Аналоговый оптический анализатор пространственного спектра акустических сигналов Советский патент 1988 года по МПК G01R23/17 

(21)А095394/24-21

(22)28.07.86

(46) 23.06.88. Бюл. № 23

(71)Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе

(72)А.Ю.Гринев, В.С.Темченко и О.Ф.Янковский

(53)621.317.757 (088.8)

(56)Зарубежная радиоэлектроника, 1977, № 9, с. 77.

Гринев А.Ю., Воронин Е.Н. Проектирование антенн и устройств СВЧ с применением ЭВМ. - Тематический сборник трудов МАИ, изд-во МАИ, 1980, -с. 34.

(54)АНАЛОГОВЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ПРОСТРАНСТВЕННОГО СПЕКТРА АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

(57)Изобретение может быть использовано в приемных многоэлементных антеннах с когерентно-оптической обработкой информации. Аналоговый оптический анализатор пространственного спектра акустических сигналов содержит многоэлементную антенну 1, при- емоусилительные элементы которой равZ|

номерно расположены вдоль криволинейной замкнутой плоской линии, пространственно-временной модулятор 2 света, расстояние между каналами которого выбрано пропорционально азимутальному углу между соответствующими приемоусилительными элементами, транспарант в виде объемной голограммы (ОГ) 5 с функцией прозрачности 1(51

Я, R.) S г(, R,) (ПК

-W

xcosty/C +Я.. , соответствукццей элементам многоэлементной антенны, удаленным от ее частичного фазового центра на расстояние R, где I ( Ч , Rf) - амплитудное распределение, соответствующее этим элементам; if - текущая азимутальная координата; RH Rn+1 п 0,1,...,N - количество функций пропускания, записанных на ОГ 5,- 51, текущая и пространственная частоты акустического излучения (АИ)J С - скорость распространения АИ в среде. Повышается точность определения пространственного спектра. 1 ил.

SS

( 05 CD

л

«f

Изобретение относится к аналоговой оптической обработке акустически сигналов многоэлементных антенн и может использоваться в приемных мно- гоэлеменд-ных антеннах с когерентно- оптической обработкой информации.

Цель изобретения - повышение точности определения спектра и азимутальных координат акустических источ НИКОВ излучения, находящихся в дальней зоне многоэлементной антенны, приемоусилительные элементы которой равномерно расположены вдоль криволинейной замкнутой линии,

На чертеже схематически изображен аналоговый оптический анализатор спектра акустических сигналов

Анализатор содержит многоэлементную антенну (МА) 1, приемоусилитель- ные элементы которой расположены вдоль криволинейной замкнутой плоско линии и подключены к соответствующим каналам пространственно-временного модулятора 2 света (ПВМС) с времен- ной разверткой сигнала (вдоль оси X) который расположен на пути коллимиро ванного пучка оптического когерентного источника 3 излучения в передней фокальной плоскости сферической .линзы 4, в задней фокальной плоскости которой расположен транспарант, выполненный в виде голограммы 5 за которым на расстоянии, равном своему фокусному расстоянию, расположена астигматическая система, состоящая из трех цилиндрических линз 6-8, и матричный фотоприемник 9, Расстояние между каналами ПВМС по оси У пропорционально азимутальному углу между

соответствующими элементами МА,

Анализатор работает следующим образом.

Сигналу принятые элементами МА, управляют прозрачностью соответствующих каналов ПВМС, При просвечивании ПВМС коллимированным пучком оптического когерентного источника излучения в выходной плоскости ПВМС формируется развернутая во времени плос кая модель, которая подвергается двумерному Фурье-преобразованию сфе рической линзой 4. Полученное Фурье- преобразование (спектр принимаемого сигнала, дефокусированньй вдоль оси Ц) в плоскости ПВМС) избирательно умножается на функцию прозрачности объемной голограммы 5:

Т.(Я(,.,Я, R,)

Г ««. i КЧ , R,i) (созч - Я -Ч Л Ч ,

ПчлсЧ -Tfll

g 5

0 Q

0

5

0

соответствующей приемным элементам МА, удаленным от ее частичного фазового центра на расстояние R|, I((.f , Rf,) - амплитудное распределение, соответствующее этим элементам. Ц) - текущая азимутальная координата, R Rf,i , п 0,1,,,,,N, N - количество функций пропускания, записанных на объемной голограмме 5, Я и Я.Lp- текущая и пространственная частоты источника акустического излучения, С - скорость распространения акустического излучения в среде. Минимальное число функций пропускания, записанных на объемной голограмме, определяется допустимой дефокусировкой диаграммы направленной МА и величиной (R «c-RMc H)fiMa,/C, где расстояния до максимально и минимально удаленных элементов МА, - 1лакГ максимальная частота источни- - ка акустического излучения.

Избирательность осуществляется тем, что Фурье-преобразование оптической модели сигнала каждого канала ПВМС во всем диапазоне частот независимо умножается на функцию пропускания голограммы соответствующего данному каналу слоя, В результате этого одновременно компенсируется во всем диапазоне принимаемых частот кривизна фазового фронта акустических волн от всех источников излучения, расположенных в дальней зоне антенны во всем диапазоне углов азимута. После одномерного Фурье-преобразования в направлении оси ц и переноса изображения спектра с помощью астигматической системы цилиндрических линз- 6-8 в выходной плоскости с помощью фотоприемника 9 восстанавливается спектр принимаемых акустических сигналов вдоль оси Я. и сфокусированный угловой спектр во всем диапазоне частот и углов азимута.

Таким образом, в предлагаемом анализаторе компенсируется искажение информации о спектре и азимутальных координатах объектов акустического излучения, неизбежное в известном анализаторе при размещении приемных элементов его МА вдоль криволинейной

3, 1404969

замкнутой плоской линии, чем и обеспечивается положительный эффект изобретения.

Формула изобретения

Аналоговый оптический анализатор пространственного спектра акустических сигналов, содержащий многоэлементную антенну, каждый приемоусили- тельный элемент которой подключен к соответствующему каналу пространственно-временного модулятора света с временной разверткой сигнала, расположенного на пути коллимированного пучка оптического когерентного источника излучения, собирающую сферическую линзу, в задней фокальной плоскости которой установлен транспарант совмещенньш с входной плоскостью астигматической системы, состоящей из трех цилиндрических линз, в задней фокальной плоскости которой расположен матричный фотоприемник, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности определения спектра и азимутальных координат акустических источников излучения, находящихся в дальней зоне многоэле

ментнои антенны, гфиемоусилительные элементы которой равномерно расположены вдоль криволинейной замкнутой плоской линии, расстояние между каналами пространственно-временного модулятора света выбрано пропорциональным азимутальному углу между соответствующими приемоусилительными элементами, а транспарант выполнен в виде объемной голограммы с функцией прозрачности

5

0

T.U

п

п

|Г/а

Л, R,)

Лй„

5 1(Ч, R,) (),

соответствующей элементам многоэ.ле- ментной антенны, удаленным от ее частичного фазового центра на расстояние К„, где I ( Ц, R) - амплитудное распределение, соответствующее этим элементам, - текущая азимутальная

координата, R , R

h+ 1

п о,1,...,N,

, f текущая и пространственная частоты источника акустического излучения, С - скорость распространения акустического излучения в среде, N - количество функций пропускания, записанных на обьемной голограмме.