Акустооптический спектроанализатор радиосигналов Советский патент 1986 года по МПК G01R23/17 G02F1/11 

121674 I

начальные фазы, на суммирующее уст- вход которого подастся сигнал от ройство 2, усиливаются в полосовом ПТЧ 2. С выхода ПТЧ снимаеч ся усилителе 13 и поступают на вход нал, cooTPe/rcTBVTou-.nH спектру иссле- синхронного детектора 14, на второй дуемого сит-нала, 1 ил.

Изобретение относится к оптич ес- кой обработке радиосигналов и может быть использовано для обнаружения радиосигналов и измерения их параметров.

Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум.

На чертеже приведена функциональная схема акустооптического спектроанализатора радиосигналов,

Последовательно размещены оптически связанные лазер 1, снабженный внутрирезонаторнь м устройством синхронизации мод, связанным электрически с одним из выходов генератора 2 межмодовой частоты SI , коллимтор 3, дисперсионная призма 4 акустооптического модулятора (АОМ) 5, на электрический вход которого попадается исследуемьга сигнал, интегррующая линза 6, в фокальной плоскости которой расположена линейка фотоприемнкжов 7 с системой управления. Выход линейки фотоприемников 7 соединен с входами полосовых фильров 8, центральные частоты которых определяются соотношением i п 2 , где п номер фильтра. Выход первог фильтра соединен с входом первого фазовращателя 11, выход каждого фильтра, начиная со второго, соединен с первым входом соответствующего К-го смесителя 9 частоты, где К и - 1, второй вход первого смесителя 9 частоты соединен с вторым выходом генератора 2 межмодовой частоты SI 5 вторые входы остальных смесителей частоты, начиная со второго, соединены с выходами соответствующих .т умножителей 10 в (я -) раз частоты и , где m К-1 11-2, входы которых соединены с вторым выходом генератора 2 межмодовой частоты G , выходы всех К сместелей 9 частоты соединены с входами соответств тощих фазовращателей 1 1 , начиная со второго, выходы всех фаз2

вращателей 11 соединены с входами суммирующего устройства 12, выход которого через полосовой усилитель 13 с центральной частотой 1 соеди- ней с первым входом синхронного детектора 4, второй вход которого соединен с вторым входом генератора межмодовой частоты Я.

t

Устройство работает след лощим образом.

Лазер , снабженный устройством синхронизации мод, генерирует N продольных мод с межмодовой частотой Гг . Для управления устройством синхронизации мод используется генератор 2 межмодовой частоты S1 . Излучение лазера коллимируется коллиматором 3 и пог;адает на дисперсионнуго призму 4. После диспер- - сионной призмы 4 световые волны, соответствующие различным модам, падают под различными углами на АОМ 5. При зтом дисперсионные характеристики призмы 4 и ее геометрические размеры подбираются таким образом, чтобы компенсировать раз-- ницу в углах дифракции для различных мод колебаний, т.е. обеспечить

кол,пинеарность их распространения после дифракции в АОМ 5.

На электрический вход АОМ 5 подается исследуемый радиосигнал. Продифрагировавшие на его пространственном аналоге световые пучки после интегрирующей линзы 6 попадают на линейку фотоприемника 7, на которой происходит фотосмешение световых пучков, соответствующих

различным модам излучения .

С помощью полосовых фильтров 8 производится выделение сигналов с частотами П5(п l,2,.,.N-l), огибающая которых соответствует спектру исследуемого сигнала. Сигнал С втэкода первого полосового усилителя 13 подается на вход первого

фазовращателя I 1 . Сигналы с выходон остальных полосовых фильтров 8 подаются на один вход соответствующих смесителей 9 частоты (число смесителей N-2), Второй вход первого смесителя частоты соединен с вторым выходом генератора 2 ме-жмодовой частоты 2 .

На вторые входы остальных смесителей 9 частоты поступают сигналы с частотами (п -l) Л с умножителей 10 частоты Q в (п -1) раз, которые осуществляют преобразование сигнала с межмодовой частотой Я от генератора 2 межмодовой частоты в сигналы с частотой (п -I jj .Б результате на выходе всех смесителей 9 частоты формируются сигналы с частотой 51., огибающая которых соответствует спектру исследуемого сигнала. Полученные сигналы поступают на входы фазовращателей 11 (сюда же поступает сигнал с полосового фильтра с частотой R) , которы выравнивают начальные фазы этих сиг налов. Сигналы с выходов фазовращателей подаются на суммирующее устройство 12, которое обеспечивает сложение этих сигналов. Суммарный сигнал усиливается в полосовом усилителе I3 и поступает на вход синхронного детектора 14, на второй вход которого подается сигнал от генератора 2 межмодовой частоты 52 , С выхода этого блока снимается сиг- нал, соответствующий спектру исследуемого сигнала.

Дисперсионная призма 4 должна быть выполнена так, чтобы компенсировать дисперсию, вносимую в систе- му акустооптическим модулятором света. Световая волна, падающая под углом б на АОМ, дифрагирует в первый порядок дифракции под углом ср , определяемым соотношением

. - Л , Sinqi giriS--j ,

где Л - длина волны света;

Л - длина волны звука в звукоqpоводе АОМ.

В предположении,что первая мода излучения лазера соответствует длине волны А , а последняя - длине волны i +u7 получаем из (1) условие коллинеарности первых диф- ракционных порядков

ts9 arc sin sin )

где У - угол падения световой, волны

с длиной волны Т( ; 0 +ьб-угол падения световой волны

с длиной волны Л + А Д . Разность углов падения световых волн различной частоты, равная ufl , получается за счет использования дисперсионной призмы-4, параметры которой определяются из соотношения

О1520 е- 25 ЗОQ

5Q

j

где

b де4 г-е dft

д

(3)

in

d-A

длина основания призмы; 6 - ширина освещающего призму

светового пучка;

характеристика дисперсии

материала призмы. Из соотношений (2) и (3) легко могут быть определены требуемые параметры дисперсионной призмы для конкретного лазера и АОМ, используемого в предлагаемом устройстве.

Формула изобретения

Акустооптический спектроанализатор радиосигналов, содержащий последовательно установленные оптически связанные лазер и коллиматор и после- довательно установленные и оптически связанные акустооптический модулятор света, интегрирующую линзу и линейку фотоприемников с систе- мой управления, о т л. и ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум на выходе спект- роанализатора при неизменной мощности лазера, в него введены установленная между коллиматором и акустооптическим модулятором света дисперсионная призма, генератор межмодовой частоты S2 , N -1 полосовых фильтров , где N - число продольных мод излучения лазера, N -2 смесителей частоты, N -3 умножителей в (п- l) раз частоты я ,п - фотовращателей, суммирующее устройство, полосовой усилитель с центральной частотой я синхронный детектор, причем лазер снабжен устройством синхронизации мод, вход которого связан с первым выходом генератора межмодовой частоты fZ , выход линейки фотоприемников соединен с входами полосовых фильтров , центральные частоты которых выбраны из условия i . h 1 , где 1 - номер фильтра (),2,... M-l), выход первого фильтра соединен с входом первого фазовращателя, выход каждого

51

фильтра, начиная с второго, соединен с первым входом соответствующего К-го смесителя частоты, где k ti-l второй вход первого смесителя частоты соединен с вторым выходом генератора межмодовой частоты п , вторые входы остальных смесителей частоты, начиная с второго, соединены с: выходами соответствующих m умно- . жителей в(п-1) раз частоты П , где m К -1 п -2, входы которых соеди нены с вторым выходом генератора.меЖ

167416

мбдовой частоты si , выходы всех К смесителей частоты соединены с входами соответствующих фазовращателей, начиная с второго, выходы всех фа- 5 зовращателей соединены с входами суммирующего устройства, выход которого через полосовой усилитель с центральной частотой Я соединен с первым входом синхронного детек- 10 тора, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора межмодовой частоты st .

Изобретение относится к оптической обработке радиосигналов и мо жет быть использовано для обнаружения радиосигналов и измерения их параметров. Генератор межмодовой частоты (П-1Ч) 2 управляет устройством синхро низадии мод лазера 1 . Излучение лазера I коллимируется коллиматором 3. После дисперсионной призмы 4 световые волны различных мод подаются под разными углами на акустооптический модулятор 5, на вход которого подается исследуемый радиосигнал. Продифрагировавшие на его пространственном ангшоге световые пучки после интегрирующей линзы 6 попадают на линейку фотоприемника 7, где происходит фотосмещение световых пучков различных мод. Полосовой фильтр 8 производит вьщеление сигналов с частотами, огибающая которых соответствует спектру исследуемого сигна- .ла, С выхода полосового усилителя 3 сигнал подается на фазовращатель II.. Остальные сигналы подаются на вход соответствующих смесителей 9 частоты. На их другой вход поступают сигналы с умножителей 10 частоты. В результате на выходе всех смесителей 9 частоты формируется сигнал с частотой, огибающая которых соответствует спектру исследуемого сигнала. Сигналы поступают на фазовращатель 11, выравнивающий их i pu