Патент ссср 427299

 

Союз Советскмтт

Социалистичесед

Реслубдик

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБ РЕТЕ Н Nfl

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 427299 а У5 /"l М !.

{61) Зависимое от авт. свид-ва(22) Заявлено 09.11.71 {21). 1711958/26 9 с прйсоединениеаа заявки №

Щ а >л

З2) Приоритет-

{51) М. Кл. Q pl g7/52

Гасударственный намнтвт

Саввта Инннстрса СССР аа делам нзобретеннй н атнрытнй

Опубликовано 05.05.7416юллетень ¹ 17

Дата опубликования описания05 06 75

{53) УДК 621.396.96 (088.8) !

H.Ô. Исхаков и В. Л. Иванов .

{72) Авторы изобретения (7 l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

Изобретение относится к радиолокационной технике.

Известно устройство для оптической обработки сигналов антенной решетки, содержащее источник когерентного света, расши- 5 ритель луча, коллиматор, ограничитель апер туры, диафрагму разделения каналов, ульт.развуковой модулятор света, интегрирующую сферическую линзу и устройство дпя съема информации. 10, Цель изобретения — повышение точности обработки сигналов принимаемых антенной . решеткой, - достигается тем, что в предлагаемом устройстве между сферической линзой и устройством для съема информа- l5 ции установлена компенсирующая цилиндрическая отрицательная линза, смещенная в вертикальной плоскости относительно опти» ческой оси на определенное расстояние..

Блок-схема описываемого устройства Ы приведена на чертеже.

Устройство содержит источник когерентного света (лазер) 1, расширитель луча (микрообъекатив) 2, коплиматор 3, огра« ничитель апертуры 4, диафрагму разделения

2 каналов 5, ультразвуковой модулятор .. света 6, сферическую интегрирующую линзу

7, цилиндрическую компенсируюшую отрицательную линзу 8, устройство для съема выходной информации 9.

Работает устройство следующим образом.

Узкий пучок света когерентного источника, пройдя расширитель, коллиматор и ограничитель. в виде параллельного пучка когерентного света падает на ультразвуковой модулятор. Сигнал с выхода элементов антенной решетки подводится к пьезоэлектрическим преобразователям (на черте" же не показаны) соответствующих каналов ультразвукового модулятора света.

° Ультразвуковая волна, возбуждаемая в светопрозрачном звукопроводе (на чертеже не показан) модулятора, изменяет показатель пвеломления среды. В результате это« го амплитудно-фаэовое распределение принимаемого радиолокационного пола преобразуется в оптическую неоднородность звукопровода. В направлении распространения уль тразвуковой волны (по осн x ) коэффициент преломления среды иэменяетса в соответс в427299 зни с временной модуляцией сигнала. В направлепии расположении каналов ультразвукового модулятора (по оси у ) изменение ко> эффициента преломления среды определяет;б ся распределением поля по раскрыву антен- ной решетки.

Ультразвуковые волны, дойдя до дна. кюветы (на чертеже не показана),,полностью поглошаются. В результате этого когерентный световой поток, проходящий через модулятор, модулируется по фазе в соответствии с пространственно-временным изменением принимаемого сигнала. Этим обеспечивается пространственная модуляция волнового фронта на выходе модулятора.

Диафрагма 5 разделяет каналы обработки с целью исключения их взаимного влияния.

Пространственно-модулированная волна света при дальнейшем распространении разделяется íà составляюшие, называемые дифракционными порядками. Дифракционные составляющие света, пройдя сферическую интегрируюшую линзу 7, распространяются, сходящимся пучком.

Изменение показателя преломления среды модулятора по закону ЛЧМ сигнала эквивалентно определенному участку линзы Френеля. Это значит., что одна из дифракционных составляющих (например; +1-й порядок, если частота сигнала увеличивается во времени) испытывает воздействие собирающей линзы,, а на другую дифракционную составляюшую (-1-й порядок) воздействует рассеивающая линза. Это приводит к тому, что в фокальной плоскости ицтег35 рирующей линзы 7, которая является пло скостью съема выходных данных, при отсутствии цилиндрической линзы 8 дифракционные составляюшие света оказываются непол кн тью сфокусированными. Следова40 тельно не выполняются наилучшие условия обнаружения сигнала по максимуму интен-, <-.ивносги света, и отсчет углового положения цели невозможен.

Дпя устранения этого недостатка на

45 цути модулированного пучка света, напри мер после сферической линзы 7, установлена цилиндрическая линза 8, фокусное

»асстояцие которой равно эквивалентному

"фокусному расстоянию" обрабатываемого, ЛЧМ сш нала. Если линза 8 рассеивающая, она компенсирует влияние эквивалентной

>.обцраюшей линзы, В результате этого

> 1 -й порядок дифрагированного света бб фокусируется и пятно в фокальной BJ(0eK - сти сферической линзы 7. Аналогично можц» <.фокусировать — 1 и иорядок, если ци линдрическая линза 8 - собирающая. Ц информационном смысле оба порядка ди ракции равноценны.

По положению центра светящегося пятна в задней фокальной плоскости в ,момент максимума яркости устройством .> съема отсчитываются угловая координата Я цели (по оси g ) и средняя частота сигна2 ла 1 (по оси X 2), пропорциональная радиальной скорости цели. По задержке момента достижения максимальной яркости светового пятна относительно времени излучения зондирующего сигнала определяют расстояние до цели.

Определение параметров предлагаемого устройства, связанных с введением компенсирующей цилиндрической линзы, основано на следуюшем. При оптической обработке

ЛЧМ сигнала расстояние, на котором фокусируется дифракционный максимум +1-го порядка, составляет несколько десятков метров. Это расстояние определяют по формуле.

2. (Х >

0 Л где: (— скорость распространения ультразвука в замедляюшей среде модулятора; — длительность сигнала;

Я - длина волны света,., 1 — ширина спектра сигнала.

Для уменьшения> этого расстояния при обработке используют приближаюшую линзу с требуемым фокусным расстоянием. (2днако при этом оказывается, что в ее задней фокальной плоскости формируется оптический аналог спектра ЛЧМ сигнала, а оптический аналог сжатого ЛЧМ сигнала, соответствуюший сфокусированному цифракционному пятну +1-го порядка, щ едставляюший интерес, находит>.я впереди фокальпой плоскости нп некотором расстоянии от нее, пропорциональном У„, При использовании систем, сочетаюших технику < жатия

ЛЧМ импульсов и обработки ситпапов линейной антенной решетки, последнее обстоятельство служит препятствием для оптиче-. ской фильтрации, так как приближая шая линза в этом случае должна быть сферической и выполнять двумерное преобразование Фурье, а выходная информация в виде дифракционных пятен должна лежать в задней фокальной плоскости э."ой пинзы. Описанное винце препятствие обусловив>м кнадратичным фазовым сдвигом, присущим

+1-му порядку дифракции световой волны, промодулированной ЛЧМ сигналом.

Отрицательная линза 8 с фокусным рас. стоянием —; компенсирует этот фа к о зовый сдвиг, в результате чего световое пятно, соответствующее сжатому ЛЧМ импульсу, формируется в задней фокальной плоскости сферической линзы 7. Кроме того, частота ЛЧМ сигнала изменяется линейно от f до f. . Это приводит к мин макс. тому, что в момент полного нахождения

ЛЧМ импульса в модуляторе фаза света в пределах апертуры изменяется от 9 2М1 „7 цо Ф =27 f < по несимметричному квад2 naacp ратичному закону. фазовое же преобразова

we линзы является квадратичным и симметричным, если оптическая ось системы проходит через оптический центр линзы.

Так как оптическая ось.системы проходит через центр апертуры ультразвукового модулятора, то для согласования законов чзменения фаз ЛЧМ сигнала и компенсирующей лйнзы нужно последнюю сместить в вертикальной плоскости в направлении оси

Х . на некоторое расстояние, определяе2 мое выражением где k — - волновое число, 11редмет изобретения

Устройство для оптической обработки сигналов антенной решетки, содержащее источник когерентного света, на оптической оси которого последовательно расположены расширитель луча, коллиматор, ограничитель апертуры, диафрагма разделения каналов, ультразвуковой модулятор света, на который подаются импульсные сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), интегрирующая сферическая линза и устройство для съемаинформации, о тли чающе ес я

10 тем, что, с целью повышения точности

: обработки ЛЧМ сигналов, принимаемых анI . тенной решеткой, между сферической !линзой и устройством для съема информации

; установлена компенсирующая цилиндричедб ская отрицательная линза с фокуспьи. стоянием -. V t., смещенная I- верги; с кальной плоскости относительно опти I:-..I,. . оси на величину

I где V — скорость распространения уль. р:i.

25 звука в замедляющей среде; — длительность импульса. — длина волны света, С р„(— ширина спектра ПЧМ ..игла .»;

k — волновое число; — максимальная частота ЛЧМ си --,. макс . нала; минимальная частота ЛЧМ .сщ и :мин

1а.