Устройство для обработки сигналов с линейной частотной модуляцией Советский патент 1992 года по МПК G06F3/00 

сл

с

Изобретение относится к радиоэлектронике и оптической обработке информации и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, радиосвязи, и является усовершенствованием устройства по авт. св. М 1345893. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения автоматической перестройки устройства при задании нового значения скорости линейного изменения частоты обрабатываемых радиосигналов. В устройство дополнительно введены блок перемещения фотоприемника вдоль оптической оси устройства и блок задания значений перемещения фотоприемника с соответствующими связями, что и позволяет обеспечить достижение поставленной цели.3 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике и оптической обработке информации и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, радиосвязи, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1345893.

Известно акустооптическое устройство для инвариантной во времени обработки длительных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) вида:

s(t) S (fot +p 2/i}}:

t

p w/Tc:

где Tc - длительность Л ЧМ-радиосигнала; W - полное изменение частоты внутри радиосигнала; fo - центральная частота заполнения; / - скорость линейного изменения частоты внутри радиосигнала.

Устройство состоит из оптически свя- аалных источника коллимированного когерентного излучения, пространственно-временного модулятора света, вход которого является входом устройства, объектива, фотоприемника, установленного в задней фокальной плоскости объектива и выполненного в виде оптоэлектронного регистра сдвига, выход которого является выходом устройства, а также многофазного генератора тактовых импульсов.

Пространственно-временной модулятор света, в качестве которого используется акустооптический модулятор (АОМ), освещается плоской когерентной волной и осуществляет модуляцию света той частью длительного ЛЧМ-радиосигнала, которая проходит через его апертуру. В задней фокальной плоскости объектива формируется дифракционное световое пятно, пространственное положение которого определяется частотой этой части радиосигнала и изменя00

ю о

00

ю

ется в соответствии с законом частотной модуляции, т.е. перемещается с постоянной скоростью. В оптоэлектронном регистре сдвига, выполненном в виде фотоприемника на основе приборов с зарядовой связью (ПЗСФП), под воздействием многофазных импульсов происходит тактовое перемещение фоточувствительных элементов и накопление зарядов, возникающих в них под действием падающего света.

При равенстве скоростей перемещения зарядов в ПЗСФП и дифракционного светового пятна заряда элемента, перемещающегося под максимум светового пятна, на выходе ПЗСФП будет максимальным. После преобразования заряда в напряжение в выходном узле ПЗСФП на его выходе формируется короткий по времени импульс. Посредством изменения частоты следования импульсов многофазного генератора тактовых импульсов можно подстраивать устройство для обработки сигналов с различной скоростью линейного изменения частоты заполнения.

Класс ЛЧМ-радиосигналов, обрабатываемых этим устройством, ограничен сигна- лами, у которых скорость линейного изменения частоты заполнения/ не превышает величины /3 , где Та - время распространения ультразвуковой волны че рез апертуру АОМ. Это ограничение вызвано тем, что ПЗСФП установлен в фокальной плоскости объектива, и / /Зо распределение интенсивности света в дифракционном пятне в основном определяется распределением света на апертуре АОМ. При/ распределение света в дифракционном пятне отражает спектр мощности той части ЛЧМ-радиосигнала, которая проходит через апертуру АОМ. При этом увеличение /J сверх/ о приводит к расширению импульса на выходе устройства и уменьшению его амплитуды, В целом это снижает эффективность обработки устройством ЛЧМ-радиосигналов с/8 (50, что проявляется в уменьшении выигрыша в отношении сигнал/шум и сжатия сигналов.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения автоматической перестройки устройства при задании нового значения скорости линейного изменения частоты обрабатываемых радиосигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в акустооптическом устройстве фотоприемник, выполненный в виде оптоэлектронного регистра сдвига, устанавливается в плоскости фокусировки дифрагированного света, перпендикулярной оптической оси устрой-

0

5

ства и расположенной между объективом и его задней фокальной плоскостью на расстоянии L от задней главной плоскости объектива

, - F-(Fe-d)

L F + Fe + d

где F - фокусное расстояние объектива, d - расстояние между пространственно-временным модулятором света и передней главной плоскостью объектива, a Fe - эквивалентное фокусное расстояние пространственно-временного модулятора света с распространяющейся в нем акустической копией сигнала с линейной частотной модуляцией.

v2

FC

V

20

25

30

35

40

45

50

55

где v - скорость распространения упругой волны в акустооптическом модуляторе, А - длина волны света, / -скорость линейного изменения частоты в обрабатываемом сигнале. Для обеспечения автоматической перестройки устройства при задании нового значения скорости линейного изменения частоты /J обрабатываемых сигналов в его состав дополнительно введены блок перемещения фотоприемника вдоль оптической оси устройства и блок задания значений перемещения фотоприемника, у которого выход сигнала, пропорционального значению перемещения фотоприемника, подключен к управляющему входу блока перемещения фотоприемника вдоль оптической оси устройства, а выход сигнала, соответствующего скорости линейного изменения частоты обрабатываемых радиосигналов, подключен к управляющему входу многофазного генератора тактовых импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема аку- стооптического устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока перемещения фотоприемника; на фиг. 3 - то же, алгоритма работы блока задания перемещения фотоприемника.

Устройство состоит из оптически связанных источника коллимированного когерентного излучения 1, пространственного модулятора света 2, в качестве которого используется АОМ, вход которого является входом устройства, объектива 3 и фотоприемника 4, выполненного в виде оптоэлектронного регистра сдвига на ПЗСФП, выход которого является выходом устройства, а также многофазного генератора тактовых импульсов 5, блока 6 перемещения фотоприемника вдоль оптической оси устройства и блока 7 задания значения перемещения фотоприемника АОМ 2 освещается плоской когерентной волной лазера 1 и осуществляет модуляцию света той частью длительного ЛЧМ сигнала, которая проходит через его апертуру. АОМ 2 и объектив 3 действуют как сложная оптическая система, фокусируя дифрагированный свет в плоскости, перпендикулярной оптической оси и находящейся на расстоянии L от задней главной плоскости объектива 3. Дифрагированное световое пятно перемещается в плоскости фокусировки с постоянной скоростью.

Блок 6 перемещения фотоприемника представляет собой устройство точной подачи и позиционирования, состоящее из столика 8, перемещаемого вдоль направляющих 9 посредством гайки 10, прикрепленной ксто- лику, и винта 11, приводимого во вращение шаговым двигателем 12. При этом ПЗСФП устанавливается на столик, направляющие которого расположены параллельно оптиче- ской оси устройства. Блок 7 задания значений перемещения фотоприемника реализуется на основе универсальной микроЭВМ (фиг. 3) с соответствующими устройствами ввода значения ft скорости изменения частоты в обрабатываемом сигнале и вывода сигналов управления для многофазного генератора 5 тактовых импульсов и шагового двигателя в блоке 6 перемещения фотоприемника.

Формула изобрет-ения

Устройство для обработки сигналов с линейной частотной модуляцией по авт. св. № 1345893, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения автоматической пере- стройки устройства при задании нового значения скорости линейного изменения частоты обрабатываемых радиосигналов, в него дополнительно введены блок перемещения фотоприемника вдоль оптической

Вход

оси устройства и блок задания значений перемещения фотоприемника, у которого выход сигнала, пропорционального значению перемещения фотоприемника, подключен к управляющему входу блока перемещения фотоприемника вдоль оптической оси устройства, а выход сигнала, соответствующего скорости линейного изменения частоты обрабатываемых радиосигналов, подключен к управляющему входу многофазного генератора тактовых импульсов, причем фотоприемник, выполненный в виде оптоэлек- тронного регистра сдвига, устанавливается в плоскости фокусировки дифрагированного света, перпендикулярной к оптической оси устройства и расположенной между объективом и его задней фокальной плоскостью, на расстоянии LOT задней плоскости объектива

F-(Fe-d)

F + Fe + d где F - фокусное расстояние объектива;

d - расстояние между пространственно- временным модулятором света и передней главной плоскостью объектива;

Fe - эквивалентное фокусное расстояние пространственно-временного модулятора света с распространяющейся в нем акустической копией линейно-частотно-модулированного сигнала

.2

W

где v - скорость распространения упругой волны в акустооптическом модуляторе; А-длина волны света; /J- скорость линейного изменения частоты линейно-частотно-модулированного сигнала.

&&А A

. 1

/

/ББСД ЗНАЧЕНИЯ

1 /

вы&ад ЗНАЧЕНИЯ

L

Фиг. 2 ПУСК J