Оптическое приемное устройство Советский патент 1993 года по МПК H04B10/06 

Ё

Использование: радиотехника. Сущность изобретения: оптическое приемное устройство содержит частотно-избирательный фильтр 2, поляризационный фильтр 3, фотодетектор 4, полосовой фильтр 5, блок наведения 6 и приемную оптическую антенну 1, светоделитель 8, телевизионную камеру 9, угловой дискриминатор 10, измеритель11 размеров изображения и управляемый пространственный фильтр 7. 2 ил.

XI 00 00

ел

00

XJ

фи&2

Изобретение относится к квантовой лектронике и может Выть использовано в истемах оптической связи, работающих в словиях атмосферных искажений в режиме граничения внешними шумами.

Известны оптические приемники прямого и гетеродинного типов. При работе в словиях аддитивных шумов в них для повышения отношения сигнал/шум могут использоваться/Пространетвенная, временная и поляризационная фильтрация,. Наиболее близким по технической сущность к предлагаемому устройству является традиционный приемник прямого детектирования, схема которого приведена на фиг. 1. Цифрами обозначены: 1-приемная оптическая антенна, 2 - частотно-избирательный фильтр, 3 - поляризационный фильтр, 4 - фотодетектор, 5 - полосовой фильтр, 6 - систё ма на ведён йя. П риемная о птическая антенна 1, спектральный фильтр 2, поляризационный фильтр 3 и фотодетектор 4.расположены последовательно, на одной ог1 тическо й оси. Система давления 6 связа на 1с приемной оптической антенной 1, а в:ыход фотодётектора 4 связан .со входом

поло сового фильтра 5. :. ;,;,,. . : v. : : , Недостатком известйбго устройства я в- ля ется низкое отношение сигнал /шум при приеме сигналов в условиях атмосферных искажений. Фазовые искажения приводят к рассеиванию приёмного сигнала в фокальной плоскости оптической антенны 1, При этом радиус кружка рассеивания зависит от степени искажения, т.ёГс;Ьстояния оптического канала связи. При выборе небольшого углового поля в приемнике не используется вся принимаемая мощность сигнала, а при выборе большого углового поля собирается вся мощность сигнала, но увеличивается и мощность фонового шума. Максимальному отношению сигнал/шум в режиме ограничения внешними шумами при наличии ат-. мосферных искажений соответствовало бы

угловбе поле, согласованное с размером кружка рассеяния в фокальной плоскости оптической антенны 1. Но этого добиться не возможно, т.к. состояние атмосферного канала связи в известном устройстве не оце- :нй ваётся, а угловое поле приемника фиксировано. В реальных условиях, как правило, выбирается угловое поле

ftipM $прм . где бпрм - дифракционное угловое поле, соответствующее дифракционному кружку Эйри........

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости при работе в усло- виях атмосферных искажений и внешних шумов.

Поставленная цель достигается тем, что в оптическое приемное устройство, содержащее частотно-избирательный фильтр, по- ляризационный фильтр и фотодетектор, 5 выход которого соединен со входом полосового фильтра и последовательно соединенные блок наведения и приемную оптическую антенну, введены светоделитель, телевизионная камера, угловой диск- 0 риминатор, измеритель размеров изображения и управляемый пространственный фильтр, причем оптическая антенна, светоделитель, управляемый пространственный фильтр и частотно-изби- 5 рательный фильтр, последовательно расположёны на, одной оптической оси, второй выход светоделителя оптически соединен со входом углового дискриминатора и охо- дом измерителя размеров изображения, вы- 0 ход которого соединен с управляющим входом управляемого пространственного . фильт ра, выход :углового дискриминатора соединен с управляющим входом блока наведения. Благодаря введенным элементам и 5 связям в устройстве .осуществляете контроль состояние йптичёского канала связи по размерам кружка рассеяния в фокальной плоскости оптической антенны и управление угловым полем системы в соответствии 0 с состояние канала. При этом обеспечивается прием фотодетектром всей мощности сигнала, содержащегося в пределах кружка рассеяния и минимально возможный при этом уровень фоновой засветки. 5 Схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 2. Цифрами обозначены: 1 - приемная оптическая антенна, 2 - частотно- . избирательный фильтр, 3 - поляризацион- ;/ ный фильтр, 4 - фотодётёктор, 5 - полосовой 0 фильтр, 6 - система наведения, 7 - управляемый пространственный фильтр (диафрагма), 8 - светоделитель, 9.- телевизионная .камера, 10 - угловой дискриминатор, 11 - . измеритель размеров изображения, Прием- 5 ная оптическая антенна 1, светоделитель 8, управляемый пространственный фильтр 7, частотно-избирательный фильтр 2, поляри- зационный фильтр 3 и фотодетектор 4 расположены последовательно на одной 0 оптической оси. Система наведения 6 связана с приемной оптической антенной 1, а выход фотодетектора 4 связан со входом полосового фильтра 5. С помощью светоделителя 8 с выходом приемной оптической 55 антенны связана телевизионная к амера 9, к выходу которой подключены угловой дискриминатор 10 и измеритель формы изображения 11, Выходы углового дискриминатора 10 связаны с системой наведения 6, а пыход измерителя формы изображения связан с

управляющим входом пространственного фйльтраТ.

Устройство работает следующим образом. :... .. .. - ....

Система наведения 6 осуществляет наведение приемной оптической антенны 1 в направлении на источник оптического сигнала. Принимаемый сигнал после приемной оптической антенны 1 светоделителем 8 делится на 2 части. Первая проходит пространственный 7, частотно-избирательный 2 и поляризационный 3 фильтры, где осуществляется соответственно пространственная, спектральная и поляризационная фильтрация внешних шумов. При этом пространственный фильтр 7 расположен в фокальной плоскости приемной оптической антенны 1 и имеет управляемое угловое поле. Выход поляризационного фильтра 3 связан с входом фотодетектора 4, где оптический сигнал преобразуется в электрический, С выхода фотодетектора 4 сигнал поступает в полосовой фильтр 5. где осуществляется выделение из него полезной информации. Другая часть принимаемого сигнала после светоделителя 8 поступает в телевизионную камеру 9, которая установлена в плоскости, оптически сопряженной с фокальной плоскостью приемной оптической антенны 1. В ней может осуществляться спектральная и поляризационная фильтрация фильтрами, аналогичными фильтрам 2 и 3. Телевизионная камера 9

.имеет широкое угловое поле и регистрирует кружок рассеяния принимаемого сигнала.

-Полный телевизионный сигнал с выхода телевизионной камеры 9 поступает в угловой дискриминатор 10 и измеритель размеров изображения 11. На вход измерителя размеров изображения поступает полный телевизионный сигнал изображения объекта, в данном случае- кружка рассеяния. А выходной сигнал пропорционален площади кружка рассеяния. Этот сигнал поступает на управляющий вход пространственного фильтра 7. Чем больше кружок рассеяния, тем больше выходной сигнал измерителя размеров изображения 11, тем больше делается угловое поле npocTpaHCfBeHHoro фильтра 7. Поскольку размер кружка рассеяния определяется степенью фазовых искажений в атмосферном канале, измерение его площади и управление в соответствии с результатами измерения угловым полем приемника представляет собой оценку состояния оптического канала связи. Тем са:мым обеспечивается поддержание величины углового поля; необходимой для приема фотодетектором 4 всей мощности сигнала, содержащейся в пределах кружка

рассеяния и минимально возможного при этом уровня фоновой засветки. При этом ужесточаются требования к точности наведения приемной рпт йческой антенны 1 на

5 источник сигнала. Точность наведения системой 6 может соответствовать размерам широкого углового поля приемника (как это имеет место в прототипе). При этом пятно рассеяния может находиться не в центре

0 пространственного фильтра 7. Однако при управлении величиной углового поля центра пятна рассеяния необходимо поддерживать в центре пространственного фильтра 7. Для этого наведение приемной оптической

5 антенны 1 уточняется с помощью углового дискриминатора Ю. Точность углового дискриминатора должна соответствовать размерам пятна рассеяния. На вход его поступает полный телевизионный сигнал

0 изображения объекта, в данном случае - кружка рассеяния. А на двух выходах формируются сигналы, пропорциональные координатам центра тяжести пятна. Эти сигналы поступают в систему наведения 6,

5 благодаря чему центр пятна рассеяния поддерживается в центре управляемого пространственного фильтра 7. Перед началом работы угловой дискриминатор 10 и измеритель размеров изображения 11 настраива0 ются в соответствии с уровнем фонового шума в канале связи. Светоделитель 8 может делить выходной сигнал оптической антенны 1 на неравные части, поскольку уровень мощности, требуемой для работы

5 телевизионной камеры 9 и связанных с ним измерительный устройств, как правило, меньше, чем требуемый для выделения информации с высокой достоверностью в полосовом фильтре Б.

0 благодаря введению новых элементов- светоделителя, телевизионной камеры, углового дискриминатора и измерителя раз- меров изображения, а также связей между ними и другими элементами в предлатае5 мом устройстве достигается положительный эффект по сравнению с прототипом: увеличивается отношение сигнал/шум при работе в условиях ограничения внешними шумами и атмосферных искажений оптиче0 ских сигналов..

Фо р му л а и з о б р ет е н и я Оптическое приемное устройство, содержащее последовательно расположен- 5 ные на одной оптической оси частотно-избирательный фильтр, поляризационный фильтр и фотодетектор, выход которого соединен с входом полосового фильтра, и, последовательно, соединенные блок наведения и приемную оптическую антеину, о т л и ч а ю ще е-с.я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при работе в условиях атмосферных искажений и внешних шумов, введены .светоделитель, телевизионная камера, угловой дискриминатор, измеритель размеров изображения и управляемый пространственный фильтр, причем оптическая антенна, светоделитель, управляемый пространственный фильтр и частотно- избирательный фильтр, последовательно

Редактор

Составитель Г.Мальцев Техред М.Моргентал

Заказ 77. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям приТКНТ СССР ь113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

0

расположены на одной оптической оси, второй выход светоделителя оптически соединен с входом телевизионной камеры, выход которой соединен с входом углового дискриминатора и входом измерителя размеров изображения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого пространственного фильтра, выход углового дискриминатора соединен с управляющим входом блока наведения.

Корректор С.Юско