Акусто-оптический способ демодуляции фазоманипулированных сигналов Советский патент 1985 года по МПК G02F1/11 

Изобретение относится к области техники связи и может использоваться в качестве фазового демодулятора в приемниках систем радиотелеграфной связи с подвижными объектами. Известны способы, позволяющие демодулировать фазомани улированные сигналы, основанные на формировании опорного сигнала из поступающего сигнала, подлежащего демодуляции. Они предполагают сложные цепи управления опорным колебанием, устройства, реализующие эти способы чувствительны к изменению частоты входного сигнала и к флюктуациям фазы l 3. Наиболее близким по технической сущности является акустооптический способ демодуляции фазоманипулированных сигналов, содерзкащих броски фазы ±90 и 180 основанный на применении акустооптического коррелятора на встречных акустических пучках в качестве фазового демодулятора 23. Этот способ, включающий преобразование входного сигнала во встречные акустические пучки, возбужденные в прозрачном звукопроводе, дифракцию света на каждом из пучков, получение с помощью ин- тегрирующей линзы в области первого дифракционного порядка распределения амплитуды света, пропорционального сумме пространственных мгновен ных спектров частей сигнала, вырезаемых рабочей апертурой акустоопти ческого взаимодействия из казкдого пучка, преобразование зтого светово го распределения с помощью фотоприемника и полосового фильтра в электрический сигнал, соответствздащий свертке частей входного сигнала,не требует выделения опорного колебания, поскольку в качестве опорного в нем выступает сам сигнал, что позволяет демодулировать сигналы инвариантно к частоте. Однако известный способ не позволяет определить знака 90-градусного броска фазы. Цель изобретения - ликвидация неопределенности в знаке 90-градусного броска фазы Поставленная цель достигается тем, что в известном акустооптическом способе демодуляции фазоманипулированных сигналов, включающем преобразование входного сигнала 1J во встречные акустические пучки, возбужденные в прозрачном звукопроводе, дифракцию света на каждом из пучков, получение с помощью интегрирующей линзы в области первого дифракционного порядка распределения амплитуды света, пропорционального сумме пространственных мгновенных спектров частей сигнала, вь1резаемых рабочей апертурой акустооптического взаимодействия из каждого пучка, преобразование этого светового распределения с помощью фотоприемника и полосового фильтра в электрический сигнал, соответствзтокрй свертке частей входного сигнала, один из акустических пучков моделируется и смещается по частоте относительно другого на величину V/16L, а пространственные мгновенные спектры смещают относительно друг друга на величину: -- где V - скорость акустической волны;Л - длина световой волны , F - фокусное расстояние линзы ; L - половина апертуры акустооптического взаимодействия, Смещение пространственных мгновенных спектров на величину . . эквивалентно смещению несущей частоты в одном из акустических пучков на величину ,: Изменение огибающей тока на выходе полосового фильтра полностью описывается интегрален свертки от частей сигнала, вырезаемых апертурой акустооптического взаимодействия из каждого пучка, несущие частоты которых отличаются на величину л -iJM .(-), -U де 9- величина броска фазы (t90 в момент времени t О бросок азынаходится на границе апертуры кустооптического взаимодействия точке с координатой Х -L Ограичения в выборе величины апертуры 3 акустооптического взаимодействия и ее расположение относительно сере дины звукопровода те же, что и у прототипа. С помощью интеграла све ки можно получить вь1ражения для мо дуля огибающей выходного тока для бросков фазы +90 - 90 и 180. Для броска фазы t(i),,4H-fe,82ecos-l-vt-2,B2esini-vt Для броска фазы - 90, I(tlrl-J2,«S-2,16fco5-(vfc-L) Дпя броска фазы +90° ,+1t-5,ZI4cos-|-(vfc-i.) Л I8U где I(t) - нормированное значение модуля огибающей выходного тока. Эти выражения описывают изменение модуля огибающей выходного ток по мере продвижения броска фазы в апертуре акустооптического дзаимодействия. Амплитуда этого изме нения однозначно связана с ной каждого из бросков фазы. Предложенный способ поясняется схемой, приведенной на-фиг.1 на фиг.2 - графики изменения модуля бающей выходного тока для бросков фазы ±90и 180% Схема содержит первьй усилител возбудитель 1, смеситель 2, генер тор 3, полосовой фильтр 4, второй усилитель-возбудитель 5, пьезопре разователи 6,7, звукопровод 8, плоскую световую волну 9, первую диафрагму 10, интегрирующую линзу 11 вторую диафрагму 12, фотоприем ник 13, полосовой фильтр 14. Выходной сигнал поступает на вход усилителя-возбудителя 1 и на первьй вход смесителя 2, на второй вход которого подается колебание 1 от генератора 3. Сигчастотынал суммарной частоты, образующийся на выходе смесителя 2, вьделяется полосовьм фильтром -4 и подается на вход усилителя-возбудителя 5. Усиленные сигналы и сдвинутые по частоте относительно друг-друга на велис выходов усилителей-возбудителей 1 и 5 подаются на пьезопреобразователи 6 и 7, с помощью которых в прозрачном звукопроводе 8 возбуждаются бегутцие навстречу друг другу акустические пучки, которые осуществляют пространственную фазовую модуляцию плоской световой волны 9, ограниченной диафрагмой 10. Интегрирующая линза 11 создает в фокальной плоскости в области первого диффракционного порядка распределение амплитуды света, пропорциональное сумме пространственных мгновенных спектров частей сигнала. Это распределение вьделяется диа.фрагмой 12 и попадает на катод фотоприемника 13, высокочастотная составляющая тока которого, пропорциональная свертке частей сигнала, вьделяется полосовым фильтром 14. Использование данного способа демодуляции фазоманипулированных сигналов обеспечивает по сравнению с известньм способом возможность определять знак 90-градусного броска фазы, сохранив при этом инвариантность к частоте принимаемого сигнала.

I(t) 1

0,8ft

Spoco/( (разы 9O°

АКУСТООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ДЕМОДУЛЯЦИИ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащих броски фазы + 90 и 180 включающий преобразование входного сигнала во встречные акустические пучки, формирование апертуры акустоолтического вэасшодействия, дифракцию света на кеаеяон из пучков, получение с помощью линзы распределения окплитуды света, пропсфциоиального сумме пространственных мгновенных спектров частей сигнала, преобразование этого распределения в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышенш стабильности управления путем обнаружения знака 90-градусного броска фазы, один из акустических пучков модулируют и сдвигают .по частоте относительно другого на Iвеличину, -р- а пространственные О Xi спектры сдвигают относительно друг сл V друга на величину ia скорость акустической ванны, Д длина световой волны, U половина апертуры акустооптического вза имодействия, F- фокусное расстоя00 О5 ние линзы. сл

0

/5r J(t)

r

0,195

/V /+

ь t у /

Фиг.2

бросок азы 90

SpocOK ffjasbt teo