Способ спектрального анализа радиосигналов

 

СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА РАДИОСИГНАЛОВ путем преобразования их в акустические волны и дифракции света на этих волнах, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности анализа, проводят последовательную запись голограмм пространственно-временных отрезков радиосигнала с использованием плоской опорной световой волны, угол падения которой изменяют для каждой пространственно-временной вырезки в соответствии с формулой4'^ = «res,n(s;ny.l^L),где л - номер вырезки;'-Ь- половинный размер апертурымодулятора света; Г - фокусное расстояние интегрирующей линзы, результирующую голограмму восстанав- С ливают плоской световой волной, на- ; правляняцей под углом ] к нормали голограммы.(Л

1 . И. )/1 .;;-Е;:-, СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11);

4(51) G 03 Н 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2348918/18-25 (22) 16.04.76 (46) 15.03..85. H . V- 10 (72) Ю.В.Егоров, И.A. Kðóãëîâ и К.П.Наумов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (53) 772.99 (088.8) (56) 1. Кулаков С.В. и др. Некоторые вопросы теории оптико-акустического анализатора спектра. Труды

ЛИАП, 1969, вып. 64, с. 96.

2. Кондратенков Г.С. Оптические когерентные системы обработки информации. M., Сов. радио, 1972, с. 12.

3. Lambert L.Â. Vide-band instan, tenans spectrum analysers employin8 .

delay-line modulators. IRE Int.

Conv. Rec 1962,, pt 6, р. 69 (прототип) . (54)(57) СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА РАДИОСИГНАЛОВ путем преобразования их в акустические волны и дифракции света на этих волнах, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности анализа, проводят последовательнуа запись голограмм пространственна-временных отрезков радиосигнала с использованием плоской опорной световой волны, угол падения которой изменяют для каждой пространственно-временной вырезки в соответствии с формулой

+ 2n-1

М =ore sin 3 ьу+ где И вЂ” номер вырезки

L, — — половинный размер апертуры модулятора света, 1 — фокусное расстояние интегрирующей линзы, результирующую голограмму восстанавливают плоской световой волной, наи правляющей под углом к нормали голограммы.

30 где 2L — размер рабочей апертуры модулятора, — скорость акустической волны в среде модулятора.

Конечные размеры модулятора света З5 и скорости распространения акустических колебаний ставят верхний предел частотному разрешению.

Известен также способ спектрального анализа радиосигналов путем преобразования их в акустические волны и дифракции света на этих волнах, Реализованный в акустооптическом анализаторе, состоящем из источника когерентного коллимированно45 го светового пучка, дифракционного ультразвукового модулятора света интегрирующей линзы и фотоприемника с диафрагмой (3) .

Недостатком этого способа являет- 50 ся ограниченное частотное разрешение, которое не может быть выше величины 24/V

Цель изобретения — повьппение разрешающей способности анализатора.

Это достигается тем, что проводят последовательную импульсную запись голограмм пространственно-временных

1 59482

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании анализаторов спектра детерминированных и стационарных случайных радиосигналов.

Известен акусто-оптический способ спектрального анализа электрических сигналов и устройства его.реализующие (Ц и (2) .

Известный способ основан на преобразовании электрического анализируемого сигнала в акустические волны распространяющиеся в прозрачной

1 Ъ среде, и наблюдении дифракции света на акустических волнах. Достоинством акусто-оптического метода спектрального анализа является то, что он позволяет измерять мгновенные энергетические спектры широкого класса радиосигналов как периодических, так и одиночных. Основной параметр акусто-оптического спектра-анализатора — частное разрешение, определяется длительностью временной 25 выборки радиосигнала, "размещающейся" в рабочей апертуре дифракционно- го модулятора света, т.е.

2L — )

М

1 а отрезков радиосигнала с использованием плбской опорной световой волны, угол падения которой изменяют для каждой пространствАно-временной вырезки в соответствии с формулой

1 I

2п-1

P =a

tl F

1.I где n — - номер вырезки;

, — половинный размер апертуры модулятора света, F — фокусное расстояние интегрирующей линзы.

Результирующую голограмму восстанавливают плоской световой волной, направленной под углом / к оптической оси.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ в части записи голограммы, на фиг. 2 — в части восстановления голограммы, на фиг. 3 вЂ, схема установки, реализующей акустооптический способ спектрального анализа с повышенным разрешением в реальном масштабе времени.

В коллимированном световом пучке 1 импульсного лазера 2 установлен ультразвуковой модулятор 3 света, состоящий из прозрачного эвукопровода 4, преобразователя 5 и по1лотителя 6. В фокальной плоскости интегрирующей линзы 7 установлена диафрагма 8 и голограмма 9. В канале опорного светового пучка имеется полупрозрачное зеркало 10, зеркало 11 и дискретный дефлектор

12, на который подано напряжение от блока 13 п авления. у р

В схеме восстановления {см.фиг.2) голограмма 9 установлена под углом к плоской световой волне 14, за голограммой в направлении нормали к ней расположен фотоприемник 15.

Установка (см.фиг.3) содержит дополнительно канадит восстановления голограммы, состоящий из лазера 16 и дефлектора 17.

Запись голограммы производят следующим образом.

Анализируемый радиосигнал g (4) поступает на пьезопреобразователь 5 модулятора света и на блок 13 . управления. Акустическая волна распространяется в звукопроводе 4 со скоростью Ч и создает фазовый рельеф в звукопроводе, Через время

94823 4 под углом alrc51nj25in у к нормали голограммы.

Все три волны хорошо пространственно разделяются, если выбрать 1 в пределах 25-30".

Для работы в реальном масштабе времени запись и восстановление голограммы ведут параллельно.

В установке (см.фиг.3) запись голограммы производится так, как описано вышее, а восстановление осуществляется .плоской световой волной, формируемой с помощью лазера 16 и отклоняемой управляемым дефлектором 17. Восстановленная световая волна регистрируется фотоприемником

15. Для того, чтобы запись и восстановление голограммы можно было проводить параллельно, в качестве мате-20 Риала для регистрации голограммы используют пластинку из холькогенид-. ного стекЛа, обладающего свойством изменять свой коэффициент преломления под действием облучения с

25 длиной волны, удовлетворяющей условию

3с йЕ где М вЂ” постоянная Планка;

C. — скорость света в пустоте; дŠ— ширина запрещенной эоны полупроводникового материала стекла, .при этом более длинноволновое излучение не вызывает вариаций коэффици.ента преломления и может быть использовано для считывания фазового рельефа.

Таким образом, для восстановления используют излучение более длинно40 волновое, чем при записи голограмм.

В этом случае о6а процесса (записи и восстановления) ведут параллельно и независимо, что обеспечивает работу анализатора в реальном масшта45 бе времени

Механизм восстановления голограммы включают в необходимый момент времени, управляя электрически де50 флектором 17.

Т4

Кроме полезной световой волны об-..55 разуются еще две побочные световые волны: волна, идущая в направлении -. восстанавливающей, и волна, идущая

Т = 2" когда передний фронт акус1; ч тической волны достигает поглотителя 6 и весь звукопровод окажется ."заполненным" фазовым рельефом, блок

13 управления подает командный импульс на лазер 2, который выдает кратковременную световую вспьппку (экспозицию) длительностью L . .По окончании экспозиции блок 13 управления подает .управляющее Напряжение на дискретный дефлектор 12, который изменит угол отклонения опорной волны на установленную величину. Одна составная голограмма записана, сис.тема готова к следующей экспозиции, которая происходит в момент Т = — >

2L ч причем направление опорной волны отличается от первоначального на величину установленного дискрета.

Изменение направления опорной волны необходимо для компенсации фазового сдвига спектра rl--й вырезки, возникающего вследствие того, что спектр каждой вырезки фиксируется в одном и том же пространственном положении (в звукопроводе модулятора). Анализ показывает, что при и-й экспоЗиции угол опорной волны с оптической осью должен быть

2п-1

9=5tcsih(Бь " + L В этом слуF

:.чае происходит когерентное сложение спектральных составляющих вырезок сигнала на голограмме. Время экспозиции L следует выбирать из соотношения где ф — частота несущего колебания радиосигнала.

Полученная в результате Й экспозиций голограмма восстанавливается плоской световой волной, направленной под углом к нормали голограммы

При этом за голограммой в направлении, перпендикулярном ей, восстанавливается волна, распределение интенсивности в которой есть энерге.тический спектр .радиосигнала Б(Ц.

Это световое распределение считывается фотоприемником 15.

Таким образом, способ акусто-оптического анализа позволяет решить две технические задачи: повысить разрешающую способность анализа и обеспечить работу в реальном масштабе времени.

Разрешение анализатора повышается в И раз; где Й вЂ . общее число экс1

ТехРед T,Ëóáèí÷àê

Редактор Л.Лашкова

Корректор И.Зрдейи

Заказ 1674/2 Тираж 448 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная., 4 позиций, причем. можно показать, что М ограничено

594823 Ь

Из этого выражения видно, что при приемлемых параметрах оптической схемы разрешение может быть повышено на порядок.