Акустооптический анализаторспектра

Акустооптический анализаторспектра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 зн л

ОП ИCAÍИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик 798619

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53)M, Кл.

G01 Р 23/175 (22) Заявлено 09.01.79 (21) 2710434/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23 01.81 Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 2 6. 01. 8 1

Ввудврствевй квмнтат

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 317 .757(088.8) (72) Авторы изобретения

Т. H. Головкина и Н. E. Родионов (7I ) Заявитель

Томский институт автоматизированных систем управления ч радиоэлектроники (54) АКУСТООПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к .акустооптическйм анализаторам спектра сигналов в реальном времени, и может найти применение при

Р обработке радиосигналов любой длитель5 ности.

Известны акустооптические анализаторы, содержащие послецовательно расположенные источник когерентного света, акустооптическую ячейку, фокусирующую линзу ,1О и фотоприемник, а также посдедовательно соединенные антенну, приемник и преобразователь радиосигналов в акустические, выход которого подключен к акустооптической ячейке (1).

Однако точность анализа их недостаточна. Цель изобретения — повышение точности анализа.

Указанная цель достигается тем, что в акустооптический анализатор спектра, содержащий источник когерентного света, акустооптическую ячейку, фокусирующую линзу и фотоприемник, дополнительно введены четыре блока памяти, два коммутатора, два блока извлечения квадратного корня, переменная линия задержки, блок умно>кения, генератор коэффициентов, ключ, сумматор, блок синхронизации и управления и регистрирующее устройство, причем вход блока синхронизации и управления подключен ко входу акустооптической ячейки, а выходы — ко,входам блоков памяти, коммутаторов, ключа и переменной линии задержки., второй вход первого блока памяти соединен с выходом фотоприемника, а его выходы — с входами первого коммутатора, оцин BbfKoll которого подключен через ключ ко второму входу второго блока памяти, а второй выход - к первому блоку извлечения квадратного корня, выходы которого соединены со входами блока умножения, один из них непосредственно, а другой - через переменную линию задержки, третий вход блока умножения подключен к выходу второго коммутатора, соединенного с выходами генератора коэффициентов, выход блока

7986

19

4 ральной компоненте входного радиосигнала. Угол дифракции света в первом дифракционном порядке однозначно определяет его частоту. В фокальной плоскости линзы 3, где помещен фотоприемник 4, формируется сигнал, соответствующий про странственному спектру мощности отрезка реализации анализируемого радиосигцала. находяшегося в апертуре ячейки 2 и равного по длительности времени прохождения ультразвуковой волной апертуры светового пучка. Световое поле регистрируется с помощью квадратичного позиционно-чувствительного фотоприемника 4

N раз с интервалом Т„„между двумя послецовательными экспозициями по мере поступления радиосигнала на вход устройства, 3а время р ой экспозиции длительностью 6 < Т„„ в каждой точке фотоприемника 4 регистрируется интенсивность определенной спектральной составляюшей, содержашейся в спектре входного рациосигнала и находящейся в преаелах светового пучка.

Для вычисления спектра всего . радиосигнала по спектрам отдельных его частей необходимо выполнить когерентное сложение сигналов фотоприемника 4 для каждой спектральной компоненты с учетом сдвига их во времени.

11ля определения амплитуды спектральной составляющей длинного радиосигнала на частоте входного сигнала необходимо измерить интенсивность этой, составляющей спектра в каждой из N экспозиций извлечь квадратный корень из всех полученных значений и произвести вычисление, За N экспозиций фотоприемник 4 регистрирует квадрат модуля спектра каждой отцельной части длинного сигнала. После записи всей информации в блок 5 памяти коммутатор 9 последовательно с определенной постоянной скоростью выбирает из всего массива информацию, поступающую из опрецеленной точки координатного фотоприемника 4 за N экспозиций; соответствующую одной спектральной составляющей, Эти данные поступают одновременно на блок 6 памяти и блок 11 извлечения квадратного корня, выходной сигнал которого пропорционален модулю спектральной компоненты. умножения соединен со вторым входом третьего блока памяти, выходы второго и третьего блоков памяти подключены ко входам сумматора, выход которого соединен через второй блок- извлечения

5 квадратного корня со вторым входом четвертого блока памяти, выход которого подключен к регистрирующему устройству..

На чертеже изображена функциональная схема устройства. 10

Оптическая часть устройства содержит последовательно расположенные на одной бси источник 1 когерентного света, акустооптическую ячейку 2 на бегущих волнах фокусируюшую линзу З,,фотоприемник 4.

В электронную часть устройства введены блоки 5-8 памяти, коммутатоты 9 и 10, блоки 11 и 12 извлечения квадратного корня, переменная линия 1З задержки, блок 14 умножения, генератор 15 коэффициентов, ключ 16, сумматор 17, блок

18 синхронизации и управления, регистрирующее устройство 19.

В блок 5 памяти записывается информация с фотоприемника 4., которая через коммутатор 9 поступает одновременно в блок 11 извлечения квадратного корня и блок 6 памяти, соединенный со входами сумматора 17. С помощью клю-. ча 16, введенного между коммутатором 9

30 и блоком 6 памяти, устанавливается связь между блоками 5 и 6 памяти в моменты времени, задаваемые блоком 18 синхронизации и управления. На сумматор 17 одновременно поступают. с блока 7 памяти промежуточные значения произведений

ЗЮ трех сигналов, два из которых поступают с блока 1 1 извлечения квадратного корня, один из них непосредственно, а другой — через переменную линию 13 за40 .держки. Перемножение этих сигналов выполняется в блоке 14 умножения. Третий сигнал на блок 14 умножения подается в генератора 15 коэффициентов через коммутатор 10. В блок 8 памяти записыва45 ется информация о спектре всего входного радиосигнала, которая поступает.с выхо.да сумматора 17 через блок 12 извлечения квадратного корня. Регистрирующее устройство 19 подключено к блоку 8 памяти.

Анализируемый радиосигнал длительностью Т поступает на преобразователь акустооптической ячейки 2, осуществляющей преобразование электромагнитной энергии в энергию ультразвуковых колебаний той же частоты, распространяющихся в звукопроводе ячейки..Свет ис; точника 1 дифрагирует на каждой сиектФазовый член для составляющей спектра в р-ой экспозиции назовем коэффициентом. Максимальное количество коэффициентов определяется разрешающей способностью фотоприемника 4 и количеством экспозиций.

1. Паркс. Акустооптический спектроанализатор. - Зарубежная радиоэлектроника", 1970, ¹ 12, с. 14-39.

5 7986

Переменная линия 13 задержки выполняет требуемую задержку сигнапа HB время, кратное одному такту работы коммутагора.

Рассмотрим формирование спектра длинного радиосигнала. Происходит это в несколько этапов. В течение 1-ro этапа из блока 5 памяти препоследоватепьно с постоянной тактовой частотой через коммутатор 9 значения KBBGpete Mon nH on-. iQ ной спектральной составляющей (т.е. сиг- налы из одной гочки фотоприемника) записываются в промежуточный блок 6 памяти. Одновременно в блок 7 памяти поступает (g -1) сигнал с блока 14 ум- 1S ножения. Время задержки перемножаемых сигналов равно одному такту работы коммутатора 9. На спедующем этапе меня. ется коэффициент усиления и время задержки увеличивается в 2 раза. Так что 2g в блок 7 памяти записываетс н ((Ч -2) сигнала и так далее. На последнем Q -1 этапе коэффициенту. присваивается определенное значение и в блок 7 памяти записывается последний сигнал. 25

На втором и всех последующих этапах ключ 16 прерывает связь коммутатора

9 с блоком 6 памяти.

Накопленные в течение указанных (1(-2) этапов сигналы в блоках памяти " Н1

6 и 7 складываются в сумматоре 17.

Таким образом, выходной сигнал сумматора соответствует квадрату модуля опной спектральной составляющей на частоге анализа, а на выходе блока 12 извле- >> чения квадратного корня — ее модулю.

Иалее цикл работы устройства повторяется, но обработка выполняется над информацией, поступившей в блок 5 памяти из следующей тоЧки координатного фото- gy приемника 4. По мере обработки информации блоком 5 памяти значения модуля спектральных составляющих всего входного радиосигнала накапливаются и хранятся в блоке 8 памяти, откуда поступают потом на регистрирующее устройство 19, воспроизводящее спектр всего длинного входного сигнала.

Для управления работой анализатора. спектра введено устройство управления и синхронизации, которое выдает команды начала, конца хранения информации, ee вывода из блоков памяти, осуществляет контроль за порядком хранения, задает тактовую частоту коммутаторов.

Предлагаемое устройство выполняет спектральный:анализ сигналов, длитель19 6 ность которых превышает время заполне ния ультразвуковым сигналом апертуры

А0Н путем регистрации спектров Частей длинного радиосигнала традиционным методом и.их сшивания при дальнейшей обработке, которая может быть организована с привлечением ЭВИ.

Формула изобретения

Акустооптический анализатор спектра, содержащий. источник когерентного света, . акустооптическую ячейку, фокусирующую линзу н фотопрнемник,о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,с целью повышения точности анализа, в него дополнительно введены четыре блока памйти, два коммутатора, два блока извлечения квадратного" корня, переменная линия задержки, блок умножения, генератор коэффициентов, ключ, сумматор, блок синхронизации и управления и регистрирующее устройство, причем вход блока синхронизации и управления подключен ко входу акустоопти- . ческой ячейки, а выходы — ко входам блоков памяти, коммутаторов, ключа и переменной линии задержки,,второй(вход первого блока памяти соединен с выходом фотоприемника, а его выходы — с входами первого коммутатора, один выход которого подключен через ключ ко второму входу второго блока памяти, а второй выход — к первому блоку извлечения квадратного корня, выходы которого соединены со входами блока умножения, один нз них непосредственно, а другой —,через переменную линию задержки, третий вход

f блока умножения подключен к выходувторого коммутатора, соединенного с выходами генератора коэффициентов, выход блока умножения соединен со вторым входом третьего блока памяти,. выходы второго и третьего блоков памяти подключены ко входам сумматора, выход которого соединен через второй блок извлечения квадратного корня со вторым входом четЬертого блока памяти, выход которого подключен к регистрирующему, устрой-. ству..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе