Акустооптический частотомер Советский патент 1986 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в системах связи и радиопеленгации. Цель изобретения - повышение т-оч ности измерения частоты радиосигналов , I На чертеже приведена структурная схема устройства. Акустооптический частотомер соде жит лазер 1, коллиматор, состоящий из линз 2 и 3, устройство 4 сдвига частоты излучения лазера, акустооптический модулятор 5, пьезопреобраз ватель 6, линзу 7, позиционно-чувст вительный фотоприемник 8, фазометры 9, генератор 10 управляющего напряжения . Акустооптический. частотомер рабо тает следующим образом. Световой луч лазера 1 с помощью коллиматора, состоящего из линз 2 и 3, расширяется до размера D. Коллимированный световой луч проходит через устройство А сдвига частоты света, на выходе которого в половине апертуры частота излучения лазера смещается на величину Sl, а вторая половина луча проходит без сме щения частоты. Для сдвига частоты излучения лазера используют электро оптический модулятор с подключенным к нему генератором 10 пилообразног напряжения. Приложение к пьезокрис таллу линейно изменяющегося напряж ния смещает частоту прошедшего через кристалл излучения на

- 1 и„

гп

ed т

Д

де Л - длина волны света-,

г - электрооптическая постоянная { п - показатель преломления для

необыкновенного луча 1 - длина кристалла злектрооптического модулятора в направлении распространения света d - толщина кристалла;

U - максимальная амплитуда ли

нейно изменяющегося напряжения ,

Т - время нарастания напряжения от нуля до максимального значения.

Сдвиг частоты излучения лазера этом случае можно осуществлять в

(

e,n%.i-i 2ut /

n-coefs gt+u- -Г

D

iilo it

2uf

5 Где f - частота входного сигнала

с - постоянная, не зависящая от

частоты.

При изменении частоты входного сигнала вся дифракционная картина 50 смещается относительно неподвижного фотоприемника, что равнозначно из-г менению начальной фазы сигнала биений. В то же время для недифрагировавшего светового луча, располо55 женного на оптической оси, световое распределение остается неподвижным и фотоприемник выделяет сигнал биений с постоянной начальной фазой. 362 широких пределах от десятков килогерц до единиц мегагерц путем изменения либо и, либо Т. На акустооптический модулятор падает световой луч апертурой D, причем в одной половине частота излучения равна СОд, а в другой со + 51 . Исследуемый радиосигнал с помощью пьезопреобразователя 6 возбуждает в звукопроводе акустооптического модулятора 5 бегущую звуковую волну. Светойые лучи с частотами О, и COgVS7 дифрагируют на этой волне и фокусируются линзой 7 на поверхность позиционно-чувствительного фотоприомника 8. При этом распределение интенсивности света по данной поверхности имеет вид . , ЬЦ оЬ|5Сх-у где t - время; Р - фокусное расстояние линзы; - координата центра дифракционного пятна и текущай ко- ордината, отсчитываемая вдоль линейки фотоприемников соответственно. Фотоприемник играет роль полосового фильтра с центральной частотой f и полосой uf V/D, где V - скорость света в материале акустооптического модулятора. Отклик фотоприемника, пропорциональный интенсивности света, имеет вид 3 Каждый из элементов позиционночувствительного фотоприемника 8 соединен с одним из входов соответ ствующего фазометра 9, а другой вх этого фазометра соединен с элемент фотоприемника, расположенным на оп тической оси. Измерением разности фаз между сигналами биений для дифрагировавшего и недифрагировав шего лучей уточняется значение час тоты входного сигнала. Точность оп ределяется величгной где ОЦ1 - точность измерения разно ти фаз сигналов биений фазометрами 9. Величина представляет собой разрешающую способность акус тооптического модулятора и определяет предельную точность измерения частоты в известном частотомере. Следовательно, в данном акустооптическом частотомере достигается повышение точности в (tT/Sq)) раз. Таким образом, в предлагаемом а кустооптическом частотомере датчиком грубого и точного отсчета является один и тот же элемент фото приемника, причем значение грубого отсчета частоты определяется номером фотоприемника, на котором появляется фотоэлектрический сигнал, , где п - номер фотоприемника Значение точного отсчета осуществля 364 ется измерением разности фаз Дер между сигналами биений фототока для дифрагировавшего и недифрагировавшего световых лучей. Значение измеряемой частоты определяется формулой иэм гр С помощью предлагаемого устройства можно повысить точность измерения частоты во всех частотных диапазонах работы акустооптических модуляторов от 10-метрового до 10сантиметрового . Формула изобретения Акуст.ооптический частотомер, содержащий последовательно расположенные на оптической оси лазер, коллиматор, акустооптический модулятор, линзу и позиционно-чувствительный фотоприемник, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения частоты радиосигнала, между коллиматором и акустооптическим модулятором на половине световой апертуры расположено ус гройство сдвига частоты излучения лазера, к элементам фотоприемника подключены фазометры, причем один из входов каждого фазометра соединен с соответствующим элементом фотоприемника, а другой вход подключен к элементу фотоприемника, расположенному на оптической оси.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в системах связи и радиопеленгдции. Цель изобретения - повышение точности измерения частоты радиосигналов. Световой луч через коллиматор, состоящий из линз 2 и 3, поступает на устройство 4 сдвиг У га Частоты сйета, на выходе которого в половине апертуры частота излучения лазера 1 смещается на величину Г2д J а вторая половина луча проходит без смещения частоты. С помощью пьезопреобразователя исследуемый радиосигнал возбуждает в звукопроводе акустооптического модулятора 5 бегущую звуковую волну. Световые лучи с частотами со и j)y + + S2p диафрагируют на этой волне и фокусируются линзой 7 на поверхность позиционно-чувствительного фотоприемника 8. Каждый из элементов позиционно-чувствительного фотоприемнис ка 8 соединен с одним из входов собт(О ветствующего фазометра 9. Измерением разности фаз между сигнала ми Оиений для диафрагировавшего и нёдиафрагирос: вавшего лучей уточняется значение частоты входного сигнала. Введение устройства 4 сдвига частоты излучения лазера и фазометров 9 позволяет повысить точность измерения ю час.тоты во всех частотных диапазонах работы акустооптических модуляа торов, от 10-метрового до 10-сантиел метрового. 1 ил. О5 СО Р5 fdbH