Адаптивная оптическая следящая система

(5)5 0 01 ЗОЕ ПАТЕНТНОССР СР) АНИЕ ИЗОБРЕТЕНКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ турски13,7 и) Сущность изт решетку 1 эл ретения: систем ентов излучающ одер- апер 4900547/09 08.01.91 07.02.93. Бюл. В,Ф.Суржиков Патент США Об, 1971, Авторское сви 099816, кл, 6 0 ОПТИЧЕСКАЯ СЛЕДЯ 2, И фазовых модуляторов 3, оптичеприемник 4, четыре сумматора 5, 13, 3, два коммутатора 6, 26, блок команд реключатель 8, элемент И, два канала вления 10, 11, Кканалов фокусиров, три генератора 15, 16, 34, три полосоильтра 17, 18, 30, блок памяти 19, три ронных детектора 20, 21, 31, регулируусилитель 22, три фильтра нижних ча, 24, 33. блок вычитания 25, говый блок 27, усилитель мощности 28, тель 29. 4-6-10-9-8-6-12, 11-1-2-3, б, 7-11-9, 7-8, 10-3. упра ки 12 вых ф синх емый стот пора двига 1.0-5Изобретение относится к области квантовой радиотехники и может быть использовано в информационных и измерительных устройствах.Известна адаптивная оптическая система, содержащая решетку из й когерентных излучателей, в каждый канал которой вводятся модулирующие пробные сигналы йа частотах со 1, ., в м для создания фазовой модуляции с помощью фазовых модуляторов, управляемые входы которых соединены с выходами модулирующих генераторов.Модулированный по фазе сигнал от каждого излучателя передающей апертуры интерфе. рирует с сигналами всех остальных излучателей и создает пространственную интерференционную картину.Отраженный от цели сигнал регистрируется оптическим приемником. С выхода оптического приемника электрический сигнал поступает через матрицу полосовых фильтров, синхронные детекторы на фильтры нижйихчастот; которые выделяют сигналы ошибок в каждом каналеЯфнчв фф КвВвэп( Рв -0 воп), (1) где Кв - коэффициент передачи цепи пола- совой фильтр-синхронный детектор-фильтр нижних частот, Вв =( А + Нв) Ав -2 121=1-;Я,Я ААсоя( р к - р 1) - параметр адаптак=1 =-1ции, р в - полный набег фазы вдоль траектории распространения в в-ном оптическомИканале, своп = , р/(К - 1) - опорная фаза=ТТФп)для. в-ного канала, амплитудаи пОлярноСть которых задают фазовую коррекцию, вносимую в каждый канал фазовыми модулятораРезультатом работы системы является выравнивание длины оптических путей от всех излучателей, При э"гом режиме слежение за обьектом осуществляется в пределах диаграммы направленности отдельного излучателя. В устройстве-прототипе слежение за обьектом происходит в широких пределах по азимуту (0-2 л) и углу места (к-/2- к/2 ). Причем информацию о смещении объекта по азимуту несут два канала, управляющие фазами крайних излучателей, расположенных на оси Х, по углу места два канала, управляющие фазами диаметрально располокенных на оси У излучателей.Разности сиЗналов ошибки на выходах фильтров нижних частот соответствующих каналов, несущих информацию о смещении обьекта по азимуту (углу места)Зфнчп - Яфнчв = КпВпзп( п - фпоп ) -КвВвзп( фв - Двоп ) Р) подаются через усилители мощности на двигатели коррекции по азимуту(углу места) положения решетки, которые сводят к "0" эти разности, разворачивая решетку излучателей.Выражение (2) при приближении системы к концу процесса адаптации, когда фошп = уи - упоп малы и когда В = Вп = Вв (используется автоматическая регулировка усиления в каналах), можно переписать в видеЯфнчп Яфнчв КпВфошп КвВ ошв= Кп В(фошв фошп ) ЬКВфошв (3) где Кв= Кп+ ЬК.Как видно из выражения (3), различие вкоэффициентах усиления ЬК в электронной части схемы от входов полосовых фильтров до выходов фильтров нижних частот приводит к уменьшению точности слежения заобьектом на величину ЬКВ рошв; Это является недостатком описанного устройства.25 Цель изобретения - повышение точности слежения за объектом по угловым координатам.Поставленная цель достигается введением коммутатора, сумматора, блока ко 303545 50 манд, ключа и элементов И, а в первый ивторой каналы управления введены регулируемый усилитель, блок памяти, переключатель и пороговый блок, при этом выход оптического приемника соединен с первымвходом коммутатора, второй вход которогосоединен с выходом сумматора, четвертые выходы первого и второго каналов управления соединены с одноименными входами элементами И, выход которого через ключсоединен с управляющими входами первого и второго каналов управления и коммутатора, пятый и шестой выходы первого каналауправления Соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, пятыйи шестой выходы второго канала управления соединены соответственно с третьим и четвертым входами сумматора, первый вход блока команд соединен с синхровходами первого и второго каналов управления, второй выход блока команд соединен с управляющим входом ключа, в каждом из каналовуправления выход первого полосового фильтра соединен с вторым входом первого синхронного детектора через управляемый усилитель, выход блока вычитания соединенс входами порогового блока и переключателя, первый выход которого соединен с входом блока памяти, выход которого соединен . с управляющим входом регулируемого усилителя, второй вход переключателя соедин н с входом усилителя мощности,а управ- мс;щности 28. Блок команд 7 обеспечивает ляющим входом,синхровходом и четвер- вместе с переключателем 8, элементом И 9, ть м, пятым и шестым выходамикаждого из пороговым блоком 27, коммутаторами 6, 26, и рвого и второго каналов управления соот- сумматором 5 ирегулируемым усилителем в ственноявляютсяуправляющийвходпе 22 выравнивание коэффициентов передачи р ключателя, синхровход блока памяти, в адаптивных каналах. Блок памяти 19 выдавь ход порогового блока, выход первого ге- ет информацию о неидентичности коэффи- . н ратора и выход второго генератора. цйентов передачи адаптивныа каналовна"На чертеке представлена схема систе- регулируемый усилитель 22 как в режиме м . 10 подготовки системы кработе, так и в режиСистема содержит решетку из И коге- ме слежения, В исходном состоянии пред- рентных излучателей 1, элементы излучаю- полагается, что блок памяти обнулен, щ й апертуры 2, фазовые модуляторы 3, Устройство работает следующим обраоп ический приемник 4, сумматоры 5, 13, . зом. При подготовке системы к работе с 14, 33, коммутаторы 6, 26, блок команд 7, 15 выхода блока команд 7 подается сигнал на переключатель 8, элемент И 9, первый канал переключатель 8, который управляет комму.10 управления положением решетки по ази- "таторами 6, 26. Коммутатор 6 подсоединяет м у; второй канал 11 управления по углу выходы генераторов 15, 16 через сумматор м ста, каналы фокусировки 12, генераторы 5 на вход первого канала управления 10. 15 16, 34, полосовые фильтры 17, 18, 30, 20 Сигналы с генераторов 15, 16 пропускаются бл к памяти 19, синхронные детекторы 20, через полосовые фильтры 17, 18, настроен". 21 31, регулируемый усилитель 22, фильтры ные на модулирующие частоты а 1, вз Сони книхчастот 23,24,33, блок вычитания 25, ответственно. Сигналы с выходов по оговый блок 27, усилитель мощности 28, полосовых фильтров 17, 18, которые равныдв гатель 29 25 соответственноРешетка йз ч когерентных излучателей317 = Взи а 1 т, 1 птически связана с матрицей фазовых 318= Взп сод с, . (4) мо уляторов 3, которые управляются элект- подаются на входы синхронйы детекторбв ри ескими сигналами с выходов суммато, 21, которыеуправляются генераторами ров 13, -14, 33. Выход оптического 30 15,16. Фильтрынижнихчастот 23,24 выдепр емника подсоединяется с помощью ком-ляют сигйальгошибки, обусловленные неиму атора 6 к полосовым фильтрам 17,18,30 дентичностью каналов, которые в ежиме слекенйя;: .соответственно равныВ дальнейшем рассмотрим работу уст з=. К 1 В, ро ства как в статическом; так и в динами с;24: КзВ, (5) че ком состоянйи на примере работы где К 1, Кз - коэффициенты передачи цепи. пе вого канала управления по азимуту, такполосовой фильтр - сийхронный детектор - ка работа второго канала управления по фильтров нижних частот первого и третьего уг у места аналогична, адаптивных каналов, На выходе блока вычи, Регулируемый усилитель 22 обеспечи тания 25 появляется сигнал разности, котова т выравнивание коэффициентов усиле- рый нЕсет ийформацию о неидентичности ни в адаптивных каналах управления коэффицйентов передачи адаптйвйых кана-фа ами в режиме подготовки системы к ра- лов л ойределяется: бо еи в режимеслекенйязаобьектом, Син-325= 323 824 = К 1 В - КзВ = ВЛК (6) хр нные детекторы 20, 21 выполняют роль 45 Сигнал. с выхода блока вычитания 25 пе емножителей двух гармонических коле- поступает через коммутатор 26 на блок паба ий, одно из которых амплитудно-моду- . мяти 19; с выхода которого проходит на вход ли овайное, а другое - опорное от .регулйруемого усилйтеля 22, При достижемо улирующих-генераторов 15, 16, После нии минимального уровня сигнал с блока. пе емнокениядвух синусоидальных коле вычитания 25 поступает через пороговый ба ий с одйнаковой частотой получается блок 27 на элемент И 9, на второйвход су "ма постоянной составляющей и колеба- которого поступает сигнал со второго канани удвоенной частоты, Для выделения ква- ла управления 11. Когда скорректированы зи остояйных составляющих, так как в . адаптивныеканалы управления по азимуту на ем случае амплитуда сигнала меняется 55. и углу места, тогда сигнал с выхода элемента во ремени; служат фильтры нижних частот И 9 поступает на переключатель 8, который 23, 24, Елок вычитания 25 является управля- переводит коммутаторы 6, 26 в режим сле 1озим блов:м для двигателя коррекции по жения за объектом, при котором выход оп. азимуту положения решетки 29, для нор- тическогоприемника 4 подключается кма ьной работы котброго служит усилитель1793399 7адаптивным каналам управления. Причем в этом режиме на управляющий вход регулируемого усилителя 22 поступает управляющий сигнал коррекции с выхода блока памяти 19.В режиме слежения системы за объектом ее работа аналогична работе устройства-прототипа, При слежении объекта в картинной плоскости относительнО оси излучающей апертуры на выходах фильтров нижних частот 23 и 24 для канала упраале- нйя по азимуту появляются сигналы, которые подаются на блок вычитания 25, на выходе которого сигнал пропорционален смещению объекта по. азимуту. Этот сигнал через коммутатор 26 поступает на усилитель 5 мощности 28, который усиливает его до величины, необходимой для нормальной работы двигателя коррекции по азимуту 29.Двигатель коррекции по азимуту разворачивает решетку излучателей передающей 10 апертуры 1 таким образом, чтобы совместить максимум диаграмм направленности с центром излучения апертуры, ф 15Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я равлейия соответственно являются соедиАдаптивная оптическая следящая сйсте- ненные между собой входы первого и второма, содержащая решетку из когерентныхиз- го полосовых фильтров, выходы первого и лучателей, К фазовыхмодуляторов, второго блоков сложения и выходдвигателя, оптйческий приемник, Кканалов фокусиа каждый из К - 4 каналов фокусировки соровки и первый и второй каналы управле- держит, генератор и последовательйо соединия, первый и второй выходы первого ненные полосовой фильтр, синхронный канала управления соединены с управляю- детектор, фильтр нйкних частот и блок слощими входами первого и третьего фазовых жения, прй этом выход генератора соединен модуляторов, первый и второй выходы вто-"25 с вторыми входами синхронного детектора .рого канала управления соединены суправ-и блока сложенйя, а входом и выходом кажляющими входами, соответственно второго: дого из. Йканалов фокусировки соответсти четвертого фазовых модуляторов, выходы венно являются вход полосового Фильтра и. каждого из Кканалов фокусировки саеди-: вь 1 ход блока сложения, о т л и ч а ю щ а я с янены с управляющими входами соответству тем, что, с целью повыцения точности слеющих остальных из К фазовых МодуЛяторов, жения за объектом по угловым координатам, третьи выходы первого и второгОканалов введены коммутатОР, сумматор, блок коуправления соединень 1 механически с ре- манд, ключ и элемент И, а в первый и второй шеткойиз К когерентных излучателей, пер- каналы управления введены регулируемый :вый и второй каналы управления содержат 35 усилитель, блокпамяти, переключатель и первый и второй полосовые фильтры, пер-.пороговый блок, при этом выход оптическовый и второй синхронные детекторы, пер- го приемника соединен с. первым входом вый и второй фильтры нижнйх частот, коммутатора, второй вход которогосоедипервый и второй блокй сложения, первый инен с выходом сумматора, четвертые выховторой генераторы, блок вычитания и после ды первого и второго каналов управления довательно соединенййе усилйтель мощно- соединены с входами элемента И, выход кости и двигатель, ппи этом выход первого торого через ключ соединен с управляющисинхронного детектора через первый ми входами первого и второго каналов фильтр нижних частот соединен с первыми управления и коммутатора, пятый и шестой входами блока вычитайия и,первого блока 45 выходы первого канала управления соедисложения, выход первбго генератора соеди-.: нень соответственно с первым и вторымнен с вторымвходом первого блока сложе- входами сумматора, пятый и шестой выходы ния и первым входом первого сийхройного второго канала управления соединены соотдетектора, выход второго синхроййого де- ветственно с третьим ичетвертым входами .: тектора соединен через второй фильтр ниж сумматора, первый выход блока команд соних частот с первым входом второго блока едйненсуправляощим входом клвча, в каж.сложенияи вторым входом блока вычита- дом из каналов управления выход йервого ния, выход второго гейератора соединен с полосового фильтра соединен с вторым в:опервым входом второго синхронного детек- дом первого синхронного детектора через тора ивторым входом второго блока сложе регулируемый усилитель, выход блока вычиния, выход второго полосового фильтра:тания соединен с входами йорогового блока соединейс первым входомвторого синхрон- и переключателя, первый выход которого соного детектора, а входом и первым, вторым единен с входом блокапамяти, выход кото- и третьйм выходами каждосо йз каналов уп- рого соединей с управляющим входом.регулируемого усилителя, второй вход пере 1ключателя соединен с входом усилителямощности, а управляющим входом, синхровходом и четвертым, пятым и шестым выходами каждого иэ первого и второго каналов управления соответственно являются управляющий вход переключателя, синхровход блока памяти, выход порогового блока, выход первого генератора и выход второго генератора.