Устройство для обработки сигналов антенной решетки

.ЯО 1099340 А СОЮЗ. СОВ.ТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 10210 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ фв 1 В К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетений и ОтнРытий(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения(56) 1. ДжонсонПрименение методовуплотнения и выборки для управлениялучом фазированных решеток. - ТИИЭР,т.56, В 11, 1968, с.48-59.2. Арм. Ламберт, Аймет. Электронно"оптическая,обработка сигналов вФАР. - ф 13 арубежная радиоэлектроникаф, 1968, Р 8 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ, содержащее расположенные на одной оси когерентный источник света,конденсор,коллиматор,акустооптический модулятор, интегрирующую линзу и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса обрабатываемых сигналов и упрощения устройства, между коллиматором и акустооптическим модулятором и между указанным модулятором и интегрирующей линзой установлены соответственно скрещенные поляризатор и анализатор, а акустооптический модулятор выполнен коллинеарным н на его боковой грани расположена двумерная решетка а пьеэопреобразователей, входы которых- являются входами устройства.Изобретение относится к акустооптическим устройствам обработки информации и может быть использовано в радиолокации для определения трехмерных координат объекта с восстановлением трехмерной модели обозреваемого пространства, а также для двумерного фокального синтеза,Известено устройство обработки сигналов Фазированных антенных решеток (ФАР) с электрическим сканирова вием диаграммы направленности. Работа устройства заключается в том, чтосигналы с выхода каждого элемента фазированной антенной решетки проходят через усилители, линии задержки 5 и затем суммируются 1.Недостатком устройства является возможность пропуска цели, так как обзор пространства ведется посредством сканирующей диаграммы направленности. При этом сигналы от объекта, находящегося вне диаграммы направленностй, не поступают на вход радиолокационной системы. Кроме того, необходимо применение сложной электронной техники. 25Известно устройство для обработки сигналов антенной решетки, содержащее расположенные на одной оси когерентный источник света, конденсор, коллиматор, акустооптический 30 модулятор, интегрирующую линзу и блок регистрации.Устройство работает следующим образом. Импульсный сигнал с каждого элемента фазированной антенной решет-З 5 ки поступает на преобразователь частоты, состоящий из смесителей и гете- родина, усилиВается, задерживается в каждой колонке и суммируется. Суммарный сигнал с каждой колонки решетки подается на соответствующий канал 40 акустического модулятора света и распространяется в нем в виде объемной волны. Плоская световая волна, образованная оптическим квантовым генератором, конденсором и коллиматором, 45 проходя через акустический модулятор света, дифрагирует на акустических сигналах, распространяющихся в каждом из каналов. В задней фокальной плоскости интегрирующей линзы Формируется дифракционная картина много канального акустического модулятора света. Положение главного пика дифракционного максимума первого порядгка относительно осей, У, 2 содержит инФормацию об угловых координатах цели. При изменении угла падения электромагнитной волны на решетку происходит соответствующее смещение положения главного пика дифракционного максимума в выходной плоскости УО 2 интегрирующей линзы, что свидетельствует об изменении угловых координат цели или источника сигналов. Принятый импульсннй сигнал его длительность равна длительности зондирующего сигнала) в каждой колонке преоб разуют в пачку импульсов, причем число импульсов в пачке равно числу элементов антенной решетки в колонке. Для получения пачки импульсов каждый сигнал задерживают, причем задержка кратна длительности зондирующего сигнала, затем сигналы усиливают для компенсации потерь, вызванных задержкой и суммируют 2.Х недостаткам устройства следует отнести наличие задержки и суммирования, что ведет к тому, что данным устройством можно обрабатывать импульсные сигналы лишь определенной длительности. Обработка сигналов, длительность которых больше времени запаздывания в элементе задержки, затруднена, а обработка непрерывных сигналов практически невозможна. Кроме того, устройство содержит большое количество сложных блоков и элементов, определяющих его высокую стоимость, большую трудоемкость изготовления и настройки, Поскольку многократная модуляция светового потока производится суммарными сигналами, длительность которых больше длительности сигнала с выхода элемента ФАР, модуляция световой волны требует большой оптической апертуры. Вследствие этого, устройство имеет значительные габаритные размеры, что затрудняет его использование на борту летательных аппаратов.Пель изобретения - расширение класса обрабатываемых сигналов и упрощение устройства.Указанная цель достйгается тем, что в устройстве для обработки сигналов антенной решетки, содержащем расрасположенные на одной оси когерентный источник света, конденсор, коллиматор, акустооптический модулятор, интегрирующую линзу и блок регистрации, между коллиматором и акустическим модулятором и между указанным модулятором и интегрирующей линзой установлены соответственно скрещенные поляризатор и анализатор, а акустооптический модулятор выполнен коллинеарным и на его боковой грани расположена двумерная решетка пьезопреобразователей, входы которых являются входами устройства.Расширение класса обрабатываемых предлагаемы устройством сигналов осуществляется за счет того, что акустооптический модулятор выполнен коллинеарным. При этом необходимо отме тить, что в предлагаемом устройстве сигналы с каждого элемента антенной решетки без задержки и суммирования независимо друг от друга модулируют соответствующие элементы светового потока, поэтому соотношение амплитуд и фаз между акустическими волнами в среде взаимодействия сохраняется вне зависимости от длительности импульсного обрабатываемого сигнала либо длительности выборки непрерывно1099340 15 20 25 30 65 го сигнала, находящейся в рассматриваемый момент времени в среде акустооптического взаимодействия.На чертеже изображено предлагаемое устройство.Устройство содержит расположенные на одной оптической оси когерентный источник 1 света, конденсор 2, коллиматор 3, поляризатор 4, акустооптический модулятор 5 с двумерной решеткой пьезопреобраэователей б, анализатор 7, интегрирующую линзу В, блок 9 регистрации. Угол 9 между передней торцовой гранью С и продольной осью Х акустооптического модулятора 5 выбирается иэ условия оптимального отражения акустических волн от грани С и распространения их .вдоль оси Х. Задняя торцовая грань Д акустоопти ческого модулятора срезана под углом Брюстера относительно продольной оси Х для обеспечения минимальных потерь дифрагированного света на от" ражение. Сигналы двумерной фазированной антенной решетки 10 через усилители 11 подаются на соответствующие сигнальные электроды решетки пьезопреобразоватеЛей б.1Устройство работает следующим образом.В отсутствии сигналов на входе скрещенные под углом 90 поляризатор 4 и анализатор 7 обеспечивают полное подавление световых волн в выходной плоскости устройства. Входные импульс. ные или непрерывные сигналы с каждого элемента двумерной антенной решетки 30 с некоторой частотой заполнения, равной Кф, подают после усиления на соответствующие пьезопреобразователи б двумерного акустического модулятора 5 света и возбуждают в среде взаимодействия акустические40 волны, которые, отражаясь от грани С, распространяются вдоль оси Х. Плоская поляризованная световая волна входит в акустооптический модулятор 5, обеспечивающий коллинеарную ди Фракцию световых и акустических волн,т.е. обладающий оптической анизотропией и имеющий ненулевой диагональный коэффициент Фотоупругой матрицы. Промодулированная в результате колли неарного взаимодействия световая волна имеет вектор поляризации, смещенный на некоторый угол Ч относительно вектора поляризации немодулированного светового потока, и пропускаются ана."55лиэатором 7. Интегрирующая линза 8осуществляет преобразование Фурьевыходного светового потока. Анализа-.тор 7 отфильтровывает немодулирован"ную световую волну. Распределениефаэ и амплитуд по фронту в световой 60волне, выходящей из акустическогомодулятора 5, пропорционально распределению фаз и амплитуд в раскрыве радиолокационной фазированной антенной решетки 10. Интенсивность и пространственные координаты дифракционного пятна пропорциональны интенсивности и пространственным координатам источника излучения ввиду того,что объемные акустические волны, распространяющиеся в акустооптическоммодуляторе 5, смещены по временидруг относительно друга в точном соответствии с фаэовым сдвигом входных сигналов ФАР. Таким образом,образованное в выходной плоскостисветовое распределение является оптической моделью электромагнитногополя в раскрыве ФАР. При обработкесигнала, длительность которого больше временной апертуры модулятора,либо при обработке непрерывного сигнала, модуляция световой волны осуществляетсй выборками сигнала с элементов фазированной антенной решетки10, которые находятся в рассматриваемый момент времени в среде взаимо.действияПри этом распределениеамплитуд ифаэ промодулированногосветового потока пропорциональнораспределению амплитуд и Фаз электромагнитного поля в раскрыве фазированной антенной решетки 10 и образо 1ванное световое распределение в выходной плоскости представляет собойоптическую модель электромагнитногополя обоэреваемого пространства. Вследующий момент времени модуляциясветового потока уже осуществляетсядругими выборками непрерывного сигнала, заполнившими акустооптическиймодулятор 5. Блок 9 регистрации отмечает постоянное или изменяющеесяво времЕни и пространстве (в зависимости от соотношения амплитуд и фаз сигналов антеннойрешетки световое распределение. Предлагаемое устройство для обработки сигналов, антенной решетки отличается от прототипа, так как позволяет обрабатывать импульсные сигналы любой длительности, а также непрерывные сигналы при сохранении параллельности обзора пространства. Технико-экономическое преимущество предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключается в зна- Гчительном упрощении обработки сигналов, так как коллинеарное взаимодействие световых и акустических вонюч, осуществляемое усиленными сигналами фазированной антенной решетки, непосредственно подаваемыми в каналы модуляции, позволяет отказаться от линий задержки, сумматоров, смесителей и гетеродинов. Технология изготовления устройства для обработки сигналов антенной решетки значительно проще технологии изготовления прототипа, а стоимость ниже, так как технология изготовления двумерного акустоопти1099340 Составитель П.СкулаковТехред Ж,Кастелевич Корректор М.Шароши Редактор Н.Киютулинец Заказ 4378/41 Тираж 591 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгОрод, УЛ.Проектная, 4 ческого модулятора, обеспечивающегоколлинеарное взаимодействие акустических и световых волн, достаточно отработана, а стоимость поляроидов,иэ которых выполнены поляризатор ианализатор невелика.