Аналоговый оптический анализатор пространственного спектра акустических сигналов

(51)4 С 01 К 23а 7ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСКОМ сПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТО СПЕКТРА АКУСТИЧЕСектра. 1 ил ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Зарубежная радиоэлектроника, 1977,9, с. 77.Гринев А.Ю., Воронин Е.НПроектирование антенн и устройств СВЧ с применением ЭВМ. - Тематический сбор ник трудов МАИ, изд-во МАИ, 1980, с. 34.(54) АНАЛОГОВЫЙ ОПРОСТРАНСТВЕННОГОКИХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение может быть использовано в приемных многоэлементных антеннах с когерентно-оптической обработкой информации. Аналоговый опти ческий анализатор пространственного спектра акустических сигналов содержит многоэлементную антенну 1, приемоусилительные элементы которой рав номерно расположены вдоль криволинейной замкнутой плоской линии, пространственно-временной модулятор 2 света, расстояние между каналами которого выбрано пропорционально азиму тальному углу между соответствующими приемоусилительными элементами, тран парант в виде объемной голограммы (ОГ) 5 с Функцией прозрачности Т(Я-тпсов/С +й, ф Ц, соответствующей элементам многоэлементной антенны, удаленным от ее частичного фазового центра на расстояние К, где 1 ( Ч, К ) - амплитудное распределение, соответствующее этим элементам;текущая азимутальная координата;Кд ( К; п = 0,1Л - количество Функций пропускания, записанных на ОГ 5; Й, Й - текущая и пространственная частоты акустического излучения (АИ); С - скорость распространения АИ в среде. Повышается точность определения пространственногоИзобретение относится к аналоговой оптической обработке акустических сигналов многоэлементных антенн иможет использоваться в приемных мно 5гоэлементных антеннах с когерентнооптической обработкой информации.Цель изобретения - повышение точности определения спектра и азимутальных координат акустических источников излучения, находящихся в дальней зоне многоэлементной антенны,приемоусилительные элементы которойравномерно расположены вдоль криволинейной замкнутой линии, 15На чертеже схематически изображенаналоговый оптический анализаторспектра акустических сигналовАнализатор содержит многоэлементную антенну (МА) 1, приемоусилительные элементы которой расположенывдоль криволинейной замкнутой плоскойлинии и подключены к соответствующимканалам пространственно-временногомодулятора 2 света (ПВМС) с временной разверткой сигнала (вдоль оси Х),который расположен на пути коллимированного пучка оптического когерентного источника 3 излучения в передней фокальной плоскости сферическойлинзы 4, в задней фокальной плоскости которой расположен транспарант,выполненный в виде голограммы 5 закоторым на расстоянии, равном своемуфокусному расстоянию, расположенаастигматическая система, состоящаяиз трех цилиндрических линз б, иматричный фотоприемник 9. Расстояниемежду каналами ПВМС по оси У пропорционально азимутальному углу между40соответствующими элементами МА,Анализатор работает следующим образом,Сигналь 1, принятые элементами МА,управляют прозрачностью соответст 45вующих каналов ПВМС, При просвечивании ПВМС коллимированным пучком оптического когерентного источника излучения в выходной плоскости ПВМС формируется развернутая во времени плоская модель, которая подвергаетсядвумерному Фурье-преобразованию сферической линзой 4, Полученное Фурьепреобразование (спектр принимаемогосигнала, дефокусированный вдоль оси 55Ч в плоскости ПВМС) избирательноумножается на функцию прозрачностиобъемной голограммы 5: Т(ЯЯ, К)нП1(, К) ехр-( соьцфЯ )13 Ч,-тис Чсоответствующей приемным элементамМЛ, удаленным от ее частичного фазового центра на расстояние К, 1( ц,К) - амплитудное распределение, со-ответствующее этим элементам,текущая азимутальная координата,Кн+, п = 0,1, ,3, Бчество функций пропускания, записанных на объемной голограмме 5, Я иЙ - текущая и пространственная частоты источника акустического излучения, С - скорость распространенияакустического излучения в среде. Минимальное число функций пропускания,записанных на объемной голограмме,определяется допустимой дефокусировкой диаграммы направленной МА ивеличиной (Кмакс К мин)Й,/С, где КщК нн - расстояния до максимально иминимально удаленных элементов МА,П; максимальная частота источни ка акустического излучения.Избирательность осуществляется тем, что Фурье-преобразование оптической модели сигнала каждого канала ПВМС во всем диапазоне частот независимо умножается на функцию пропускания голограммы соответствующего данному каналу слоя, В результате этого одновременно компенсируется во всем диапазоне принимаемых частот кривизна фазового фронта акустических волн от всех источников излучения, расположенных в дальней зоне антенны во всем диапазоне углов азимута. После одномерного Фурье-преобразования в направлении осии переноса изображения спектра с помощью астигматической системы цилиндрических линз 6-8 в выходной плоскости с помощью фотоприемника 9 восстанавливается спектр принимаемых акустических сигналов вдоль оси Й и сфокусированный угловой спектр во всем диапазоне частот и углов ааимута.Таким образом, в предлагаемом анализаторе компенсируется искажение информации о спектре и азимутальных координатах объектов акустического излучения, неизбежное в известном анализаторе при размещении приемных элементов его МА вдоль криволинейной1404969 Составитель И.КоноваловТехред М. Ходанич Корректор С.Черни Редактор Н,Бобкова Заказ 3099/49 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 замкнутой плоской линии, чем и обеспечивается положительный эффект изобретения. гформула изобретения Аналоговый оптический анализатор пространственного спектра акустических сигналов, содержащий многоэлементную антенну, каждый приемоусилительный элемент которой подключен к соответствующему каналу пространственно-временного модулятора света с временной разверткой сигнала, распо б ложенного на пути коллимированного пучка оптического когерентного источника излучения, собирающую сферическую линзу, в задней фокальной плоскости которой установлен транспарант, совмещенный с входной плоскостью астигматической системы, состоящей из трех цилиндрических линз, в задней фокальной плоскости которой расположен матричный фотоприемник, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения точности определения спектра и азимутальных координат акустических источников излучения, находящихся в дальней зоне многоэлементной антенныприемоусилительныеэлементы которой равномерно расположены вдоль криволинейной замкнутойплоской линии, расстояние между каналами пространственно-временного модулятора света выбрано пропорциональным азимутальному углу между соответствующими приемоусилительными элементами, а транспарант выполнен в видеобъемной голограммы сфункцией прозрачности Т(й,.й, К)и/2ЕКпЕ(К ) е р ( оз+Й ЧфЮЛ/соответствующей элементам многоэлементной антенны, удаленным от ее частичного фазового центра на расстояние К, где Е ( Ю, К) - амплитудное распределение, соответствующее этим элементам,- текущая азимутальная координата, КК+ и = 0,1И, Я, Я- текущая и пространственная частоты источника акустического излучения, С - скорость распространения акустического излучения в среде, И - количество функций пропускания, записанных на объемной голограмме.