Акустооптический коррелятор с временным интегрированием Советский патент 1991 года по МПК G06E3/00 

Изобретение относится к области обработки сигналов оптическими методами, может быть использовано, например, для сжатия сигналов с произвольными законами угло й и амплитудной модуляции и является усовершенствованием известного коррелятора по авт. св. № 803705.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обработки сложных радиосигналов.

На чертеже представлена структурная схема акустооптичёского коррелятора.

Коррелятор содержит последовательно расположенные на оптической оси источник 1 когерентного света, модулятор 2 интенсивности света, управляемый генератором 3 напряжения амплитудной модуляции опорного сигнала, коллиматор 4, электрически управляемый транспарант 5, который через блок 6 согласования подключен к генератору 7 напряжения угловой модуляции, опор- ный акустооптический модулятор 8, электрический вход которого соединен с выходом генератора 9 гармонического сигнала,сигнальный акустооптический

модулятор 10, электрический вход которого соединен с источником 11 анализируемого сигнала, цилиндрическую линзу 12, фокальную диафрагму 13, цилиндрическую линзу 14, две цилиндрические линзы 15 и 16, каждая из которых оптически связана с одной из двух линеек приборов 17 и 18 с зарядовой связью(ПЗС).

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал

Sex A (t) COS Qo t + p (t) + рвх 3 ,

где Aft) - функция амплитудной модуляции:

Qj - несущая частота; p(l) - функция угловой модуляции;

рвх - начальная фаза сигнала, поступает от источника 11 сигнала на электрический вход модулятора 10, возбуждая в нем сигнальную акустическую волну, распространяющуюся вдоль оси звукопровода модулятора (оси X).

Генерируемый источником 1 световой поток проходит через модулятор 2 интенON Јь

со

о

го

сивности света, На выходе последнего интенсивность светого потока l(t) изменяется во времени пропорционально функции амплитудной модуляции A(t):

l(t) k loA(t),

где lo - интенсивность генерируемого источником 1 когерентного светового потока;

k 0 - постоянный коэффициент.

Сформированный после коллиматора 4 когерентный изменяющийся по интенсивности во времени световой поток падает на электрически управляемый транспарант 5, представляющий собой диафрагму с двумя областями прозрачности, пространственное положение которых вдоль оси определяется приложенным к транспаранту 5 напряжением.

На электрический вход опорного аку- стооптического модулятора 8 подается от генератора 9 опорный гармонический сигнал

Son A COS ( Q t 4- роп ) ,

где А и (pan - амплитуда и начальная фаза опорного сигнала, возбуждающего в модуляторе 8 опорную акустическую волну, распространяющуюся под некоторым углом к оси X вследствие наклона звукопровода модулятора 8 относительно сигнального модулятора 10.

Величина этого угла и расстояния между средними линиями областей прозрачности транспаранта 5 выбраны так, чтобы обеспечить квадратурную обработку радиосигналов.

Прошедший через транспарант 5 световой поток последовательно дифрагирует на опорной и сигнальной акустических волнах. Система пространственной фильтрации, состоящая из линз 12 и 14 и диафрагмы 13, производит выделение и восстановление дифрагированного светового потока, который засвечивает линейки ПЗС 17 и 18. Расположение линеек ПЗС вдоль оси Y соответствует расположению областей прозрачности транспаранта 5. Роль линз 15 и 16 сводится к фокусировке дифрагированного потока на апертурах линеек ПЗС вдоль оси Y.

Формирование корреляционного интеграла можно рассмотреть на примере работы одного из квадратурных каналов. На апертуре линейки ПЗС, например, 18 можно выделить участок Дх( световой апертуры модулятора 10 вдоль оси X, проектирующийся на 1-й элемент линейки ПЗС, предположив при этом, что фазовая функция y(t)

сигнальной акустической волны на интервале времени, равном задержке ее распространения на участке ДХк может считаться постоянной и равной y(t- т), гдеп -время задержки распространения сигнальной акустической волны от пьезопреобразова- теля модулятора 10 до середины участка Axi световой апертуры модулятора. В этом случае не трудно показать, что интенсивность дифрагированного света lift), падающего на 1-й элемент линейки ПЗС, определяется выражением

li(t) l(t)«{1 +A(t-ri)cos X

(t-Ti)-y(t)J}, где Ду фоп-фв - разность начальных фаз опорного и входного сигналов;

а 0 - постоянный коэффициент, характеризующий эффективность работы аку- стооптического модулятора. в результате накопления интенсивности света по истечении длительности Т обрабатываемого радиосигнала в 1-м элементе линейки ПЗС образуется заряд q , описываемый следующим выражением: /пт

qW 0,0 + qi /A (t) A( t-Ti ) cos X

о

x tp ф-чр (t-ri)- Д y dt, где qo - постоянный для всех элементов

линейки ПЗС заряд, величина которого определяется энергией сигнала; qi - постоянный коэффициент. Таким образом распределение заряда в линейке ПЗС 18 описывает вещественную

часть комплексной огибающей автокорреляционной функции входного радиосигнала. Аналогично, распределение заряда в линейке ПЗС 17 описывает мнимую часть комплексной огибающей при соблюдении

принятых условий.

Формула изобретения Акустооптический коррелятор с временным интегрированием по авт.св. № 8Q3705, отличающийся тем, что, с целью

расширения функциональных возможностей за счет обработки сложных радиосигналов, в него введены модулятор интенсивности света и генератор напряжения амплитудной модуляции опорного сигнала, причем модулятор интенсивности света размещен на оптической оси между источником когерентного света и коллиматором, а выход генератора напряжения амплитудной модуляции опорного сигнала

подключен к электрическому входу модулятора интенсивности света.

Изобретение относится к обработке сигналов оптическими методами и может быть использовано, например, для сжатия радиосигналов с произвольными законами угловой и амплитудной модуляции. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обработки сложных радиосигналов. Для достижения цели в устройство введены модулятор интенсивности света и генератор напряжения амплитудной модуляции опорного сигнала, выход которого подключен к модулятору, t ил.