Акустооптическое устройство для вычисления функции неопределенности сигналов

 

Изобретение относится к области оптической многоканальной корреляционной обработки сигналов и может быть использовано в радиолокации и радиосвязи . Цель изобретения - повьппение точности вычисления. Устройство содержит расположенные на оптической оси источник когерентного света, коллиматор , первую цилиндрическую линзу , первый и второй акустооптические модуляторы, сферическую линзу, третий и четвертый акустооптические модуляторы , первый и второй оптические, клинья, вторую сферическую линзу, диафрагму, вторую цилиндрическую линзу и двзт ерный фотоприемник. При этом электрические входы третьего и четвертого акустооптических модуляторов подключены к выходу генератора ЛЧМ-сигнала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (so 4 С 06 С 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ использовано в радиолокации и радиосвязи. Цель изобретения — повьппение точности вычисления. Устройство содержит расположенные на оптической оси источник когерентного света, коллиматор, первую цилиндрическую линзу, первый и второй акустооптические модуляторы, сферическую линзу, третий и четвертый акустооптические модуляторы, первый и второй оптические, клинья, вторую сферическую линзу, диафрагму, вторую цилиндрическую линзу и двумерный фотоприемник. При этом электрические входы третьего и четвертого акустооптических модуляторов подключены к выходу генератора ЛЧМ-сигнала. 1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3762815/24-24 (22) 28.06.84 (46) 30.04.86. Бюл. В 16 (7 1) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) А.И.Елисеев (53) 681 ° 333(088.8) (56) Патент США У 4225938, кл. G 06 G 9/00, опублик. 1980. (54) АКУСТООПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ФУНКЦИИ НЕОПРЕДЕЛЕН. НОСТИ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к области оптической многоканальной корреляционной обработки сигналов и может быть

ÄÄSUÄÄ 1228126 А 1

f 122

Изобретение относится к оптической многоканальной корреляционной обработке сигналов и может быть использовано в радиолокации и радиосвязи.

Цель изобретения — повышение точ- ности вычисления.

На чертеже представлена структурная схема акустооптического устройства для вычисления функции неопределенности сигналов.

Устройство содержит оптически связанные .и расположенные на оптической оси источник 1 когерентного света, коллиматор 2, первую цилиндрическую линзу 3, первый 4 и второй 5 акустооптические модуляторы, соответствующие электрические входы 6 и 7 которых являются информационными входами устройства, вторую сферическую линзу

8, третий акустооптический модулятор

9 с электрическим входом (пьезопреобразователем) 10 и четвертый акустооптический модулятор 11 с электрическим входом 12, первый 13 и второй

14 оптические клинья, первую сферическую линзу. 15, диафрагму 16, вторую цилиндрическую линзу 17 и двумерный фотоприемник 18. К электрическим входам 10 и 12 третьего и четвертого акустооптических модуляторов подключен выходгенератора линейиогочастотно-модулированного сигнала 19.

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок от источника 1 расширяется коллиматором 2 и фокусируется линзой 3 на акустооптическом модуляторе 4. Обрабатываемые сигналы U (t) и Г (t) поступают на

1 электрические входы 6 и 7 акустооптических модуляторов (АОМ) 4 и 5:

Ц6) = a(t) СО6((11t iq(C)), t, < (ОЛ) Р

0z(C) =a(<- )cow(è,(t- l+q(t- Я) где,(a1, 0) - угловые несущие частоты сигналов U,(t), U,(); л — задержка, И -(д -Я вЂ” допплеровский сдвиг час1 тоты.

На электрические входы 10, 12 AOM 9 и АОМ 11 поступает ЛЧМ-сигнал U(t)=

=сов((а„й + ) t2), где coÄ, f — начальная угловая частота и скорость изменения частоты ЛЧМ-сигнала соответственно.

Акустические волны, возбуждаемые в звукопроводах АОМ 4 и АОМ 5

8126 з

AOM 9 и АОМ 11, можно представить в виде где 2Ь| — размер апертуры АОМ 4, 15 АОМ 5 в направлении распространения акустических волн, 2L — размер апертуры АОМ 9, АОМ 11, ч — скорость распространения акустических волн.

После дифракции света на акустических волнах в AOM используются следующие дифракционные порядки: после AOM 4, AOM 11 †.(+1)-е порядки; после АОМ 5, AOM 9 — (-1)-е порядки.

Распределение комплексной амплиЗ0 туды светового поля в соответствующих первых дифракционных порядках в плоскости приемника 18 происходит в предположении, что на каждый из модуляторов падает плоская. монохрома35 тическая Волна

I дОМ4 —

)(- 1

Ц1 (2)

m 40М11

+ gt+

m ДОМ 11

Комплексная амплитуда светового поля в плоскости фотоприемника с учетом

5О того, что на акустических волнах в модуляторах первой и второй пары осуществляется последовательная диф-! ракция, имеет вид

pre

5S (+11 (") Ъ (-11 (-)

1 — (n-<) <

E е г

m m 40M4 щдом11 «т дом6 адом . 2»

Ъ (3) хЕ

1228

2L<

Tt— ° 4Т( ч i — (<)-< ) ы.

Q J Ie I é=à,eQ„:Q, Q,e о

2 < (4)

Ч, Е (Ereerr«eeтоомо таомоЕ тном« r о где Q, (< — постоянные, о

% — знак комплексного сопряжения.

Подставляя выражения (2) в выражение (3), а выраиение (3) в выраиение

Зо (4) и учитывая, что g, 1проV I(n-<) ( водим замену переменной в интеграле и для составляющей заряда

Ч

Я, йолучаем

25 (5)

<() -(2(Кг+ г (« (2)(„1

gÄ=gze е a(4)a 4 — Q «

Ч 40

-x+L<

Ч=

;(,(<)-,(,,ь:)1 I !é Ql<

)е «е Ц

> где К вЂ” символ вещественной части 45 е комплексной функции, Яг г

Ч

Интеграл в выражении (5) соответству-50 ет функции неопределенности сигнала

U<(й) длительностью Т, причем роль переменных а и f играют соответственно координаты )(и

Предложенное устройство позволяет реализовать одноканальную оптическую схему вычислителя, сократить число линз и полностью устранить зерз, где h — длина волны света, ()(— угол при вершине оптических клиньев.

i — (n.<) g ав

Множители вида .е о

В выражении (3) описывают поворот фронта световых волн, осуществляемый оптическими клиньями. При этом световые пучки (-1)-го дифракционного порядка после

AOM 9 и (+1)-го порядка после АОМ 11 10 распространяются параллельно оптической оси в вертикальной плоскости, что обеспечивает отсутствие пространственной несущей по координате Y в

1 плоскости фотоприемника. Заряд, накопленный фотоприемником, равен

Формула изобретения

Акустооптическое устройство для вычисления функции неопределенности сигналов, содержащее оптически связанные и расположенные на оптической оси источник когерентного света, коллиматор, первую цилиндрическую линзу, первый, второй, третий и четвертый акустооптические модуляторы, первую сферическую линзу, диафрагму, вторую цилиндрическую линзу и двумерный фотоприемник, электрический выход которого является выходом устройства, а также генератор линейного частотно-модулированного сигнала, выход которого соединен с электрическими входами третьего и четвертого акустооптических модуляторов, электрические входы первого и второго акустооптических модуляторов являются соответствующими информационными входами устройства, при этом направления распространения акустических волн третьего и четвертого акустооптических модуляторов ортогональны направлению распространения акустических волн первого и второго акустооптических модуляторов, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности вычисления, в устройство введены вторая сферическая линза и первый и второй оптические клинья, причем третий и четвертый акустооптические модуляторы расположены между вторым акустооптическим модулятором и первой сферической линзой на оси, перпендикулярной оптической оси и параллельной направлению распространения акустической волны второго акустического модулятора, и смещены в противоположные от оптической оси стороны на расстояние

f, Fa

)(Ч где 1 средняя частота в полосе обрабатываемых сигналов фокусное расстояние второй сферической линзы; длина волны света;

126 4 кала. В результате значительно снижается чувствительность устройства к механическим вибрациям, что приводит к увеличению точности вычисления функции неопределенности сигналов.

S 12281

V — скорость распространения „ акустических волн в акусто.оптических модуляторах, вторая сферическая линза размещена на фокусном расстоянии между вторым акустооптическим модулятором и третьим и четвертым акустооптическими модуляторами, первый и второй оптические клинья .расположены соответственно между третьим и четвертым 1О акустооптическими модуляторами и первой сферической линзой, при этом направления распространения акустической волны в первом и втором, а также в третьем и четвертом акустооптических модуляторах взаимно противоположны, вершины клиньев направлены навстречу распространению акустической волны третьего и четвертого акустооптическихмодуляторов соот- 20 . т

26 6 ветственно,а величиныуглов привершинах клиньев определяются соотношением

af - — —

v(- ii где 1 — начальная частота линейного и частотно-модулированного сигнала; — скорость изменения угловой частоты ЛЧИ-сигнала,. половина длины звукопроводов третьего и четвертого . акустооптических MO дуляторов „ и - коэффициент преломления материала клиньев.

Составитель Г.Зеленский

Редактор H.Øâüùêàÿ Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 2289/51 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4