Многоканальный оптический коррелятор

 

О п И С А Н И Е <щ867194

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cosa Советскии

Социалистических

Ресиублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.05.80 (21) 2922724/18-24 (51) М.Кл. 6 06 G 9/00 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (43) ОпУбликовано 15.04.82. Бюллетень ¹ 14 (53) УДК 681.333 (088.8) (45) Дата опубликования описания 15.04.82

4 l

l.

В. П. Клин, А. Ф. Колесниченко, С. В. Левый, Б. П. Иам и Е. К. Шмарев

I

Конструкторское бюро «Шторм»

I" при Киевском ордена Ленина р политехническом институте им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МИОГОКАНАЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится и оптическим средствам обработки сигналов методом оптической корреляции.

Известен голографический коррелятор сигналов, эталонный сигнал записывается на эталонную маску (транспарант), а вдоль оптической оси схемы размещаются оптические элементы, осуществляющие фурье-преобразование по одной координатной оси (1).

Недостатками известных устройств является сложность ввода в оптическую систему в реальном времени обрабатываемых сигналов и эталонных функций.

Н анболее близким к изобретению по технической сущности является фазовый магнитооптический коррелятор, содержащий магнитную ленту с записью сигналов, обладающую магнитооптическим эффектом

Фарадея, и расположенный вплотную к ней опорный статический транспарант, а также поляризационные элементы и линзы для выполнения преобразования

Фурье (2).

Недостатками этого коррелятор а являются малая эффективность по световому потоку в результате низкой магнитооптической добротности гибкой магнитной ленты и как следствие этого, малая разрешающая способность, а также невозможность осуществления смены функции эталона в реальном масштабе времени.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности,,а также расширение его функциональных возможностей за счет осуществления смены функции эталона в реальном времени.

Поставленная цель достигается тем, что в известный многоканальный оптический коррелятор, содержащий магнитный носитель с э|анисью входных сигналов и последовательно расположенные на общей оптической оси лазер, коллиматор, первый поляризатор, первый объектив, второй поляризатор, второй объектив и фотоприемник, введены второй магнитный носитель с записью эталонных сигналов и два отражающих магнитооптических кристалла. первый из которых размещен между кол20 лиматором и первым поляризатором, а второй — между первым объективом и вторым поляризатором, оба отражающих магнитооптических кристалл а установлены перед соответствующими матнитными Носителями.

Hia чертеже изображена схема многоканального оптического коррелятора.

Коррелятор содержит лазер 1, коллиматор 2, входную плоскость, в которой размещен магнитооптический кристалл 3 »

867194

Ю+! г

Г 1 (5((D (O < >D г ®, g,(х ) rect

-(-, y ) == г

U(x, y, t) = с= — — —— о

И)@(х — Vt)e dx rect

U(n,y, t) =

lY+ !

55 г

=Х

OO

s f;(()g,.((— 2t)d : rect

IV+1 — OO

1= —— г и магнитный носитель 4 с многоканальной записью входных сигналов, поляризатор 5, объектив 6, эталонную плоскость с размещенным в ней вторым магнитооптическим кристаллом 7 и магнитным носителем 8 с записью эталонных сигналов, поляризатор 9, объектив 10 в виде астигматической пары линз, фотоприемник 11.

Коррелятор работает следующим образом.

Набор сигналов f, (х) записывается на магнитной ленте 4 вдоль пространственной координаты х. Различные каналы упорядочены по координате у. Под действием полей рассеивания магнитной ленты магнитооптический кристалл 3 локально . перемагничивается и структура его магнитных доменов повторяет структуру HBMBll HH÷åíности магнитной ленты. При освещении кристалла 3 линейно поляризованным когерентным пучком света вследствие эффекта Ф ар адея локальный разворот плоскости поляризации света во входной плоскости 3 будет повторять пространственный сигнал, записанный на магнитной ленте, для увеличения светосилы на заднюю грань кристаллса, к!онтактирующую с магнитной лентой, наносится тонкое зеркальное I10крытие. Поляризатор 5 прес!бразует пространственное распределение угла повооота плоскости поляризации в распределение !амплитуды световой волны

U (х,у) =cosq) (х, у), где !р — угол поворота плоскости поляриз!ации в пространственной точке х, у входной плоскости.

Так как зависимость угла поворота плоскости поляризации «р от напряженности поля рассеяния магнитной ленты имеет ярко выр|аженный пороговый характер, то для обработки в корреляторе аналоговых сигналов последние должны представляться на магнитной ленте н!а несущий частоте в режиме фазовой или частотной модуляции. Это позволяет сохранить амплитудную информацию при прохождении сигнала через нелинейное звено.

Таким образом, в плоскости кристалла

3 формируется поле комплексной амплитуды света, которое (с учетом действия поляризатора 5 соответствует функции .Ю+ г

O л сс(„, с, с! ) f,(õ _#_+ I

Если информацию считывать лишь вдоль пространственной оси у (а = О), то последнее выражение соответствует многоканальной корреляционной функции заданной по временной координате

>5

25 зо

U(x, v) = («)rect у+И

Ж+!

1= — —г где 0 — ширина дорожки магнитной записи на ленте;

Л вЂ” расстояние между каналами;

N — число каналов записи; °

Если теперь в плоскость 7 осуществить ввод сиги!ала g«(x), записанного аналогичным образом на магнитной ленте 8, то по аналогии с предыдущим случаем пропускание магнитооптического кристалла 7 (с учетом действия поляризатора 9) можно записать как

Так как оптическая система 6 осуществляет отображение плоскости 5 в плоскость 7 с единичным увеличением, то поле комплексной амплитуды света в плоскости

7 (с учетом поляроида 9) будет иметь вид:

U(х, у ) =U>(x, у )т(х, у ).

Если магнитные ленты в плоскостях 5 и 7 будут перемещаться во встречных направлениях со скоростью V вдоль оси Х, то поле комплексной амплитуды будет зависеть и от временной координаты

f; (x + Vt) g;(х — V t) rect — с

%+I а поле комплексной .амплитуды света в выходкой плоскости, получаемое после

Фурье-преобразования U(x ) по координате х будет

867194

Формула изобретения

Составитель В. Жовинский

Техред И. Пенчко Корректор И. Осииовскаи

Редактор И. Рохфельд

Заказ 361/272 Изд. № 130 Тираж 732 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. Фил. пред. «Патент» где введена новая переменная интегрирозания g = x +t. Если информация считывается со всей плоскости х, у, то на вы.ходе коррелятора осуществляется многоканальное отображение функции взаимной неопределенности Вудворда.

Оперативная смена эталонного сигнала осуществляется за счет ввода его в эта.лонную плоскость 7 в виде записи на магнитной ленте, которая может осуществлять- 10 ся в реальном времени с выходных устройств ЦВМ или приемного устройстна (в случае вычисления взаимной корреляции двух реализаций).

В качестве магнитооптических кристал- 15 ,лов 5 и 7 могут использоваться пленочные кристаллы феррит гранатов, ортоферриты и другие материалы, обладающие малым полем перемагничивания и высокой xaamтооптической добротностью. 20

Увеличение эффективности коррелятора по световому потоку за счет использования магнитооптических кристаллов позволяет использовать лазеры малой мощности, что в целом приводит к удешевлению системы 25 обработки, кроме этого наблюдается улучшение соотношения сигнал — шум на выходе коррелятора. Возможность оперативного ввода требуемой эпалонной функции позволяет расширить функциднальные воз- 30 можности коррелятора, а именно, обеспечить вычисление взаимных корреляционных функций по двум реализациям сигнала или реализовать адаптивные устройства обра ботки сигналов.

Многоканальный оптический коррелятор, содержащий магнитный носитель с записью входных сигвалов и последовательно расположенные на общей оптической оси л|азер, коллиматор, первый поляризатор, первый объектив, второц поляризатор, второй объектив и фотоприемник, о тличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, в коррелятор введены второй магнитный носитель с записью эталонных сигналов и два отражающих магнитооптических кристалла, первый из которых размещен между коллиматором и первым поляризатором, а второй — между первым объективом и вторым поляризатором, оба отражающих магнитооптических кристалла установлены перед соответствующими магнитными носителями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. «Радиоэлектроника за рубежом» № 50, 1971, с. 13.

2. Патент США № 3639744, опублик.

01.02.72, кл. G 06 G 7/19 (прототип).