Акустооптическая ячейка для спектроанализатора радиосигналов

 

АКУСТООПТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОРА РАДИОСИГНАЛОВ, содержащая звукопровод из фртоупру:гого материала и преобразователь радиосигнала в акустический, расположенный на поверхности звукопровода, отличающаяся тем, что с целыо увеличения разрешающей сйособности акустооптического спектроанализа по частоте и числа разрешимых элементов, звукопровод выполнен, в форме прямоугольного параллелепипеда, образующего плоскопараллельный объемный акустический резонатор, а преобразователь радиосигнала в акустический расположен на одной из плоскопараллельных граней резонатора непосредственно у ребр, параллельного распространению света, граничит с боковой гранью, параллельной направлениям распространения света и звука , и выполнен в направлении, ортогональном направлению распространения света и звука, размеррм, равным 9 ЬТV„ , где /С - длина звуковой вол2 ны на центральной частоте диапазона; L - расстояние между плоскопараллельными гранями резонатора, перпендикулярными направлению распространения звука. О ЭО X)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТКЕ(НИХ

PEQlYSllHH (19) SU (11) 3(5g G 01 R 23/16

1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1ОСУДАРСТВЕНН1 1Й HOMWm CCCP

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3536946/18-21 (22) 11. 01. 83 ((46) 07.05.84. Бюл. 9 17 (72) В.И.Ефанов и Е.С.Коваленко . (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиозлектроннки (53) 621.317.757(088. 8) (56) 1. Кулаков С.В. Акустооптические устройства спектрального и корреляционного анализа сигналов. Л., 1928, с. 96.

2. Белошицкий А.П. и др. Акустооптические анализаторы спектра радиосигналов.-"Зарубежная радиоэлектро-. ника", 1981, У 3, с. 67 (прототип). (54)(57) АКУСТООПТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ

СПЕКТРОАНАЛИЗАТОРА РАДИОСИГНАЛОВ, содержащая звукопровод из фотоупру:гого материала и преобразователь радиосигнала в акустический, расположенный на поверхности звукопровода, отличающаяся тем, что с целью увеличения разрешающей способности акустооптического спектроанализа по частоте и числа разрешимых элементов, звукопровод выполнен. в форме прямоугольного параллелепипеда, образующего плоскопараллельный объемный акустический резонатор, а преобразователь радиосигнала в акустический расположен на одной из плоскопараллельных граней резонатора непосредственно у ребра, параллельного распространению света, граничит с боковой гранью, параллельной направлениям распространения света и звука, и выполнен в направлении, ортогональном направлению распространения света и звука, размером, равным

fl Х где А. — длина звуковой вол2 ны на центральной частоте диапазона;

l — расстояние между плоскопараллельными гранями резонатора, перпендикулярными направлению распространения звука.

1091088

35

Изобретение относится к радиойзмерительной технике, а именно к акустооптическим устройствам измерения спектров радиосигналов, и может быть использовано в устройствах 5 обработки радиосигналов.

Известна акустооптическая ячейка спектроанализатора, в которой звукопровод выполнен в виде многозаход ной линии задержки,)1).

Недостаток ячейки — сложность ее изготовления и невысокая разрешающая способность.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к 15 предлагаемой является акустооптическая ячейка спектроаналиэатора, состоящая иэ звукопровода, выполненного в виде призмы из фотоупругого мате.риала, и пьезопреобразователя радио- 20 сигнала в акустический, расположенного на одной из граней призмы, причем противоположная грань эвукопровода выполнена в виде клина для создания режима бегущих волн 2). 25

Недостатками известной акустоопти" ческой ячейки являются низкая разрешающая способность, небольшое число разрешимых элементов и низкая центральная частота. 30

Цель изобретения — увеличение разрешающей способности акустооптического спектроанализатора по частоте и числа разрешимых элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в акустооптической ячейке для спектроанализатора радиосигналов, содержащей звукопровод из фотоупругого материала и преобразователь радиосигнала в акустический, расположенный на поверхности звукопровода, звукопровод выполнен в форме прямоугольного параллелепипеда, образующего плоскопараллельный объемный акустический резонатор, а преобразо- 45 ватель радиосигнала в акустический расположен на одной из плоскопараллельных граней резонатора у ребра параллельного направлению распростра, нения света; граничит с боковой гранью, параллельной направлениям распространения света и звука, и выполнен в направлении, ортогональном направлению распространения света и звука размером, равном д

Э

2 где 3 — длина звуковой волны на центральной частоте диапазона, расстояние между плоскопараллельными гранями резонатора, перпендикулярными направлению распространения звука.

На чертеже изображена акустооптическая ячейка.

Акустооптическая ячейка состоит из эвукопровода 1, выполненного B виде прямоугольного параллелепипеда, на одной из плоскопараллельных граней 2 которого у ребра 3, параллельного направлению распространения света 4, расположен преобразователь 5, непосредственно граничащий с боковой грачью 6, параллельной направлениям распространения света 4 и звука 7.

Преобразователь выполнен в направлении, ортогональном направлениям распространения света 4 и звука 7,т.е. вдоль оси Х размером

d=== Э

I 2 где Ь вЂ” расстояние между плоскопараллельными гранями 2, перпендикулярными направлению распространения звука 7.

В фокальной плоскости фокусирующей линзы 8 помещен двухкоординатный позиционно-чувствительный фотоприемник, по оси (которого частота отсчитывается грубо, а по оси Х— точно. Положение дифракционного максимума света 9 определяется частотой радиосигнала.

Устройство работает следующим образом.

При направлении распространения света 4 вдоль оси Z ячейки дифракция света происходит только на модах, волновые векторы которых удовлетворяют условию Брэгга и лежат в плоскости Х, Y. Угловое направление волновых векторов определяется размером а резонатора. Для эффективного возбужления

m-й моды необходимо. чтобы размер пьезопреобразователя 5 в направлении оси Х был равен размеру области, в пределах которой звуковое поле является синфазным.

Для m-й моды

Кл

d= — =-"ш 2

При таком выборе а возбуждаются все моды с индексами, меньшими m, так как пьезопреобразователь находится в синфазном поле этих мод, т.е. непосредственно у ребра 3. Амплитуда

Составитель А. Орлов

Техред М. Гергель

Корректор М Пароши

Редактор А. Курах

Заказ 3075/41

Подписное

Тираж 711

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 109108 возбуждения мод падает с уменьшением

m, однако это компенсируется увеличением добротности последних. Для мод с индексом, большим m, с ростом их индекса падает как эффективность возбуждения (поле для них не син" фазно), так и добротность. В результате амплитуда их колебаний невелика и быстро падает.

Существенным признаком для пред- 10 лагаемой ячейки является то, что звукопровод выполнен в виде плоскопараллельного акустического резонатора, в котором в зависимости от частоты анализируемых сигналов. tS возбуждаются продольные и поперечные акустические моды. Расстояние по частоте между продольными модами— сотни-десятки кГц, между поперечнымиединицы-десятки кГц, а направление 20 вектора звука для каждой моды свое.

При дифракции света на продольных модах дифракционный максимум света перемещается по оси грубого отсчета, при дифракции на поперечных модах 2S дифракционный максимум света перемещается в перпендикулярном направлении по оси точного отсчета. Высокая размещающая способность устройства объясняется малостью межмодовых частот. Для воздуждения же поперечных и продольных мод резонатора пьезопреобразователь помещают на краю звукопровода непосредственно у ребра в область синфазного распределения звукового поля всех мод резонатора (единственное место, где все моды синфазны), à его размер должен быть

1 равен размеру области синфазного распределения звукового поля m-й моды. При этом число разрешимых элементов (частот) увеличивается в ш раз,(детятки-сотни) в зависимости от выбранных геометрических phsMepos звукопровода, скорости звука в нем и центральной частоты.

Проведенные испытания показали, что по сравнению с прототипом пред-, лагаемая ячейка дает улучшение по разрешающей способности в 40 раз, а пе числу разрешимых элементов - в

12 раз.