Устройство для обработки радиосигналов с частотной модуляцией

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и оптической обработке информации и может быть использовано в радиосвязи, радиолокации и других областях применения радиосигналов с дискретно-частотной модуляцией. Целью изобретения является расширение области применения за счет обработки сигналов с дискретно-частотной модуляцией. Устройство содержит источник коллимированного когерентного излучения, оптический декодирующий преобразователь, имеющий независимые оптические связи между локальными площадками его входной и выходной плоскостей и установленный в выходной плоскости объектива, фотоприемник, выполненный в виде оптоэлектронного регистра сдвига и установленный в выходной плоскости объектива, фотоприемник, выполненный в виде оптоэлектронного регистра сдвига и установленный в выходной плоскости преобразователя, и многофазный генератор тактовых импульсов. В устройстве обрабатываются дискретно-частотно-модулированные сигналы первого порядка. Они имеют на практике наибольшее распространение. Такие сигналы обладают только одним частотным элементом во временном срезе. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике и оптической обработке информации, может быть использовано в радиосвязи, радиолокации и других областях применения радиосигналов с дискретно-частотной модуляцией (ДЧМ-сигналов) и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. СССР N 1345893. В устройстве обрабатываются дискретно-частотно-модулированные сигналы первого порядка. Они имеют на практике наибольшее распространение. Такие сигналы обладают только одним частотным элементом во временном срезе. Дискретно-частотно-модулированный сигнал, состоящий из N элементов - "элементарных" радиоимпульсов может быть представлен следующим выражением: Здесь N-число элементов (радиоимпульсов) в дискретно-частотно-модулированном сигнале; i номер элемента, изменяется от 0 до -1; a_i амплитуда i-го элемента; π огибающая радиоимпульса, в простейшем случае это прямоугольная функция Δt длительность одного элемента; {γ_i} частотная кодовая последовательность, определяющая дискретно-частотно-модулированный сигнал при изменении i от 0 до N-1, но в определенном порядке, разном для разных дискретно-частотно-модулированных сигналов; f_о несущая частота дискретно-частотно-модулированного сигнала;
Δf частотное смещение соседних (по частоте) элементов. Положение i-го элемента дискретно-частотно-модулированного сигнала по частоте определяется частотным сдвигом, равным γ_iΔf. Полная длительность дискретно-частотно-модулированного сигнала T_i= N·Δt. Частотные кодовые последовательности {γ_i} определяются по соответствующим алгоритмам. Целью изобретения является расширением области применения устройства за счет обработки сигналов с дискретно-частотной модуляцией. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 приведена частотно-временная матрица обрабатываемого дискретно-частотно-модулированного сигнала; на фиг. 3, а и б координатно-временное перемещение светового пятна на входе и выходе декодирующего преобразователя; на фиг.4 вариант выполнения оптического декодирующего преобразователя в виде световолоконного жгута. Устройство для обработки дискретно-частотно-модулированных сигналов (фиг. 1) состоит из источника 1 коллимированного когерентного излучения, пространственно-временного модулятора света 2, объектива 3, оптического декодирующего преобразователя 4, имеющего независимые оптические связи между локальными площадками его входной и выходной плоскостей и установленного в выходной плоскости объектива 3, фотоприемника 5, выполненного в виде оптоэлектронного регистра сдвига и установленного в выходной плоскости преобразователя 4, и многофазного генератора 6 тактовых импульсов. Пространственно-временной модулятор света 2, в качестве которого используется акустооптический модулятор (АОМ), освещается плоской когерентной волной и осуществляет модуляцию световой волны той частью длительного радиосигнала, которая проходит через апертуру модулятора. Угол распространения дифрагированного АОМ светового пучка определяется частотой этой части радиосигнала. После прохождения пучка через объектив 3 в его фокальной плоскости формируется дифракционное световое пятно, положение которого вдоль частотной оси в этой плоскости изменяется в соответствии с законом частот ной модуляции обрабатываемого сигнала. При подаче на вход устройства дискретно-частотно-модулированного сигнала, усиленного до необходимого уровня, в фокальной плоскости объектива 3 формируется дифракционное световое пятно, положение которого вдоль оси (частотной оси) изменяется во времени дискретно (скачкообразно) в соответствии с частотным сдвигом элементов дискретно-частотно-модулированного сигнала, т. е. в соответствии с частотной кодовой последовательностью обрабатываемого. В устройстве для обеспечения инвариантной к моменту прихода обработки необходимо обеспечить равномерное перемещение светового пятна в плоскости фотоприемника вдоль его оси. Для преобразования скачкообразного изменения положения светового пятна в задней фокальной плоскости объектива 3 в равномерное последовательное движение светового пятна в плоскости фотоприемника 5 между объективом и фотоприемником вводится оптический декодирующий преобразователь 4, имеющий независимые оптические связи между локальными площадками его входной и выходной плоскостей, при этом входная плоскость декодирующего преобразователя совпадает с фокальной плоскостью объектива, фотоприемник установлен в выходной плоскости декодирующего преобразователя, а центры локальных площадок во входной и выходной плоскостях преобразователя расположены линейно вдоль осей, которые совмещены соответственно с частотной осью X₁ в фокальной плоскости объектива и с осью X₂ фотоприемника (осью, вдоль которой движутся его фоточувствительные элементы) и пронумерованы по порядке их следования вдоль этих осей 0, 1, 2,N-1. Центры входных локальных площадок преобразователя расположены в точках фокусировки световых дифракционных пятен от составляющих дискретно-частотно-модулированный сигнал элементарных радиоимпульсов, положение которых по частотной оси X₁ определяется частотный сдвигом γ_iΔf элементов и которые имеют на оси соответствующий порядковый номер γ_i. N оптических связей, устанавливаемые декодирующим преобразователем 4, полностью и однозначно определяются частотной кодовой последовательностью {γ_i} обрабатываемого сигнала и обеспечивают передачу на выходную локальную площадку с номером i светового пятна, попадающего на входную локальную площадку с номером γ_i. Таким образом декодирующий преобразователь осуществляет эквивалентное преобразование частотно-временной матрицы обрабатываемого дискретно-частотно-модулированного сигнала в матрицу {γ_лi} "диагонального" или "линейного" вида, в которой элементы определяются следующим образом: γ_лi= i,, i=0, 1, 2,N-1. На фиг.2 представлена частотно-временная матрица дискретно-частотно-модулированного сигнала первого порядка с частотной кодовой последовательностью {γ_i} 0, 6, 4, 2, 5, 3, 1, 7. На фиг. 3, а и б, представлено координатно-временное перемещение светового пятна соответственно на входе и выходе декодирующего преобразователя, имеющего оптические связи i-й выходной площадки с γ_i-й входной. В нашем примере преобразователь имеет следующие связи, представленные в таблице. Дискретно-частотно-модулированный сигнал с частотно-временной матрицей вида (3) эквивалентен сигналу с линейной частотной модуляцией, обрабатываемому инвариантно к моменту прихода в устройстве по авт.св. N 1345893. Таким образом, использование в устройстве декодирующего преобразователя с оптическими связями, определяемыми частотной кодовой последовательностью {γ_i} обрабатываемого дискретно-частотно-модулированного сигнала, достаточно для его инвариантной ко времени прихода обработки. В устройстве оптической декодирующий преобразователь 4 выполнен в виде световолоконного жгута, число волокон в котором равно числу элементов в кодовой последовательности обрабатываемого сигнала. Длины всех волокон одинаковы. Входные и выходные торцы каждого из волокон имеют полированную поверхность, перпендикулярную оси волокон. Входные и выходные торцы волокон расположены в соответствующих плоскостях, а их центры расположены на соответствующих осевых линиях. Входная плоскость жгута совпадает с фокальной плоскостью объектива, а осевая линия торцов совпадает с линией перемещения центра дифракционного пятна. Выходная плоскость жгута совпадает с плоскостью фотоприемника, а осевая линия торцов совпадает с осевой линией фоточувствительных элементов. На фиг. 4 схематично изображен оптический декодирующий преобразователь 4, выполненный в виде световолоконного жгута. При его использовании устройство обеспечивает инвариантную к моменту прихода обработку дискретно-частотно-модулированного сигнала с частотно-временной матрицей, представленной на фиг. 2, т.е. сигнала, имеющего частотную кодовую последовательность {γ_i} 0, 6, 4, 2, 5, 3, 1, 7. Пунктирными линиями изображены осевые линии 8 волокон. Алгоритм размещения волокон в жгуте определяется алгоритмом оптических связей, каждое отдельное i-е волокно связывает i-й выходной торец с γ_i-м входным торцом. Таким образом, устройство при использовании оптического декодирующего преобразователя позволяет производить инвариантную к моменту прихода обработку дискретно-частотно-модулированных сигналов.

Формула изобретения

1. Устройство для обработки радиосигналов с частотной модуляцией по авт. св. N 1345893, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет обработки сигналов с дискретно-частотной модуляцией, в него введен оптический декодирующий преобразователь, включенный между выходом объектива и входом фотоприемника. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический декодирующий преобразователь выполнен в виде световолоконного жгута, число волокон в котором равно числу элементов в обрабатываемой кодовой последовательности сигнала, входной и выходной торцы каждого из волокон имеют полированную поверхность, перпендикулярную оси волокон, входные и выходные торцы волокон расположены в соответствующих плоскостях, а их центры расположены на соответствующих осевых линиях, входная плоскость жгута совпадает с фокальной плоскостью объектива, а осевая линия торцов совпадает с линией перемещения центра дифракционного пятна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5