Способ усиления электрических сигналов



Способ усиления электрических сигналов
Способ усиления электрических сигналов

 

H04B10 - Передающие системы, использующие потоки корпускулярного излучения или электромагнитные волны, кроме радиоволн, например световые, инфракрасные (оптические соединения, смешивание или разделение световых сигналов G02B; световоды G02B 6/00; коммутация, модуляция и демодуляция светового излучения G02B,G02F; приборы или устройства для управления световым излучением, например для модуляции, G02F 1/00; приборы или устройства для демодуляции, переноса модуляции или изменения частоты светового излучения G02F 2/00; оптические мультиплексные системы H04J 14/00)

Владельцы патента RU 2400012:

Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю (ГНИИИ ПТЗИ ФСТЭК России) (RU)

Изобретение относится к технике усиления электрических сигналов и может быть реализовано в технических системах приема и обработки информации. Технический результат - повышение чувствительности, помехозащищенности, электромагнитной совместимости и скрытность функционирования аппаратуры, приема и обработки электрических сигналов. Способ усиления электрических сигналов заключается в их преобразовании в пространственные колебания оптического луча, усилении этих колебаний по амплитуде и преобразовании в электрический сигнал. Преобразование электрических сигналов в пространственные колебания оптического луча осуществляется с помощью пьезоэлектрической пластины с зеркально отражающей поверхностью. Для усиления пространственных колебаний оптического луча по амплитуде могут использоваться пластины с обращенными друг к другу зеркально отражающими поверхностями. Такой усилитель не содержит активных и пассивных радиоэлементов, поэтому полоса его пропускания практически неограниченна, а при высокой точности изготовления зеркальных поверхностей его нелинейные искажения будут незначительными. Кроме того, он не имеет предела устойчивости и может обеспечить высокий коэффициент усиления, не переходя в режим самовозбуждения. Преобразование пространственных колебаний оптического луча в электрический сигнал осуществляется посредством корреляционной обработки оптического излучения на входном зрачке фотоприемника. 2 ил.

 

Изобретение относится к технике усиления электрических сигналов и может быть реализовано в технических системах приема и обработки информации.

Известен способ усиления электрических сигналов, основанный на использовании активных радиоэлементов (транзисторов, радиоламп) и заключающийся в управлении малым входным напряжением внутренним сопротивлением соответствующего радиоэлемента, что обеспечивает адекватное изменение тока или напряжения на выходе усилителя (Жеребцов И.П. Радиотехника. М.: "Связь", "Сов. радио", 1965, с.186, 286).

Недостатками данного способа усиления являются:

- влияние на входные цепи электронных усилителей электромагнитных помех, что приводит к существенному искажению сигналов и нарушению работоспособности усилителей;

- наличие шумов и ограниченная полоса пропускания электронных усилителей, что также приводит к искажению сигналов и снижению чувствительности усилителей;

- возникновение в процессе усиления сигналов побочных электромагнитных излучений, создающих канал утечки информации и помехи для других электронных устройств.

Техническим результатом применения предлагаемого способа усиления является повышение чувствительности, помехозащищенности, электромагнитной совместимости и скрытности функционирования усилителей электрических сигналов.

Указанный технический результат достигается тем, что электрический сигнал преобразуют в пространственные колебания оптического луча, усиливают их по амплитуде и преобразуют в электрический сигнал.

Достижение технического результата обусловлено:

- возможностью обеспечения высокого отношения сигнал/шум на выходе усилителя пространственных колебаний оптического луча;

- независимостью направления распространения оптического излучения от известных физических полей;

- невозможностью проникновения оптического излучения через непрозрачные материалы.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2, на которых представлены последовательность действий при реализации предлагаемого способа усиления электрических сигналов и структурная схема устройства, реализующего изобретение, соответственно.

Преобразование электрического сигнала в пространственные колебания оптического луча может осуществляться, например, с помощью пьезоэлектрического элемента, фигура 3 (Л.З.Криксунов. Справочник по основам инфракрасной техники. - М.: Сов. Радио, 1978, с.219). Преобразование пространственных колебаний оптического луча в электрический сигнал осуществляется с помощью фотоприемника (Р.Дж.Киес, П.В.Крузе, Э.Г.Патли и др. Фотоприемники видимого и ИК-диапазонов. Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1985. - 328 с.). Указанное преобразование может быть реализовано при неполном перекрытии входного зрачка фотоприемника отраженным оптическим лучом, в результате чего пространственные колебания последнего приведут к изменению площади перекрытия и появлению на выходе фотоприемника соответствующего этим изменениям переменного электрического сигнала. Фотоприемник в данном случае выполняет функцию коррелятора, интегрируя поступающий на его вход поток излучения и формируя тем самым отклик на изменение пространственного положения оптического луча (патент РФ на полезную модель №62319 "Оптический преобразователь").

При угловых пространственных колебаниях оптического луча одним из способов увеличения амплитуды его колебаний относительно фотоприемника и, соответственно, амплитуды сигнала на его выходе является увеличение расстояния между фотоприемником и мембраной. Поэтому в качестве простейшего усилителя амплитуды пространственных колебаний оптического луча могут использоваться две пластины с обращенными друг к другу зеркальными поверхностями, между которыми оптический луч распространяется по ломаной траектории путем последовательного отражения от каждой пластины (фиг.2). Коэффициент усиления такого усилителя зависит от расстояния между пластинами и количества отражений от них оптического луча. Мощность источника оптического излучения должна соответствовать требуемой мощности электрического сигнала на выходе фотоприемника. Такой усилитель не содержит активных и пассивных радиоэлементов, поэтому полоса его пропускания практически неограниченна, а при высокой точности изготовления зеркальных поверхностей его нелинейные искажения будут незначительными. Кроме того, он не имеет предела устойчивости, поэтому может обеспечить высокий коэффициент усиления, не переходя в режим самовозбуждения.

Шумы на выходе фотоприемника складываются из шумов самого фотоприемника и квантовых шумов оптического излучения. Однако эти шумы не усиливаются вместе с полезным сигналом (пространственными колебаниями оптического луча), поэтому отношение сигнал/шум на выходе усилителя может быть увеличено до требуемого значения за счет повышения коэффициента его усиления. "Внутренним" шумом предлагаемого устройства, который может усиливаться вместе с полезным сигналом, являются колебания его неподвижных элементов (излучателя, усилителя из зеркальных пластин и фотоприемника) под воздействием внешних звуковых волн. Но при небольших размерах этих элементов и соответствующем конструктивном исполнении (жесткое крепление к основанию корпуса, монолитное исполнение, использование для изготовления корпуса вязких материалов и т.д.) их колебания будут значительно меньше, чем колебания пьезоэлектрического элемента.

Способ усиления электрических сигналов, заключающийся в том, что электрический сигнал преобразуют в пространственные колебания оптического луча, усиливают их по амплитуде и преобразуют в электрический сигнал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике оптической связи. .

Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться для приема оптических сигналов. .

Изобретение относится к волоконно-оптической технике связи и может быть использовано для определения распределения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, что позволяет оценивать такие характеристики линейного тракта, как длина корреляции, поляризационная модовая дисперсия.

Изобретение относится к технике оптической связи и предназначено для оптоволоконных линий оптических АТС (ОАТС) широкополосной городской и междугородной видеотелефонной, мультимедийной и телефонной связи.

Изобретение относится к технике связи, а именно к средствам проводной связи, и может быть использовано на стационарных и подвижных объектах. .

Изобретение относится к технике оптической связи и может найти применение как для построения магистральных систем передачи, так и для внутриобъектовых локальных систем сбора данных и управления.

Изобретение относится к устройствам автоматики и телемеханики и может быть использовано для приема и передачи управляющих и информационных сигналов в системах автоматики, телемеханики и различных устройствах связи.

Изобретение относится к радиотехнике, оптоэлектронике для усиления фототока. .

Изобретение относится к вакуумной электронике и может быть использовано в электронно-оптических преобразователях (ЭОП). .

Изобретение относится к электронной оптике и может быть использовано в электронно-оптических преобразователях (ЭОП). .

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в приемных устройствах оптических систем связи. .

Изобретение относится к аналоговой оггтоэлектронной технике и может быть использовано в измерительной технике, в частности в измерительных оптоэлектронных усилителях, а также в системах передачи информации.

Изобретение относится к измерительной оптоэлектронной технике и может быть использовано в автоматике и оптических системах связи. .

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в оптической связи для обмена информацией. .

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в оптико-электронной технике для усиления сигналов фотодатчиков при малых мощностях светового потока.

Изобретение относится к оптоэлектронике. .
Наверх