Способ анализа спектра сигналов Советский патент 1975 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для оптических методов обработки сложных сигналов радиотехнических станций с высокой разрешающей способностью. Известны способы анализа спектра импульсных радиолокационных сигналов сложной структуры, например импульсов с линейной частотной модуляцией, основанные на преобразовании анализируемых сигналов, являюш ихся соответствующими функциями времени, в периодическое по пространству распределепие показателя преломления оптически прозрачных сред (в оптико-акустических ячейках), либо в периодическое по прострапству распределение прозрачности оптических сред. Для увеличения разрешающей способности анализа распределения спектральной плотности сигналов предлагается способ, по которому спектр анализируемых входных сигналов линейно расщиряют, выделяют гармоническую составляющую преобразованного спектра с большим номером гармоники и частотно транспортируют ее в заданный частотный диапазон работы пространственного Фурье - анализатора. На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит предварительный усилитель 1 входного анализируемого сигнала, умножитель 2 его спектра, фильтр 3 высшей гармонической составляющей спектра сигнала, блок 4 транспонирования частоты выделенной гармонической составляющей спектра сигнала в заданный диапазон работы пространственного Фурье-анализатора, времяпространственный преобразователь 5 анализируемого сигнала н пространственный Фурьеанализатор б. Рассмотрим сунл,ность предлагаемого способа. Пусть анализируемый сигнал онисывается соотношением: и (i) - (и) cos ш + О (ю)| ufu где Р(&)-модуль спектральной плотности распределения по спектру анализируемого сигнала с амнлитудно-временной функцией U(t), 113(01)- начальная фаза гармонических составляющих сигнала с частотами ш. При этом в задачу анализатора спектра входит выявление вида функции |р(со)|2 распределения энергии сигнала по его спектру, которая в случае пространственного Фурье-анализатора отображается в виде соответствующего распределения интенсивностей света в плоскости изображений, принадлежащего области первого дифракциопиого максимума. При анализе монохроматического колебания с частотой соо в плоскости изображений будет зафиксирована одиа светящаяся точка первого дифракционного максимума (плюс или минус первого порядка), интенсивность свечения которой определяется спектральной плотностью мощности |Р(ШО)| на частоте шо 2., а величина смещения So относительно оптической оси на плоскости изображений (относительно центра дифракционного максимума нулевого порядка) будет равна: „„ 1,22л/- 0 - Го, где Я - длина волны света, F - фокусное расстояние собирающей V - скорость распространения продольных акустических колебаний в оптико-акустической ячейке. При анализе радиосигнала с несун ей частотой /о и линейчатыд спектром частот лг fe ± Д где мод. -частота модулирующих колебаний, в плоскости изображений будет зафиксирована совокупность светящихся точек в области дифракционного максимума первого порядка, каждая из которых соответствует по интенсивности свечения и по величине ее смещения S относительно онтической оси в плоскости изображений спектральной плотности мощности |р(а))р на частоте f--данной гармонической компоненты и самой величине этой частоты /. При цодаче исходного спектра радиосигнала10 31 / м°Д /; на умножитель частоты в результате операции умножения 2 нолучим: , («)COSX + V()1(0(3) с совокупным спектром всех М гармонических составляющих в виде: мм N У / /о±у;у;/с/г/ -мод. (4) ,лмя Ifnrn яа к п-1 Операция фильтрации т-ой высгней гармонической составляющей спектра сигнала, где и т - целое число, состоит в пропускании сигнала Уумп(0 через полосово фильтр с нередаточ1;ой характеристикой, модуль которой выражается зависимостью: при т (/о - ЛТ„од) / т X X (/о + Л /мод)(5) K,n{f) О при иных значениях /, число спектральных линий в спектре исходного сигнала, которые необходипроведении спекМО учитывать нри (вообще говоря, трального анализа .). Для правильной работы анализатора на фильтрующей цепи не должно содервыходекомпонент нных, кроме т-ой, гарможатьсянических составляюнтнх 4 спектра исходного сигнала (1). Для обеспечения этого требования необходимо, чтобы гармонические составляющие т-1 и т-|-1 взаимно не перекрывались, а передаточиая характеристика фильтра определялась выражением (5). Операция транспортирования полученного после фильтрации сигнала состоит в смещении его с сигналом гетеродинирования и выделении первой гармонической составляющей в составе выходного сигнала транспонирующего преобразователя частоты вида (0 pt/,cosK + v)X р гпч 9- F 1 LUb Z.-,,; м где 3 - коэффициент преобразования; tf - начальная фаза колебания несущей частоты шо преобразованного сигнала, равной несущей частоте исходного сигнала (1); R - коэффициент модуляции для полученного преобразованного колебания, спектр которого является также линейчатым (как и входной сигнал), но со спектральным интервалом между соседними линиями, равным т мод., то есть в т рал больгним спектрального интервала мод. исходного сигнала. Следует, однако, указать, что нспользование предложенного способа анализа спектра сигналов приводит, естественно, к /л-кратному расщирению спектра сигнала, подаваемого на вход время-пространственного преобразователя. Поэтому последний должен обладать достаточным запасом широкополосности. Предмет изобретения Способ анализа спектра сигналов, основанный на пространственной модуляции волны когерентного источника света и Фурье-преобразовании указанной модулированной волны, отличающийся тем, что, с целью увеичения разрешающей способности анализа, инейно расщиряют спектр анализируемых

входных сигналов, выделяют гармоническую составляющую нреобразовапного спектра с большим номером гармоники и частотно

транснонируют ее в заданный частотный дианазон работы пространственного Фурьеанализатора.

li.it)