Способ анализа спектров сигналов Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к радиоиэме рительной технике и может бить испол зовано для определения спектральных характеристик простых и частотно-модулированных импульсных сигналов с помощью средств акустооптоэлектроники. Известен способ анализа функций частотного распределения радиосигналов, позволяющий одновременно исследовать спектры отдельных частей сигнаша l . Однако этот способ не позволяет определить закон изменения частоты заполнения и огибающей частотно-модулированных импульсных сигналов. Известен способ анализа спектра сигналов, основанный на преобразовании являющихся функциями времени сигнешов в пространственное распределение показателя преломления оптически прозрачных сред, пространствен ной МОДУЛЯЦИИ волны когерентного источника света и Фурье-преобразовании модулированной волны 2J. Недостатком данного способа является то, что он не позволяет измерят спектры сигналов, длительности которых больше времени акустооптического взаимодействия, не позволяет опрёделят закон изменения частоты заполнения и огибающей частотно-модулированных импульсных сигналов, и, следовательно, не обладает высокой точностью. Цель изобретения - повышение точности способа. Указанная цель достигается тем, что, в известном способе анализа спектров сигналов, основанном на преобразовании являющихся функциями времени сигналов в пространственное распределение показателя преломления оптически прозрачных сред, пространственной модуляции волны когерентного источника света и Фурь -преобразовании модулированной волны, дискретно измеряют максимальную яркость подвергшегося Фурье-преобразованию светового сигнала и величину смещения максимума яркости относительно яркостной отметки при отсутствии сигнала . Кроме того, время акусто-оптического взаимодействия В выбирают из условия t: -у- , где максимальная скорость изменения частоты сигнала. На чертеже представлена блок-схе ма устройства, регшиэующего предложенный способ. Устройство содержит лазерный ист чник 1 Я&ета, коллиматор 2, времяпространственный преобразователь 3 анализируемого сигнала V(t) , оптическую систему 4, выполняющую Фурье .-преобразование анализируемого сигна фотоприемник 5, расположенный в плоскости изображений оптической си стемы 4, блок 6 выделения максимума яркостного сигнала на фотоприемнике и измерения смещения этого максимум относительно яркоетной. отметки при отсутствии сигнала, дискретизатор 7, .синхронизирующий работу блок 6 с моментом появления сигнала и обеспечивающий измерение максимума яркости через равные промежутки вре мени, Сущность способа Заключается в следующем. Пусть спектральная функция анал зируемого частотно-модулированного сигнала описывается выражением г I . Q (t«) -- Iv It)cos uDot-«-4 (t)e a-t, где V(t) - огибающая сигнала; vp{t) - закон изменения частоты Т - длительность сигнала. При l(t) V const и отсутстви модуляции Ч( t)t const выражение (1) описывает спектр радиоимпульса с прямоугольной огибающей -г : (U)o-U)) . . ,. jitt() 2 (u,,-uu(T/aV Аппроксимируют огибающую V(t) л нейно ломаной и измеряют спектр в рестностях узлов аппроксимации в с ответствии с выражением МСсг/а)г т -juot G(u))--J V(t)co5pot 4 e at, t-CC/a)I. - где i-ый узел аппроксимации. Время интегрирования tr можно выбрать настолько малым, что в пределах Т можно принять V(t)«V(t),) cons t, тогда G(a)o,t) V())W Введение модуляции / (t искажает форму спектральной функции, ргщиоимпульса. Однако пока ширина основног максимума спектральной функции раши импульса между нулями, определяемая временем интегрирования и равная Z/t, много больше девиации частоты за время , влиянием модуляции по форму спектральной функции можно пренебречь, при этом частоту в окрестностях t-ro узла аппроксимации можно считать постоянной и равной («01 . с учетом сказанного выше формулу (4) можно записать следующим образомG( оуо,- ,t,- )sV (t,- ) Практически при выполнении равенства., где Т- скорость перестройки частоты за время t: (в окрестностях узла аппроксимации), спектральная функция сигнала сохраняет еще один глобальный максимум, который примерно в три раза больше ближайшего локального Максимума. Измеряя значения глобальных максимумов спектральной функции в моменты времени и положения этих максимумов на оси частрт, получают дискретные аппроксимации огибающей сигнала и закона изменения частоты, которые можно использовать для вы аисления спектральной функции сигналов любой длительности в соответствии.с формулой (1) . ЕсЛи fr - время заполнения аппертуры акусто-оптической ячейки, то можно определить с учетом (6) допустимое время Т, при котором измеряемая спектральная функция„имеет один глобальный максимум С S т/Ж Точность аппроксимации огибаю1дей . сигнала и загона изменения частоты регулируется временными промежутками между узлами аппроксимации, которые могут быть и меньше t; . Таким образом, предлагаемый способ дает возможность, анализировать спектры широкополосных сигналов, длительность которых может значительно превышать время акусто-оптйческого взаимодействия, а также совместно выполнять измерения огибающей и модулирующей функций частотно-модулированного импульса. .. Формула изобретения 1. Способ анализа спектров сигналов, основанный на преобразовании являющихся функциями времени сигналов в пространственное распределение показатели преломления оптически прозрачных сред, пространственной модуляции волны когерентного источника света и Фурье-преобразовании модулированной волны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности способа, дискретно измеряют максимальную яркость подвергшегося Фурье-преобразованию светового сигнала и величину смещения максимума яркости относительно яркосткой отметки при отсутствии сигнала.

2. Способ ПОП.1, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что время акусто-оптического взаимодействия выбиргиот из условия

, . :

где Т максимальная скорость изменения частоты сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 458776, кл.С 01 R 25/00,03.05.73.

г2. Двторское свидетельство СССР / / «L 470758, кл.б 01 R 23/16,29.12.72 (прототип).