Акустооптический коррелятор радиосигналов Советский патент 1993 года по МПК G06E3/00 

Изобретение относится к обработке сигкллоя оптическими методами и МОЙРТ бить использовано в радиолокации, радиснавиглцин, гидроакустике, связи для сжатия сигналгз с боль- пгим зн 1снием проичпедения ширины спектра на длительность.

Цель - расширение рабочей полосы частот коррелятора.

На чертеже представлена структур- ная схпмя коррелятора.

Акустоог тическин коррелятор радиосигналов содержит последовательно расположенные на оптической оси источник 1 когерентного коллимиро- ванного светового погокя опорные акустооптические модупяторы 2, третьи Фурье -преобразуютне элементы 3, диафрагму 4, четвертые Фурье-преоб- раэуюгцие элементы 5, °НГНРЛЬННГ -ткустооптичсскне модуля горы 6, перBnie Фурье-преобразующие элементы 7, осевую диафрагму 8, вторые Фурье- преобразующке эаементы 9 и фотоприемники 105 причем преобразователи 11-14 электрического сигнала в акустический модуляторов 2 ролключень непосредственно к генератору 14 гармонического колебания, а преобразователь 15 - через уэкополосный фаз-, вращатель 16, преобразователи 17, 18 модуляторов 6 соединены с источником первого коррелируемого сигнала, а преобразователи 19, 20 - с источником второго коррелируемого сигнала.

Акустооптический коррелятор работает следующим .образом. Коллимиро- вангшй световой поток от источника 1,,. дифрагируя на гармонических акусгиче-1 ских волнах в модуляторах 2 и проходя переэ пространственный Фильтр,

С™

Wo

lava

СЛ О1

№

СО N5

«4,

состоящий из Фурье-преобраэующих элементов 3, 5 с одинаковыми фокусными расстояниями и диафрагмы А, в которой блокируется недифрагироваиный световой поток, преобразуется длл каждого канала в четыре попарно скрещенных световых пучка, идущих под углом + - к оптической оси, где

- v

7v - длина волны света, V - скорость распространения ультразвука, fo - час- Tova формируемого генератором 14 сигнала, и обладающих световыми частотами f., +tg в каждом направлении распространения, где Јс - световая частота, потока, излучаемого источником 1.

Ввиду того, что прео ряпспгтель 15 соединен с генератором 14 чгрез Лазо- вращатель 16, создающий фазояый сдвиг &tf /« /2, фазовые соотношения в соответствующих пучках каналов различаются на эту величину &Ц. Коррелируемые радиосигналы S(t) A1(t).)( jccastzfrfot +М,(Ј)3и S(L) А2(1)созЦ21Г Ј0 t + подаются на преобразователи 17-20 модулятора 6 соответственно, где они преобразуются в акустические волип. щенные световые пучки дифрагируют на этих акустических волнах - пространственно-временных аналогах сигналов S(t) и S2(t), В результате пространственной фильтрации дифрагированного света, осуществляемой Фурье- преобразующими элементами 7, 9 и осевой диафрагмой 8, на фотоприемник 10 каждого канала проецируются восемь коллинеарных световых промодулирован- ных пучков с попарно рапными све гавы- ми частотами fc, f,.. + 2fo (две пары пучков имеют световую частоту f0), причем в каждой паре есть пучки, про- модулированные как сигналом S (t), так и сигналом S/,(t) . Результатом интерференции указанных пар световых пучков является распределение, которое, будучи преобразованным в заряд и накопленным фотоприемннком, формирует распределение заряда, соответствующее одной из частей (вещественной или мнимой) комплексной обивающей взанмокорреляционной функции сигналов 4(t) и S,,(t). Распределение заряда в фотоприемнике второго Канала соответствует другой части

этой комплексной огибающей вчаинокор- i

реляционной функции,поскольку фаэо-

5 .,

0

0

вые соотношения интерфернруюсцих пучков различаться на &ф ° 1Г/2. Формирование квадратурных выходных распределений вне зависимости от ширины спектра коррелируемых сигналов объясняется следующим.

Известно, что при акустооптиче- ском взаимодействии в режиме линейной модуляции амплитуды светового поля распределение света в дифрагированном пучке является полным пространственно-временным аналогом электрического сигнала, возбуждающего акустическую волну, причем частота отклоняется на +fo от начальной величины. По этим признакам можно сказать, что происходит гетеродинирование падающего светового распределения эле-i ктрическим сигналом. Из теории радиотехнических цепей известно, что при гптрроднннровании сохраняются и фазовпе соотношения каждого из двух участвующих в преобразовании , сигналов. Поэтому созданные опорным модулятором 2 фазовые соотношения скрещенных световых пучков сохраняются при дифракции на акустических пространственно-временных аналогах сигналов S,(t) и S-(t) и при последующей интерференции уже промодули- рованных световых пучков. Как показывает анализ работы коррелятора, распространение зарйда, сформированное фотоприемниками- 10 верхнего канала и приведенное по размеру к протяженности апертуры модулятора 6, описывается выражением

Qj(x) Q0+P j A,(t)A2(t - 2)) - - ,

где Qe - постоянный зарядовый пьеде стал; fb - коэффициент пропорщюналь- /

ности;

Т - время накопления фотоприемника;t .

В силу того, что во втором канале интерферирующие пучки, промодули-i рованные темп же сигналами S(t) и В„ (t) , имеют фазовый сдвиг Т/2, соответствующее распределение заряда второго канала описывается выражением

ЯйОО Qe -I- A,(t)A|t - 2)cos Cp,( Cp2(t - 2Јц ) - Q0 +|jj A,(t)At(t - 2iK), (t)-(ft(t -2t},)3 dt.

Таким образом, на выходе коррелятора формируются квадратурные компоненты комплексной огибающей ВКФ обрабатываемых сигналов вне зависимости от ширины их спектра.

.Форму п.6 изобретения

Акустооптический коррелятор радиосигналов, содержащий источник когерентного коллимироваиного света и оптически связанные с ним два канала, каждый из которых состоит из последовательно расположенных на рптиче- ской оси сигнального акустооптическо- го модулятора, первого Фурье-пре- образующего элемента, осевой диафрагмы, второго Фурье-преобраэующего элемента и фотоприемника, причем сигнальный акустооптический модулятор снабжен двумя преобразователями, электрического сигнала в акустический, расположенными на противоположных торцах звукопровода акустооптическо- го модулятора, при этом первые преобразователи электрического сигнала в акустический обоих каналов подключены к источнику первого коррелируемого сигнала, а второй преобразова- тель электрического сигнала в акустический первого канала подключен к источнику второго коррелируемого сигнала, отличающийся тем,

что, с целью расширения рабочей полосы его частот; введены генератор гармонического колебания и узкопо- росный фазовращатель, между источником когерентного коллимироваиного света и сигнальным акустооптнческнм модулятором в каждом канале введены последовательно расположенные на оптической оси опорный акустооптический модулятор, третий Фурье-преоб- разугащмй элемент, диафрагма н четвертый Фурье-преобраэующнй элемент при этом прозрачные участки диафрагмы рвдмегцены в области первых дифракционных порядков, а диафрагма размещена в задней фокальной плоскости третьего и передней фокальной плоскости четвертого Фурье-преобразующих элементов, второй преобразователь электрического сигнала в акустический второго канала подключен к источнику второго коррелируемого сигнала, опорный акустооптический модулятор снабжен двумя преобразователями электрического сигнала в акустический, Причем первые преобразователи опорных акустооптических модуляторов обоих каналов и второй преобразователь опорного акустооптического модулятора первого канала подключены к выходу генератора гармонического колебания, частота которого равна средней частоте полосы пропускания сигнального якустооптического модулятора, А второй преобразователь опорного акустооптического модулятора второго канала подключен к выходу генератора гармонического колеба- 0 нпя через узкополосный фазовращатель.

0

5

0

з

Изобретение относится к обработке сигналов оптическими методами и MOFOT быть использовано в ря диолокации, рпдионавпгяции, гидроакустике, связи для сжатия сигналов с большим значением , ргшя ши рины спектра на длнто.льность. Цапь- расширение рабочей полосы частот коррелятора. Для достижения цели в известный коррелятор введены опор- ный акустооптический Модулятор, пространственный фильтп, генерЛтор гармонического колебания И фазовра- щатель, которые обеспечивают4 форми-. рованне квадратурных компонент комплексной -огибающей %заимокорре- пяцисгпюй функции вне зависимости от ширины их -спекТра. 1 ил.

Редактор Б.Федотов

Тираж Подписное

Заказ 1972 А ;

ВИНИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, МоЬква, Ж-35, Раушская .наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель .Г.Зелинский

Техред Л.ОлнЙнык Корректор Л.Патай

Тираж Подписное