Оптическое корреляционное устройство

 

(и) 446081

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 28.03.73 (21) 1898901/18-24 с присоединением заявки № (51) М. Кл. G 06g 9. 00

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.333:519.2 (088.8) Опубликовано 05.10.74. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 04.07.75 (72) Автор изобретения

О. Ф. Меньших (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКОЕ КОРРЕЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Государственный комитет (32) Приоритет

Изобретение относится к области специализированных средств аналоговой, вычислительной техники, работающей на оптических принципах, и может быть использовано в радиолокации в качестве корреляционного устройства обнаружения и «сжатия» импульсных радиолокационных сигналов с большой базой.

Известны оптико-акустические корреляционные устройства для обработки сложных радиолокационных сигналов. Разрешающая способность этих корреляционных устройств (корреляторов) и размер временной выборки обрабатываемого сигнала находятся во взаимно связанных отношениях.

Известно устройство, содержащее источник света, конденсор, пространственный дифракционный модулят света, транспарант, интегрирующую линзу, фокальную диафрагму и фотоприемник.

В качестве пространственного дифрационного модулятора света в известном устройстве может быть использован ультразуковой модулятор, который включает «возбуждаемый пьезоэлектрическим кристаллом звукопровод, облучаемый светом, и акустический поглотитель, установленный оппозитно пьезокристаллу в оптико-акустической кювете.

Однако в таком устройстве разрешающая способность недостаточна и вызывается апертурными ограничениями оптической системы вдоль пространственной координаты оптикоакустической кюветы пространственного дифракционного модулятора, которая совпадает с направлением распространения ультразвуко5 вой волны в кювете. Эти апертурные ограничения связаны с конъюнктурными представлениями о габаритах и конструктивном решении предпочтительно для практического использования оптической системы.

10 Целью изобретения является увеличение разрешающей способности коррелятора путем увеличения размера временной выборки обрабатываемого радиоимпульсного сигнала повышенной длительности (например, при обработ15 ке псевдослучайной двоичной М-последовательности.

Эта цель достигается тем, что в торцовых стенках оптико-акустической кюветы вдоль направления распространения ультразвуковой

20 волны укреплены акустические отражатели, а транспарант выполнен согласованно-многоканальным и с непрозрачными краевыми полосами, затеняющими области расположения акустических отражателей в торцовых стенках оп25 тико-акустической кюветы.

На фиг. 1 изображена схема оптико-акустического коррелятора; на фиг. 2 и 3 — поперечные сечения относительно оптической оси

30 коррелятора оптико-акустической кюветы и

446081

Для увеличения размера временной, выборки оорабатываемого сигнала на торцах кюветы 3 укреплены акустические отражатели, расположенные один относительно другого так, что ультразвуковая волна испытывает многократное отражение с одновременным смещением вдоль координаты, ортогональной координате распространения акустической волны в звукопроводе кюветы 3. 11ри этом апертура кюветы как бы проверчивается несколькими параллельно ра положенными одна относительно другой ультразвуковыми дорожками (динамическими дифракционными,решетками) . Число таких дорожек определяется числом акустических отражателеи 12 и имеет порядок величины отношения поперечной апертуры кюветы к ширине поперечного размера одной ультразвуковой дорожки (с учетом защитных промежутков между смежными дорожками для исключения их взаимного влияния). Обеспечиваемое предложенной конструкцией пространственное представление обраоатываемого радиосигнала позволяет увеличить эквивалентную продольную апертуру УЗУС в N раз по сравнению с прототипом, что соответственно в N раз увеличивает разрешающую способность корреляционного устройства.

Опорный транспарант 7 также выполнен Nfдорожечным. Причем распределениеплотности почернения для амплитудного транспоранта или распределение фазовой функции для фазового транспаранта соответствует распределению фазовой функции в звукопроводе кюветы

3 соответственно для каждой из рассматриваемых N дорожек. Транспарант может быть изготовлен методом мультиплицирования на фотопленке или фотопластинке (амплитудный транспарант) или обработкой давлением виниловой пленки (оптически прозрачной) специальной стальной матрицей (фазовый транспарант), причем в последнем случае с помощью одной матрицы могут быть получены идентичные транспаранты в большом количестве (до 15000 штук) .

Поскольку распределение фазовой или амплитудной функции транспаранта является неизменным во времени, а соответствующее ему распределение фазовой функции в звукопроводе кюветы 3 возникает только в определенный момент времени, ясно, что на выходе коррелятора возникает «сжатый» импульс — отклик большой амплитуды в этот же момент времени (момент совпадения пространственных распределений фазовых функций в звукопроводе кюветы 3 и транспаранте 7) — выброс огибающей корреляционной функции, существенно превышающий ее среднее значение.

Непрозрачные краевые полосы 14 транспаранта 7 затеняют акустические отражатели

12 кюветы для падающего светового потока, что снижает уровень дифракциопных искажений коррелятора. При этом часть обрабатываемого сигнала теряется. Однако величина этой части во много раз меньше полной вре10

50 менной выборки обрабатываемого сигнала, и указанные потери незначительно снижают амплитуду «сжатого» импульса на выходе коррелятора а.

Форма акустических отражателей может

ОЫГЬ ПЛОСКОИ ИЛИ СфЕрИЧЕОКОИ. 11 ПОСЛЕДНЕМ слу lde ipepHчносlo ыкустических отрыжы1елеи позволяет скомпенсировать угловую рысхОдьмос ь dh J стич скои иО"Ilia В .5иу iwUiiyuoiJp кюветы и тем самым су1цестиенно уиеличить

Оощую длину уль грызиуковои дорожки и кю el e Оез Hdложения Олизко размещенных UJ1Ны От дру1ОИ ЫнуСтИЧЕСКИХ дОрОжЕК. Г1ЕтрудНи »uHHddть, что llpH начыльнои ширине ультрызиуковои дорожки 1волизи пьезодытчикы) и О»vl и 11ри н сущеи частоте оорыоытыиыемого си1нылы, иоздеиствующего Hd пьезодатчик о, рыинои du .vIIII, оощая длина ультрызвукоиои дорожки в случае плоских ыкустических

О1РЫжытЕЛЕИ МОжЕт ОЫтЬ ПОРЯДКа luuu ММ, Ы и с.1у Ide сферических — OlcUJio duuu lix. I-UJIH рызмер продо ibiloH ынертуры b 1 иыорын

РЫВНЫМ 1ОО vliVI, тО ПРИ ООЩЕИ ДЛИНЕ УльтРЫзиуковой дорожки ouUU мм, ширине дорожки у 1ьезодытчика о мм, число дорожек и кюиеге,ад.vlv. раино Iv=20. IlpH среднеи ширине дорожки В /,0 мм и максимально Ilлотнои компыноике b д.111. B СМЫСЛе СОлижЕНИя СМЕЖНЫХ дорожек, по11еречныи размер апертуры Уdlvlt

СОстаВЛяЕт 1ОО ММ. 11рн ЭТОМ дИЫМЕтр ИНТЕгрирующеи линзы б должен оыть выоран равным 2HU — 2О0 мм, что и определяет поперечные гаоариты коррелятора. 1-1аиОольшая величина относительного отверстг»1 интегриру1ощеи линзы может оыть иыорына раинои I: 1, т. е. ее фокусное расстояние также равно U — ОО мм. IlpH этом продольнь1е гаоариты коррелятора (вдоль оптической Оси) при рационалъноы pd3ivleIUPHHH элементоь могу г Оъ|ть раины О00 мм.

Оремя корреляции рассмотренного корреляционного устроиства составляет порядка 3.10 — " сек (соответствующии теоретический предел разрешения коррелятора по частоте порядка и,3 кгц), вместо i,о.i0 — сек (предел разрешения около b, / кгц), которое реализуется в известных корреляторах с а1тнертурой 1оО мм

1при однои дорожке).

Использование корреляционного устройства черезвычайно эффективно при обработке длинноимпульсных псевдошумовых радиосигналов перспективных радиолокационных станций (1- .11С). При этом обеспечивается возможность существенного увеличения отношения сигнал шум на выходе коррелятора в случае, когда спектральная плотность полезного сигнала на входе ралиолокационного ппиемника сущестенно ниже спектральной плотности шумов и организованных помех в месте приема. Это обеспечивает высокую скрытность действия

Р,)1С, использующих широкополосные сигналы с большой базой, и их высокую помехоустойчивость.

446081

Предмет изобретения

17/, а ф

Фиг 1

72 77

Фиг. 2

Составитель В. новинский

Техред В. Рыбакова

Корректор А. Дзесова

Редактор Л. Утехина

Заказ 1341/14 Изд. № 457 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5 1 ипография, пр. Сапунова, 2

Оптическое корреляционное устройство, содержащее размещенные на одной оптической оси источник монохроматического света, конденсор, пространственный дифракционный модулятор света, выполненный в виде оптикоакустической кюветы с пьезодатчиком, подключенным к источнику сигнала, и акустическим поглотителем, транспарант, интегрирующую линзу, фокальную диафрагму и фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, в тор5 цовых стенках оптико-акустической кюветы укреплены акустические отражатели, а транспарант выполнен согласованно-многоканальным с непрозрачными краевыми полосами.