УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ С СИММЕТРИЧНОЙ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ Советский патент 1973 года по МПК G01R23/16 

1

Изобречсиие относится к области радиотехники, а именно, к устройствам оптимальной фильтрации сигналов.

Известны устройства оптимальной фнльтрацин снпшлов, основанных на иснользоваИНН оптических методов обработки ниформации. К нх числу отиосятся многокаиальиые оптические строГ1С1Ба типа спектроанализатора нлн дифрактометра, обеспечнвающне оптимальную фильтрацию многоканальных снгналов с лннейной несимметричной частотной модуляцией. Эти устройства позволяют достаточио просто решать задачу когерентной многоканальной обработкн сигналов в радиолокационных станциях с синтезируемой апертурой.

Обрабатываемый радиолокацнонный сигнал вводится в оптическое устройство в виде фотопленки, прозрачность которой меняется в соответствии с амплитудно-фазовой функцией модуляцин сигнала. Участок фотонленкн с записью сигнала одной точечной цели представляет собой фактически одномерную голограмму. При освещении этой фотопленки световой волной когерентного источника изображение цели восстанавливается в некоторой нлоскостн за фокусирующей лгшзой.

Однако особенность голографнческих устройств обработки радиолокационных сигналов такова, что иа восстаиовленное изображение цели накладывается паразитный фон, соответcTBUOimiii гюстояииоГ сосгавляюще светового сигнала н сопряженному изображению цели.

Поэтому для разноса полезного нзображения цели и фоиа применяется известный в голографии метод заннси сигнала с использованием несущей пространственной частоты. При этом изображения цели н фона оказываются пространственно разделенными в поперечной, по отношению к оптической оси устройства, плоскости, но разрен ающая способность системы ухудшается в два раза по сравнению с максимально возможной.

Цель изобретення - повышенне разрешающей способности системы.

Цель достигается за счет того, что экран, размещенный перед регистрнрующей фотопленкой, имеет н;ель, проходящую через оптическую ось системы, а перед экраном в фокальной плоскости сфернческоГ .тннзы установлен ннзкочастотный фильтр, например, неирозрачная нолоса, нанесенная на стеклянную подложку н проходящая через оптическую ось системы. Устройство позволяет, при восстановленни изображения точечиого объекта с одномерной голограммы, решать задачу отделения полезного сигнала от сигналов фона без иснользовання нространственной несущей.

Па чертеже приведена функциональная схема.

Устройство содержит когерентный источник

света (лазер) 1, расширитель луча (микрообъектив) 2, коллиматор 3, фотопленку с записью обрабатываемых сигналов 4, цилиндрическую линзу 5, сферическую линзу 6, иизкочастотныи фильт) (непрозрачную полосу, иаиесеиную на стеклянную подложку) 7, непрозрачный экран с узкой щелью 8 и регистрирующую фотопленку 9.

Устройство работает следующим образом.

Узкий пучок света когерентного источника 1 проходит через расширитель луча 2, коллиматор 3 и освещает фотопленку 4 с записью обрабатываемых сигналов. В качестве примера на фотопленке 4 (см. чертеж) показана занись сигнала одной точечной цели. Частота сигнала любой из точечных целей, находящихся в поле зреиия радиолокационных станций (РЛС) с синтезируемой апертурой, вследствие эффекта Допплера в течение практически реализуемого времени накопления изменяется около своего среднего значения но симметричному линейному закону. Поэтому такой сигнал иа фотопленке 4 имеет форму одномерной голограммы, совпадающей с диаметральным сеченнем линзы Френеля. Когерентный световой поток, проходящий через фотопленку 4, модулируется по амплитуде вдоль оси У (см. чертеж) в соответствии с законом изменения обрабатываемого сигнала. Этим обеснечнвается пространственная амплитудная модуляция волнового фронта на выходе фотопленки 4.

Дальнейшее распространение пространственно модулированной волны света подчиняется законам дифракции. Волна распадается на )яд дифракционных составляющих: нулевзю, нлюс и минус первую и т. д. Практически дифракционные составляющие, начиная со второго порядка, быстро убывают. Угол дифракции Q зависит от иространственной частоты снгнала. Для сигнала с симметричным линейным изменением частоты угол Q также линейно изменяется от нуля при нулевой пространственной частоте до наибольшего значения в крайних симметрнчных точках сигнала. На чертеже условно показана дифракция света с одного элементарного участка сигнала. Луч а соответствует нулевой составляющей, лучи б н в - составляющим плюс и мннус первых дифракционных порядков.

В результате воздействия фокусирующей системы, состоящей из цилиндрической 5 и сферической 6 лннз, различные дифракционные состав.тяющие световой волны фокусируются в пятно в различных плоскостях. Нулевая дифракцнонная составляющая фокусируется в задней фокальной плоскости, совпадающей с плоскостью низкочастотного фильтра 7, сферической линзы 6.

Составляющая минус первого порядка, используемая в качестве изображения цели, формируется в виде дифракционного пятна в плоскости непрозрачного экрана 8.

Сопряженное изображение (составляющая плюс первого порядка) формируется впереди плоскости, совпадающей с плоскостью низкочастотного фильтра 7, симметрично нлоскости непрозрачного экрана с зкой щелью 8. 5 Ввиду того что сигнал, заиисанный на фотопленку 4, соответствует точечной цели, требуемое изображенне цели, формируемое в плоскости непрозрачного экрана 8, сопряженное с ним изображенне н пятно постоянной составляющей хотя н формируются на одной линии- по оси Z, но пространственно разделены в продольном направлении. Поэтому, если в месте формирования нятна постоянной составляющей световой волны, соответствующем ,

15 установить непрозрачную полосу - экран (оптнческий режекторный фильтр), то фотопленка 9, размещенная за плоскостью непрозрачного экрана 8 и протягиваемая синхронно с первичной пленкой 4, регистрирует требуемое

0 изображение цели без паразитного освещения. Положение непрозрачного экрана с узкой щелью 8 определяется положением одиночных целей на всех элементах дальности. Эта щель пропускает на фотопленку 9 изображение цели, сформированное в момент симметричного расположения входного сигнала относительно оси. Устройство позволяет регистрировать требуемое нзобрал :ение цели, формируемое за фокальной плоскостью линзы 6, без наложения фона даже при отсутствии поперечного разделения.

Предлагаемое устройство можно использовать также для фильтрации сигналов с симметричным линейным изменением частоты,

5 применяемых в звукосветолокационных и других системах.

Вместо фотоиленкн 4, служащей для преобразования обрабатываемого сигнала в световой аналоговый сигнал, можно нспользовать и другие носители сигнала, например ультразвуковой модулятор света, термопластическую пленку н др.

Предмет н з о б р е т е н н я

Устройство обработки сигналов с симметричной линейной частотной модуляцией, содержащее оптически связанные между собой источник когерентного света, расширитель луча, коллиматор, фотопленку с записью обрабатываемых сигналов, цилиндрическ -ю и сферическую линзы, экран со щелью и регистрирующую фотопленку, отличающееся тем, что, с целью повышения разрещающей способности, экран со щелью установлен перед регистрирующей фотопленкой таким образом, чтобы оптическая ось устройства проходила через щель, а перед экрапом установлен низкочастотный оптический фильтр, выполненный, напрнмер, в виде стек тянной пластины с непрозрачной полосой, проходящей так}ке через оптическую ось устройства.