Акустооптический приемник
Предлагаемое устройство относится к радиотехнике и может использоваться для I приема сигналов и анализа их амплитудного спектра. Цель изобретения -- повышение избирательности и помехозащищенности путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам. Приемник содержит приемную антенну 1, смесители 3 и 5, гетеродин 4, фазовращатели 6 и 9 на 90°, усилители 7 и 8 промежуточной частоты, сумматор 10,перемножитель 11, узкополосный фильтр 12, амплитудный детектор 13. ключ 14, лазер 15, коллиматор 16, ячейку Брегга 17, линзу 18 и матрицу 19 фотодетекторов. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
)s Н 04 В 10/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ юг.1 (21) 4889907/09. (22) 07,12,90 (46) 30.08,92. Бюл, ¹ 32 (72) В.И,дикарев, Б.В.Койнаш и С.Г.Смоленцев (56) Акцептованная заявка Японии № 10606, 1972.
Зарубежная радиоэлектроника, 1987, № 5, с.51, рис.2. (54) АКУСТООПТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК (57) Предлагаемое устройство относится к радиотехнике и может использоваться для!
Ы 1758883 А1 приема сигналов и анализа их амплитудного спектра. Цель изобретения — повышение избирательности и помехозащищенности путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам. Приемник содержит приемную антенну 1, смесители 3 и 5, гетеродин 4, фазовращатели б и 9 на 90, усилители 7 и 8 промежуточной частоты, сумматор 10,перемножитель 11, узкополосный фильтр 12, амплитудный детектор 13, ключ 14, лазер 15; коллиматор 16, ячейку Брегга 17, линзу 18 и матрицу 19 фотодетекторов. 2 ил, 1758883
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для приема сигналов и анализа их амплитудного спектра, Известные устройства для приема сигналов основаны на использовании параметронов, оЬмотки возбуждения которых соединены с выходом синфазированного генератора, синфазного и квадратурного каналов, ячейки Брэгга, частотных и фазовых демодуляторов, корреляторов и согласованных фильтров, Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является акустооптический приемник, который и выбран в качестве прототипа, Однако указанный приемник имеет низкую помехозащищенность, Это обусловлено тем, что одно и то же значение промежуточной частоты может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах f, и
f, т.е.
fnp = fc fr И. пр.= fr fý
Следовательно, если частоту настройки
f принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема. частота f> которого отличается от.частоты fc íà 2fnp и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты
fr гетеродина,.Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования Кпр, что и по основному каналу приема. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехозащищеность приемника, Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема, частоту которых можно определить иэ следующего равенства
m 1
fkl fr — — пр, и и где m. n — целые числа.
Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы. образующиеся при взаимодействии несущей частоты принимаемого сигнала со второй гармоникой частоты гетерадина, так как чувствительность этих каналов близка к чувствительности основного канала приема. Так при m = 2 и n = 1 двум комбинационным каналам соответствуют частоты:
1к) = 2fr — fnp и 1к2 = 2fr + fnp где 2fr — вторая гармоника частоты гетеродина.
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам. приводит к снижению избирательности и помехозащищенность приемника.
Целью изобретения является повышение избирательности и помехозащищенности путем подавления ложных сигналов (помех),. принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, два фазовращателя на 90, сумматор, переключатель, узкополосный фильтр, амплитудный детектор и ключ, причем между выходом первого усилителя промежуточной частоты и пьезоэлектрическим преобразователем ячейки Брэгга последовательно включены сумматор и ключ, к выходу приемной антенны последовательно подключены второй смеситель, второй вход которого через первый фазовращатель на 90 соединен с вторым выходом гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты и второй фазовращатель на 90О, выход которого соединен с вторым входом сумматора, к вы- . ходу приемной антенны последовательно подключены перемножитель, второй вход которого соединен с выходом сумматора, узкополосный фильтр и амплитудный детектор, выход которого соединен с вторым входом ключа.
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого приемника; на фиг.2— частотная диаграмма, поясняющая принцип образования дополнительных (зеркального и комбинационных) каналов приема.
Акустооптический приемник содержит приемную антенну 1. преобразователь 2 частоты, первый смеситель 3, гете родин 4, второй смеситель 5, первый фазовращатель 6 на 90О, первый и второй усилители 7 и 8 промежуточной частоты, второй фазовращатель 9 на 90О, сумматор 10, перемножитель
11, узкополосный фильтр 12, амплитудный детектор 13. ключ 14, лазер 15, коллиматор
16, ячейку Брэгга 17, линзу 18 и матрицу 19 фазодетекторов. Причем к выходу приемной антенны 1 последовательно подключены первый смеситель 3, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина 4, первый усилитель 7 промежуточной частоты, сумматор 10 и ключ 14, выход которого соединен с пьезоэлектрическим преобразователем ячейки Брэгга 17. К выходу приемной антенны последовательно подключены второй смеситель5, второй вход которого через первый фазовращатель 6 на 90 соединен с вторым выходом гетеродина 4, второй усилитель 8 промежуточной частоты и второй фазовращатель 9 на 90, выход. которого соединен с вторым входом сумматора 10, К выходу приемной антенны 1 последовательно подключены перемножитель
1758883
11, второй вход которого соединен с выходом сумматора 10, узкополосный фильтр 12 и амплитудный детектор 13, выход которогосоединен с вторым входом ключа 14. На пути распространения пучка света лазера 5
15 последовательно установлены коллиматор 16 и ячейка Брэгга 17. На пути распространения дифрагированного пучка света установлена линза 18, в фокальной плоскости которой размещена матрица 19 фотоде- 10 текторов.
Последовательно включенные гетеродин 4 и смеситель 3 образуют преобразователь 2 частоты.
Акустооптический приемник работает 15 следующим образом. Принимаемый сигнал, например, с фазовой манипуляцией (Фмн).
20 где Uc fc, Т,, pc — амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сигнала;
p < (К+ 1) tn и может изменяться скачком при t = К rn, т.е. на границах между элементарными посылками (К = 1. 2,...,N-1); t<, N — длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс (Тс = Й т ); с выхода приемной антенны 1 поступает на первый вход смесителей 3, 5 и перемножителя 11. На второй вход смесителя 3 подается напряжение гетеродина 4 которое детектируется амплитудным детектором 13 и поступает на управляющий вход ключа 14, открывая его, В исходном состоянии ключ 14 закрыт. При этом напряжение 0,1 (t) с выхода сумматора 10 через открытый ключ 14 поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки 6рэгга 17. где происходит его преобразование в акустическое колебание. Ячейка Брэгга 17 состоит из звукопровода и возбуждающей гиперзвук пьезоэлектрической пластин ы. вы пол нен ной из кристалла ниобата лития соответственно Х и У вЂ” 35 среза, Зто обеспечивает автомати55 ческую подстройку по углу Брэгга v Работу ячейки в широком диапазоне частот. Пучок света от лазера 15, сколлимированный коллиматором 16. проходит через ячейку Брэгга и дифрагирует на акустических колебаниях, возбужденных суммарUc(t) = U, Cos (2лfct+p<(t)+ + pc), 0 < t Tc. 0 f1(t) = Ог cos (2 л frt — p) ГДЕ Ог, fr, юг — аМПЛИтУДа, ЧаСтОта И НаЧаЛЬная фаза напряжения гетеродина 4. На второй вход смесителя 5 подается напряжение со второго выхода гетеродина 4 через фазовращатель 6 на 90 Ur2(t) = Ог сов (2 K frt + P + 90 ). На выходе смесителей 3 и 5 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 7 и 8 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты Unp1(l) 0np1COS (2Л,р1+ Pc (t)+ Р,р1), Unp2(t) = Опр1 COS (2 Kfnpt+ ай< (t) + + p„1 — 90 ),0 ГдЕ Unp1 — К1 Uc Îã. К1 — коэффициент передачи смесителей, fnp - fc — fr — промежуточная частота, ф р 1 Рс ф1 ° Напряжение Опр2(1) с выхода усилителя 8 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 9 на 90О, на выходе которого образуется напряжение Unp3(t) = Опр1 COS (2 ЛТгра+ + (t)+ + фпр1 — 90 + 90 ) = Unp 1 cos (2 2E fnpt + + p (t)+ р.р1) о <с <т,. НаПРЯжЕНИЯ Unp1(t) И U>p3(t) ПОСтУПаЮт на два входа сумматора 10, на выходе которого образуется суммарное напряжение 0 (С) = 0 СОЗ (2mfnpt+ P(,(t)+ УЪр1), 0 Напряжение 0 1 (t) с выхода сумматора 10 поступает на второй вход перемножителя 11. на выходе которого образуется напряжение U\(t) = 01Cos(2лf,t+ р,)+ + U1 сов (2 1гйф- fr)t + 2р, (t) + 2 р, — р- ), о <тс, ГдЕ 01 = — Кг Uc 0 1. К2 — коэффициент передачи перемножителя. Частота настройки fH узкополосного фильтра 12 выбирается равной частоте fr гетеродина 4 (fH = fr). Поэтому в полосу пропускания узкополосного фильтра 12 попадает гармоническое напряжение U2(t) U1 cos (2 frt+ рг). 0 < t < Tc, 1758883 ным напряжением Upt (t). При этом следует отметить, что дифрагйрует только примерно десятая часть пучка света источника излучения. На пути распространения дифрагируемой части пучка света устанавливается линза 18, в фокальной плоскости которой размещается матрица 19 фотодетекторов. Следовательно, в фокальной плоскости линзы 18 формируется пространственный спектр принимаемого сигнала. Причем каждому разрешающему элементу анализируемого частотного диапазона соответствует свой фотодетектор; Если ложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте fa, то усилители 7 и 8 промежуточной частоты выделяют следующие напряжения Опр4(1) Опр2 СО$ (2 Лfnpt Pnpz). Unp5(t) = Опр2 COS (2 Л fnpt — у".пр2 + + 90 J, 0 < t < Tn, 1 где Unpz = 2 К1 Un Ur fnp = fr — fç — промежуточная частота, Pnp2 = Pn фг. Un, f, р — амплитуда, частота и начальная фаза напряжения. помехи. Напряжение Unpre(t) с выхода усилителя 8 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 9 на 90, на выходе которого образуется напряжение Unp6(t) = Unp2 COS (2 Л1пр1 Pnpz+ Щ + 90 ) = -Опр2 СО$ (2 R fnpt — Pnpz), 0 (t (TIl. НаПРЯжЕНИЯ Unp4(t) И Unp6(t), ПОСтУПаЮщие на два входа сумматора 10, на его выходе компенсируются. Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте f3, подавляется. Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому комбинационному каналу на частоте 1к1 (фиг.2). то усилителями 7 и 8 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения Unp7(t) = Опр2 COS (2 7Г fnpt у"-пр2), Unp8(t) = Опр2 COS (2 Ж fnp Pnpz + +90 ), 0 Напряжение Unpz(t) с выхода усилителя 8 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 9 на 90, на выходе которого образуется напряжение Unp9(t) = Unp2 СО$ (2 fnpt
90 +90 ) = Опр2 COS (2 Kfnpt Pnpz) 0 НаПряжЕНИя Unp7(t) И Unp9(t), ПОСтуПаЮщие на два входа сумматора 10, на его выходе компенсируются, Ключ t 4 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному 10 каналу на частоте fK1, подавляется. Если ложный сигнал {помеха) принимается по второму комбинационному каналу на частоте Ь2, то усилителями 7 и 8 промежуточной частоты выделяются следующие 15 напряжения Unp10(t) = Unp2 COS (2 Л fnpt+ Pnpz) Unp11(t) = Опр2 COS (2,72 fnpt + + Pnp2 — 90),0 +t+Tn 20 где пр = fyz — 2f промежуточная частота. НаПРЯжЕНИЕ Unp11(t) С ВЫХОДа УСИЛИТЕЛЯ 8 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 9 на 90О, на выходе которого образуется напряжение Unp12(t) = Unp2 COS (2 Л fnpt + Pnp2— — 90О+ 90 ) = Опр2 СО$ (2 Л fnpt+ Pnpz), Q t Tv. Напряжения Опр1ф) и Unp12(t) поступают на два входа сумматора 10, нэ выходе которого образуется суммарное напряжеЗ5 О 2 (t) = - 2 со$ (2$fnpt + pnpz). 0 (t <Т., 4 где О 2=2Unp2. Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 11, на выходе которого образуется напряжение U3(t) = О2 со$(4 лfrt+ фг) + + U2 COS (2%(2fK2 — 2fr)t+2 Pr — Р,), 0 t Tn, ГдЕ02= К2Оп U 2, 1 2 которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 12. Ключ 14 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте f<2, подавляется. Таким образом, предлагаемый приемник по сравнению с прототипом обеспечивает повышение избирательности и помехозащищенности. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), прини1758883 маемых по дополнительным (зеркальному и комбинационным) каналам. Составитель В. Дикарев Техред M.Moðãåíòàë Корректор С. Оско Редактор О, Спесивых Заказ 3013 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретения Акустооптический приемник, содержа- 5 щий лазер, на пути распространения пучка света которого последовательно установлены коллиматор и ячейка Брзгга, на пути распространения дифрагираванной части пучка света установлена линза, в фокальной 10 плоскости которой размещена матрица фотодетекторов, э также последовательно включенные приемную антенну, преобразователь частоты, состоящий из последовательно соединенных гетеродина и первого 15 смесителя, и первый усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен с и ьезоэлектрическим преобразователем ячейки Брэгга, отличающийся тем, что, с целью повышения избирательности и 20 помехозащищенности путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, в него введены второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, двэ фазавращэтеля на 90, сумматор, перел нажитель, узкополосный фильтр, амплитудный детектор и ключ, причем л ежду выходам первого усилителя промежуточной частоты и пьезоэлектрическим преобразователем ячейки Брэгга последовательно включены сумматор и ключ, к выходу приемной антенны последовательно подключены второй смеситель, второй вход которого через первый фазавращатель на 90 соединен с вторым выходом гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты и второй фаэовращатель на 90О, выход которого соединен с вторым входом сумматора, к выходу приемной антенны последовательно подключены перемнажитель, второй вход которого соединен с выходом сумматора, узкополосный фильтр и амплитудный детектор, выход которого соединен с вторым входам ключа.
