Устройство для сжатия импульсов
o n и тгяге
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союэ Советских
Социалистических
Ресоуолик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
М. Кл. G Ols 9/233
Заявлено 27 1Ч.1970 (№ 1433423/26-9) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 14.III.1972. Бюллетень ¹ 10
Дата опубликования описания 28.IV.1972
Комитет оо делам изобретений и открытий ори Совете Министров
СССР
УДК 621.317.757(088.8) Авторы изобретения
Г. П. Арумов, Ю. В. Крылов и В. С. Зткин
Институт космических исследований АН СССР
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ С)КАТИЯ ИМПУЛЪСО —,„ 2
V = А sin ((о,t+ " + р
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в качестве основного блока в спектроанализаторе, обеспечивающем непрерывный анализ радиосигналов в широкой полосе частот с одновременным выделением их из шумового фона. Изобретение может быть использовано и в радиоастрономических исследованиях, а также в радиолокации для анализа допплеровских частот.
Известны устройства для сжатия импульсов при помощи радиотехнических средств, использующиеся в анализаторах спектра.
Недостатками таких устройств являются большие размеры и невысокие чувствительность и отношение сигнал/шум.
Цель изобретения — устранение этих недостатков.
Это достигается тем, что фотоприемники устройства расположены в плоскости изображения эквидистантно.
На чертеже приведена схема устройства.
Устройство содержит источник света 1 коллимирующую систему линз 2 и 8, оптическую щель 4, пьезоэлектрический преобразователь
5, возбуждающий в оптически прозрачной недисперсионной линии задержки б ультразвуковые волны. На противоположном конце линии задержки помещен отражатель 7. Линза
8 служит для визуализации ультразвуковой саязнля
-1ИЗ%& Фкс
33239 волны, плоскость А является фокальной плоскостью А линзы 8, а плоскость Б — плоскостью изображения ультразвуковой волны.
Непосредственно в плоскости Б на одинаковом расстоянии друг от друга вдоль изображения располагаются фотоприемники 9.
Электрические сигналы с фотоприемников поступают в амплитудные детекторы 10, затем в фильтры 11 и суммируются по всем катр налам в сумматоре 12. Напряжение на выходе сумматора представляет из себя набор сжатых импульсов, соответствующих часготным составляющим входного сигнала.
Принцип действия предлагаемой системы
15 заключается в следующем.
Сигнал, подлежащий сжатию, предварительно смещается по частоте линейно модулированным по частоте гетеродпном. Если анализируемый сигнал представляет нз себя
2р монохроматическую волну, то на вход пьезоэлектрического преобразователя 5 поступает частотно-модулированный сигнал: где А — амплитуда сигнала; от — — (и,, — о,,)— частота сигнала, подлежащая сжатшо; о,,— частота свнп-генератора в момент начала
30 модуляции; о„,- — частота анализируемого
332395
15
45
60 сигнала; Т вЂ”; Л вЂ” девиация частоты; р — начальная фаза; t — время.
Пьезоэлектрический преобразователь создает в оптически прозрачной среде линии задержки соответству",ощую ультразвукозую волну, амплитуда которой пропорцио;:альна амплитуде напряжения на входе. Возмущение в среде линии задержки на расстоянии l от отражающего конца будет иметь вид:
Ад — вепря„+ 1эетр —— — КА {1 " г Sill прям— — 1 — "г + ) sin ю ) где К вЂ” константа пропорциональности; L— длина линии задержки; r. — коэффициент затухания ультразвука на единицу линии; црндд и ср„р — фазы прямой и отраженной волны.
С помощью просвечивания картина биений в среде линии задержки визуализируется в плоскости Б. В плоскости Б эквидистантно расположено N фотоприемников, которые преобразуют модулированный свет в электрические сигналы. Электрические сигналы детектируются квадратичными детекторами и с помощью фильтров отфильтровываются высокочастотные составляющие. В результате, в каждом канале получается переменный ток постоянной амплитуды, а частоты линейно зависят от номера канала, отсчитываемого от канала с низшей частотой:
К Ая1 2хс соз " и 1+
4т.Лд с Т
2 пд п 4 . 1. 1п с сеТ где С вЂ” скорость звука в среде линии задержки; и —; Кд — коэффициент пропорциональности.
Расстояния от края изображения в плоскости Б, на которых располагаются фотоприс емники, равно 1„=п — . В этом случае ча2сд
2п стота сигнала в и-ом канале равна а= — и, Т
В соответствии с этим полоса последетектор1 ных фильтров выб трается равной hf 4,= —, Т а центральные частоты выбираются кратными их полосе с тем, чтобы все N, фильтров перекрывали полосу анализа:
1п центр — и 1ф—
Таким образом ток в п-ом канале равен
1 =Всозпа, где В=КдА21 — ;
В результаге суммирования сигналов со всех каналов получается сжатый импульс:
2 /N+1
i = Всояпа = В cos(+ )ц. а 2 л=1
stn—
Максимальный выходной сигнал получается в случае, когда =0. При этом 1=Л В==
=-Л К l 2" А УА, а момент появленля пика сжатого импульса о носите ьно начала - астотнсй модуляции определяется и; уран eЛ Т ния: 1=- — †. Следовательно, 1 адс 2-. Л
-дс,х. В случае немонокристаллического входного сигнала образуется несколько импульсов, соответствующих частотным составляющим сигнала. Их временные положения относительно начала частотной модуляции дают величины частотных составляющих сигнала, а амплитуды пропорциональны квадра гам амплитуд гармоник. Это дает возможность использования системы для анализа радиосигналов.
Минимальный интервал частот, который может различать система, в случае максимального числа каналов, равен полосе последетекторных фильтров: о/=6f<=1/T.
При оптимальном использовании всей длины линни задержки сигнал должен существовать в последнем канале в течение времени, за которое его передняя часть отразится и
2L вернется назад: T), т. е. система может с исследовать с максимальной разрешающей способностью только импульсы, длительность которых больше Т, Импульсы меньшей длительности анализируются с меньшей разрешающей способностью.
Поскольку ток после сложения сигналов со всех каналов пропорционален числу каналов и квадрату амплитуды входного сигнала, то увеличение отношения сигнал/шум должно быть равно QN. Но из-за одновременного воздействия прямого и отраженного сигналов в линии задержки пролсходит уменьшение отношения сигнал/шум. Точное значение потерь зависит от числа отводов. Приблизительно можно считать, что увеличение отношения
N сигнал/шум равно
Предмет изобретения
Устройство для сжатия импульсов, содержащее многоотводпую недиспер сион ную оптическую линию задержки, источник света, коллиматор, объектив и многоканальный приемник с сумматором, содержащий в каждом канале последовательно включенные фотоприемник, амплитудный детектор и фильтр, от.дичаюи ееся тем, что, целью уменьшения размеров устройства, повышения чувствительно. сти и улучшения отношения сигнал/шум, фотоприемники расположены в плоскости изображения эквидистантно.
332395
Составитель К. Виноградов
Техред Л. Богданова
Редактор В. Левятов
Корректор T. Бабакина
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1022/18 Изд. № 363 Тираж 448 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4,5
