Электронно-оптический коррелятор

О П И С А Н И11 зг 9467ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социапистиыеских Республик(61) Дополнительное к авт. свид(22) Заявлено 21.07,75 (21) 215с присоединением заявки М 48/24 06 Ст 9/00 6-Ю Г -М" аоударстаениаа коцит Соаата Мнннстроа ССС ао делан иэооретеннй и открытий(088. 76,Бю тень35 45) Дата опубликования описания 30.1(72) Авторы изобретения М. Рубинов и Э.В. 71) 3 ) Заявитель физико-технический институт им, С.В. Стародуб 54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР Изговой ке тся к ретение отн нейной обр мен ки сигналов,сления интегр алов тиреальйствам выч ио кпа св и сигналов тки и фильтраци штабе временидля сложной м ь исп фильт ожет быт ном ма эовано огоканальнои анализа сиг ваний, распоал пектральног а м числ овысит статистических исследо знав ния образов и т.д,Известны оптические когерентные и неко О герентные корреляторы, в которых обрабатываемый сигнал записывается на фотопленке в вице модуляции оптической плотности Щ Такие корреляторы принципиально могут обеспечить реальный масштаб времени выходно- д го счгнала, но из-эа необходимости химической обработки пленки при регистрации сигнала создают значительную задержку выходного синала.Известного также устройство для определе-г 0 ния интегралов типа свертки, содержащее оптический проектор задания весовой функции и электроннолучевую трубку, внутри которой установлен электронный модулятор входного сигнала и двумерная мишень 21. Устройство-прототип позволяет обрабатывать электрический сигнал в реальном масштабе времени, причем закон обработки может быть оперативно изменен при помощисмены весовой функции. В этом устройствеобрабатываемый сигнал и весовая функциязадаются в виде пространственного распределения проводимостей, индуцированныхэлектронными лучами,При перемещении электронного изображения весовой функции осуществляется непрерывная обработка сигнала, в тоев реальном масштабе времени,Однако недостаточная линейность и трудность стирания использованной информацииприводят к дополнительному увеличению размеров рабочеи поверхносвых слоев и всего устроЦель изобретения - и ь точностьработы устройства.Это достигастся тем, что коррелятор содержит внутри электроннолучевой трубкистирающий электронный прожектор, установленный в направлении двумерной мишени,выполненной в виде матрицы полевых тран -зисторов и фоточувствительных электронныкключей; истоки транзисторов соединены сотрицательной шиной питания, сток каждого транзистора подключен к положительнойшине питания через фоточувствительный бэлектронный ключ, изолированные затворытранзисторов расположены на пути записывающего и стирающего лучей соответствующих электронных прожекторов,На фиг. 1 показана подложка с матрицей полевых транзисторов и фоточувствительных электронных ключей; на фиг. 2 - эквивалентная схема электронно-оптического коррелятора,На подложке 1, например, кремниевой 15Р -типа, методами планарной технологии образуется линейка полевых транзисторов, например МОП - транзисторов с изолированнымзатвором. Истоки транзисторов 2 в видей - областей обьединены металлической шиной 3, подключенной к отрицательному полюсу источника напряжения 4, Сток 5 каждсго транзистора в виде й - области соединенметаллической перемычкой 6 с Р -областью 7 соответствующего фоточувствительного электронного ключа, например, показанного на фиг. 1 планарного р -и- Г 1 -перехо+да, образованного на кремниевой подложке1 и изолированного от нее при помощи образования диффузией П -области. П -Об ЯОласти 8 переходов, представляющих собойпо существу фотодиоды, объединены при помощи металлической шины 9, подключеннойк положительному полюсу источника напряжения 4. 35Затворы 10 МОП - транзисторов изолированы от канала слоем окиси 1 1 и представляют для электронных лучей изолирован -ные мишени.40Запись сигнала в виде потенциального рельефа на затворах МОП-транзисторов осуществляется в режиме быстрых электронов при помощи записывающего электронного прожектора 12. Стирание использованной,ц информации осуществляется при помощи стирающего электронного прожектора 13 в режиме медленных электронов. Движущееся оптическое изображение весовой функции, задающей вид обработки, т,е, вид передаточ ной функции эквивалентного фильтра, при по- моши проектора 14 подается на фоточувствительные площадки 15 матрицы Р - Н -Л - переходов.Электронно-оптический коррелятор рабо- рб тает следующим образом.Электронный луч записывакнцего прожектора 12, интенсивность которого промодулирована обрабатываемым сигналом, осуществляет зались этого сигнала в виде наведен-ного на затворы МОП - транзисторов потенциального рельефа. Матрица МОП - транзисторов преобразовывает этот потенциальный рельеф в рельеф проводимостей каналов трачзисторов.Матрица фоточувствительных ключей (фо тодиодов) 16 (см. фиг. 2) выполняет роль оптоэлектронных ключей, коммутирующих в соответствии с их освещенностью напряжение питания (от источника напряжения 4) на стоки МОП-транзисторов. При затемнении фотодиода все напряжение падает на нем, а при его освещении можно добиться такого режима, когда все напряжение или его большая часть падает на участке исток- -сток МОП-транзистора, обеспечивая нормальный ток через него, определяемый потенциалом затвора. Полный ток . равен сумме токов освещенных ячеек и пропорционален значению корреляционного интеграла от сигнала и весовой функции. При конгруэнтном перемещении изображения весовой функции по матрице фотодиодов имеет место непрерывная обработка сигнала в реальном масштабе времени.Максимально возможное время обработки ограничивается временем запоминания потенциального рельефа на затворе, равного постоянной времени входа МОП-транзистора= Н С . Для полевых транзисторов с управляющим Р - и-переходом Й =10 ом, С= =20-,100 пф и Т =20-. 100 мсек, а для МОП-транзисторов с изолированным затвором К =10-:50 Ом, С = 1-:5 пф и т =Я, Б5 мсек - 1 0 сек. Благодаря возм ожности эффективного стирания можно утверждать, что такие времена запоминания достаточны для большинства задач фильтрации.Использование современной планарной технологии при практической реализации такого коррелятора позволяет получить высокую надежность, большую информационную емкость и высокую результирующую скорость при многоканальной обработке. Так, при площади многоканального коррелятора 5 =10 х 10 см размерах одной ячейки (МОП-транзистор плюс фотодиод) с учетом обеспечения необходимого теплоотвода 5 ц= 100 х 100 мкм,2-времени запоминания 7 = 10 сек и динамическом диапазоне записи Ц = 10 количест 2 во нееввисиыых аереллытвных енелов обребатки состевлвет М=-чйтиа=йв количество вчеек в каждом канале й= М = 10, инЪ формационная емкость С= боЯ П =7 10 бит5 б а результирующая скорость обработки во всех каналах ю: с/1. в -7 10 бит/сек.5 формула изобретен Электронно-оптический коррелятор, содержащий оптический проектор задания весовой функции и электроннолучевую трубку, внут ри которой установлен электронный модулятор входного сигнала и двумерная мишень отличающийся тем, что,сцелью повышения точности, он содержит внутри электроннолучевой трубки стирающий элек тронный прожектор, установленный в направлении двумерной мишени, выполненной в виде матрицы полевых транзисторов и фоточувствительных электронных ключей, истоки транзисторов соединены с отрицатель ной шинОЙ питания, стОк каждого транзистора подключен к положительной шине питания через фоточувствительный электронный ключ, изолированные затворы транзисторов размещены на пути записывающего и стирающего лучей соответствующих электронных прожекторов. Источники информации, использованныепри экспертизе:1. Жовинский В.Н., Арховский В.ф, Корреляционные устройства, "Энергия", 1964,с, 161-169,2, Заявка М 2053361/24, М.Кл,6 06 Ь 7/19, 1974.529467 С оста Техред Шовинский кая КоррекПодпи фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная едактор О, Степина Тираж 864 Государственного комитета по делам изобретений и 5, Москва, К, Раушская