Анализатор спектра случайных сигналов

Сов э СоветсиикСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл. С 01 К 23/16 3 ЬеудауетеееаВ кемнтет СССР вф даеам нзабретеннй н етнрмтнй) Заявитель ензэнский политехнический институт ЛУЧАИНЫХ СИГН зобретени оситая к радио ериан(54) АНАЛИЗАТОР СПЕК тельной технике и предназначено для ализа энергетического спектра случайного сигнала.Известно устройство, содержащее источник когерентного света, коллиматор, транспарант с фотозаписью сигнала,ци-линдрическую линзу, транспарант с прозрачностью, изменяющейся по линейному закону, для фотоприемника, шелевые диафрагмы, позволяющие определять моменты спектра мощности случайного сигнала путем интегрирования поверхностью фото приемника распределения светового поля в спектральной плоскости цилиндрической линии и механического перемещения фотоприемник ов 1)Недостатки известного устройства - малое быстродействие и малая точность.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройст."- во, сдержащее источник когерентного света, коллиматор, транспарант с записями пространственных моделей сигналов в виде дорожек переменной плотности, ц- линдрическую линзу, блок зеркальных гальванометров, генератор, светоприемники исветолучевой осциллограф, которое предназначено для анализа частотных спектров электрических сигналов. Устройствопозволяет получать спектр мощностиодновременно нескольких сигналов пудустановления в фокальной плоскости цилиндрической линзы зеркал блока гвльванометров, отражения лучей света откаждого гальванометра и подачи на соответствующие светоприемники, Устройство можно испольэовать в качестве ооновы и для других целей, в частности15для получения энергетического спектраслучайного сигнала 2,Недостатками известного устройстваявляются малая точность, так как не осушествляется сглаживания щенки спектра,20а также малое быстродействие, так каксчитывание спектра осуществляется эасчет механического углового перемещения зеркал, 894593Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.Г 1 оставленная цель достигается тем,что в анализатор спектра, содержащий последовательно расположенные на оптической оси источник когерентного оптического излучения, коллиматор, транспарант сзаписью реализаций анализируемого случайного сигнала в виде горизонтальныхдорожек, расположенных параллельно другдругу, и цилиндрическую линзу, расположенную вертикально, последовательно соединенные синхронизирующий узел и индикатор, генератор фазных напряжений, введен коммутатор, а в спектральную плоскость помещена фотоматрица приборов сзарядовой связью, в которой управляющие входы вертикальных каналов переноса зарядов и одного горизонтального канала переноса зарядов подключены черезкоммутатор к генератору фаэных напряжений, управляющий вход коммутатораподключен к синхронизирующему узлу, авыход упомянутой фотоматрицы подключен ко второму входу индикатора,На фиг. 1 схематически изображенанализатор спектра случайных сигналов;на фиг, 2 - запись реализаций случайного сигнала в транспаранте,Устройство содержит последовательнорасположенные на оптической оси источник 1 когерентного света, коллиматор 2и транспарант 3 с записью реализацийслучайного сигнала в виде горизонтальных дорожек, расположенных параллельнодруг другу, которые установлены в передней фокальной плоскости цилиндрическойлинзы 4, фотоматрицу 5 ПЗС установленную на фокусном расстоянии от цилиндрической линзы 4. Управляющие входы Ивертикальных каналов переноса и одногогоризонтального канала переноса зарядовфотоматрицы 5 ПЗС через трехканальныйкоммутатор 6 подключены к выходу генератора 7 фаэных напряжений. Управляющий вход трехканального коммутатора 6подключен к синхронизирующему узлу 8,а выход фотомвтрицы 5 ПЗС подключенна вход индикатора 9, управляющий входкоторого также подключен к узлу 8.Устройство работает следующим образом,Источник 1 излучает узкий пучок когерентного света, который расширяетсядо необходимого размера коллиматором 2.Коллимированный плоскопараллельный пучок света проходит транспарант 3, в котором модулируется в соответствии с записанными реализациями случайного сигнала. Запись реализаций случайного сигналаосуществляется вдоль оси ОХнапример, в виде функции прозрачноститранспаранта, при этом формируются до 5 рожки шириной ЬУ (фиг. 2). На размере У транспаранта записывают вплотную М = 1(ду дорожек, расположенныхпараллельно друг другу, Таким образом;на транспаранте записывают И 1 реализаций( У), где 4 =1,2, Еслучайного сигнала(т,). В качестве транспаранта может использоваться, например,запись нв фотопленке.Цилиндрическая линза 4 осуществля-15 ет одномерное преобразование фурье пооси 0) светового потока, лромодулированного транспарантом 3, а по оси АУтолько параллельный перенос. Таким образом, в спектральной плоскости ЮОУ20 наблюдается распределение фаэ и амплитуд светового поля, однозначно связанное с ю одновременными преобразователями Фурье от каждой записанной реалйэации соответственно-хИгде 1 =1,2,К 1 - коэффициент пропорциональности,Ю- пространственная частота.Зо Разрешающая способность преобразования фурье по оси (Х 6)( определяетсядлиной записанной реализации Х и равна.Х ХГ 1 ри спектральном анализе случайногопроцесса преобразование фурье от реализации не является состоятельной оценкойспектра, то есть дисперсия оценки нестремится к нулю при Х-со, В оптичес 40 ких спектроанализаторах случайных ситналов оценка энергетического спектра(ЭС) должна иметь вид45где Ю.- оператор усреднения по множеству реализаций преобразования Фурье.В предлагаемом устройстве усреднение осуществляется по М реализациям преобразования фурье при считывании по вертикали светового поля с помощью фотоматрицы ПЗС 5. В фотоматрице 5 индуцируются заряды, пропорциональные интенсивности света в спектральной плос- кости894593 Составитель Е. ЙанилинаТехред А, Бабинец Корректор С. Ком дактор И. Михее Тираж 735 сударственного комите м изобретений и открь Москва, Ж, Раушск илиал ППП "Патент, г. Ужгородул. П я, 4 11478/72 ВНИИПИ Го по дела 113035, Подписна СССРийнабд, 4/