ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Советский патент 1973 года по МПК H03D7/18 G01R27/32 

1

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для преобразования спектра сигналов, а также для генерирования инфракрасных и звуковых частот.

Известен преобразователь частоты электрического сигнала, содержащий входные и выходные цепи с фазовращателями, ограничителями амплитуд и оптический преобразователь. Недостатком известного преобразователя является наличие составляющих сигнала на комбинационных частотах.

Целью изобретения является устранение этого недостатка.

Для достижения поставленной цели онтический преобразователь состоит из источника света с формирующей онтикой и последовательно установленных на пути светового луча поляризатора, вращателей плоскости поляризации светового луча, выполненных, например, в виде двух магнитооптически активных полуволновых пластин, обладающих квадратичным магнитооптическим эффектом и помещенных в расположенные взаимно перпендикулярно переменные магнитные поля, сдвинутые по фазе на 90°, анализатора и фотоэлектрической усилительной схемы, причем переменные магнитные поля создаются источниками преобразуемых электрических сигналов.

На фиг. 1 показана функциональная схема преобразователя частоты; на фиг. 2 а,б - векторные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

-Преобразователь частоты содержит оптический преобразователь, состоящий из источника света 1 с фор.мирующей оптикой и последовательно установленных по пути светового луча поляризатора 2, полуволновых магнитооптически активных пластин 3 и 4, анализатора 5 и фотоусилительной схемы, включающей в себя фотоприемник 6 и электронный усилитель 7; ограничители амплитуд 8 и 9, фазовращатели 10 и 11 и взаимно перпендикулярные катущки 12 и 13, 14 и 15, создающие вращающееся магнитное поле.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

Е - направление плоскости поляризации падающего на полуволновую пластину 3 светового потока;

- направление плоскости поляризации светового потока, прощедщего полуволновую пластину 3;

Е - направление плоскости поляризации светового потока, нрощедщего через полуволновую пластину 4;

Я - направление вращающегося магнитного поля, создаваемого катущками 12 и 13;

Я - направление вращающегося магнитного поля, создаваемого катущками 14 и 15.

Световой поток, излучаемый источником света 1, проходит поляризатор 2, ось наибольшего пропускания которого лежит в горизонтальной плоскости. Плоскополяризованный свет проходит через две последовательно расположенные полуволновые пластины 3 и 4. При этом плоскость поляризации прошедшего светового потока вращается со скоростью, пропорциональной разностной частоте двух электрических сигналов. После прохождения анализатора 5 угловое враш,ение плоскости поляризации света превращается в амплитудную модуляцию интенсивности света с частотой, равной 4 (сос -сооп), где

«с - частота электрического сигнала;

(Ооп - частота опорного сигнала.

Модулированный по интенсивности световой сигнал затем превращается в электрический с помощью фотоприемника 6 и усиливается усилителем 7.

Полуволновые магнитооптические пластины находятся во вращающихся магнитных полях, создаваемых взаимно перпендикулярными катущками 12 и 13 (14 и 15). Направление (азимут) вращающегося магнитного поля определяется фазой электрического сигнала. В катушках 12, 13 азимут магнитного поля в текущий момент равен coon, а в катушках 14, 15 - соответственно coci. Вращение магнитного поля создается сдвинутыми по фазе на 90° с помощью фазовращателей 9 двумя электрическими сигналами, подаваемыми на взаимно перпендикулярные катушки 12 и 13 (14 и 15).

Полуволновые пластинки изготовлены из магнитооптически активного вещества, обладающего больщим квадратичным магнитооптическим эффектом, например эффектом Коттона-Мутона. При пропускании через такой кристалл плоскополяризованного света (с направлением плоскости поляризации Е) возникает сдвиг по фазе между двумя взаимно перпендикулярными компонентами Е и fy.

Следует отметить, что направление внещнего магнитного поля всегда совпадает с направлением X или Y (при вращении магнитного поля координаты Jf и У также вращаются). Подбором кристалла можно добиться того, чтобы сдвиг по фазе между компонентами fx и fy был равен 180°. Направление плоскости поляризации прощедшего света Е

будет составлять относительно направления Е угол 2(j)ont. При вращении магнитного поля по закону сооп плоскость поляризации прощедшего света Е вращается с удвоенной скоростью в том же направлении (фиг. 2,а). Далее световой поток проходит через другую полуволповую пластину (фиг. 2,6), находящуюся в магнитном поле Я, ось наибольшей скорости полуволновой пластинки и направление магнитного поля совпадают.

Очевидно, что азимут плоскости поляризации Е проходящего через вторую полуволновую пластину светового потока равен

(2и))еО 2(). (1)

Разность же фаз двух электрических сигналов равна

взл («)е-Шо„).(2)

Сравнивая формулы (1) и (2), можно сделать вывод, что плоскость поляризации прошедщего через магнитооптическую систему светового потока повернется на угол, равный удвоенной разности фаз двух электрических

сигналов разностной частоты. Затем световой поток, плоскость поляризации которого вращается с частотой 2 (шс - Шоп), превращается в электрический сигнал частоты 4 (сос - сооп).

Предмет изобретения

Преобразователь частоты электрического сигнала, содержащий входные и выходные цепи с фазовращателями и ограничителями амплитуд и оптический преобразователь, огличающийся тем, что, с целью исключения составляющих сигнала на комбинационных частотах, оптический преобразователь состоит из источника света с формирующей оптикой и последовательно установленных на пути

светового луча поляризатора, вращателей плоскости поляризации светового луча, выполненных, например, в виде двух магнитооптически активных полуволновых пластин, обладающих квадратичным магнитооптическим эффектом и помещенных в расположенные взаимно перпендикулярно переменные магнитные поля, сдвинутые по фазе на 90°, анализатора и фотоэлектрической усилительной схемы, причем переменные магнитные

поля создаются источниками преобразуемых электрических сигналов.

и о Si-п t Фиг f o Sin t H