Акустооптический анализатор спектра

 

0 П И С А Н И Е 00558225

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.06.75 (21) 2143074/25 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл."- G 01K 23/16

G 06G 9/00

Государственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.757 (088.8) Опубликовано 15.05.77. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 21.06.77

,72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Л. H. Ильченко, Ю. Л. Обозненко и Е. H. Смирнов

Киевский ордена Ленина государственный университет имени T. Г. Шевченко (54) АКУСТООПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к области оптической обработки информации и предназначено для анализа спектров радиосигналов.

Известны акустооптические анализаторы спектра, содержащие один или два ультразвуковых модулятора света, модулирующи свет в соответствии с характеристиками анализируемого сигнала (1, 2).

Из известных акустооптических анализаторов наиболее близким по технической сущности к предложенному является анализатор, который содержит источник когерентного света (лазер), формирующую световой пучок оптическую систему, ультразвуковой модулятор света, регистрируюшее и индикаторное устройства.

Распределение интенсивности света в фокальной плоскости интегрирующей линзы такого анализатора пропорционально спектральной плотности анализируемого сигнала. Анализ спектра производится путем механического перемещения фотоумножителя в фокальной плоскости интегрирующей линзы, что приводит к увеличению времени анализа.

Целью изобретения является ускорение процесса анализа радиосигналов. Это достигается тем, что предлагаемый анализатор содержит генератор частотно-модулированного сигнала, выход которого соединен с одним из входов ультразвукового модулятора света, а ультразвуковой модулятор закреплен с возможностью установки под углом к световому пучку, соответствующим дифракцнн света на комбинационной упругой волне.

5 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого анализатора спектра.

Анализатор содержит лазер 1, входную формирующую световой пучок оптическую систему, состоящую нз линз 2, 3, 4, ультразву10 ковой модулятор света 5 с двумя входамн б н

7, выходную оптнчсскую систему, состоящую из линз 8, 9, регистрирующее 10 и индикаторное 11 устройства и генератор 12 частотномодулнрованных радиосигналов.

15 Анализируемьш сигнал поступает на один из входов (6 илн 7) ультразвукового модулятора и смешивается с частотно-модулированным сигналом, поступающим с генератора 12.

В результате нелинейного резонансного взан20 модействия этих двух сигналов в среде модулятора возникает комбинационная упругая волна суммарной илн разностной частоты, амплитуда которой пропорциональна амплитудамм спектральных составляющих анализнруе25 мого сигнала: где à — параметр взаимодействия, определяемый комбинацией модулей упругости вто30 рого и третьего порядков;

558225

Ur, Uc и Кг, Кс — амплитудь1 и волновыс числа упругих волн, соответствующих сигналу, поступающему с генератора, и сигналу, анализ спектра которого производится;

Да=о,— а„„о,— мгновенная частота генератора;

< 1го= Юс, Юс — Чаетота ОДНОЙ ИЗ СОСТЯВЛЯ10щих спектра частот анализируемого сигнала; р и у — определяются скоростями распространения взаимодействующих волн; к — пространственная координата, совпадающая с продольной осью модулятора.

Для регистрации возникшей в среде модулятора упругой волны комбинационной частоты модулятор устанавливается под углом

Брэгга к падающему световому потоку, соответствующим дифракции света на волне суммарной или разностной частоты. Свет, модулированный комбинационной волной линзами

8 и 9, фокусируется на регистрирующее устройство 10, которое преобразует световой поток в электрический сигнал, наблюдаемый на экране индикаторного устройства 11. Сигнал на выходе такого анализатора пропорционален спектральной плотности анализируемого сигнала.

Ускорение процесса анализа по сравнению с прототипом достигается применением электрически перестраиваемого частотно-модулированного генератора. Применение частотномодулированного генератора радиосигналов и установка моделятора под углом к световому пучку позволяет ускорить процесс анализа и, кроме того, увеличить полосу анализа при неизменной полосе частот генератора.

Для примера в таблице приведены значения для полосы анализа и разрешающей способности анализатора, построенного с применением модулятора на основе кристаллов ниобата лития.

В таблице V< и 7т — скорости продольной и сдвиговой ультразвуковых волн.

В 1 и 3 случае анализируемый сигнал подается на вход 6 модулятора, в случае 2— на вход 7. В 1 и 2 случае анализируемый сигнал возбуждает продольную волну в среде модулятора, а сигнал генератора — сдвиговую, в 3 случае оба сигнала возбуждают сдвиговые волны.

Для работы анализатора наиболес подходящим является 2 случай. 11ри этом достигается увеличение полосы анализа в 3,92 раза. Применение модуляторов с большой апертурой

5 позволяет получить также и высокую разрешающую способность анализатора. д с

I д о г

Д f х =, (1(гц. см) 28

Jingo

2 V< — 1,34

Vc+ 1 т

- л "т — 482

Vr. т

2VL VT — 1407

Vñ т

2 Vr. — 3,92

VL т

Vc+ т

2 VL т

1407

17т

20 3 — 2,92

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

43 1. Авторское свидетельство № 337730, кл.

G 01R 23/16, 24.04.70.

2. Патент США № 3509453, кл. 324 — 77, 28.04.70.

3. Арр1 Optics, 1967, 6, № 8, 1367 — 1372.

Акустооптический анализатор спектра, содержащий источник когерентного света, формирующую световой пучок оптическую систему, ультразвуковой модулятор света, регистрирующее и индикаторное устройства, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ускорения процесса анализа, он содержит генератор частотно-модулированного сигнала, выход кото33 рого соединен с одним из входов ультразвукового модулятора света, а ультразвуковой модулятор закреплен с возможностью установки под углом к световому пучку, соответствующим дифракции света на комбинационной упругой волне.

558225

Составитель Н. Решетников

Техред А. Камышникова

Корректор О. Тюрина

Редактор Н. Коган

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 125!/7 Изд. М 445 Тираж 106 Подписное ЯНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5