Спектроанализатор с временным интегрированием

Спектроанализатор с временным интегрированием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области оптической обработки информации и предназначено для использования в устройствах, связанных со спектральным анализом электрических сигналов в реальном масштабе времени. Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/шум. Спектроанализатор содержит расположенные на одной оптической оси и оптически связанные источник 6 света с блоком 5 управления, коллиматор 7, встречно включенные акустооптические модуляторы света (АОМ) 8, 9, связанные с генератором 10 опорного сигнала, сферические линзы 13, 14 и фотоприемник 15. Цель изобретения достигается тем, что в спектроанализатор введены дискретизатор 1, вход которого является входом спектроанализатора, линия 2 задержки и анализатор 3 полярности, входы которых электрически связаны с выходом дискретизатора, двухполупериодный выпрямитель 4, вход которого электрически связан с выходом линии 2 задержки, а выход - с блоком 5 управления источника 6 света, инвертор 12 и электрический ключ 11. Причем вход инвертора 12 и первый вход ключа 11 электрически связаны с выходом генератора 10 опорного сигнала, второй вход ключа 11 электрически связан с выходом инвертора 12, выход ключа 11 соединен с входом АОМ, а выход анализатора 3 полярности соединен с входом управления ключа 11. При этом формирование выходного сигнала происходит с более высоким отношением сигнал/шум за счет инвертирования отрицательных частей сигнала, спектрального анализа положительных и инвертированных отрицательных частей сигнала с изменением на φ фазы сигнала, подаваемого на АОМ от генератора 10 опорного сигнала во время анализа отрицательных частей сигнала и 9 последовательного накопления энергии света на фотоприемнике 15. 1 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СО!.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 щ) G 01 R 23/17

ВСЕСОЮЗНАЯ

ВПЧ1 Ю- ПЫМЧНМН

БИБЛИОТЕКА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ Гкнт СССР (21) 4438527/24-2! (22) l 0,06,88 (46) 07. 05. 90. Бюл. P.- ..1 7 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М.А.БончБруевича (72) A.ф. Бухенский, А.П. Лонский и В,И.Яковлев (53) 621,317.757 (088.8) (56) Бухарин Н,А. и др, Труды ЛПИ, Л,, 1 982, - 387, с, 82-84.

Елисеев А.И, Известия, Л.: ЛЭТИ, 1 981 вып. 297, с. 31 — 34 (с, 33) . (54) СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР С ВРЕМЕННЫМ

ИНТЕ Г РИРОВАН ИЕК (57) Изобретение относится к области оптической обработки информации и предназначено для использования в устройствах, связанных со спектральным анализом электрических сигналов в реальном масштабе времени ° Пель изоб— ретения — увеличение отношения сиг-: нал/шум. Спектроанализатор содержит расположенныс на одной оптической оси и оптически связанные источник 6 света с блоком 5 управления, коллиматор

7, встречно включенные акустооптические модуляторы света (АОМ) 8, 9, связанные с генератором 1 0 опорного сигнала, сферические линзы 13, 14 и Аотоприемник 15. Пель изобретения до7 стирается тем, что в спектроаналцзатор введены дискретиза;op 1, вход которого является входом спектроанализатора„линия 2 задержк-:- и анализатор 3 полярности, входы которых э".,åê.трическц связаны с выходом дискретизатора, двухполупериодный выпрямитель

4, вхсд которого электрическ-: связан с выходом линии 2 задержки, а выход с блоком 5 управления источника 6 света, инвертор 12 и электрический ключ 11. Причем вход инвертора 12 и первый вход ключа 11 электрически связаны с выходом генератора 10 опорного сигнала, второй вход ключа 11 электрически связан с. выходом инвертора 12, выход ключа 11 соединен с входом АОМ, 9, а выход анализатора Э полярности соединен с входом управления ключа 11, При этом формирование выходного сигнала проис:одит с более вв соким отношением сигнал/ц.ум за счет инвертирования отрицательных частей сигнала, спсктрального анализа положительных и инвертированных отрицательных частей сигнала с изменением на фазы сигнала, подаваемого на

A0I 9 от генератора 10 опорного сигнала во время анализа отрицательных частей сигнала и последовательного накопления энергии света на Ьотоприемнике 15, 1 ил.

1562863

Изобретение относится к области оптической обработки информации и предназначено для использования .в задачах связанных со спектральным, ана9

5 лиэом электрических сигналов в реальном .масштабе времени, Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум на выходе пектроанализатора, 10

На чертеже приведена функционально4труктурная схема спектроанализатора.

Устройство содержит дискретизатор

1, вход которого является входомспектроанализатора, а выход электрически связан с входом линии 2 задержки и входом анализатора 3 полярности, Выход линии 2 "àäåðæêè электрически связан с входом двухполупериодного

Выпрямителя 4, выхоц которого элект )ически связан с входом блока 5 управления. Выход блока 5 управления электрически связан с источником 6 света. Источник 6 света оптически связан через коллиматор 7 с оптичес- 25 кими входами двух последовательно расположенных встречно включенных акустооптических модуляторов (АО11) 8 и 9, на электрический вход одного из которых подается сигнал с выхода генератора 10 опорного сигнала, а на электрический вход второго АОР подается сигнал с выхода электрического ключа

11, один вход которого электрически связан с выходом генератора 1 0 опорНого сигнала, а второй вход электри35 чески связан с выходом инвертора 12, вход которого электрически.связан с выходом генератора 10 опорного сигнала. Выход анализатора 3 полярности 40 электрически связан с входом управле-, ния электрического ключа 11. Оптические выходы двух последовательно расположенных встречно включенных АОР 8 и 9 оптически связаны с системой пе- 45 реноса изображения из сферических линз 13 и 14, Система переноса изоб-ражения оптически связана с входом фотоприемника 15, электрический выход которого является выходом всего уст- 50 ройства, Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал U(} преобразуется дискретизатором 1 в последовательность отсчетов входного сигнала

14-!

/1 с — nest — (,u /2 ,7 U (nest} rect (-, — — ), и=о и где Лс — интервал дискретизации; — длительность ылпульса отсчета 9 и подается на анализатор Э полярности и на линию 2 задержки. Задержанная последовательность импульсов отсчетов входного сигнала

t„6t - ц/2 - Т

Z U(nest) rect (- ", - — - -) и--о "u где Т вЂ” апертурное время AQP, после преобразования двухполупериодным выпрямителем в последовательность однополярных импульсов 1

"u й-(t-- nest — — - Т (()(пйп))пест (— )

))--o и поступает на блок 5 управления, модулирующий по интенсивности излучение источника 6 света

Н-) л

t-nest- ((t/2-Т

t (nht) » (П(ппп) rect (— — — — — — -).

n=O tè

В плоскости фокусировки сканирующих световых пятен, которая при незначительной скорости изменения частоты в линейно-частотно-модулированном (ЛЧ1")) сигнале генератора 10 опорного сигнала совпадает с Локальной плоскостью первой сферической линзы

13 системы переноса изображения, световое распределение в области первых дифракционных порядков в момент времени t = nest можно упрощенно записать

0(, пйп) - Д »(вес)) 6(x + »,»

1%У <л й+)

6с + Х } ! в области +1 дифракционного порядка и

Е (Х,пдп) .ДО(нйй)(6(»t + Ч "

anent + X(,) в области +1 дифракционного порядка, ЬОФУ где V = — д--.;- - скорость сканиро"

21) Тс",У вания светового пятна; 4Я вЂ” полоса

JAY-сигнала: ф — длина волны света;

F — фокусчое расстояние первой сферической линзы, 7 — скорость ультразвуковых волн; Тп — период JPP сигнала, равный периоду анализа; Х =

Ag9 Ft — — — координата в фокальной

2sV Т плоскости первой .сферической линзы;

+o 1I F

Х = --) — — — начальное положение б 2(,п

5 15Б2863 ь сканирующего светового пятна опреде- a(t) = cos(M t + — — — )

rt2

9 о 1 ляемое начальной частотой Я JR -сиг- Ä 2 dQ о нала, создаваемого генератором опор- (I Т ного сигнала, JFiY-сигнал можно запи5 циональности характеризующий ско1 сать так: рость изменения частоты, t — ndt — d t /2

rect ()

Ц (" ) 0 при U (nit) < 0; при U (nest) > О.

Инвертор 12, подключаемый с помощью электрического ключа 11 к выходу генератора 10 опорного сигнала, инвертирует во время анализа отрицательных отсчетов сигнала электрический сигнал, подаваемый на вход одного из

АОМ, Вторая сферическая линза 14 системы переноса изображения создает в плоскости фотоприемника 15 амплитудно -фазовое распределение света, которое можно записать в виде

11 -1Ю„М,11Й -1Ю В, -1«q()

В" (ndt,Ñä„) = IU(ndt) (= " e

Формула изобретения от +1 дифракционного порядка, где Т время анализа, равное времени накопления фотоприемника.

B результате интегрирования этих световых распределений во времени на выходе фотоприемника за М вспышек лазера полный заряд, накопленный фотоприемником при анализе сигнала, пропорционален функции

К-1

q,0 JU(nest)JйТ + S(2uÄV ))х и-о юсов (2у,xa + Р(2и v, )j .

Первый член определяет постоянную составляющую заряда, а огибающая второго — амплитудный спектр входного сигнала U(г.) .

Таким образом, постоянная составляющая заряда в предлагаемом устройстве будет определяться

H-1

q 0 = ",Я (U (n gt) t 6 Т, ио а не Рой = max)U(ndt)) /Т„, как в известном устройстве, так как

И-1 ., 1Ц(ndt)1dt< max IU(пДЕ) Т, и-о причем для сигналов с.пик-фактором, значительно большим 1, неравенство становится сильным, таким образом постоянный уровень заряда в предлагаемом устройстве оказывается меньше, поэтому амплитуда полезно составляющей может быть сделана больше (отношение сигнал/шум выше) и при этом Ьотоприемник 15 будет находиться в ли25 нейном режиме. Учитывая вид реальной светосигнальной характеристики фотоприемника, в качестве которого обычно используются приборы с зарядовой связью, ясно, что отношение. сигнал/шум на выходе предлагаемого устройства выше, чем в известном устройстве. В известном устройстве отношение сигнал/шум зависит от пик-фактора анализируемых сигналов (падает с ростом пик-фактора) . Численные расчеты на

35 ЗВМ, проведенные по формулам для 0> и показали что увеличение отношеопр

Ф ния сигнал/шум составляет величину порядка 14 дБ (в качестве сигнала использовался полигармонический сигнал

40 со случайными начальными фазами, расположенными на интервале 10-:2 1.

Г, г 3

Спектроанализатор с временным интегрированием, содержащий расположенные на одной оптической оси и последовательно оптически связанные источник света с блоком управления, колли,матор, два встречно включенных акустооптических модуляторов света, электрически связанных с генераторомопорного сигнала, первую и вторую сферические линзы и фотоприемник, электрический выход которого соединен с выходом спектроанализатора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости, 1562863

Составитель И. Коновалов

Ф

Редактор Л,Гратилло Техред М Ходанич Корректор Н,Ревская

Заказ 1063 Тираж 554 Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 введены дискретиэатор, вход которого соединен с входом спектроанализатора, линия задержки и анализатор полярности, входы которых электрически связа- 5 ны с выходом дискретизатора, двухполупериодный выпрямитель, вход которого электрически соединен с выходом линии задержки. а выход электрически соединен с входом блока управления. источником свата, иивертор и электрический ключ, причем вход инвертора и первый вход электрического ключа электрически связаны с выходом гене,— ратора опорного сигнала, второй вход электрического ключа электрически соединен с выходом инвертора, выход электрического ключа электрически соединен с электрическим входом одного иэ акустооптических модуляторов света, а выход анализатора полярности электрически соединен с входом управления электрического ключа.