Акустооптическая ячейка для спектроанализатора радиосигналов Советский патент 1984 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиойзмерительной технике а именно к акустооптическим устройствам измерения спектров радиосигналов, и может быть использовано в устройствах 5 обработки радиосигналов.

Известна акустооптическая ячейка спектроанализатора, в которой звукопровод выполнен в виде многозаход ной линии задержки .11Недостаток ячейки - сложность ее изготовления и невысокая разрешающая способность.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к t5 предлагаемой является акустооптическая ячейка спектроанализатора, состоящая из звукопровода, выполненного в виде призмы из фотоупругого материала, и пьезопреобразователя радио- 20 сигнала в акустический, расположенного на одной из граней призмы, причем противоположная грань звукопровода выполнена в виде клина для создания режима бегущих волн 21. 25

Недостатками известной акустооптической ячейки являются низкая разрешающая способность, небольшое число разрешимых элементов и низкая центральная частота.30

Цель изобретения - увеличение разрешающей способности акустооптического спектроанаШизатора по частоте и числа разрешимых элементов.

Поставленная цель достигается с тем, что в акустооптической ячейке для спектроанализатора радиосигналов, содержащей звукопровод из фотоупругого материала и преобразователь радиосигнала в акустический, распо- 40 ложенный на поверхности звукопровода, звукопровод выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда, образующего плоскопараплельный объемный акустический резонатор, а преобразо- 5 ватель радиосигнала в акустический расположен на одной из плоскопарапельных граней резонатора у рёбра параллельного направлению распространения света, граничит с боковой jn гранью, параллельной направлениям распространения света и звука, ii Выполнен в направлении, ортогональном направлению распространения света и звука размером, равном iTTr

л 2

где Л длина звуковой волны на

центральной частоте диапазона; L расстояние между плоскопараллельными гранями резонатора, перпендикулярным направлению распространения звука.

На чертеже изображена акустооптическая ячейка.

Акустооптическая ячейка состоит из звукопровода 1, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда, на одной из плоскопараллельных граней 2 которого у ребра 3, параллельного направлению распространения света 4, расположен преобразователь 5 непосредственно граничащий с боковой 6, параллельной направлениям распространения света 4 и звука 7. Преобразователь выполнен в направлении, ортогональном направлениям распространения света 4 и звука 7, т.е. вдоль оси X размером -гd ,

2

где L - расстояние между плоскопараллельными гранями 2, перпендикулярными направлению распространения звука 7.

В фокальной плоскости фокусирующей линзы 8 помещен двухкоординатный позиционно-чувствительный фотоприемник, по оси Т которого частота отсчитывается грубо, а по оси X Точно. Положение дифракционного максимума света 9 определяется частотой радиосигнала.

Устройство работает следующим

образом.

При направлении распространения света 4 вдоль оси Z ячейки дифракция света происходит только на модах, волновые векторы которых удовлетворя условию Брэгга и лежат в плоскости X Т. Угловое направление волновых векторов определяется размером а резонатора. Для эффективного возбуждения т-й моды необходимо, чтобы размер пьезопреобразоватэля 5 в направлении оси X был равен размеру области, в пределах которой звуковое поле является синфазным.

Для т-й моды

а Jrr d - Ь: .

m 2

При таком выборе а возбуждаются все моды с индексами, меньшими т, так как пьезопреобразователь находится в синфазном поле этих мод, т.е. непосредственно у ребра 3. Амплитуда 310 возбуждения мод падает с уменьшением т, однако это компенсируется увеличением добротности последних. Для мод с индексом, большим т, с ростом их индекса падает как эффективность возбуждения (поле для них не синфазно) так и добротность. В результате амплитуда их колебаний невелика и быстро падает. Существенным признаком для предлагаемой ячейки является то, что звукопровод выполнен в виде плоскопараллельного акустического резонатора, в котором в зависимости йт частоты анализируемых сигналов возбуждаются продольные и поперечны акустические моды. Расстояние по частоте между продольными модами сотни-десятки кГц, между поперечными единицы-десятки кГц, а направление вектора звука для каждой моды свое. При дифракции света на продольных модах дифракционный максимум света перемещается по оси грубого отсчета при дифракции на поперечных модах дифракционный максимум света переме щается в перпендикулярном направлении по оси точного отсчета. Высокая размещающая способность устройства объясняется малостью межмодовых частот. Для воздуждения же поперечных и продольных мод резонатора пьезопреобразователь помещают на краю звукопровода непосредственно у ребра в область синфазного распределения звукового поля всех мод резонатора (единственное место, где все моды синфазны), а его размер должен быть равен размеру области синфазного распределения звукового поля т-й моды. При этом число разрешимых элементов (частот) увеличивается в m раз , (дётятки-сотни) в зависимости от выбранных геометрических размеров звукопровода, скорости звука в нем и центральной частоты. Проведенные испытания показали, что по сравнению с прототипом пред-, лагаемая ячейка дает улучшение по разрешающей Способности в 40 раз, 3 по числу разрешимых элементов - в 12 раз..

АКУСТООПТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОРА РАДИОСИГНАЛОВ, содержащая звукопровод из фртоупру:гого материала и преобразователь радиосигнала в акустический, расположенный на поверхности звукопровода, отличающаяся тем, что с целыо увеличения разрешающей сйособности акустооптического спектроанализа по частоте и числа разрешимых элементов, звукопровод выполнен, в форме прямоугольного параллелепипеда, образующего плоскопараллельный объемный акустический резонатор, а преобразователь радиосигнала в акустический расположен на одной из плоскопараллельных граней резонатора непосредственно у ребр, параллельного распространению света, граничит с боковой гранью, параллельной направлениям распространения света и звука, и выполнен в направлении, ортогональном направлению распространения света и звука, размеррм, равным 9 ЬТV„ , где /С - длина звуковой вол2 ны на центральной частоте диапазона; L - расстояние между плоскопараллельными гранями резонатора, перпендикулярными направлению распространения звука. О ЭО X)