Акустооптическое устройство для вычисления функции неопределенности сигналов Советский патент 1986 года по МПК G06G9/00 

Изобретение относится к оптичес- кой многоканальной корреляционной обработке сигналов и может быть использовано в радиолокации и радиосвязи..

Цель изобретения - повьшение точности .вычисления.

На чертеже представлена структурная схема акустооптического устройства для вычисления функции неопределенности сигналов.

Устройство содержит оптически связанные и расположенные на оптической оси источник 1 когерентного света, коллиматор 2, первую цилиндрическую линзу 3, первый 4 и второй 5 акусто- оптические модуляторы, соотв етствую- щие электрические входы 6 и 7 которых являются информационными входами устройства, вторзпо сферическую линзу 8, третий акустооптический модулятор 9 с электрическим входом (пьезопре- образователем) 10 и четвертый акус- тооптический модулятор 11с электрическим входом 12, первый 13 и второй 14 оптические клинья, первую сферическую линзу. 15, диафрагму 16, вторую цилиндрическую линзу 17 и двумерный фотоприемник 18. К электрическим входам 10 и 12 третьего и четвертого акустооптических модуляторов подключен выход г енератора линейногочас- тотно-модулированиого сигнала 19.

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок от источника 1 расширяется коллиматором 2 и фокусируется линзой 3 на акустооптичес- ком модуляторе 4. Обрабатьгоаемые сигналы UJ(t)и Uj(t) поступают на электрические входы 6 и 7 акустооптических модуляторов (АОМ) 4 и 5:

U,(t1 a(t|co5 u,t+4 {), ,т1) U2(t1 a(i-t)(t-tUt|(,

где, со,, угловые несущие частоты

сигналов и,(t),U2(t); t - задержка,

со-со,-М- допплеровский сдвиг частоты.

На электрические входы 10, 12 АОМ 9 и ММ 11 поступает ЛЧМ-сигнал U(t). со8(сОнГ + i у t ) , где «„ , у - на- чаль ная угловая частота и скорость изменения частоты ЛЧМ-сигнала соответственно.

Акустические волны, возбуждаемые в звукопроводах АОМ 4 и АОМ 5j,

АОМ 9 и АОМ 11, можно представить в виде

«.,.(. «.,((t 4 - «K( - T--

5

0

5

0

5

tc i

x-L. „

(1)

t соб

,,,.Щ,

Ломи где 2L

y+L,

Y I

У-Ц . J. f, .../, ij-Li 2i

,,У-Ц Г I С)-1г j ij-L.

. j,

размер апертуры АОМ 4, АОМ 5 в направлении распространения акустических волн, 2L - размер апертуры АОМ 9,

АОМ 11, V - скорость распространения

акустических волн. После дифракции света на акустических волнах в АОМ используются следуклцие дифракционные порядки: после АОМ 4, АОМ 11 т.(+1)-е порядки)

после АОМ 5, АОМ 9 - (-1)-е порядки.

Распределение комплексной амплитуды светового поля в соответствующих первых дифракционных порядках в плоскости приемника 18 происходит в предположении, что на каждый из модуляторов падает плоская монохроматическая волна ,

5

5

..О

mftOM

.Г, /, I х +ЬаТ

;K -T-hc lb-v- l

-m АОМ6

fn AOMq

,-и,.) (

.,-(.).

. j

-( Ы o L

(2)

V

.. y(t.

}-4

M

m ..

Комплексная амплитуда светового поля в плоскости фотоприемника с учетом того, что на акустических волнах в модуляторах первой и второй пары осуществляется последовательная диф- ракция, имеет вид

2 П-, ч

. С-0 - (-0

mAoMS mAow)

с г1пАом4 -тАОМ41

хе

(

(3)

3 ,

кала. В результате значительно снижа ется чувствительность устройства к механическим вибрациям, что приводит к увеличению точности вычисления функции неопределенности сигналов.

где Х - длина волны света,

и - угол при вершине оптических клиньев. - . с- .

(n-i..

Множители вида е выражении j (3) описывают поворот фронта световых волн, осуществляемый оптическими клиньями. При этом световые пучки (-1)-го дифракционного порядка после АОМ 9 и (+1)-го порядка после АОМ 11 ю вычисления функции неопределенности

Формула изобретения Акустооптическое устройство для

распространяются параллельно -оптической оси в вертикальной плоскости, что обеспечивает отсутствие пространственной несущей по координате Y в

плоскости фотоприемника. Заряд, на- (5 линзу, первый, второй, третий и четкопленный фотоприемником, равен

т.1

а.| |Ej Jt-Q,«c);.(i/Q,e

О -

1 (

;(..ы

(+0

|(-Л

и

mAowA -wWWS тАОМЧ

Ut t

где Qjj, Q, - постоянные,

И - знак комплексного сопряжения.

Подставляя вьфажения (2) в вьфаже- ние (3), а выражение (3) в выражение

У Ьг i

(А) и учитьгоая, чтооб

-xlf -1-i Ч 2fl TfV(n-0 водим замену переменной в интеграле

U-llbl t и для составляющей заряда 35 акустооптических модуляторов, о т - Vличающееся тем, что, с

Q получаем

X-L,

(5)

целью повышения точности вычисления, в устройство введены вторая сферическая линза и первый и второй оптические клинья, причем третий и четвертый акустооптические модуляторы расположены между вторым акусто- оптическим модулятором и первой сферической линзой на оси, перпендикулярной оптической оси и параллельной направлению распространения акустической волны второго акустического модулятора, и смещены в противоположные от оптической оси стороны на расстояние

u,t (3, Ree е

)

(5)

-J(+Ul

v

J a(i)a(u2i-t),

ib(tv(t.-) -;(

«e - . jt,

где Rg- символ вещественной части комплексной функции,

.. «,

Интеграл в вьфажении (5) соответству 50 ет функции неопределенности сигнала и,(t) длительностью Т, причем роль переменных f и i играют соответственно координаты X и и .

Предложенное устройство позволя- 55 ет реализовать одноканальную оптическую схему вычислителя, сократить число линз и полностью устранить зер12281264

кала. В результате значительно снижается чувствительность устройства к механическим вибрациям, что приводит к увеличению точности вычисления функции неопределенности сигналов.

j х 1 ю вычисления функции неопределенности

вычисления функции неопределенности

Формула изобретения Акустооптическое устройство для

сигналов, содержащее оптически связанные и расположенные на оптической оси источник когерентного света, коллиматор, первую цилиндрическую

вертый акустооптические модуляторы, первую сферическую линзу, диафрагму, вторую цилиндрическую линзу и двумерный фотоприемник, электрический

20 выход которого является выходом

устройства, а также генератор линейного частотно-модулированного сигнала, выход которого соединен с электрическими входами третьего и четвер25 того акустооптических модуляторов, электрические входы первого и второго акустооптических модуляторов являются соответствующими информационными входами устройства, при этом

3Q направления распространения акустических волн третьего и четвертого акустооптических модуляторов ортогональны направлению распространения акустических волн первого и второго

40

45

50 целью повышения точности вычисления, в устройство введены вторая сферическая линза и первый и второй оптические клинья, причем третий и четвертый акустооптические модуляторы расположены между вторым акусто- оптическим модулятором и первой сферической линзой на оси, перпендикулярной оптической оси и параллельной направлению распространения акустической волны второго акустического модулятора, и смещены в противоположные от оптической оси стороны на расстояние

средняя частота в полосе обрабатываемых сигналовJ фокусное расстояние второй

сферической линзы; длина волны света;

5 . V - скорость распространения

акустических волн в акусто- оптических модуляторах, вторая сферическая линза размещена на фокусном расстоянии между вторым акустооптическим модулятором и третьим и четвертым акустооптическими модуляторами, первый и второй оптические клинья -расположены соответственно между третьим и четвертым акустооптическими модуляторами и первой сферической линзой, при этом направления распространения акустической волны в первом и втором, а также в треть вм и четвертом акусто- оптических модуляторах взаимно противоположны, вершины клиньев направлены навстречу распространению акустической волны третьего и четв.ерто- го акустооптическихмодуляторов соот-

величиныуглов привершиопределяются соотно

ui -

ift- --.1 Ч- 21Г v)

V(n-il

де i| - начальная частота линейного частотно-модулированного сигнала; . -

J - скорость изменения угловой частоты ЛЧМ-сигнала,

LJ - половина длины звукопро- водов третьего и четвертого акустооптических модуляторов ,

h - коэффициент лреломления материала клиньев.

Изобретение относится к области оптической многоканальной корреляционной обработки сигналов и может быть использовано в радиолокации и радиосвязи. Цель изобретения - повьппение точности вычисления. Устройство содержит расположенные на оптической оси источник когерентного света, коллиматор, первую цилиндрическую линзу, первый и второй акустооптические модуляторы, сферическую линзу, третий и четвертый акустооптические модуляторы, первый и второй оптические, клинья, вторую сферическую линзу, диафрагму, вторую цилиндрическую линзу и двзт ерный фотоприемник. При этом электрические входы третьего и четвертого акустооптических модуляторов подключены к выходу генератора ЛЧМ-сигнала. 1 ил.

2 3

Редактор Н.Швьщкая

Составитель Г.Зеленский

Техред М.ХоданичКорректор М.Шароши

Заказ 2289/51Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г/ Ужгород, ул„ Проектная, 4