Способ анализа спектра радиосигнала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 7 9) ъЖ. 5)5 6 29/08, 21/00 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ ники,нскиив М 9. р,779 7, р. 651781,54 магнитония. сигнала ф иосигна В), рас- С еррита, фь оде в я - расширение полостот радиосигнала. ена схема взаимодейучения и СВЧ-сигналатном поле; на фиг,2 - антов устройства для осигнала,зобретени руемых ча .1 изображ ческого изл ном магни ого из вариектра ради Цель и сы анализиНа фиг ствия апти в градиент схема одн анализа сп че му расия. Наеского еарным й отнозователь 1, ик 4, источу 6, поляри- постоянных ство содержит преобр призмы 2 и 3, провод ческого излучения, лин ализатор 8, систему 9о излуиенты воряют Устро оптически ник 5 опти затор 7. а ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ РИ ГКНТ СССР(71) Московский институт радиотэлектроники и автоматики(54) СПОСОБ АНАЛИЗА СПЕКТРА РАДИОСИГНАЛА(57) Использование: Изобретение относитсяк радиотехнике и электронике и может бытьиспользовано в построении оптических ирадиотехнических систем обработки инфорИзобретение относится к радиотехнике и электронике и может быть использовано в построении оптических и радиотехнических систем обработки информации, преимущественно СВЧ-диапазона. 2мации, преимущественно СВЧ-диапазона, Сущность изобретения: способ анализа спектра радиосигнала заключается в преобразовании радиосигнала в магнитостатическую волну, распространяющуюся в пленке феррита, помещенной в магнитное поле, воздействии на эту пленку оптическим излучением и определении спектра радиосигнала по пространственному распределению прошедшего оптического излучения, при этом направление распространения магнитостатической волны и оптического излучения выбирают коллинеарным, создают продольный и поперечный относительно направления распространения магнитостатической волны градиенты магнитного поля, которые удовлетворяют системе уравнений, 2 ил. приемник 10 оптического излучеСпособ анализа спектра радиозаключается в преобразовании радла в магнитостатическую волну(МСпространяющуюся в пленке фпомещенной в магнитное поле,пленку феррита оптического изшироким пучком и определениирадиосигнала по пространственнпределению оптического излучеправление распространения оптиизлучения и МВС выбирают коллини создают продольный и поперечнсительно направления оптическочения пространственные грамагнитного поля, которые удовлесистеме уравнений:фаа аи , а. ак " Шнщ 2,оА +гншп, - оР где Х= 1 +ц Н (у,г) = Н (о,) + 50 16 тР М М у )аа ааК(2) = Ко(ЕО) - / бу;о у где К и ц - проекции волнового вектора МСВ на оси у исоответственно, переменные с индексом "о" соответствуют значениям переменных при у = 0;Й- левая часть закона дисперсии поверхностной МСВ: Й = 2 (аЯ - аР) + а,в,)+ 2 (йЯ + шнйп - йР) (к + ц ) Х й (2 Хб),щ = ) Н;щп = 4 л у М,где б - толщина пленки феррита;Н (у,т) - внешнее магнитное поле;и- частота МСВ;М - намагниченность насыщения пленки феррита;У - гиромагнитное отношение. Наиболее простой вид распределение магнитного поля наблюдается, когда (фиг,1) в поперечном направлении создан постоянный небольшой градиент поля. В этом случает закон изменения магнитного поля в продольном направлении выбирают квадратичным; Таким образом, поперечный линейный градиент магнитного поля обеспечивает взаимно однозначное соответствие между частотой МСВ и координатой Е, при которой происходит преобразование поляризации ОптичЕСкага иалучЕния, а прадсльноЕ квадратичное изменение поля - высокую эффек- тиВНОСтЬ ПРЕОбРаЗОваниЯ,5 10 15 25 30 35 40 45 Если радиосигнал не монохроматический, а содержит спектр частот, то изменение поляризации происходит при различных значениях координаты Е. ОпредЕлЕниЕ чаСтат радиОСигнала СводиТСя к Определе нию расп ределен ия и нтенси в ности оптического излучения по координате 2,Способ позволяет осуществлять параллельный анализ спектра радиосигнала в реальном масштабе времени.В результате коллинеарной дифракции оптического излучения на МВС в тех областях пленки, где выполняется условие фазового синхронизма, происходит преобразование волноводной моды ТЕ -ТМ (или ТМ -+ТЕ), т.е. изменяется поляризация оптического излучения. Затем оптическое излучение выводят из пленки. с помощью анализатора выделяют пространственное положение области преобразования и по нему определяют спектр радиосигнала,Величину, ориентацию и и ространственный градиент магнитного поля выбирают в СООтвЕтСтвии С цЕнтральнсй чаСтатой и шириной спектра анализируемого радиосигнала,Преобразование оптического излучения происходит в широком диапазоне частот радиосигнала, причем различным частотам радиосигнала соответствуют различные пространственные области преоб- РаЗОВаНИЯ ОПТИЧЕСКОГО иЗЛУчЕниЯ.Ширина анализируемого диапазона частот радиосигнала определяется величиной поперечного градиента магнитного поля.При наличии папЕрЕчногО градиЕнта магнитного поля в пленке возбуждается МСВ с волновым числом К, удовлетворяющим условию пространственного синхронизма не при Одной частоте, как в случае однородного поля, а в широком диапазоне частот.Однако при наличии поперечного ГРаДИЕНта МаГНитНОГО ПОЛЯ тРаЕКТОРии распространения МСВ становятся криволинЕйными и уСлавиЕ пОСтОянСтва вОлнОвогО числа вдоль направления распространения оптического излучения перестает выполняться.Для того, чтобы волновое число МСВ оставалось фиксированным вдоль направления распространения оптического излу- ЧЕНИЯ, СОЗДаат ПРОДОЛЬнцй ГРаДИЕнт магнитного поля,4 Наличие поперечного градиента магнитного поля позволяет расширить полосу анализируемых частот радиосигнала, Диапазон анализируемых частот Л 1 связан сперепадом величины магнитного поля в поперечном направлении соотношениемгде у= 2,8 МГн/Э,Создавая неоднородность магнитногополя в 600 Э, можно проводить анализспектра радиосигнала с шириной полосыдо Л 1 = 1,6 ГГц, причем эти значения не 10являются предельными,Вдоль оси у создают продольный градиент магнитного поля. Распределение магнитного поля вдоль оси у выбирают таким,цтобы для фиксированной частоты и любой 15координаты у условие фазового синхронизма выполнялось только при одном значениикоординаты 2,Устройство работает следующим образом, 20В качестве преобразователя 1 используется пленка феррита состава УзРе 501 гтолщиной 8,7 мкм, выращенная на немагнитной подложке, На поверхность пленкиоптическим клеем приклеены две призмы 2 25и 3 из ОаР для ввода и вывода из пленкиоптического излучения.Для преобразования радиосигнала вМСВ используется прижатый к поверхностипленки проводник 4 длиной 10 мм и диаметром 30 мкм.Широкий плоский пучок оптическогоизлучения от источника 5 - газового илиполупроводникового лазера с длиной волныЛ = 1,15 мкм формируется линзой 6. 35Поляризатор 7 на входе и анализаторе8 на выходе устройства служат соответственно для задания поляризации входногоизлучения и пространственного выделенияобласти преобразования оптических волноводных мод,Постоянное неоднородное магнитноеполе с требуемым градиентом создается системой постоянных магнитов 9 и ЯщСо, нео.днородно намагниченных по длине, 45Распределение интенсивности выходного оптического излучения регистрируетсяприемником 10, например линейкой фотодиодов, намагниченных по длине,Продольный градиент магнитного поля 50в устройстве создается путем изменения поопределенному закону индукции насыщения вдоль одной из сторон магнита,Поперечный градиент достигается пу тем использования двух магнитов с различными величинами индукции насыщения, которые рассчитываются по формулам мзгнитостатики. Поперечный градиент также может быть достигнут с помощью системы двух магнитов, один из которых плоский и неоднородно намагничен, а другой выполнен в виде клина и расположен относительно первого, как показано на фиг.2.Форма и расположение магнитов рассчитывается по формулам магнитостатики или подбираются экспериментально так, чтобы создаваемые ими магнитные поля удовлетворяли приведенной системе уравнений.Исследуемый радиосигнал подается на преобразователь 1 и возбуждает в пленке феррита распространяющуюся МСВ. Одновременно широкоапертурным оптическим пучком в пленке возбуждается мода ТМз, В этой области пленки, где выполняется условие фазового синхронизма на частоте поданного сигнала ртм - рте = К (для пленки толщиной 8,7 мкм К составляет - 300 см ), происходит преобразование оптических волноводов мод ТМз ТЕз,Формула изобретения Способ анализа спектра радиосигнала, заключающийся в преобразовании радиосигнала в магнитостатическую волну, распространяющуюся в пленке феррита, помещенной в магнитное поле, воздействии на эту пленку оптическим излучением и определении спектра радиосигнала по пространственному распределению прошедшего оптического излучения, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения полосы анализируемых частот, направление распространения магнитостатической волны и оптического излучения выбирают коллинеарным, создают продольный и поперечный относительно направления распространения магнитостатической волны градиенты магнитного поля. которые удовлетворяют системе уравнений;2=2 о+ / бо "РЮаи ааК(2) = Ко(2 о) 3 / - оуо ОУу ЪМ(2) = 1 о(2),где К и .2 - проекции волнового векторамагнитостатической волны на продольную и поперечную относительно направления распространения магнитостатической волны осиу и 2:И - левая часть закона дисперсии магнитостатической волны; Й = 2 (аЯ - аР) + в,в,.+г (ай+в.в, - в) (к+ц) ха р хд),ШцИп 1где Х = +ц2 2с 12в+ внв - иРвн =уН,а)п =4 лу М,Где ш частОта мэгнитостэтическОЙ ВОлны;б - толщина пленки феррита;Н - ВнЕшнЕЕ магнитнОЕ ПОЛЕ;У - намагниченность насыщения пленки феррита;у - гиромагнитное отношение.301734047 25 30 35 40 50 Составитель Редактор Т,Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун Заказ 1668 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101