Акустооптический анализатор сигналов

(5)4 С 01 К 23/16 1 й Яф;.1 :. ,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(71) Ленинградский электротехнический институт связи им.проф.М.А.Бонч- Бруевича. Авторское свидетельство СССР У 500329, кл. С 01 К 23/16, 1976.(54) (57) АКУСТООПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОРСИГНАЛОВ, содержащий последовательноустановленные на одной оптическойоси оптически связанные лазер, оптический затвор, коллимирующую систему,Первый акустооптический модулятор,электрический вход которого связанс генератором линейно-частотно-модулированного сигнала 9 линейнО-частотно-модулирующую маску, второй акустооптический модулятор, электрический вход которого связан с выходомусилителя мощности, интегрирующуюлинзу и смещенный относительно оптической оси в направлении, перпендикулярном к ней, фотоприемник 9 выходкоторого связан через полосовойфильтр и усилитель с индикатором,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения частотного диапазона обрабатываемых сигналов в сторону низких частот при одновременном 80117 338 А повышении надежности выделения основного тона низкочастотных сигналов 9в него введены компрессор, вход которого является входом устройства,генератор высокочастотных сигналов,два смесителя, компаратор, переключатель, квадратичный детектор, линиязадержки, фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока, ограничительи регулятор порога, при этом один извходов первого смесителя связан свыходом компрессора, другой - с генератором высокочастотных сигналов,а выход - с первым контактом переключателя, один из входов второгосмесителя связан с генератором высокочастотных сигналов, а другой. черезограничитель -с выходом квадратичного детектора, вход которого подключен к выходу усилителя, один из входов компаратора соединен с выходомквадратичного детектора, а выход соединен с входом компрессора и с вторым контактом переключателя, к которому подключен также вход усилителя мощности, вход линии задержки связан с выходом второго смесителя, а выход - с третьим контактом переключателя, вход фильтра нижних частот подключен к выходу фотоприемника, а выход подключен через усилитель .постоянного тока и регулятор порога к второму входу компаратора, причем управляющие выходы компрессора соединены соответственно с входом генератора линейно-частотно-модулированного сигнала и электрическим входом оптического затвора.1 173Изобретение относится к оптическим методам обработки сигналов в реальном масштабе времени и может бытьиспользовано при спектральном анализенизкочастотных сигналов, в частности 5речевых сигналов в задачах распознавания последних, для ввода их в ЭВИс голоса.Цель изобретения- расширениечастотного диапазона обрабатываемых сигналов в сторону низких частот при одновременном повышении надежности выделения частоты основного тона низкочастотных сигналов.На чертеже приведена структурная 15схема устройства,Акустооптический анализатор сигналов содержит последовательно установленные на одной оптической оси оптически связанные лазер 1, оптический 20затвор 2, коллимирующую систему 3,первый акустооптический модулятор 4света, электрический вход которогосоединен с выходом генератора 5 линейно-частотно-модулированных импуль сов, линейно-частотно-модулированнуюмаску 6, второй акустооптический модулятор 7, электрический вход которого соединен с выходом усилителя 8 мощности, интегрирующую линзу 9, смещен ный относительно оптической оси внаправлении, перпендикулярном к ней,фотоприемник 10, электрический выходкоторого через полосовой фильтр 1 иусилитель 12 связан с входом индика- З 5тора 13. Сигнал с выхода фотоприемника 10 через фильтр 14 нижних частот, усилитель 15 постоянного токаи регулятор 16 порога попадает надругой вход компаратора 17. Усилитель 12 связан с входом квадратичного детектора 18, Выход компаратора 17связан с входом компрессора 19, другой вход которого является входомустройства. Выходы компрессора 19 со единены с электрическим входом оптического затвора 2, с входом генератора 5, с входом первого смесителя 20, выход которого связан с первым контактом переключателя 21, а увторой вход - с выходом высокочастотного генератора 22. С тем же выходомвысокочастотного генератора 22 связан один из входов второго смесителя 23, второй вход которого через Бограничитель 24 связан с квадратичным детектором 18, а выход которогочерез линию 25 задержки подключается 338 гк третьему контакту переключателя 21. Вход усилителя 8 мощности связан с вторым контактом переключателя 21.Устройство работает следующим образом.Исследуемый низкочастотный сигнал поступает на компрессор 19, который сжимает его до длительности в 20- 30 мкс (в 2000-3000 раз), что позволяет вводить его в акустооптические модуляторы света. Сжатый сигнал поступает на один из входов первого смесителя 20, на второй вход которого подается высокочастотный сигнал от ВЧ генератора 22. Преобразованный сигнал с выхода первого смесителя 20 через переключатель 21 и усилитель 8 яощности возбуждает преобразователь второго модулятора 7.Плоский световой пучок, сформированный после прохождения излучения лазера 1 через оптический затвор 2 и коллимирующую систему 3, попадает на первый акустооптический модулятор 4, на электрический вход которого подается сигнал от генератора 5 линейно-частотно-модулированных импульсов. Вследствие дифракции световой пучок, соответствующий первому порядку дифракции, на оптическом выходе первого акустооптического модулятора 4 оказывается сканирующим, а в его фазе возникает квадратичный набег, вызванный наличием перепада частот по апертуре модулятора. В результате взаимодействия этого светового пучка с маской 6 формируется сканирующая плоская све - товая волна, При прохождении линейно- частотно-модулированного сигнала через апертуру первого модулятора 4 происходит плавное изменение частоты сигнала с одновременной компенсацией квадратичного набега фазы при помощимаски б.Световой пучок, соответствующий нулевому порядку дифракции, попадает на второй модулятор 7, возбуждаемый исследуемым сигналом, дифрагирует на нем, после чегоф свет, соответствующий первому порядку дифракции, преобразуется интегрирующей линзой 9 и попадает на поверхность фотоприемника 1 О. Сюда же попадает и сканирующий плоский световой пучок, соответствующий первому порядку дифракции от первого модулятора 4, который не дифрагирует на втором модуляторе 7, поскольку угол падения его на второй модулятор7 не удовлетворяет условию дифракции,Таким образом, на поверхности фотоприемника 10 наблюдается интерференция двух пучков: сканирующего 5 плоского пучка и пучка, обусловленного дифракцией света на втором модуляторе 7. При этом огибающая сигнала на выходе фотоприемника 10 соответствует спектру сигнала. 0Сигнал на выходе фотоприемника 1 О содержит постоянную составляющую и высокочастотную составляющую, огибающая которой соответствует спектру исследуемого сигнала, Полосовой 15 фильтр 11 выделяет высокочастотную составляющую сигнала, затем она усиливается усилителем 12 и попадает на индикатор 13 и на квадратичный детектор 18, который выделяет огибающую 20 высокочастотного сигнала и возводит ее в квадрат, т.е. осуществляет возведение в квадрат спектра исследуемого сигнала. Полученный энергетический спектр сигнала поступает на вход 25 компаратора 17 и ограничителя 24. В ограничителе 24 происходит ограничение максимальных и минимальных значений сигнала, соответствующего энергетическому спектру. Преобразованный З 0 сигнал поступает на один из входов второго смесителя 23, на второй вход которого подается высокочастотный сигнал от генератора 22. С выхода второго смесителя 23 сигнал, соответ-З ствующий энергетическому спектру исследуемого сигнала, поступает на ли- нию 25 задержки, выход которой связан с контактом Ш переключателя 21.Постоянная составляющая сигнала 40 на выходе фотоприемника 1 О выделяется с помощью фильтра 14 нижних частот и через усилитель 15 постоянного тока и регулятор 16 порога поступает на второй вход компаратора 17. 45 При превьппении значениями амплитуд составляющих энергетического спектра сигнала значений порога, устанавливаемого регулятором 16, выходной управляющий сигнал с компаратора 17 подается на компрессор 19 и замыкает переключатель 21 на контакт 1 При этом повторно можно просматривать амплитудный спектр того же сигнала, который из памяти компрессора 19 через первый смеситель 20 и усилитель 8 мощности поступает на электрический вход второго модулятора 7.Если же значения амплитуд энергетического спектра сигнала не достигают пороговых значений, то управляющий сигнал с выхода компаратора 17 переводит переключатель 21 в положение Ш. При этом сигнал, соответствующий энергетическому спектру, из линии 25 задержки через контакт Щ переключателя 21 и усилитель 8 мощности поступает на электрический вход второго модулятора 7. В этом случае будет иметь место преобразование Фурье от энергетического спектра, что соответствует получению функции автокорреляции исходного сигнала. В результате на экране индикатора получают функцию автокорреляции исследуемого сигнала.С управляющих выходов компрессора 19 поступают синхронизирующие импульсы на оптический затвор 2 и генератор 5. Оптический затвор срабатывает в тот момент, когда пространственный аналог исследуемого сигнала полностью войдет в звукопровод второго модулятора 7. Линейно-частотно-модулированные сигналы от генератора 5 поступают на первый модулятор 4 одно-. временно с поступлением исследуемых сигналов на электрический вход второго модулятора 7..Сирохм одписнСР д. 4 слиал ИПП "Патент Редактор Заказ 50 5 Тираж ИПИ Государственн по делам изобрет 113035, Москва,748 П го комитета СС ний и открытий -35, Раушская н жгород, ул. Проектная,