Многоканальный оптический анализатор спектра

 

чо

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>789872

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.11.78 (21) 2685614/18-21 с присоедимением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 231280 Бюллетень М9 47

Дата опубликования описания 23. 12. 80 (51)М. Кл.

0 01 11 23/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК,621. 317. 755 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Грачев, А. В. Зуйков и С. Н. Рубцов

Горьковский ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский радиофизический институт (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к областистатистической радиофизики и предназначено для непрерывного параллельного спектрального анализа одновременно многих электрических процессов в реальном масштабе времени.

Известны многоканальные оптические анализаторы, содержащие оптически связанные электроннолучевую трубку (ЛТ), модулятор света в виде вращающегося диска,щелевую диафрагму, расположенную в непосредственной близости к модулятору, систему проекции интегратора на модулятор и видикон в качестве многоканального 15 интегратора 15 .

Их недостатком является то, что в них одновременно с компенсацией отклика на постоянную. составляющую происходит увеличение вдвое отно- 2О сительного уровня самой постоянной составляющей. Это ограничивает дальнейшее повышение чувствительности и расширение динамического диапазона анализатора, так как ведет к возрастанию шумов, обусловленных дефектами в записи опорного сигнала. Уровень этих шумов пропорционален уровню постоянной составляю.щей. 30

Uåëü изобретения — повышение чувствительности и выходного динамического диапазона анализатора во всей частотной полосе анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный оптический анализатор спектра, содержащий оптически связанные электроннолучевую трубку, модулятор света, выполненный в виде вращающегося диска с многодорожечной записью опорного сигнала и диафрагмы с двумя щелями, систе» му проекции и многоканальный интегратор, дополнительно введены разветвитель, фазовращатель íà Kt и четыре поляризатора, при этом один.из выходов разветвителя, включенного на входе анализатора, соединен с модулирующим электродом йервого луча двухлучевой электрониолучевой трубки, а другой выход разветвителя соединен с модулирующим электродом второго луча через фазовращатель на

i, два поляризатора установлены в плоскости экрана двухлучевой электроннолучевой трубки так, что оси их поляризации взаимно перпендикулярны, а два других поляризатора установлены в щелях диафрагмы так, что направления их осей поляризации со7 898 7 2

g„()=ms(" а о) где К вЂ” радиус диска;

x — координата по радиусу риска

12;

Р— угловая скорость вращения диска 12;

Р— начальная фаза опорного сигнала.

Щели в диафрагме 11 расположены так, что изменение прозрачности диска 12 в той и другой щелях на радиусах одинаковой длины противофазно.

Поляризаторы б и 7 установлены в щелях диафрагмы 11 так, что направления их осей поляризации соответствуют направлениям осей поляризации поляризаторов 4 и 5.

Проекционная система 9 состоит из объектива 13 и цилиндрической линзы 14.

Двухлучевая электроннолучевая трубка 1 установлена в режим В.

Анализатор работает следующим образом.

Каждый исследуемый процесс с вы хода разветвителя 2 поступает на модулирующий электрод первого луча ДЭЛТ 1 непосредственно и на модулирующий электрод второго луча

ДЭЛТ 1 — через фазовращатель 3. На модулирующем электроде первого луча

ДЭЛТ 1 каждый исследуемый процесс имеет вид 1 (t), а на модулирующем электроде второго луча ДЭЛТ 1 после преобразования его фазовращателем

3 каждый исследуемый процесс имеет ответствуют направлениям осей поляризации первых двух поляризаторов.

На чертеже представлена структурная схема многоканального оптического анализатора спектра электрических сигналов.

Анализатор содержит в качестве блока ввода исследуемого сигнала двухлучевую электроннолучевую трубкУ (ДЭЛТ) 1.К модулирующему электроду первого луча ДЭЛТ 1 подключен один из выходов разветвителя2,включенного на входе анализатора. Другой выход .разветвителя 2 через фазовращатель

3 подключен к модулирующему электроду второго луча ДЭЛТ 1.фазовращатель 3 обеспечивает сдвиг фазы исследуемого процесса на Ф . С экраном ДЭЛТ 1 оптически связаны поляризаторы 4, 5, 6 и 7, модулятор света*8, проекционная система 9 и видикон 10, используемый в качестве многоканального интегратора.

Поляризаторы 4 и 5 установлены в плоскости экрана ДЭЛТ 1 так, что их оси поляризации взаимно перпендикулярны. Модулятор света 8 представляет собой диафрагму 11 с двумя щелями и вращающийся диск 12 с многодорожечной записью опорного сигнала в виде (1+/„ (t)) вид (- 1„ (t)j . Все исследуемые процессы преобразуются ДЭЛТ 1 во временное изменение яркости первого и второго лучей. Поскольку ДЭЛТ 1 установлена в режим В, яркость первого луча

5 модулируется по закону (t)I + f> (t)

2 а яркость второго луча — по закону !

О

I, () — „ (t) 15 При этом каждому из исследуемых процессов соответствует свое место на развертках каждого из лучей вдоль координаты Y экрана ДЭЛТ 1.

Поляризатор 4 обеспечивает линейную поляризацию светового потока с И экрана ДЭЛТ 1, обусловленного первым лучом, а поляризатор 5 — линейную поляризацию светового потока, обусловленного вторым лучом ДЭЛТ 1.

Векторы поляризации этих потоков

25 ортогональны.

Изображение развертки первого луча через поляризатор б,вращающийся диск 12 модулятора 8, первую щель диафрагмы 1.1 с записью опорного сиг30 нала, например (1 + g„ (t)) и изображение развертки второго луча через поляризатор 7, вращающийся диск 12 и вторую щель диафрагмы 11 с записью

1 опорного сигнала (1 — g„ i t )), со35 ответственно, проецируется проекционной системой 9 на мишень видикона 10.

При этом в модуляторе 8 осуществляется перемножение интенсивностей световых потоков с соответствующим опорным сигналом:

40 ()1 + Г () (1+ N,(tt)j на мишени видикона 10 по координа$Q те строится изображенйе экрана

ДЭЛТ 1,. а по координате x — изображение участка диска 11, ограниченного диафрагмой 12. Потенциал мишени видикона 10 накопленный за время Т, ра

Ф

Т

-u(,, =>)I < g(> t Я()> к., о

40 где Мо, J3,$ — постоянные, $4(i

Таким образом сигнал на выходе анализатора при опорном сигнале вида

65 g> (t) = cos (- -"- + 9) 789872

40 содержит информацию о Фурье-разложении исследуемого процесса fg (t), представленную первым членом выражения. Второй член выражения-, пропорциональный энергии исследуемого сигнала f (t),определяет уровень шумов эталона. Шумы эталона в предлагаемом анализаторе всегда много меньше отклика на исследуемый сигнал, поэтому они не ограничивают чувстви; тельность анализатора. Как показывают расчеты, в разработанном анализа- 10 торе по сравнению с известным, относительный уровень постоянной.сбставляющей снижается не менее чем в KI раз. Отклик на постоянную составляющую на выходе анализатора отсутству- . )5 ет.

Спектр сигнала на экране кинескопа имеет трехмерное изображение в координатах: горизонталь (ocb x) частота, вертикаль (ось у ) — номер щ канала, яркость — спектральная плотность .

В разработанном анализаторе использована двухлучевая электроннолучевая трубка, установленная в режим B.

При этом в анализаторе одновременно 25 с формированием противофазных опорных сигналов реализованы формирование сигнала, противофазного исследуемому, разделение световых потоков на выходе двухлучевой электроннолучевой ЗО ,трубки за счет формирования линейнополяризованных световых потоков с ортогональными векторами поляризации и модуляция этих потоков противофазными опорными сигналами. Это поз- 35 воляет одновременно с компенсацией откликов на постоянную составляю-щую существенно снизить уровень самой постоянной составляющей и обеспечить за счет этого положительный эффект — повысить чувствительность анализатора и расширить его динамический диапазон во всей полосе анализа.

Формула изобретения

Многоканальный оптический анализатор спектра, содержащий оптически связанные электроннолучевую трубку, модулятор света, выполненный в виде вращающегося диска с многодорожечной записью опорного сигнала и диафрагмы с двумя щелями, систему проекции и многоканальный интегратор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения динамического диапазона, в него дополнительно введены разветвитель, фазовращатель на% и четыре поляризатора, при этом один из выходов разветвителя, включенного на входе анализатора, соединен с модулирующим электродом первого луча двухлучевой электроннолучевой трубки, а другой выход разветвителя со- единен с модулирующим электродом второго луча через фазовращатель на %, два поляризатора установЛены в плоскости экрана двухлучевой электроннолучевой тр„ бки так, что оси их поляризации взаимно перпендикулярны, а два дургих поляризатора установлены в щелях диафрагмы так, что направления их осей поляризации соответствуют направлениям осей по-. ляризации первых двух поляризаторов.

Источники информации, принятые во.внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 4б9094, кл. G 01 R 23/00, 1974 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 9032/44

Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4