Способ спектрального анализа радиосигналов Советский патент 1985 года по МПК G03H1/16 

у sff}

фие.1 - 5 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании анализато ров спектра детерминированных и стационарных случайных радиосигналов. Известен акусто-оптический спосо спектрального анализа электрических сигналов и устройства его.реализующие 1 и И . Известньш способ основан на преобразовании электршшского анализируемого сигнала в акустические волны, распространяющиеся в прозрачной среде, и наблюдении дифракции света на акустических волнах. Достоинством акусто-оптического метода спект рального анализа является то, что он позволяет измерять мгновенные энергетические спектры широкого класса радиосигналов как периодичес ких, так и одиночных. Основной пара метр акусто-оптического спектра-ана лизатора - частное разрешение, определяется длительностью временно выборки радиосигнала, размещающейся в рабочей апертуре дифракционно го модулятора света, т.е. , где 2Ь - размер рабочей апертуры мо дулятора, V - скорость акустической волны в среде модулятора. Конечные, размеры модулятора свет и скорости распространения акустических колебаний ставят верхний пре дел частотному разрешению. Известен также способ спектрального анализа радиосигналов путем преобразования их в акустические волны и дифракции света на этих волнах, реализованный в акустооптическом анализаторе, состоящем из ис точника когерентного коллимированно го светового пучка., дифракционного ультразвукового модулятора света интегрирующей линзы и фотоприемника с диафрагмой 31 . . , . Недостатком этого способа являет ся ограниченное частотное разрешение, которое не может быть вьше величины 24/V-. Цель изобретения - повьшгение раз решающей способности анализатора. Это достигается тем, что проводя последовательную- импульсную запись голограмм пространственно-временных J1 отрезков радиосигнала с использованием плоской опорной световой волны, угол падения которой изменяют для каждой пространствАно-временной вырезки в соответствии с формулой t( 4 ar-csin (siny + ) где и - номер вырезки; LJ - половинный размер апертуры модулятора света; Г- фокусное расстояние интегрирующей линзы. Результирующую голограмму восстанавливают плоской световой волной, направленной под углом к оптической оси. На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ в части записи голограммы, на фиг. 2 - в части восстановления голограммы} на фиг. 3 - схема установки, реализующей акустооптический способ спектрального анализа с пОвьш1енным ра.зрешением в реальном масштабе времени. В коллимированном световом пучке 1 импульсцого лазера 2 установлен ультразвуковой модулятор 3 света, состоящий из прозрачного звукопровода 4, преобразователя 5 и по лотителя 6. В фокальной плоскости интегрирующей линзы 7 установлена диафрагма 8 и голограмма 9. В канале опорного светового пучка имеется полупрозрачное зеркало 10, зеркало 11 и дискретный дефлектор 12, на которьгй подано напряжение от блока, 13 управления. В схеме восстановления (см.фиг,2) голограмма 9 установлена под углом УК плоской световой волне 14, за голограммой в направлении нормали к ней расположен фотоприемник 15. Установка (см.фиг.З) содержит дополнительно канай восстановления голограммы, состоящий из лазера 16 и дефлектора 17. Запись голограммы производят следующим образом.: . Анализируемый радиосигнал S (Ь) поступа.ет на пьезопреобразователь 5 модулятора света и на блок 13 управления. Акустическая волна распространяется в звукопроводе 4 со скоростью V и создает фазовьй рельеф в звукопроводе. Через время Т - 2U когда передний фронт акус тической волны достигает поглотителя 6 и весь эвукопровод окажется заполненным, фазовым рельефом, бло 13 управления подает командный импульс на лазер 2, который вьщает кратковременную световую вспышку (экспозицию) длительностью Т . По окончании экспозиции блок 13 управления подает управляющее напряжение на дискретный дефлектор 12, который изменит угол отклонения опорной вол ны на установленную величину. Одна составная голограмма записана, система готова к следующей экспозиции. vf. которая происходит в момент причем направление опорной волны от личается от первоначального на вели чину установленного дискрета. Изменение направления опорной волны необкодимо для компенсации фа зового сдвига спектрап-и вырезки, возникающего вследствие того, что спектр каждой вырезки фиксируется в одном и том же пространственном положении (в звукопроводе модулятора) . Анализ показьгоает,, что при-П-й экспозиции угол опорной волны с оптической осью должен быть ( в этом слу чае происходит когерентное сложение спектральных состарляющих вырезок сигнала на голограмме. Время экспозиции Т следует выбирать из соотношениягде - частота несущего колебания радиосигнала. Полученная в результате N экспозиций голограмма восстанавливается плоской световой волной, направленной под углом у к нормали голограмм При этом за голограммой в направлении, перпендикулярном ей, восстанавливается волна, распределение интенсивности в которой есть энерге тический спектр .радиосигнала S(tj. Это световое распределение считыва ется фотоприемником 15. Кроме полезной световой волны об разуются еще две побочные световые волны: волна, идущая в направлениивосстанавливающей, и волна, идущая под углом «rc5in(2sin у/ к нормали голограммы. Все три волны хорошо пространственно разделяются, если выбрать jf в пределах 25-30. Для работы в реальном масштабе времени запись и восстановление голограммы ведут параллельно. В установке (см.фиг.3) запись голограммы производитсятак, как описано вьш1е, а восстановление осуществляетсй .плоской световой волной, формируемой с помощью лазера 16,и отклоняемой управляемым дефлектором 17. Восстановленная световая волна регистрируется фотоприемншсом 15. Для того, чтобы запись и восстановление голограммы можно было проводить параллельно, в качестве материала для регистрации голограммы используют пластинку из холькогенид-. ного стекла, обладающего свойством изменять свой коэффициент преломления под действием облучения с длиной волны, удовлетворяющей условиюИ-, йЕ где h - постоянная Планка; С - скорость света в пустоте; дБ - ширина запрещенной зоны полупроводникового материала стекла, при этом более длинноволновое излучение не вызывает вариаций коэффициента преломления и может быть использовано для считывания фазового рельефа. Таким образом, для восстановления используют излучение боЛее длинноволновое,- чем при записи голограмм. В этом случае оба процесса (записи и восстановления) ведут параллельно и независимо, что обеспечивает работу анализатора в реальном масштабе времени Механизм восстановления голограммы включают в необходимый момент времени, управляя электрически дефлектором -17. Таким образом,способ акусто-опти- ческого анализа позволяет решить две технические задачи: повысить разрешающую способность анализа и обеспечить работу в реальном масштабе времени. Разрешение анализатора повышается в N раз; где N - общее число экс

СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА РАДИОСИГНАЛОВ путем преобразования их в акустические волны и дифракции света на этих волнах, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности анализа, проводят последовательную запись голограмм пространственно-временных отрезков радиосигнала с использованием плоской опорной световой волны, угол падения которой изменяют для каждой пространственно-временной вырезки в соответствии с формулой4'^ = «res,n(s;ny.l^L),где л - номер вырезки;'-Ь- половинный размер апертурымодулятора света; Г - фокусное расстояние интегрирующей линзы, результирующую голограмму восстанав- С ливают плоской световой волной, на- ; правляняцей под углом ] к нормали голограммы.(Л