Акустооптический способ формирования и обработки радиосигналов

СОЮЗ СОЭЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1/11 4(5) ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОП тельство СССР30971/18-25 СПОСОБАцИОСИГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССфО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский ордена Ленинаэлектротехнический институтимени В,И.Ульянова (Ленина)(54) (57) АКУСТООПТИЧЕСКИФОРИИРОВАНИЯ И ОБРАБОТК 8045269 ВАЛОВ по авторскому свидетельствуУ 666976, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью линеаризациифазовой модуляционной характеристики,коллнмированный лазерный пучок фокусируют в плоскости двумерного транспаранта вдоль направления его сканирования, а при записи информациина двумерный транспарант его пространственный период вдоль указанного направления изменяют в этомнаправлении по закону, компенсирующему нелинейность зависимости положения пучка на плоскости транспарантаот величины модулирующего сигнала..ЪИзобретение относится к когереЯТной оптике и может быть йспользова-":.но прй Формировании радиосигналовс угловой модуляцией оптическимиметодами. , 5По основному авт. св. В 66696 из- .вестен акустооптический способ Формирования и обработки радиосигналовс произвольным законом угловой модуляции, заключающийся в оптической 10корреляции входйого радиосигнала,поступающего на ультразвуковой модулятор света, освещенный .коллймирован "Нйм пучком лазерного излученйя, и опорного, записанного на двумерный 15трансйарант, причем, с"целью устранения ограничейия на наибольшую длительность Формируемого радиосигнала,.коллимированный лазерный пучок скани. руйт по" трайспаранту в" соответствии О с закойом углЬвой модуляцйи"радиосигналаперпендикулярнойаправлению распространейия акустической "волны, при этом в режиме Формировйния на вход ультразвукового модулятора по дают Гармонйческий сигнал Щ .Недостатком способа является ограниченная область линейносФй Фазовой модуляционной характеристики (ФМХ),-т.е. зависимости текМцегозначения З 0 фазы от величийы модулирующего сигна-. ла, которйй управляет пространст-.в венн -положением лазерйого йучка.Цель изобретения в : лйнеаризация фазовой модуляционной характеристики.Это достигается благодаря тому, что коллимированный лазерный пучок Фокусируют в плоскостй двумерного транспаранта вдоль направления его 40сканирования, а при записи информации на двумерный транспарант его пространственный период вдоль указанного направления изменяют в этомнаправлении по закону, кбмпенсирующему нелинейность зависимости положения пучка на плоскости транспаран "та"отвеличинамодулйрувйГего сигнала.С помощью подобной фокусировки,удается предельно .умейьшить размер ",лазерного-пучка"Вдольнаправленияего сканирования. Этим обеспечиваетсязависимость текущего значения ФазыФормируемого сигнала не от положения 50 средней линйипротяженного вдоль 55направления сканирования коллимированного пучка, а от его фактического расположения на плоскости двумерного 1745269 2транспаранта. Последнее обстоятельство открывает возможность изменения структуры двумерного транспаранта вдоль направления сканиронанияпучка. Эта возможность и реализуетсяпри записи информации на двумерный,транспарант, когда егопространственный период вдоль указанного направления, определяющий коэффициентпропорциональности между текущим значением фазы сигнала и положениемскайирующего пучка, изменяют соответствующим образом сцелью компенсацииизвестной нелинейности.На чертеже представлена схемаакустооптического коррелятора с дву мерным траспарантом, в которой можетбыть реализован описываемый способ.Схема содержит ультразвуковоймодулятор света (УМС), включающий звукопровод 1 с электроакустическимпреобразователем 2, двумерный транспарант 3, расположенный в плоскостиху УМС, трансформйрующую сферическуюлинзу 4, осуществляющую пространственное преобразование Фурье, фотоприемник 5 размещенный в первом порядке дифракционной картины в фокальнойплоскости линзы 4. Освещение производится коллимированным лазерным пучком 6, который с помощью цилиндрической линзыс фокусным расстоянием Г преобразуется в сходящийся вдольоси у пучок 8, Фокусирующийся в плоскости двумерного транспаранта 3.При формировании .радиосигналана УМС подают непрерывный гармоничес,кий сигнал, частота которого соответствует пространственному периодудвумерного транспаранта 3 вдольоси х. С момента достижения переднимфронтоМ акустической волны освещен-ной области эвукопровода 1 производят угловое сканирование коллимиро-ванного пучка 6 вдоль оси у в соответствии с модулирующнм сигналом,Отмеченный вьппе нелинейный характерэтой зависимости ограничивает наибольшее достижимое значение индексафазовой модуляции. Сканирующий поуглу коллийированный пучок 6 преобразуется в-сходящийся вдоль оси ув плоскости ху пучок 8, закон перемещения которого в этой плоскостивдоль осй у носит также нелинейныйхарактер, Поскольку осуществлена фокусировка, то текущее значение фазыформируемого сигнала следующим69 4Известно, что при использованиифазовой модуляции для косвенногополучения частотной модуляции к линейности ФМХ предъявляются очейь высокие требования. Однако удовлетворить их практически сложно, поскольку зависимость фазы модулируемогосигнала от значения управляющего еюпараметра носит, как правило, нелинейных характер, ограничивающий заданной степенью нелинейных искажениймаксимально достижимый индекс фазовой модуляции, В литературе описаныспецйальные электровакуумные приборы, которые позволяют получить сравнительно большие индексы фазовоймодуляции с незначительными нелинейными искажениямие К ннм Относятсяфазитрон итрубка Шелби, не нашедшие,широкого применения.Предлагаемый способ формированиярадиосигналов с фазовой модуляциейимеет принципиальное отличие отизвестных, обусловленное спецификойоптической обработки. Действительно,соответствующая ему ФИХ может бытьсинтезирована в заданном виде с помощью йэменения структуры двумерного транспаранта, что открывает широкие возможйости. Во-первых,нелинейный характер зависвкостиположения сканирующего луча от величины модулирующего сигнала всегдаможет быть скомпенсирован соответствующим изменением пространственного периода двумерного транспарантаи фокусировкой луча с целью получения линейной ФМХ в заданном диапазоне изменения фазы, что далеко невсегда возможно в известных способахфаэовой модупяции. Во-вторых, сущ ность компейсации сводится к изме-,нению структуры двумерного транспа.ранта; что реализуется гораздо проще, чем известные методы линеариза ции в фазовйх модуляторах различно-.гго типа. В-третьих, диапазон Изменения фазы, в котором может осуществляться практически полная линеариза-.ция ба, соответствующей предлагае. мому способу, может существенно превосходить й 180, поскольку он неимеет принципиальных ограничений,связанных с нелинейной зависимостьюфазы формируемого сигнала от значенияуправляющего ею параметра модулятора(в данномслучае -пространственного положения сканирующеголазерного пучка). 3 7452образом зависит от координаты у ска-,нирующего пучка:=ху(У),где 0 - модулирующий сигнал,т.е. зависимость у (О) является нелинейной, а х - параметр, входящий 5в выражение, описывающее функцию прозрачности Т (х, у) двумерного транспаранта:Т(х, у)=Т 11+ Соз (жх+ху)Здесь Й (О; 0,5) - коэффициент, 1 Оопределяющий степе ь прозрачностисветлых участков транспаранта,ф=-т э х =2 ф/ " л и "Ч ространственные периоды транспаранта вдольосей х и у соответственно.При записи информации на двумерный транспарант его пространственныйпериод вдоль оси у " . оставляют постоянным, как это было в (1), а изменяют вдоль этой оси таким образом, 20чтобы зависимость(У) =2 Ю(у) у (0)в необходимом интервале измененияфазы была линейной,т.е, корректировкой структуры транспаранта добиваются компенсации нелинейности , 25зависимости положения пучка на плоскости транспаранта от величины модулирующего сигнала.Так, например, если необходимо: устранить нелинейность квадратичного З 0характера, т. е. у )д 1 Р, то призаписи информации на двумерныйтранспарант следует так изменять егопериод вдоль оси у, чтобы выполнялосьсоотношение ) у(у) г". тогда (У) фткр . д 5л 1/47 у=6 11 и требуемая линейностьбудет обеспечена в нужном диапазонеизменения фазы 9, Отметим, что современные способы изготовления опорныхтранспарантов вполне, позволяют осу 40ществить подобную операцию, резуль 1тат которой состоит в большем илименьшем искажении (соответственностепени компенсируемой нелинейности)структуры исходного линеино-фазово 4го траспаранта,функцияпрозрачности.которого в этом случаепримет вид .2 лт(, т) т.1 нсови+ -- - т 13.(у)В частности, рассмотренный выше ва; риант квадратичной нелинейности по-требует изготовления двумерноготранспаранта, у которого линиямиравного значения функции прозрачности Т(х, у) будут являться кривые, 55соответствующие степенной функциих 4, а не прямые, как это былопри реализации способа-прототипа.