Оптическое приемное устройство

(51) 5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(57) Использование: радиот ность изобретения: оптическ устройство содержит частотн ный фильтр 2, поляриэационн фотодетектор 4, полосовой ф наведения 6 и приемную опти ну 1, светоделитель 8, телевиз ру 9, угловой дискрим иэмеритель 11 размеров иэобр равляемый пространственныи ил.(54) ОПТИЧЕСКОЕ ПРИВО С) ПИСА К АВ ГОРСКОМ одрезов и Д,Н.Грисистемы связи. М,: И.И. и др. Оптико- приборы, М.: Радио ЕМНОЕ УСТРОЙСТехника. Сущое приемное о-иэбирател ьый фильтр 3, ильтр 5, блок ескую антен- ионную камеинатор 10, ажения и упфильтр 7, 21788587 10 30 40 50 3Изобретение относится к квантовойэлектройике и может быть использовано всистемах оптической связи, работающих вусловиях атмосферных исКажений в режимеограничения внешнимишумами.Известны оптические приемники прямого и гетеродинного типов. Приработе вусловиях аддитивных шумов в них для повыщения отношениясигнал/шум могут использоваться: пространственная,временная и поляризационная фильтрация.Наиболее близким по технической сущ ность к предлагаемому устройству являетсятрадиционный приемник прямого детектйрования, схема которого приведена на фиг.1, Цифрами обозначены; 1 - приемная оптическая антенна, 2 - частотно-избйратель- ный фильтр,3-поляризационный фильтр,4- фотодетектор, 5 - полосовой фильтр, 6 -система наведения. Приемная оптическаяантенна 1, спектральный фильтр 2, йоляризационный фильтр 3 и фотодетектор 4 расположены последовательно на однойоптическойоси, Система давления 6 связана с приемной оптической антенной 1, авыход фотодетектора 4 связан со входомг 1 олосового фильтра 5.Недостатком известного устройства являЪтся низкое отношение сигнал/шум приприеме сигналов в условиях атмосферныхискажений. фазовые искажения приводят крассеиванию приемного сигнала в фокальной плоскости оптической антенны 1, Приэтом радиус кружка рассеивания зависит отстейени искажения, т.е, состояния оптического канала связи. При выборе небольшогоуглового поля в приемнике не используетсявся принимаемая мощность Сигнала, а привыборе большого углового поля собираетсявся мощность сигнала, но увеличивается имощность фонового шума, Максимальйомуотношению сигнал/шум в режиме ограничения внешними шумами при наличии атмосферных искажений соответствовало бы"угловое поле, согласаванное с размеромкружка рассеяния в фокальной плоскостиоптической антенны 1. Но этого добиться невозможно, т.к. состояние атмосферного канала связи в известном устройстве не оценивается, а угловое поле приемникафиксировано. В реальных условиях, как правило, выбирается угловое полеОпрм ) ) О,рм, где Опрм - дифракционноеугловое поле, соответствующее дифракционному кружку Зйри.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости при работе в усло виях атмосферных искажений и внешнихшумов,Поставленная цель достигается тем, чтов оптическое приемное устройство, содержащее частотно-избирательный фильтр, поляризационный фильтр и фотодетектор,выход которого соединен со входом полосового фильтра и последовательно соединенные блок наведения и приемную оптическую антенну, введены светодели- . тель, телевизионная камера, угловой дискриминатор, измеритель размеров иэображения и управляемый пространственный фильтр, причем оптическая антенна, светоделитель, управляемый пространственный фильтр и частотно-избирательный фильтр, последовательно расположены на, одной оптической оси, второй выход светоделителя оптически соединен со входом углового дискриминатора и входом измерителя размеров изобракения, вы 20 ход которого соединен с управляющим входом управляемого пространственного фильтра, выход;углового дискриминатора сОединен с управляющим входом блока наведения. Благодаря введенным элементам и25 связям в устройстве. осуществляется контроль состояния оптического канала связи по размерам кружка рассеяния в фокальной плоскости оптической антенны и управление угловымполем системы в соответствии с состояние канала. При этом обеспечивается прием фотодетектром всей мощности сигнала, содержащегося в пределах кружка рассеяния и минимально возможный приэтом уровень фоновой засветки. 35 Схема предлагаемого устройства приведена на фиг, 2. Цифрамй обозначены: 1 -приемная оптическая антенна, 2 - частотноизбирательный фильтр, 3 - поляризационный фильтр,4 - фотодетектор, 5 - полосовой фильтр, 6- системанаведения, 7 - управляемый пространственный фильтр (диафрагма), 8 - светоделитель, 9 - телевизионная камера, 10 - угловой дискриминатор, 11 - измеритель размеров изображения, Прием 45 ная оптическая антенна 1, светоделитель 8, управляемый пространственный фильтр 7,частотно-избирательный фильтр 2, поляризационный фильтр 3 и фотодетектор 4 расположены последовательно на одной оптической оси, Система наведения 6 связана с приемной оптической антенной 1, а выход фотодетектора 4 связан со входом полосового фильтра 5, С помощью светоделителя 8 с выходом приемной оптической 55 антенны связана телевизионная камера 9, к выходу которой подключены угловой дискриминатор 10 и измеритель формы изображения 11, Выходы углового дискриминатора 10 связаны с системой наведения 6, а выход измерителя формы изображения связан суправляющим входом пространственного фильтра 7.Устройство работает следующим обра. зом,Система наведения 6 осуществляет наведение приемной оптической антенны 1 в направлении на источник оптического сигнала. Принимаемый сигнал после приемной оптической антенны 1 светоделителем 8 делится на 2 части. Первая проходит пространственный 7, частотно-избирательный 2 и поляризэционный 3 фильтры, где осуществляется соответственно пространственная, спектральная и полярйзационная фильтрация внешних шумов, При этом пространственный фильтр 7 расположен в фокальной плоскости приемной оптической антенны 1 и имеет управляемое угловое поле. Выход поляриэационного фильтра 3 связан с входом фотодетектора 4, где оптический сигнал преобразуется в электрический, С выхода фотодетектора 4 сигнал поступает в полосовой фильтр 5, где осуществляется выделение из него полезной инФормации, Другая часть принимаемого сигнала после светоделителя 8 поступает в телевизионную камеру 9, которая установлена в плоскости, оптически сопряженной с фокальной плоскостью приемной оптической антенны 1. В ней может осуществляться спектральная и поляризационная фильтрация фильтрами, аналогичными фильтрам 2 и 3. Телевизионная камера 9 .имеет широкое угловое поле и регистрирует кружок рассеяния принимаемого сигнала, Полный телевизионный сигнал с выхода телевизионной камеры 9 поступает в угловой дискриминатор 10 и измеритель размеров изображения 11. На вход измерителя размеров иэображения поступает полный телевизионный сигнал изображения объекта, в данном случае - кружка рассеяния. А выходной сигнал пропорционален площади кружка рассеяния, Этот сигнал поступает на управляющий вход пространственного фильтра 7. Чем больше кружок рассеяния, тем больше выходной сигнал измерителя размеров изображения 11, тем больше делается угловое поле пространственного фильтра 7. Поскольку размер кружка рассеяния определяется степенью фазовых искакений в атмосферном канале, измерение его площади и управление в соответствии с результатами измерения угловым полем приемника представляет собой оценку состояния оптического канала связи. Тем са; мым обеспечивается поддержаниевеличины углового поля, необходимой для приема фотодетектором 4 всей мощности сигнала, содержащейся в пределах кружкарассеяния и минимально возможйого при этом уровня фоновой засветки, При этом ужесточаются требования к точности наведения приемной оптической антенны 1 на источник сигнала. Точность наведения системой 6 может соответствовать размерам широкого углового поля приемника (как это имеетместо в прототипе), При этом пятно рассеяния может находиться не в центре 10 пространственного фильтра 7, Однако при управлении величиной углового поля центра пятна рассеяйия йеобходимо поддерживать в центре пространственного фильтра 7.Для этого наведение приемной оптической 15 антенны 1 уточняется с помощью углового дискриминатора 10.Точность углового дискриминатора должна соответствовать размерам пятна рассеяния. На вход его поступает полный телевизионный сигнал изображения объекта, в данном случае -20 кружка рассеяния. А на двух выходах формируются сигналы, пропорциональные координатам центра тяжести пятна; Эти сигнальг поступают в систему наведения 6, благодаря чему центр пятна рассеяния под 25 держивается в центре управляемого. пространственного фильтра 7, Перед началом работы угловой дискриминатор 10 и измеритель размеров йзображения 11 настраива- ются в соответствии с уровнем фонового шума в канале связи. Светоделитель 8 может делить выходнОй сигнал оптической антенны 1 на неравные части, поскольку уровень мощности, требуемой для работы телевизионной камеры 9 и связанных с ним измерительный устройств, как правило, меньше, чем требуемый для выделения информации с высокой достоверностью в полосовом фильтре 5; 30 35 меров изображения, а также связей между ними и другими элементами в предлатае 45 мом устройстве достигается положительный эффект по сравнению с прототипом: увеличивается отношение сигнал/шум при работе в условиях ограничения внешними шумами и атмосферных искажений оптиче 50 ских сигналов Ф о р мул а из о бр ете н ия Оптическое приемное устройство, содержащее последовательно расположен=- ные на одной оптической оси чэстотйо-избирательный фильтр, поляризационный Фильтр и фотодетектор, выход которого соединен с входом полосового фильтра, и, последовательно, соединенные блок наведения и приемную оптическую ан 40 Благодаря введению новых элементов- светоделителя, телевизионной камеры, углового дискриминатора и измерителя раз-"1788587 Составитель Г.МальцТехред М.Моргентал еда ектор о каз 77 ВНИИ Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5 Госуд ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,0 тенну, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения помехоустойчивости при работе в условиях атмосферных искажений и внешних щумов, введены светоделитель, телевизионная камера, угловой дискриминатор, 5 измеритель размеров изображения и управляемый пространственный фильтр, причем оптическая антенна, светоделитель, управляемый пространственный фильтр и частотно- избирательный фильтр, последовательно 10 расположены на одной оптической оси, второй выход светоделителя оптически соединен с входом телевизионной камеры, выход которой соединен с входом углового дискриминатора и входом измерителя размеров изображения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого пространственного фильтра, выход углового дискриминатора соединен с управляющим входом блока наведения.