Адаптивная оптическая система

Номер патента: 1097970

Авторы: Клейменов, Новикова

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 70 А П 9) (И) 1) 6 05 В 13/00 / С 3/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Патент С 1 Ж Ркл. 331-94. 55, опубл2. Патент СИР В 3кл. 331-94,55, опублтип). 4юл. Р, 22в и Е.В.Новикова 3923400 р к. 1979.64213, к, 1977 (про ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) АДАПТИВНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, содержащая источник когерентногосигнала, соединенный выходом с входами первого и второго фазовых модуляуоров, оптический приемник, выходкоторого соединен с входами первогои второго полосовых фильтров, подключенных выходами к первым входампервого и второго фазовых детекторовсоответственно, вторые входы первогои второго фазовых детекторов соединены с выходами первого и второго модуликующих генераторов, входы первого и второго фильтров нижних частот подключены к выходам первого и второго фазовых детекторов соответственно, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности системы за счет повышения интенсивности сигнала на объекте, в нее дополнительно введены управляеы)й усилитель, сум)атор, блок сравнения и блок деления, первый вход которого. соединен с выходом блока сравнения, а второй входс выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого Фильтра нижних частот, с первым входом блока сравнения и с вторым входом первого Фазового модулятора, выход Ей второго фильтра нижних частот подключен через управляемый усилитель к вторым входам сумматора, блока сравнения и второго фазового модулятора, причем выход блока деления соединен с вторым входом управляемого усили- Я теля.Изобретение относится к квантовой радиотехнике и может быть использовано в информационныхи измерительных системах.Известна многоканальная адаптивная оптическая система, в которой по отраженному сигналу происходит подстройка фаз когерентных излучателей (представляющих собой или одно зеркало с разделением его на отдельные сегменты, или решетку предвари тельно синхронизированных по частоте и Фазе лазеров). Устойчивость работы системы, а также интенсивность сигнала определяется хауактеристиками отдельного адаптивного контура и в первую очередь его коэффициентом усиления Я .Однако в.данном устройстве непредусмотрен адаптивный контроль ипоследующее управление коэффициентами усиления контуров,Наиболе, близкой к предлагаемойявляетея адаптивная оптическая систе-.ма 2, представляющая соббй систему апертурного зондирования и содержащая лазерный источник, облучающийзеркало, в каждый канал излучения которого с помощью Фазовращателей вводятся модулирующие пробные сигналыдля создания незначительной по амплитуде (1/15-1/14 длины волны) фазовой модуляцииОтраженное от объекта излучение регистрируется оптическим приемником (детектором) и подается через полосовые фильтры, настроенные на модулирующие частотыИ, И, , на фазОвые детекторы,на вторые входи которых подаются модулирующие сигналы от генераторов. 40Интеграторы (фильтры нижних частот)выделяют сигналы ошибки в каждом канале, которые подаются затем на Фаэовые модуляторы, Результатом работы является совмещение максимума 45интерференционной картины с бликомна объекте. данное устройство содержит также цепи синхронизации для егоработы в импульсном режиме, В непрерывном режиме работы системыапертурного зондирования каналы приема и передачи разносят, хотя в про-стейшем случае прием отраженногосигнала производится также одним оптическим приемником. Кроме этого,сам источник излучения может представ 3лять собой решетку синхронизированных по частоте (фазе) лазеров. Недостатком известной системы является то, что сигнал фазовой ошиб ки, поступающий на Фазовый модулятор с выхода Фильтра нижних частот, зависит от коэффициента усиления адаптивного канала, Действительно, сигнал фазовой ошибки на выходе фильтра 65нижних частот (ФНЧ) в щ-ом канале всостоянии адаптации имеет вид: Н, = Аго(Н - 1) Ыщ- Со.е)где А коэффициент усиления в кануле;коэффициент Фазовой модуляции;число каналов;полный фазовый сдвиг вдольтраектории;опорная фаза для элемента,5,=Ат ая 1 Чо( -)(С.-Соп 1 )о("-)" "Ж,-СР(И-)(С -Сд=5 агде Я,сигнал ошибки, зависящийтолько от разности фаз;сигнал ошибки, обусловленный изменением коэффициентаусиления. аЯ,При этом как увеличение, так и уменьшение коэффициента усиления относительно оптимального ухудшает работу системы.Цель изобретения - повышение точности системы за счет повышения интенсивности сигнала на объекте.Цель достигается тем, что в адаптивную оптическую систему, содержащую источник когерентного сигнала, выходом соединенного с входами первого и второго фазовых модуляторов, оптический приемник, выход которого соединен с входами первого и второго полосовых Фильтров, выходами подключенных к первым входам первого и второго фазовых детекторов соответственно, вторые входы первого и второго фазовых детекторов соединены с выходами первого и второго модулирующих генераторов, Входы первого и второго фильтров нижних частот подключены к выходампервого и второго фазовых детекторов соответственно, дополнительно введены управляемый При анализе работы системы апертурного зондирования предполагается, что коэффициенты усиления во всех каналах одинаковы, и тогда сигнал фазовой ошибки на выходе ФНЧ в каждом канале зависит только от разности фаз ( би- бо)Однако обеспечить полную идентичность адаптивных сигналов и постоянство коэффициента усиления в каждом канале на протяжении продолжительного времени работы в реальных условиях трудно, Поэтому в реальном случае имеется сигнал ошибки, состоящий из двух компонент:усилитель, сумматор, блок сравненияи блок деления, первый вход которого соединен с выходом блока сравнения,а второй вход - с выходом сумматора,первый вход которого соединен с выходом первого Фильтра нижних частот,с первым входом блока сравнения ивторым входом первого Фазового модулятора, выход второго фильтра нижних частот подключен через унравляемый усилитель к вторым входам сумматора, блока сравнения и второго Фазового модулятора, йричем выход блока деления соединен с вторым входомуправляемого усилителя.На чертеже представлена блок-схема адаптивной оптической системы.Блок-схема содержит источник когерентного.сигнала 1, первый и второй фазовые модуляторы 2 и 3, оптический приемник 4, первый и второй 20полосовые фильтры 5 и б, первый и.второй фазовые детекторы 7 и 8, первый и второй модулирующие генераторы 9 и 10, первый и второй Фильтрынижних частот 11 и 12, управляемыйусилитель 13, сумматор 14, блок сравнения 15 и блок деления 16.Устройство работает следующим образом,С помощью модулирующих генераторов 9 и 10 в оба канала излучениявводится фаэовая модуляция с амплитудой 3 /15 - Я /14 на частотах Ы 1,Я. модулированный по фазе сигналот одного элемента апертуры интерферирует с сигналом от второго элемента и создает пространственную интерференционную картину. Отраженное отобъекта излучение оказывается промодулированным по амплитуде с частотами И ш и регистрируется оптическим приемником 4. Для разделениясигналов Фазовой коррекции сигналс выхода приемника 4 пропускаетсячерез фильтры 5 и б, настроенные начастоты (д, ы . Затем в первом адап-. 45тивном канале сигнал с выхода полосового фильра 5 подается на вход Фазового детектора, который управляетсямодулирующим генератором 9. Фильтрнижней частоты 11 на выход фазового детектора 7 выделяет управляющийсигнал, амплитуда и полярность которого задают Фазовую коррекцию, поступающую как и модулирующая частотана вход Фазовращателя 2 для его управления. Сигнал с выхода полосового фильтра б подается на вход фазового детектора 8, который управляется модулирую-. щим.генератором 10. фильтр нижних . 60 частот 12 на выходе Фазового детектора 8 выделяет сигнал ошибки. Этот сигнал с выхода фильтра нижних частот 12 подается на первый вход регулируемого усилителя 13. Сигнал с вы,хода регулируемого усилителя 13, каки сигнал с выхода ФНЧ 12, подаетсяна сумматор 14, на выходе которогополучается сигнал Я, пропорциональный сумме сигналов ошибки первого ивторого каналов, Подобным образомсигналы с выхода регулируемого усилителя 13 и ФНЧ 11 пЬступают на входы блока сравнения 15, на выходе которого получается сигнал Я , пропорциональный разности сигналов ошибкипервого и второго каналов. Эти сигналы Я Я подаются на входы делителя16, с выхода которого сигнал Я/Япропорциональный изменению коэффициента усиления второго канала подаетсяна второй (управляющий) вход регулируемого усилителя 13, с выхода которого скорректированный сигнал Фазовой ошибки, амплитуда и полярностькоторого задают фазовую коррекцию,добавляется к модулирующей частотеи поступает на вход фаэовращателя 3для его управления.Техническая реализация введенныхблоков не вызывает затруднений, таккак все они широко используются всовременных радиотехнических системах, Так, в качестве делителя 16 может быть использована схема делителяна интегральных микросхемах.Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается в следующем,Поведение и стабильность адаптивных систем апертурного зондирования определяется характеристиками отдельного контура. При построениипрактических адаптивных систем необходимо учитывать влияние коэффициента усиления каждого контура как напроцесс адаптации, так и на величину интенсивности сигнала на объекте.Так как полная дисперсия фаэовойошибки в каждом канале может быть записана какс-+ - , +5,Е,Ий-ф (1)1, дЕгде- коэффициент рабочей модуля, ции;б, - дисперсия первоначальной Фазовой ошибки, подлежащей компенсации;А - усиление в адаптивном контуре;1/1 - коэфФициент Штреля,Фо отсюда видно, что уменьшение коэффициента А приводит к увеличениюбД,что, в свою очередь, приводит к умень.шению интенсивности сигнала на объекте, что может оценено с помощью коэффициента Штреля:Заказ.420538 Тираж 842 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1133035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППППатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Если коэффициент усиления в процессе работы уменьшается, например на 10, то это приводит к увеличению дисперсии фаэовой ошибки в канале, которое может быть оценено следующим образом: 5 т,е. полная дисперсия возрастает за 10счет увеличения. второй составляющейна 12. С помощью несложных расчетов,используя вышеприведенное выражениедля вычисления относительной интенсивности (коэффициент Штреля), можно показать, что при величинах 3:20/,что составляет 0,349 рад 69, =ф 1/8или 0,385 рад. И при уменьшейии коэффициента усиления на 10 интенсивность уменьшается в 1,123 раза и 2 ина 12,25.С другой стороны как увеличение,так и уменьшение коэффициента усиления может привести к потере устойчивости системы,Таким образом, изобретение позво.ляет увеличить интенсивность сигна"ла на объекте и удешевить системуэа счет значительного понижения требований к стабильности характеристикэлементов адаптивного канала, Крометого, использование изобретения вмногоканальных системах апертурногозондирования позволит значительносократить время, подготовки к работе,так как оно определится в этом случае временем настройки только одного (стабильного) канала, а настройка остальных произойдет по нему,

Смотреть

Заявка

3575665, 29.03.1983

ВОЕННЫЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ КРАСНОЗНАМЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. А. Ф. МОЖАЙСКОГО

КЛЕЙМЕНОВ ВИКТОР ВЛАДИМИРОВИЧ, НОВИКОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

МПК / Метки

МПК: G05B 13/00

Метки: адаптивная, оптическая

Опубликовано: 15.06.1984

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1097970-adaptivnaya-opticheskaya-sistema.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Адаптивная оптическая система</a>

Похожие патенты