Повна версія

Головна arrow Техніка arrow АКУСТООПТИЧНІ ПРОЦЕСОРИ. АЛГОРИТМИ І ПОХИБКИ ВИМІРЮВАНЬ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

АТ-ПРОЦЕСОРИ. СХЕМНІ РІШЕННЯ І КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ

Акустооптичні перетворювач Фур'є

Ядром акустооптичного процесора - вимірювача параметрів сигналів - є акустооптичний перетворювач Фур'є (АОПФ), який здійснює Фур'є-перетворення радіосигналу, що надходить на його вхід, в вихідний просторово-часовий розподіл інтенсивності світлового сигналу (РІСС). РІСС на виході АОПФ відповідає миттєвому спектру потужності або всього вхідного сигналу, або його фрагмента тривалістю Те.

Розглянемо докладніше пристрій і принцип дії АОПФ (рис. 1.1). Цей перетворювач включає в себе:

  • - монохроматичний джерело світла 1 (лазер);
  • - коліматор 2, яка формує лазерний пучок потрібної апертури; -акустооптіческій дефлектор (Егуд) світла 3 [1,2]. Егуд є оптично прозорий (у формі паралелепіпеда) кристал. Цей кристал є хорошим светозвукопроводом, тобто провідником і світлових, і акустичних коливань;
  • - інтегруюча лінза (або Фур'є-об'єктив) 4;
  • - фотопрісмное пристрій (ФПУ) 5, що реєструє світловий сигнал і перетворює його в електричний. Фотоприймач розташований в фокальній площині Фур'є-об'єктива.

Мал. 1.1

Радіосигнал U (t), що надходить на ВЧ-вхід Егуд, перетворюється на його торцевій грані в акустичні коливання, що поширюються по светозвукопроводу. Ці коливання, які є просторово тимчасовим акустичним аналогом аналізованого радіосигналу, змінюють оптичні властивості кристала (показник заломлення) за законом U (t). Промодулірованной таким чином оптичне середовище кристала із змінним показником заломлення є для проходить монохроматичного світла дифракційної гратами.

При опроміненні бічній грані кристала Егуд сколлімірованним лазерним пучком проходить через решітку світлова хвиля буде піддаватися дифракції на акустичному аналогу сигналу.

Модульований по фазі світловий сигнал на вихідний межі Егуд буде пов'язаний з розподілом світлового сигналу в спектральної площині інтегрує лінзи (при малих індексах фазової модуляції) прямим перетворенням Фур'є:

Цей розподіл (в якому V - просторова частота), що представляє собою РІСС і формується в реальному часі, описує миттєвий спектр [3] сигналу U (t) на змінному, прямокутному за формою часовому інтервалі, тривалістю Т 0 . Ця тривалість, звана апертурним часом, пов'язана з просторовою протяжністю Z акустичного аналога сигналу в кристалі Егуд залежністю:

де V - швидкість поширення акустичних коливань в светозву- копроводе.

Помстимося, що унікальна можливість формування за допомогою АОПФ миттєвого спектра в формі (1.1) пояснюється різницею швидкостей поширення світлових і акустичних коливань в кристалі Егуд. Оскільки вони різняться приблизно на 5 порядків, то в кожен момент часу t інформація про сигнал (у вигляді дифракційної решітки в кристалі Егуд, що відображає фрагмент сигналу тривалістю Те) практично нерухома для проходить через кристал світла.

Змінюючи апертурний час Те, можна активно впливати на форму РІСС на фотоприемнике. Це цінна якість АОПФ корисно при роботі з простими і частотно-модульовані (ЧМ) сигналами. Так, наприклад, вибираючи час Т 0 з умови [4J

де Ymax - максимальна очікувана швидкість перебудови частоти аналізованого ЧС-сигналу, отримаємо РІСС (1.1), форма якого практично не буде залежати від швидкості перебудови частоти ЧС сигналу у і від девіації частоти в апертурі. При опроміненні Егуд плоскою пучком ця форма практично збігатиметься з формою розподілу {sin (7ix) / nx} ', т.с. розподілу, відповідного спектральної функції немодулированного прямокутного радіоімпульсу. У зв'язку з цим умова (1.3) називають умовою квазігармонічності. Розподіл {яш (лх) / лх} "має, як відомо, один глобальний максимум, рівень якого відповідає рівню фрагмента сигналу, що знаходиться в даний момент часу t в апертурі. При цьому просторове положення глобального максимуму на фотоприймачі буде відповідати середній частоті f, спектра f (t):

Тут f (t) - закон зміни частоти радіосигналу. Крім того, форма РІСС в площині фотоприймача буде симетрична щодо точки f ,, відповідної середньої частоті.

Зі сказаного випливає, що завдання вимірювання середньої частоти зводиться або до визначення положення на фотоприймачі абсциси глобального максимуму РІСС, або до визначення точки перетину з фотоприймачем осі симетрії РІСС. Відзначимо, що послідовність (сукупність) виміряних з дискретністю в часі Т 0 середніх частот можна розглядати як дискретну апроксимацію закону зміни частоти.

Оскільки РІСС (1.1) формується світловим пучком на всьому фотоприймачі одночасно, то АОПФ, за способом запису інформації на фотоприймач, слід віднести до пристроїв паралельного типу. За способом зчитування інформації з фотоприймача можливі два технічних рішення. Одне з них (в ньому зчитування інформації здійснюється одночасно з усіх фотодіодів фотоприймача) входить до складу АОІПС паралельного типу, а інше (в якому інформація з фотодіодів зчитується по черзі, поелементно) становить АОІПС послідовного типу. Розглянемо ці технічні рішення і порівняти їх між собою.

 
<<   ЗМІСТ   >>