Спектроанализатор с временным интегрированием Советский патент 1988 года по МПК G01R23/17 

4ib

tc

4

О)

М:1о6ретение относится к оптической обработке информации и может быть использовано для спектрального анализа электрических сигналов.

Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум за счет сниж ения ур0}знг; постоянной составля- юще.й siieprHfi света, воздействующего на фотрприемник.

:; На чертеже дана функциональная c JceNf a -снек троанализатора с временным интeгpиpoвaн teм.

Вхсэд инвертора 1 и первого ограничителя 2 электрически связаны с входом спектроанализатора. Выход инвертора 1 электрически связан с входом второго ограничителя 2. Выходы ограничителей связаны с входами со- ответствуюшлх источников 3 света с блоками управления. Выходы источников света оптически связаны с соот- ветстгуюац1ми формирователями 4 пучков, выходы которых связаны с соот- ветствуюп;ими формирователями 5 скани- руюнщх пучков, электрические входы которых связаны с генератором 6 опорного сигнала. Выходы формирователей 5 сканирующих пучков опти сески связаны с соответствующими системами 7 переноса изображений, выходы которых связаны с соответстяую1цими фотоприемниками 8. При этом выходы, последних электрически связаны с соответствуго- П1ИМИ входами вычитающего блока 9, выход которого является выходом спектроанализатора .

Спектроанализатор работает следующим образом.

Электр ический сигнал g(t)g (t) + + g(t), где g (t) - поло5кительная часть сигнала, а g(t) - отрицательная часть сигнала, подается одновременно на вход первого ограничителя / и через инвертор 1 на вход второго ограничителя 2.

Однополярный сигнал ), получаемый после ограничителя 2, управляет излучением первого источника 3 света, интенсивность которого изменяется по закону

4324162

на вход второгоисточника 3 света, в результате чегоинтенсивность источника изменяетсяпо закону

T(t) g-(t).

lg( -)( при g(t) 0; 0 при g(t) / 0.

Сигналы ) и g(t) а)(ализируют- ся в различных каналах анализатора.

Рассмотрим процесс формирования спектра сигнала в одном из каналов. Для этого предположим, что на выходе формирователя 5 сканируюи(их пучков, расположенного после формирователя 4 пучков, фор1чируются два сканируюи;их пучка, амплитуда которых пропорциональна -/ g (t) . В плоскости фотоприемника 8 интенсивность света, прошедшего систему 7 переноса изображения, определяется соотношением

i4t) hT-4o T- r -/--4

-) jkx.4-4x,,

где k - волновое число;

у - скорость поворота волнового

фронта;

X - координата в частной плоскости;U) X - пространственная частота.

Здесь опущен пространственный квадратичный фазовый набег, возникающий в сканируюп их световых пучках при возбуждении АОМ ЛЧМ-сигналами,

Тогда заряд, сформированный фотоприемником 8 за время накопления Т

Тт

Q-(T) S I(t) dt 2 5 g(t) dt +

С

2Re e - g (t) f dt.

с

0

Аналогично, для второго канала спектроанализатора

Изобретение относится к оптической обработке информации. Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/шум за счет снижения уровня постоянной составляющей энергии света, воздействующего на фотоприемник.Спек- троанализатор с временным интегрированием содержит инвертор 1, ограничители 2, блоки управления, формирователи 4 пуч ков, формирователи 5 скани- руюнщх пучков, генератор 6 опорного сигнала, системы 7 переноса изображений, фотоприемники 8, вычитающий блок 9. Из-за большого фона уров-ень дробовых шумов в фотоприемнике в известном спектроанализаторе оказывается § вьше, чем в предлагаемом, поэтому от- ношение сигнал/шум в изобретении ока- W/ зывается лучше. 1 ил.

I,(t) g4t)

g(t) при g(t) -70;

О при g(t) .0, 55 Q-(T) 2 g4t)|dt .

а сигнал g (t), полученный после инвертора 1 и огра П{чителя 2, подается

2Re 1 g-(t) , dt.

После вычитания выходных сигналов фотоприемников 8 в вычитающем блоке 9 имеют

вых

I Q(T) - Q-(T) 2 5 e(t)

- I g-(t)| dt + 2Re e

J5u)x

- |g-(t)| e . dt.

Из-за большого фона уровень лробовых шумов в фотоприемнике в иявестном спектроанализаторе выше, чем в предлагаемом, и поэтому отношение сигнал/ /шум в изобретении -лучше.

Как показывают расчеты по приведенным формулам для О пост т преимущес-вом предлагаемого спектро- g (t) -10 анализатора по сравнению с известным о является возможность гювьпиепия отношения сигнал/шум на величину порядка 18 дБ.

Если выходной сигнал не имеет постоянной составляющей, то вместо этого выражения имеют

и. 2Re е

г S - g(t) е .

так как

т

Ig-(t) dt |g-(t)l dt.

Таким образом, на выходе спектрального анализатора, сформирован спектр входного сигнала.

При этом в каждом фотоприемнике постоянное смещение равно

пост

II

gMt) dt lg-(t)l dt.

о

в то же время, при анализе сигнала в известном анализаторе к сигналу g(t) с целью передачи отрицательных значений сигнала добавляется некоторый уровень V, т.е. к источнику света подводится сигнал V-«-g(t) . В результате в фотоприемнике 8 смещение

Q:

пост

равно VT 1 max |g(t) |Т

пост

max Ig(t) IT

а

U(t) dt

Причем q тем больше 1, чем больше пик-фактор анализируемого сигнала.

ВНИИПИ

заказ 5420/37 Тираж 772

Произв.-nojmrp. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

15 Формула изобр етения

.

Спектроанализатор с временным интегрированием, содержа1Щ-1й передний канал, включающий последовательно

20 расположенные на одной оптической оси и оптически связанные первый источник света с блоком управления, первый формирователь пучка, первый формирователь сканирую1 1 1х пучков,

25 электрически связанный с генератором опорного сигнала, первую систему переноса изображения и первьш фотоприемник, о Т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения отношения

30 сигнал/шум, введены вычитаюищй блок, инвертор, два ограничителя, второй канал, включающий расположенные на одной оптической оси и оптически связанные вторые источник света с бло.jg ком управления, формирователь пучка, формирователь сканируюпщх пучков, систему переноса изображения и фотоприемник, при этом электрический вход источника света с блоком управ40 ления каждого канала электрически связан с выходом соответствующего ограничителя, вход ограничителя второго канала электрически соединен с выходом инвертора, вход которого и

45 вход ограничителя первого канала

объединены и соединены с входом спек- троанализатора, а выходы фотоприемников обоих каналов электрически соединены с соответствук,дими входами выgg читающего блока, выход которого соединен с выходом спектроанализатора, причем второй формирователь сканирующих пучков электрически связан с генератором опорного сигнала.

Подписное