Акустооптический спектроанализатор с временным интегрированием Советский патент 1989 года по МПК G01R23/17 

Изобретение относится к технике птической обработки информации и мо- |ет быть использовано при решении, язанных со спектральным анализом |игналов в реальном масштабе времени, 25 Цель изобретения - расширение олосы анализируемых сигналов.

На чертеже приведена структурно- ункциональная схема устройства,

30

Устройство содержит последовательно расположенные на -одной оптической оси и оптически сопряженные источник 1 излучения, блок 2 форми | 1 ования пучка, акустооптический мо- 35 jlyлятop (АОМ) 3, блок 4 переноса изображения, фотоприемник 5, электри- Цеский выход которого связан с выходом устройства, а также последовательно электрически соединенные гене-40 ратор 6 линейно-частотно-модулиро- йанного (ЛЧМ) сигнала, квадратор 7, полосовой фильтр 8 и блок 9 управления, другим входом подключенный к входу .устройства.45

Первый вход смесителя 10 соединен С выходом генератора несущей частоты (ГНЧ) II. Выход генератора 6 ЛЧМ-сиг- нала подключен к второму входу смесителя 10, выход которого подключен к JQ электрическому входу АОМ 3, а выход блока 9 управления - к электрическо- му входу источника 1 излучения.

Устройство работает следующим образом.55

Сигнал генератора, 6 ЛЧМ-сигнала . / подается на квадратор 7 и смеситель 10, на другой вход которого- подается сигнал ГНЧ 11. В результате на выходе смесителя 10 формируется сигнал

Y(t) C0s(u)pt + f t) X COS(CL)),

где ц - центральная частота АОМ 3; Ыо - центральная частота ЛЧМ- сигнала;

fx - коэффициент ЛЧМ-сигнала. АОМ 3 работает в режиме Брегга (модуляции по амплитуде). Квадратор 7 формирует на выходе сигнал, описываемый выражением:

( +ju t ).

Фильтр 8 выделяет полезное спектральное распределение, соответствующее сигналу cos(2a;pt + 2 (u t ) , и в результате с помощью блока 9 управления излучение источника 1 модулируется по интенсивности сигналом

V(t) а + U(t) cos(2a)pt + 2pt

где U(t) - анализируемый сигнал;

а - опорный уровень, выбираемый из условия

а max/tl(t)/.

Световой пучок источника 1 преобразуется блоком 2 формирования так что на АОМ 3 падает плоская волна. После дифракции на АОМ 3 световой пучок преобразуется блоком Л переноса изображения (сначала выполняется одно- или двумерное преобразование Фурье, затем отфильтровываются неинформационные составляющие, а распределение, соответствующее одному из первых дифракционных порядков, вновь подвергается преобразованию Фурье).

Таким образом, интенсивность света на поверхности фотоприемника 5 имеет вид:

I(x,t)a+U(t) cos(2tci,t+2 t) х X )c(t1-) + р

(t - -1-Я.

. V ej

(t - - )Г,

где X. - координата вдоль направления распространения ультразвуковых волн в АОМ 3; V - скорость распространения

ультразвуковых волн. Информационная составляющая заряда, накопленного фотоприемником 5 за время Т, равное длительности сигнала с учетом усреднения на интервале tO; Tj слагаемых, содержащих радиочастоты;

Т 0(х) S (t) cos (2 Ч - +

+ 2

-Г

4 р -|- ) dt,

где 2 u)j, X/V и 2 р , характеризуют постоянную и ЛЧМ-пространствен- ную несущую частоту, 4 f x/V t - ядро преобразования Фурье.

Это распределение совпадает с выходным распределением в прототипе, однако полоса анализа йи) - 4 |U х /V, где X , - максимальное значение ко

М Of КС

ординаты X, вдвое больше полосы ана- лиза прототипа.

5

0

5

0

Таким образом, формирование опорного сигнала путем- возведения ЛЧМ- сигнала в квадрат с последующей фильтрацией обеспечивает удвоение полосы анализируемых сигналов при сохранении полосы АОМ. Формула изобретения

Акустооптический спектроанализа- тор с временным интегрированием, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси и оптически сопряженные источник излучения, блок формирования пучка J акустоо п- тический модулятор, блок переноса изображения и фотоприемник, электрический выход которого соединен с выходом устройства, а также блок управ- лвнр}я, электрически соединенный с источником излучения, генератор линейно-частотно-модулированного сигнала, смеситель, -один из входов которого подключен к выходу генератора несущей частоты, а выход - к электрическому входу акустооптического модулятора, при этом первый вход блока управления подключен к входу устройства, отличающий с я тем, что, с целью расширения полосы

частот анализируемых сигналов, в него введены полосовой фильтр и квадратор, причем выход генератора линейно-частотно-модулированного сигнала соединен с вторым входом смесителя и вхо- 5 дом квадратора, выход которого подключен к входу полосового фнльтра, своим.выходом соединенного с вторым входом блока управления.

Изобретение относится к оптической обработке информации и предназначено для спектрального анализа сигналов в реальном масштабе времени. Спектроанализатор содержит последовательно расположенные на одной оптической оси и оптически сопряженные источник излучения 1, блок формирования пучка 2, акустооптический модулятор 3, блок переноса изображения 4, фотоприемник 5, электрический выход которого соединен с выходом спектроанализатора, а также блок управления 9, электрически соединенный с источником излучения 1, генератор линейно-частотно-модулированного сигнала 6, смеситель 10, один из входов которого подключен к выходу генератора несущей частоты 11, а выход - к электрическому входу акустооптического модулятора 3, при этом первый вход блока управления 9 подключен к входу спектроанализатора. С целью расширения полосы частот анализируемых сигналов в устройство введены полосовой фильтр 8 и квадратор 7, причем выход генератора линейно-частотно-модулированного сигнала 6 соединен с вторым входом смесителя 10 и входом квадратора 7, выход которого подключен к входу полосового фильтра 8, своим выходом соединенного с вторым входом блока управления 9. Формирование сигнала, поступающего на этот вход, путем возведения в квадрат и последующей фильтрации линейно-частотно-модулированного сигнала обеспечивает удвоение по сравнению с прототипом полосы анализатора при сохранении полосы акустооптического модулятора 3. 1 ил.