УСТРОЙСТВО для СЖАТИЯ ИМПУЛЬСОВ Советский патент 1972 года по МПК G01S13/28 

1

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в качестве основного блока в спектроанализаторе, обеспечивающем непрерывный анализ радиосигналов в широкой полосе частот с одновременным выделением их из шумового фона. Изобретение может быть использовано и в радиоастрономических исследованиях, а также в радиолокации для анализа допплеровских частот.

Известны устройства для сжатия импульсов при помошн радиотехнических средств, использующиеся в анализаторах спектра.

Иедостатками таких устройств являются большие размеры и невысокие чувствительность и отношение сигнал/шум.

Цель изобретения - устранение этих недостатков.

Это достигается тем, что фотоприемники устройства расположены в плоскости изображения эквидистантно.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит источннк света 1 коллимирующую систему линз 2 и 3, оптическую щель 4, пьезоэлектрический преобразователь 5, возбуждающий в оптически прозрачной недисперсионной линии задержки 6 ультразвуковые волны. На противоположном конце линии задержки помещен отражатель 7. Линза 8 служит для визуализации ультразвуковой

волны, плоскость А является фокальной плоскостью А линзы 8, а п.тоскость Б - плоскостью изображения ультразвуковой волны. Непосредственно в плоскости Б на одинаковом расстоянии друг от друга вдоль изображения располагаются фотоприемники 9.

Электрические сигналы с фотоириемииков поступают в амплитудные детекторы 10, затем в фильтры 11 и суммируются по всем каналам в сумматоре 12. Напряжение на выходе сумматора представляет из себя набор сжатых импульсов, соответствующих частотным составляющим входного сигнала.

Принцип действия предлагаемо с стемь закл Очается в следующем.

Сигнал, подлежащий сжатию, предварительно смещается по частоте линейно модулированным по частоте гетерод ом. Есл анализируемый сигнал представляет из себя монохроматическую волну, то на вход пьезоэлектрического преобразователя 5 поступает частотно-модулированный сигнал:

V Asm(,t+- +

где А - амплитуда сигнала; (Oi((0ri -(ОЕХ) - частота сигнала, подлежащая сог, - частота свип-генератора в момент начала модуляции; соих - частота анализируемого

сигнала; Т - период модуляции; Д - девиация частоты; ф - начальная фаза; t - время. Пьезоэлектрический преобразователь создает в оптически прозрачной среде линии задержки соответствующую ультразвуковую волну, амплитуда которой пропорцио;:альиа амплитуде папрялсения на входе. Возмущение в среде линии задержки па расстоянии / от отражающего конца будет иметь вид:

4 Я„ря„ + Яо,р -- КА l-( sin Тпрям (- +Osm9

отрЬ

пролорционалыюсти; L -

где К - констаита длина линии задержки; х - коэффициент затухания ультразвука на единицу лииии; фпрям и фотр - фазы прямой и отраженной волны.

С помощью просвечивания картина биений в среде линии задержки визуализируется в плоскости Б. В плоскости Б эквидистантно расположено N фотоприемпиков, которые преобразуют модулированный свет в электрические сигиалы. Электрические сигиалы детектируются квадратичными детекторами и с помощью фильтров отфильтровываются высокочастотные составляющие. В результате, в каждом канале получается переменный ток постоянной амплитуды, а частоты линейно зависят от номера канала, отсчитываемого от канала с низщей частотой:

г„ Кг cos . t + L

, /2jVn 4.7-..А.-/„ 1 + )

где С - скорость звука в среде линии задержки; п - номер канала; /Ci - коэффициент пропорциональности.

Расстояпия от края изображения в плоскости Б, на которых располагаются фотоприемники, равно 1п п- . В этом случае ча(

2г.

стота сигнала в п-ом канале равна ю - п..

В соответствии с этим полоса последетекторных фильтров выб/рается равной

а центральные частоты выбираются кратными их полосе с тем, чтобы все N, фильтров перекрывали полосу анализа:

г Sf

Гп центр - -- .

Таким образом ток в п-ом канале равен in Bcosna, где B KiA4- ;

«. V Д «

В результате суммирования сигналов со всех каналов получается сжатый импульс:

лг sin i BcOSna В -COSf -::- У..

Максимальный выходной получается в случае, когда . При этом i NK., а момент появления пика сжатого импульса относительно начала частотной модуляцк определяется из ypaBi-ieния: t -coi. Следовательно, )i

с27:А

Ывх. в случае немопокристаллического входного сигнала образуется несколько импульсов, соответствующих частотным составляющим сигнала. Их временные положения относительно начала частотной модуляции дают величины частотных составляющих сигнала, а амплитуды пропорциональны квадратам

амплитуд гармоник. Это дает возможность использования системы для анализа радиосигналов.

Минимальный интервал частот, который может различать система, в случае максимального числа каналов, равен полосе последетекторных фильтров: б/ 5/( 1/Г.

При оптимальном использовании всей длины линни задержки сигнал должен существовать в последнем канале в течение времени, за которое его передняя часть отразится и

т- 2L

вернется назад: , т. е. система может

исследовать с максимальной разрешающей способностью только импульсы, длительность которых больше Т. Импульсы меньшей длительности анализируются с меньшей разрешающей способностью.

Поскольку ток после сложения сигналов со всех каналов пропорционален числу каналов и квадрату амплитуды входного сигнала, то увеличение отношения сигнал/шум должно быть равно . Но из-за одновре:у1енного воздействия прямого и отраженного сигналов в линии задержки происходит уменьшение отнощения сигнал/щум. Точное значение потерь зависит от числа отводов. Приблизительно можно считать, что увеличение отношения

/1/т45 сигнал/шум равно

Предмет изобретения

Устройство для сжатия импульсов, содержащее многоотводную недисперсиоиную оптическую линию задержки, источник света, коллиматор, объектив и многоканальный приемник с сумматором, содержащий в каждом канале последовательно включенные фотоприемник, амплитудный детектор и фильтр, отличающееся тем, что, целью уменьшения размеров устройства, повыщения чувствительности и улучшения отношения сигнал/щум, фотонриемники расположены в плоскости изображения эквидистантно.