УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯГИЛЬБЕРТА Советский патент 1972 года по МПК G06G7/48 

Изобретение отнооитсл к вычислительной тех/нике, а именно к вьшолнению (Преобразования Гильберта от заданной функции.

Известно, что физический сигнал .преобразования Гильберта, -нредставленного в частотной области, заключается в фазовом сдвиге зсех онектральных составляющих функц-ий на 90°. Так как на практике не удается выполнить идеальное широ:конолосиое устройство, лронзводящее .поворот фазы всех спектральных составляющих сигналов на 90°, известные устройства, основанные на этом свойстве преобразования Гильберта, из-за невысокой точности не получили распространения; в некоторых случаях их заменяют схемой с линией задержки.

В предлагаемом устройстве, с целью повыщения точности преобразования, увеличения щирокололосности, а также упрощения конструкции, в когерентном оптическом фильтре в плоскости пространственных частот устанавливают четвертьволновую фазовую пластину, сдвигающую фазы всех спектральных составляющих сигнала на 90°. В когерентном оптическом фильтре в плоскости (нростраиствениых частот устан авливают фазосдвигающее устройство, производящее одновременный поворот фаз всех спектральных составляющих в щиро.ком диапазоне частот, причем это устройство выполнено в виде четвертьволновой фазовой пластины.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

На схеме приняты следующие обозиачения; пучок / ко1герентного монохроматического света; транспарант 2 со входным сигналом f(x); первая интегрирующая линза 3; плоскость 4 цространственных частот; вторая интегрирующая линза 5; плоскость 6 формирова ния преобразования Гильберта сигнала f(x). Пучок / когерентного монохроматического света последовательно проходит транспарант с входньш сипналом 2, первую интегрирующую 3, четвертьволновую фазовую пластину 4, вторую интегрирующую линзу 5 и образует некоторое распределение в плоскости 6. Транспарант 2, интегрирующие линзы 3 и 5, фазовая пластина 4 ,и плоскость 6 формирования преобразования Гильберта расположены в npocTpaiHCTBe на оптической оси устройства относительно друг друга ,на строго определенных расстояниях.

Устройство работает следующим образом. На трапопаранте тем .или иным известным способом образована пространственная ,модель сигнала f(x), от которого необходимо пол)чить преобр аеование Гильберта. ТранспаpaiHT, установленный в передней фокальной плоскости интегрирующей линзы 3, освещается пучком 1 когерентного монохроматического света, нормально падающего на него. В результате в задней фокальной плоскости линзы 3 формируется распределение света, соответствующее спектру 1пространст венных частот (преобразование Фурье) функции f(x).

В задней -фокальной .плоскости линзы 3 устаН.овлена прозрачная четвертьволновая фазовая пластина, произ1водящая поворот фазы всех опектральных составляющих на 90° сигнала.

На расстоянии, равном (переднему фокусу от фазовой пластины 4, установлена вторая интегрирующая линза 5, Произвадящая обратное преобразование фурье-ситнала f(x), у которого .фазы всех спектральных составляющих получили сдвиг 90°. Поэтому в выходной фокальной плоскости 6 ЛИ1НЗЫ 5 образуется распределение света, соответст1вующее преобразованию Гильберта фунюции f(x). Это распределение может быть зафиксировано одним из известных способов.

Таким образом предлагаемое устройство выполняет преобразование Гильберта функции f(x).

В случае, если функция f(x) одномерная, в качестве интегрирующих линз 3 и 5 должны быть использованы цилиндрические линзы, производящие преобразование Фурье только по одной координате.

В случае, если функция /Сл:)-двумерная, в качестве интегрирующих линз необходимо использовать сферические линзы, которые выполняют преобразование Фурье по двум переменным. В этом случае в плоскости 6 будет

получено двумерное преобразова ние Гильберта.

Предлагаемое устройство просто по конструкции, так как отпадает пеобходимость в

сложных электронных устройствах-фазовращателях, линиях задержки и большом количестве вспомогательных элементов. Устройство обеспечивает возможность работы в реальном масщтабе времени (благодаря вводу сигнала

в реальном времени), широкополосность, обусловленную воз-можностью создания опт ических фильтров, у которых произведение времени на щирину полосы может достигать больших значений, и высокую точность, которая достигается тем, что поворот спектральных составляющих :на 90° производится фазовой пластиной с большой точностью независимо от частоты составляющей.

Предмет изобретения

Устройство для .моделирования преобразования Гильберта, содержащее источник ко герентного света, транспарант входного сигнала, интегрирующие линзы и регистрирующий

блок, установленные на одной оптической оси, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит фазовую пластину, установленную между первой и второй интегрирующими лимзами и раоположеиную в плоскости заднего фокуса первой и переднего фокуса второй интегрирующей линзы.