Способ спектрального анализа радиосигналов

(19) (11)ОЗН 116 4( Н ДВТОРСК Е"П:ЛЬСТВ и дикустические вол ния волнах, о т ции света на эт чающийся повышения разре и анализа, пров нуа запись голо а-временных отр то, с ц способтем,ающейдят и ю следова- ространст нос тел вен амм адиосиг кой опо использованием пле л аденняй пространв соответ(5 ко ст тс( дпзГапщр 1 оуж 8 .1 пг. тег резул ливаю танавнаали правл ло ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Ленинградский ордена Ленинаэлектротехнический институтим. В.И,Ульянова (Ленина)(53) 772.99 (088.8)6) 1. Кулаков С.В. и др. Некоторые вопросы теории оптико-акустического анализатора спектра, ТрудыЛИАП, 1969, вып. 64, с. 96.2, Кондратенков Г.С. Оптическиекогерентные системы обработки информации. М Сов. радио, 1972,с. 12.3. Ьап)Ьегг Ь,В, УЫе-Ьап(54)(57) СПОСОБ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА РАДИОСИГНАЛОВ путем преобразовасветовои волны, уголрой изменяют для кажднно-временной вырезкии с формулой- номер вырезки- половинный размер апемодулятора света;- фокусное расстояние ирирующей линзы,тирующую голограмму восплоской световой волноиющей под угломк норм1с 30 1 59482Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании анализаторов спектра детерминированных и стационарных случайных радиосигналов.Известен акусто-оптический способ спектрального анализа электрических сигналов и устройства его.реализующие К и 12 .1 ОИзвестный способ основан на преобразовании электрического анализируемого сигнала в акустические волны распространяющиеся в прозрачной ( Ъсреде, и наблюдении дифракции света на акустических волнах. Достоинством акусто-оптического метода спектрального анализа является то, что он позволяет измерять мгновенные энергетические спектры широкого класса радиосигналов как периодических, так и одиночных. Основной параметр акусто-оптического спектра-анализатора - частноеразрешение, определяется длительностью временной 25 выборки радиосигнала, "размещающейся" в рабочей апертуре дифракционно-го модупятора света, т.е.2 Ь- )М где 2 Ь - размер рабочей апертуры модулятора,Ч - скорость акустической волныв среде модулятора.Конечные размеры модулятора света З 5 и скорости распространения акустических колебаний ставят верхний предел частотному разрешению.Известен также способ спектрального анализа радиосигналов путем преобразования их в акустические волны и дифракции света на этих волнах, Реализованный в акустооптическом анализаторе, состоящем из источника когерентного коллимированно 45 го светового пучка, дифракционного ультразвукового модулятора света интегрирующей линзы и фотоприемника с диафрагмой 3 .Недостатком этого способа являет О ся ограниченное частотное разрешение, которое не может быть выше величины 24/ЧЦель изобретения - повьппение разрешающей способности анализатора,Это достигается тем, что проводят последовательную импульсную запись голограмм пространственно-временных 2отрезков радиосигнала с использованием плоской опорной световой волны, угол падения которой изменяют для каждой пространствАно-временной вырезки в соответствии с формулой 1 п Ч =асз 1 о 5 пи+й Р) где и - номер вырезки;Ь - половинный размер апертурымодулятора света,Р - фокусное расстояние интегрирующей линзы.Результирующую голограмму восстанавливают плоской световой волной,направленной под угломк оптической оси.На фиг. 1 представлена схемаустройства, реализующего предлагаемый способ в части записи голограммы, на фиг. 2 - в части восстановления голограммы, на Фиг. 3 в , схема установки, реализующей акустооптический способ спектральногоанализа с повышенным разрешениемв реальном масштабе времени.В коллимированном световом пучке 1 импульсного лазера 2 установлен ультразвуковой модулятор 3 света, состоящий из прозрачного эвукопровода 4, преобразователя 5 и поглотителя 6. В фокальной плоскостиинтегрирующей линзы 7 установленадиафрагма 8 и голограмма 9. В канале опорного светового пучка имеется полупрозрачное зеркало 10,зеркало 11 и дискретный дефлектор12, на который подано напряжениеот блока 13 п авления. у Р1В схеме восстановления (см.фиг.2)голограмма 9 установлена под угломк плоской световой волне 14, за голограммой в направлении нормали к ней расположен фотоприемник 15.Установка (см.фиг.3) содержит дополнительно канадит восстановления голограммы, состоящий из лазера 16 и дефлектора 17.Запись голограммы производят следующим образом.1 Анализируемый радиосигнал 5 М) поступает на пьезопреобразователь 5 модулятора света и на блок 13управления. Акустическая волна распространяется в звукопроводе 4 со скоростью Ч и создает фазовый рельеф в звукопроводе, Через время94823 4под углом фгсйп 2 ю у к нормалиголограммы.Все три волны хорошо пространственно разделяются, если выбратьв пределах 25-30",Для работы в реальном масштабевремени запись и восстановлениеголограммы ведут параллельно.В установке (см.фиг.3) записьголограммы производится так, какописано выше, а восстановление осуществляется .плоской световой волной,формируемой с помощью лазера 16 иотклоняемой управляемым дефлектором 17. Восстановленная световаяволна регистрируется фотоприемником15. Для того, чтобы запись и восстановление голограммы можно было проводить параллельно, в качестве мате-.риала для регистрации голограммыиспользуют пластинку из холькогенид-,ного стекЛа, обладающего свойствомизменять свой коэффициент прелом"ления под действием облучения с25 длиной волны, удовлетворяющей усло- вию сйЕ где 8 - постоянная Планка;С - скорость света в пустоте;дЕ - ширина запрещенной эоны полупроводникового материаластекла,.при этом более длинноволновое излучение не вызывает вариаций коэффициента преломления и может быть использовано для считывания фазовогорельефа.Таким образом, для восстановленияиспользуют излучение более длинноволновое, чем при записи голограмм.В этом случае оба процесса (записии восстановления) ведут параллельнои независимо, что обеспечивает работу анализатора в реальном масштабе времениМеханизм восстановления голограммы включают в необходимый моментвремени, управляя электрически дефлектором .17. Кроме полезной световой волны об разуются еще две побочные световыеволны: волна, идущая в направлениивосстанавливающей, и волна, идущая Т = 2" когда передний фронт акус 1 1тической волны достигает поглотителя 6 и весь звукопровод окажется ."заполненным" фазовым рельефом, блок 13 управления подает командный импульс на лазер 2, который выдает кратковременную световую вспьппку (экспозицию) длительностью Е . По окончании экспозиции блок 13 управления подает .управляющее Напряжение на дискретный дефлектор 12, который изменит угол отклонения опорной волны на установленную величину. Одна составная голограмма записана, сис.тема готова к следующей экспозиции, которая происходит в момент Т 2: -21. причем направление опорной волны отличается от первоначального на величину установленного дискрета.Изменение направления опорной волны необходимо для компенсации фазового сдвига спектра и -й вырезки, возникающего вследствие того, что спектр каждой вырезки фиксируется в одном и том же пространственном положении (в звукопроводе модулятора). Анализ показывает, что при и-й экспоЗиции угол опорной волны с оптической осью должен быть2 о Ч: баазь 15 ъ " + , В этом слуР.чае происходит когерентное сложение спектральных составляющих вырезок сигнала на голограмме. Время экспозиции С следует выбирать из соотно- шения где- частота несущего колебания радиосигнала,Полученная в результате Й экспозиций голограмма восстанавливается плоской световой волной, направленной под угломк нормали голограммы При этом за голограммой в направлении, перпендикулярном ей, восстанавливается волна, распределение интенсивности в которой есть энергетический спектр .радиосигнала 5(Ц Это световое распределение считывается фотоприемником 15,Таким образом, способ акусто-оптического анализа позволяет решить две технические задачи: повысить разрешающую способность анализа и обеспечить работу в реальном масштабе времени.Разрешение анализатора повышается в И раз; где Й в . общее число экс/2 тираж 448ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ Подписно тент Фил позиций, причем. можно показать,что М ограничено 594823 ЬИз этого выражения видно, что приприемлемых параметрах оптическойсхемы разрешение может быть повышенона порядок. Ужгород, ул. Проектная