Фотоприемное устройство

 

Изобретение относится к технике приема оптических сигналов и может быть использовано в системах оптической связи, фоторегистрации Цель - повышение помехоустойчивости обнаружения оптических сигналов на фоне микроплазменных импульсных помех Устройство содержит лавинный фотодиод 1, широкополосный усилитель 2, элементы задержки 3 и 16, ключ 4, демодуля гор 5, управляемый источник напряжения G, пиковый детектор 7, фильтр 8, обнаружитель сигнала 9, дифференциатор 10, компараторы 11 и 12, формирователь 13 опорного напряжения, селекторы длительности 14 и 15, формирователь 17 строба и элемент И 18. При наложении импульса микроплазмы из сигнал устройство вырежет часть сигнала длительностью, равной длительности импульса микроплазмы. 3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 В 10/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

5 (21) 4784063/09 (22) 18,01.90 (46) 07.08.92, Бюл. М 29 (71) Казанский авиационный институт им.

А,H.Òóïîëåâà (72) Ш.M,×àáäàðOB, А,И.Брейдбурд

В,Г.Вильнер, Ю.А.Лейченко и P.Õ,Рахимов (56) Заявка Японии

М 60-41903, кл, Н 04 В 9/00, 1985.

Заявка Японии

hh 62-3623, кл, Н 04 В 9/00, 1987. (54) ФОТОПР IEMHOE УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к технике приема оптических сигналов и может быть использовано в системах оптической связи,,,М„, 1753606 А1 фоторегиг рации. Цель — повышение помехоустойчивости обнаружения оптических сигналов на фоне микроплазменных импульсных помех. Устройство содержит лавинный фотодиод 1, широкополосныЙ усилитель 2, злементы задержки 3 и 16, ключ

4, демодулятор 5, управляемый источник напряжения 6, пиковый детектор 7, фильтр 8, обнаружитель сигнала 9, дифференциатор

10, компараторы 11 и 12, формирователь 13 опорного напряжения, селекторы длительности 14 и 15, формирователь 17 строба и элемент И 18. При наложении импульса микроплазмы на сигнал устройство вырежет часть сигнала длительностью, равной длигельности импульса микроплазмы. 3 ил.

1753606

Изобретение относится к технике приема оптических сигналов и мажет быть использовано в системах оптической связи, фоторегистрации.

Известен приемник для оптической связи, содержащий лавинный фотодиод (Л ФД), общую цепь автоматической регулировки усиления, изменяющую смещение на ЛФД в соответствии с его выходным сигналом, электрическую цепь автоматической регулировки усиления, изменяющую коэффициент усилителя, который усиливает выходной сигнал фотодетектора, Известно так>ке устройство приема и усиления оптического сигнала, которое содержит ЛФД, напряжение смещения которого через цепь отрицательной обратной связи, содер>кащую усилитель, компаратор и управляемый источник напряжения, регулируется так, что амплитуда выходного сигнала поддерживается постоянной, схему разделения, в которой в ВЧ-составляющей разделяются шум, создаваемый ЛФД при отсутствии входного сигнала, и выходной сигнал, формируемый при наличии входного сигнала; обнаружитель, регистрирующий разность уровней выходного сигнала схемы разделения; схему различения, которая различает отсутствие входного сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является устройстно приема оптических импульсов, которое содержит ЛФД, усилитель, пиковый детектор, управляемый источник напряжения, элемент задержки, фильтр, обнаружитель, ключ и демодулятор, причем первый вывод ЛФД соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с первыМ входом ключа, второй вход которого соединен с выходом абнаружителя, вход которого соединен с выходом фильтра, вход которого соединен с выходом усилителя и входом пикового детектора, выход которого соединен с входом управляемого источника напряжения, выход которого соединен с вторым выводом ЛФД, выход ключа соединен с входом демодулятора.

Недостатком прототипа является его низкая помехоустойчивость, обусловленная действием микраплазменных импульсных помех, Целью изобретения является повышение помехоустойчивости обнаружения оптических сигналов на фоне микроплазменных импульсных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство. содержащее последовательно соединенные пиковый детектор, управляемый источник напряжения и ланинный фотодиод, последовательно соединенные первый элемент задержки, ключ и демодулятор и последовательно соединенные фильтр и абнэружитель сигнала, введены широкополосный усилитель, формирователь опорного напряжения, дифференциатор, первый и второй компараторы, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго селекторов длительности и последовательно соединенные второй элемент задержки, формирователь строба и элемент

И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход широкополосного усилителя соединен с входами первого элемента задержки, пикового детектора, фильтра и диффренциатора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго компараторов, первый и второй выходы формирователя опорного напряжения соединены с вторыми входами соответственно первого и второю компараторон, выход первого селектора длительности соединен с вторым входом формирователя строба, выход второго селектора длительности соединен с входом второго элемента задержки, второй нынад лавинного фотодиода соединен с входом широкополосного усилителя, выход обнаружителя сигнала соединен с вторым входом элемента И.

Подобное построение схемы позволяет осуществлять усиление выходного колебания ЛФД н частотной полосе, согласованной с частотным спектром импульсов микроплазмы, производить выделение импульсов микроплаэмы, характеризующихся крутыми франтами, из выходного колебания ЛФД, селектиронать импульсы микроплаэмы, При этом за счет уменьшения вероятности ложного срабатывания возрастает помехоустолчивость устройства.

На фиг, 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы работы устройства в характерных точках схемы; на фиг. 3 — принципиальная схема реализации формирователя строба, Фотоприемное устройство, показанное нэ г, 1, содержит ЛФД 1, широкополосный усилитель 2, первый элемент 3 задержки, ключ 4, демодулятор 5, управляемый источник 6 напряжения, пиковый детектор

7, фильтр 8, обнаружитель 9, дифференциэтор 10, первый 11 и второй 12 компараторы, формирователь 13 опорного напря>кения, первый 14 и второй 15 селекторы длительности, второй элемент 16 задержки, формирователь 17 строба и элемент И 18, причем первый вывод ЛФД 1 соединен с входом широкополосного усилителя 2, выход которого соединен с входом фильтра 8, с вхо1753606 и 15 длительности, поскольку амплитуда вы- 55 бросоe шума меньше амплитуды импульсов микроплазменного пробоя.

Таким образом, импульсы на выходе компараторов 11 и 12, соответствующие импульсу микроплазмы, пройдут на выход седом дифференциатора 10 и входом элемента 3 задержки, выход которого соединен с первым входом ключа 4, второй вход кото- рого соединен с выходом элемента И 18, первый вход которого соединен с выходом обнаружителя 9, вход которого соединен с выходом фильтра 8, вход которого соединен с входом пикового детектора 7, выход которого соединен с входом управляемого источника напряжения, выход которого соединен с вторым выводом ЛФД 1, выход дифференциатора 10 соединен с первым входом первого компаратора 11 и вторым входом второго компаратора 12, выход которого соединен с входом второго селектора 15 длительности, выход которого соединен с входом второго элемента 16 задержки, выход которого соединен с вторым входом формирователя 17 строба, выход которого соединен с вторым входом элемента

И 18, первый вход формирователя строба 17 соединен с выходом первого селектора 14 длительности, вход которого соединен с выходом первого компаратора 11, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя 13 опорного напряжения, второй выход которого соединен с первым входом второго компаратора 12, выход ключа 4 соединен с входом демодулятора 5.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы микроплазмы с крутыми фронтами усиливаются в широкополосном усилителе 2 и поступают на вход дифференциатора 10. Дифференциатор 10 выдает на выходе положительный и отрицательный импульсы, соответствующие фронту и спаду импульса микроплазмы, Амплитуда этих импульсов будет пропорциональна крутизне фронта и спада импульса микроплазмы, а их длительность будет пропорциональна амплитуде импульса микроплазмы. Компараторы 11 и 12 пропустят только те положительные и отрицательные импульсы, амплитуды которых не меньше заданного опорного напряжения, т.е. сигнал на входе дифференциатора 10 с крутизной, меньшей заданной, не пройдет на выходы компараторав 11 и 12. Селекторы 14 и 15 длительности пропустят положительные и отрицательные импульсы, длительность которых не меньше заданной, т,е. выбросы шума, имеющие крутые фронты, могут пройти через компараio ры 11 и 12, но их не пропустят селекторы 14

50 лекторов 14 и 15 длительности и запустят формирователь 17 строба, являющийся по сути RS-триггером. По переднему фронту импульса от первого селектора 14 длительности на выходе формирователя 17 строба устанавливается нулевой уровень, а по заднему фронту импульса от второго элемента

16 задержки на входе формирователя 17 строба устанавливается единичный уровень. Реализация такого триггера приведена на фиг. 3, Элементы 3 и 16 задержки слу>кат для устойчивого перекрытия по времени импульса микроплазмы сигналом с формирователя 17 строба. Это иллюстрируется временными диаграммами на фиг, 2.

Первый элемент 3 задержки задерживает сигнал на время т, а второй E6 — на время г. В итоге кл:оч 4 закрывается раньше момента появления импульса микроплазмы на время т и открывается позже момента окончания импульса микроплазмы тоже на время т. Время т выбирается в зависимости от длительности импульса микроплазмы и составляет(0,1...0,15}Tpp, гдетмп — длительность импульса микраплазмы на выходе усилителя 2. Импульс стробирования отрицательной полярности с выхода формирователя 17 строба поступает на второй вход элемента

И 18, í первый вход которого поступает импульс положительной полярности, получаемый из импульса микроплазмы при фильтрации в фильтре 8 и при превышении его амплитудой уровня, задаваемого в обнаружителе 9. На выходе элемента И 18 останется напряжение низкого уровня и таким образом ключ 4 во время действия импульса микроплазмы о крыт не будет.

Если свыхода широк,ополосного усилителя 2 поступают шумы и сигнал, то вследствие того, что сигнал имеет спектр уже, чем спектр импульса микроплаз лы, и крутизна фронтов сигнала меньше крутизны фронтов импульса 1ликроплазмы, амплитуда импульсов с выхода дифференциатара 10 будет меньше порога, задаваемого формирователем 13 опорного напряжения, и компараторы 11» 12 не сработают. Выбросы шума, имеющие крутые фронты, могут найти через компараторы 11 и 12, HO их не пропустят селекторь 14 и 15 длительности, поскольку амглитуда выбросов шума меньше амплитуды импульсов микроплазменного пробоя, Та: им образом, на втором входе элемента И

18 будет напряжение высокого уровня.

Фильтр 8, частотная характеристика которого согласована со спектром сигнала, выделит сигнал из шума. Если уровень этого сигнала превышает некоторый порог, задаваемый обнару>кителем 9, то на его выходе, 1753606 а следовательно, и на первом входе элемента И 18 появится сигнал высокого уровня, и элемент И 18 откроет ключ 4, пропуская сигнал на вход демодулятора 5, Если с выхода широкополосного усилителя 2 поступают шумы и сигнал с наложенным на него импульсом микроплазмы, то формирователь 17 строба сформирует импульс отрицательной полярности, Этот импульс поступит на второй вход элемента И

18, на первый вход которого поступает сигнал с выхода обнаружителя 9, Поскольку сигнал имеет большую длительность и более размыт, чем импульс микроплазмы, то на выходе элемента И импульс с выхода формирователя 17 строба "вырежет" из сигнала небольшую часть длительностью, равной длительности импульса микроплазмы, что не приводит к значительному изменению формы сигнала на входе демодулятора, а следовательно, к потере информации, Формула изобретения

Фотоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные пиковый детектор, управляемый источник напряжения и лавинный фотодиод, последовательно соединенные первый элемент задержки, ключ и демодулятор и последовательно соединенные фильтр спектра сигнала и обнаружитель сигнала, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости обнаружения оптических сигналов на фоне микроплазменных импульсных помех, введены широкополос5 ный усилитель, формирователь опорного напряжения, дифференциатор, первый и второй компараторы, выходы компараторов соединены с входами введенных соответственно первого и второго селекторов по дли10 тельности, и последовательно соединенные второй элемент задержки, формирователь строба и элемент И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход широкополосного усилителя — с входами

15 первого элемента задержки, пикового детектора, фильтра спектра сигнала и дифференциатора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго кампараторов, первый и второй выходы формиро20 вателя опорного напряжения соединены с вторыми входами соответственно первого и второго компараторов, выход первого селектора по длительности соединен с вторым входом формирователя строба, выход вто25 рого селектора по длительности — с входом второго элемента задержки, второй вывод лавинного фотодиода соединен с входом широкополосного усилителя, выход обнаружителя сигнала — с вторым входом элемен30 таИ, 1753606

Составитель P. Рахимов

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т. Палий

Редактор С. Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород ул,Гагарина, 101

Заказ 2775 .Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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