Многоканальный анализатор спектра Советский патент 1980 года по МПК G06R23/00 G06C9/00 

I

Изобретение относится к измерительной технике в области статистической радиотехники, а именно - к некогерентньш оптическим анализаторам модуляционного типа с временным интегрированием, предназначенным для одновременного непрерывного параллельного спектрального анализа нескольких электрических процессов в реальном времени..

Известны многоканальные оптические анализаторы с временным интегрированием, состоящие из электрооптического преобразователя, формирующего оптический сигнал в растровом виде, опорного модулятора, проекционной системы, интегратора и индикатора, в которых опорный модулятор содержит движущиеся элементы, например вращающиеся решетки или подвижный транспарант.

Такие анализаторы обладают малой точностью анализа, обусловленной тем, что при механических вращениях частей модулятора появляется шумовая составляющая опорного сигнала, связанная с неравномерностью вращения решеток, люфтами и т. д.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является многоканальный анализатор спектра, содержащий электрооптический преобразователь, формирующий оптический сигнал в растровом виде, опорный

модулятор, проекционную систему, видикон в качестве интегратора и индикатор.

Опорный модулятор этого устройства выполнен на неподвижных эталонных рететках в виде эквивалентных масок с линейной частотной модуляцией по оси, соответствующей кадровой развертке электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), которая формирует оптический сигнал, и постоянных

по оси, соответствующей строчной развертке. Одна решетка установлена неподвижно на экране ЭЛТ, а другая перед проекционной системой.

Недостатком этого спектроаиализатора является невысокая точность анализа и ограниченный частотный диапазон из-за диффракций, вносимых решетками.

Целью изобретения является повышение

точности анализа и расширение частотного диапазона.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что электрооптический преобразователь снабл ен средствами для формирования монохроматического пространственно-некогерентного оптического сигнала, например, с помощью оптического квантового генератора (ОКГ) или монохроматора, установленного на выходе преобразователя, а опорный модулятор выполнен из двух поляризаторов и двоякопреломляющеи призмы, установленпой между ними. На чертеже изображен один из вариантов анализатора спектра. Он содержит электрооптический преобразователь 1, состоящий из ОКГ 2, модулятора (Аета 3 и двухкоординатного дефлектора 4. Опорный модулятор 5 выполнен из двоякоиреломляющего кристалла 6 в форме призмы, установленной между скрещенными поляризаторами 7 и 8, оптические оси которых распололсены под углом 45° к осям хну. Проекционная система содержит объектив 9 с фокусным расстоянием F и цилиндрическую линзу 10. В фокальной плоскости объектива 9 установлен видикон 11, используемый в качестве приемника и интегратора. Видикон 11 подключен к индикатору 12 - телевизионному кинескопу, имеющему общие с видиконом 11 строчные и кадровые развертки. Сигнал в электрооптическом преобразователе 1 с помощью оптического квантового генератора 2 и модулятора света 3 преобразуется в монохроматический оптический сигнал с временным изменением интенсивности. Двухкоординатный дефлектор 4 обеспечивает формирование оптического сигнала в растровом виде так, что каждый исследуемый процесс /г (О имеет координату yi и представляет собой светящуюся точку, перемещающуюся вдоль оси X со скоростью V. С выхода электрооптического преобразователя 1 на опорный модулятор 5 поступают расходящиеся пучки световых лучей, соответствующие определенному исследуемому процессу. Каждый световой луч формирует на выходе поляризатора 7 две световые волны равной амплитуды, поляризованные по осям х и у. Проходя через двоякопреломляющий кристалл 6, эти волны приобретают разность фаз .2п f (x}l, где Хо - длина волны света, генерируемого ОКГ 2, (х) -разность показателей преломления для двух волн, зависящих от угла а между направлением луча и оптической осью системы, / - путь, проходимый лучом внутри кристалла 6, линейно связанный посредством цилиндрической линзы 10 на выходе проекционной системы с координатой х: 1 - . Интенсивность луча на выходе проекционной системы определяется выражением: / :/Л1-С08) :г./Л 1-COS (а)(ал + /„)1|. IL Каждый пучок параллельных лучей, выходящих из опорного модулятора под углом а к оси системы с помощью объектина 9 и линзы 10, собирается на мищени видикона 11 с координатой x aF. При равномерной развертке оптического сигнала дефлектором 4 со скоростью v параллельно оси X, освещенность мишени видикона И для каждого процесса /г (О изменяется по синусоидальному закону (t)(x)t+ , , ,ч 2л , /х (. / Поскольку каждая точка плоскости ху на выходе дефлектора 4 посредством цилиндрической линзы 10 проецируется в линию на мишени видикона 11 вдоль оси х, то интегрирование производится во всех точках этой оси. На экране индикатора 12 - телевизионного кинескопа имеет место трехмерное изображение спектра сигнала в координатах: горизонталь (ось х)-частота, вертикаль (ось у)-номер канала, яркость - спектральная плотность. Следует отметить, что использование ОКГ в качестве источника света позволяет использовать большие световые потоки по сравнению с электронно-лучевыми трубками или матрицами из фотодиодов, используемых в качестве электрооптических преобразователей, что, в конечном счете, также повышает точность анализа. Формула изобретения Многоканальный анализатор спектра, содержащий электрооптический преобразователь, формирующий оптический сигнал в растровом виде, опорный модулятор, проекционную систему, видикон в качестве интегратора и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа и расширения частотного диапазона, электрооптический преобразователь снабл ен средствами для формирования монороматического пространственио-некогеентного оптического сигнала, например, с омощью оптического квантового генераора или монохроматора, установленного на выходе преобразователя, а опорный модулятор выполнен из двух поляризаторов и двоякоиреломляющей призмы, установленной между ними. т 23 Сигнал 5 7В 89 Ю