим В61ходом соединенного с вторым входом блока управления 9. Формирование сигнала, поступающего на этот вход, путем возведения в квадрат и последующей фильтрации линейно-частотно-модулированногo сигнала обеспечивает удвоение па сравнению с прототипом полосы анализа при сохранении полосы акустооптического модулятора 3 ° I ил, Изобретение относится к технике оптической обработки информации и может быть использовано при решении, связанных со спектральным анализам сигналов в реальном масштабе времени. 25

Цель изобретения — расширение

Полосы анализируемых сигналов.

На чертеже приведена структурнафункциональная схема устройства.

Устройство содержит последовательно расположенные на одной оптической оси и оптически сопряженные

Источник 1 излучения, блок 2 формирования пучка, акустооптический мо- 35 дулятор (АОМ) 3, блок 4 переноса

Изображения, фотоприемник 5, электриЧеский выход которого связан с выходам устройства, а также последовательна электрически соединенные гене- 40 ратор 6 линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала, квадратор 7, паласовой фильтр 8 и блок 9 управления, другим входом подключенный к входу .устройства. 45

Первый вход смесителя 10 соединен

С выходом генератора несущей частоты (ГНЧ) 11. Выход генератора 6 ЛЧМ-сигнала подключен к второму входу смесителя 10, выход которого подключен к электрическому входу АОМ 3, а выход блока 9 управления — к электрическому входу источника 1 излучения.

Устройство работает следующим образом. 55

Сигнал генератора, 6 ЛЧМ-сигнала подается на квадратор 7 и смеситель !

О, на другой вход которого подает"я сигнал ГНЧ 11. В результате на ныходе смесителя 10 формируется сигнал ц" где а u — центральная частота АОМ 3; центральная частота ЛЧМсигнала; р — коэффициент ЛЧМ-сигнала, AOM 3 работает в режиме Брегга (модуляции по амплитуде). Квадратор

7 формирует на выходе сигнал, описываемый выражением: сов (<> t + р t ) .

Фильтр 8 выделяет полезное спектральное распределение, соответствующее сигналу cos(2a t + 2р t ), и в результате с помощью блока 9 управления излучение источника 1 модулируется по интенсивности сигналом

V(t) а + v(t) cos(2 t + 2yt ), где V(t) — анализируемый сигнал; а — опорний уровень, выбираемый из условия а w max/U(t) /.

Световой пучок источника 1 преобразуется блоком 2 формирования так, что на АОМ 3 падает плоская волна.

После дифракции на AOM 3 световой пучок преобразуется блоком 4 переноса изображения (сначала выполняется одна- или двумерное преобразование

Фурье, затем отфильтровываются неинформационные составляющие, а распределение, соответствующее одному из первых дифракционных порядков, вновь подвергается преобразованию Фурье), 583

Таким образам, формирование опор ного сигнала путем возведения ЛЧМсигнала в квадрат с последующей фильтрацией обеспечивает удвоение полосы анализируемых сигналов при сохранении полосы ЛОМ.

I(x, t)=ja+U(t) cos(2с,t+2 р с )) х где х — координата вдоль направления распространения ультразвуковых волн в А0М 3;

V — скорость распространения ультразвуковых волн.

Информационная составляющая заряда, накопленного фотоприемником 5 за время Т, равное длительности сигнала, с учетом усреднения на интервале (О; Т ) слагаемых, содержащих радиочастоты;

О (х) = (U(t) cos(2 с, — — + х о V о

25 х х

+2р — -+4р — — ) dt 2 Г V

30

Составитель И.Коновалов

Редактор Л.Пчолинская ТехредЛ.Олийнык Корректор Л. Бескид

Заказ 4440/47 Тираж 773 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР! 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðoä, ул. Гагарина, 101

5 1497

Таким образом, интенсивность свеI та на .поверхности фотоприемника 5 имеет вид: где 2 < > х/V и 2 р х /Ч, характеризуют постоянную и ЛЧМ-пространственную несущую частоту, 4 p x/V t — ядро преобразования Фурье.

Это распределение совпадает с выходным распределением в прототипе, однако полоса анализа du) =- 4 р х /V, макс где х — максимальное значение коМс кс ординаты х, вдвое больше полосы ана- лиза прототипа.

Формула изобретения

Акустооптический спектроанализатор с временным интегрированием, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси и оптически сопряженные источник излучения, блок формирования пучка, акустооптический модулятор, блок переноса изображения и фотоприемник, электрический выход которого соединен с выходом устройства, а также блок управления, электрически соединенный с источником излучения, генератор линейно-частотно-модулированного сигнала, смеситель, один из входов которого подключен к выходу генератора несущей частоты, а выход — к электрическому входу акустооптического модулятора, при этом первый вход блока управления подключен к входу устI ройства, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы частот анализируемых сигналов, в него введены полосовой фильтр и квадратор, причем выход генератора линейно-частотно-модулированного. сигнала соединен с вторым входом смесителя и входом квадратора, выход которого подключен к входу полосового фильтра своим выходом соединенного с вторым входом блока управления.