Оптическое устройство для фильтрации сигналов

)со ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕткНиЯ ЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А В ТОР С НОМУ СВИДЕТЕЛ(54)(57) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ, содержащее четыре полупрозрачных зеркала, первый и второй источники монохроматическогосвета, первый и второй. динамические транспаранты, первый и второй Фурье- ,преобразующие элементы,пространствен-но-частотный фильтр и генератор тактовых импульсов,при этом первый динамический транспарант установлен между первым и вторым полупрозрачными зеркалами, второй динамический транспарант установлен между третьим и четвертым полупрозрачными зеркалами, пространственно-частотный фильтр установлен в частотной плоскости между первым и вторым Фурье-преобразующими элементами, первый динамический транспарант выполнен из материала, сенсибилизированного к длине волны второго источника монохроматического света и снабжен зеркалом, селективным к длине волны первого источника монохроматического света, второй динамический транспарант выполнен иэ материала, сеисибилизированного только к длине волны первого источника монохроматического света, выход первого источника моно- хроматического света через второе полупрозрачное зеркало и зеркало первого динамического транспаранта, а выход второго источника монохроматического света через третье полу 1 прозрачное зеркало оптически связаны с входом второго динамического транспаранта, первый и второй выходы генератора тактовых импульсов подключены соответственно к электрическим входам первого и второго источников монохроматического света, а третийФф и четвертый выходы генератора такто- З вых импульсов подключены соответственно к электрическим входам первого и второго динамических транспарантов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса обрабатываемых сигналов за счет оптимальнои фильтрации скалярных марковских процессов, в устройство введеныоптический интегратор, первый и второй транспаранты комплексного пропускания, три канала оптической обработки информации и генератор функций,причем оптический интегратор, выходкоторого является выходом устройства, выполнен в виде последовательноустановленных выходного транспаранта и линзы, и расположен за первымполупрозрачным зеркалом, первыйтранспарант комплексного пропусканияустановлен между первым Фурье-преобразующим элементом и вторым полупрозрачным зеркалом, второй транспарант комплексного пропускания установлен между вторым Фурье-преобра.зующим элементом и третьим полупрозрачным зеркалом, первый канал оптической обработки информации выполненв виде последовательно расположенныхвдоль оптической оси третьего транспаранта комплексного пропускания,третьего Фурье-преобразующего элемента, комплексного пространственно- .частотного фильтра, четвертогоФурье-преобразующего элемента ичетвертого транспаранта комплексного .пропускания, второй канал оптическойобработки информации выполнен в видемозаичного оптоэлектронного модулятора, снабженного Н электрическимивходами, третий канал оптической обработки информации выполнен в видеоптоэлектронного модулятора, электрический вход которого соединен свыходом фотодетектора, а вход фотодетектора через интегрирующую. линзуоптически связан с выходом мозаичного оптоэлектронного модулятора, приэтом выход второго динамического Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, а точнее к оптическим вычислительным устройствам, и может быть использовано для решения задач оптимальной нелинейной фильтрации скалярных марковских процессов в радиотехнике.Известно устройство оценки сигнала по минимуму среднеквадратической ошибки, содержащее генератор функций, сумматоры, интеграторы и квадратичные устройства 3.Однако оценка, получаемая на выходе устройства, приближенная и кроме того, это устройство предназначено для нелинейной фильтрации .оченьузкого класса скалярных марковскихпроцессов, а именно процессов гауссовского типа,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство восстановления сигнала итерационным методом, основанном на алгоритме последовательных приближенийБургера и Ван Ситтера, содержащее четыре полупрозрачных зеркала, первый г транспаранта оптически связан с входом оптического интегратора, выход первого динамического транспарантаоптически связан с входами первогои третьего транспарантов комплексного пропускания, а также с входом мозаичного оптоэлектронного модулятора и с входом оптоэлектронного модулятора, вход второго динамического транспаранта оптически связан с выходами второго и четвертого транспарантов комплексного пропускання, атакже с выходом мозаичного оптоэлектронного модулятора и с выходом оптоэлектронного модулятора, каждый из8 электрических входов мозаичногооптоэлектронного модулятора черезквадратор и сумматор подключен ксоответствующему выходу генератора функций, вход которого подключен к пятому выходу генератора тактовых импульсов, а вторые входы сумматоров являются входом устройств.а. и второй динамические транспаранты,первый и второй фурье-преобразующиеэлементы, пространственно-частотныйфильтр и генератор тактовых импульсов, при этом первый динамическийтранспарант установлен между первыми вторым полупрозрачным зеркалами,второй динамический транспарант установлен между третьим и четвертым полупрозрачными зеркалами, пространственно-частотный фильтр установленв частотной плоскости между первыми вторым Фурье-преобразующими элементами, первый динамический транспарант выполнен из материала, сенсибилизированного к длине волны второ.го источника монохроматического светаи снабжен зеркалом, селективным кдлине волны первого источника монохроматического света, второй динамический транспарант выполнен из материала, сенсибилизированного толькок длине волны первого источникамонохроматического света, выход первого источника монохроматическогосвета через второе полупрозрачноезеркало и зеркало первого динамического транспаранта, а выход второго источника монохроматического света через третье полупрозрачное зеркало оптически связаны с входом второго динамического транспаранта, первый и второй выходы генератора тактовых импульсов подключены соответственно к электрическим входам первого и второго источников монохроматического 10 света, а третий и четвертый выходы генератора тактовых импульсов подключены соответственно к электрическим входам первого и второго динамических,транспарантов 2 .15К недостаткам устройства можно отнести ограниченность класса решаемых задач.Целью изобретения является расши- . рение класса обрабатываемых сигналов за счет оптимальной фильтрации скалярных марковских процессов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ,четыре полупрозрачных зеркала, первый-25 и второй источники монохроматического света, первый и второй динамические транспаранты, первый и второй Фурье-преобразующие элементы, пространственно-частотный фильтр и генератор тактовых импульсов, при этом первый динамический транспарант установлен между первым и вторым полупрозрачными зеркалами, второй динамическийтранспорант установлен между 35 третьим и четвертым полупрозрачными зеркалами, пространственно-частотный фильтр установлен в частотной плоскости между первым и вторым Фурье- преобразующими элементами, первый 40 динамический транспарант выполнен иэ .материала, сенсибилизированного к длине волны второго источника моно- хроматического света и снабжен зерка.лом, селективным к длине волны пер вого источника монохроматического света, второй динамический транспарант выполнен из материала, сенсибилизированного только к длине волны первого источника монохроматического 50 света, выход первого источника моно- хроматического света через второе полупрозрачное зеркало и зеркало первого динамического транспаранта, а выход второго источника монохрома тического света через третье полупрозрачное зеркало оптически связаны с входом второго динамического транспаранта, первый и второй выходы генератора тактовых импульсов подключены соответственно к электрическим входам первого и второго источников монохроматического света, а третий и четвертый выходы генератора тактовых импульсов подключены соответственно к электрическим входам первого и чторого динамических транспарантов, введены Оптический интегратор, первый и второй транспаранты комплексного пропускания, три канала оптической обработки информации и генератор функций, причем оптический интегратор, выход которого является выходом устройства, выполнен в виде последовательно установленных выходного транспаранта и линзы, и расположен за первым полупрозрачным зеркалом, первый транспарант комплексного пропускания установлен между первым фурье-преобразующим элементом и вторым полупрозрачным зеркалом, второй транспарант комплексного пропускания установлен между вторым Фурье-преобразующим элементом и третьим полупрозрачным зеркалом, первый канал оптической обработки информации выполнен в виде последовательно располОженных вдоль оптической оси третьего транспаранта комплексного пропускания, третьего Фурье-преобразующего элемента, комплексного пространственно-частотного фильтра, четвертого Фурье-преобразующего элемента и четвертого транспаранта комплексного пропускания, второй канал оптической обработки информации выполнен в виде мозаичного оптоэлектронного модулятора, снабженного Й электрическими входами, третий канал оптической обработки информации выполнен в виде оптоэлектронного модулятора, электрический вход которого соединен с выходом фотодетектора, а вход фотодетектора через интегрирующую линзу оптически связан с выходом мозаичного оптоэлектронного модулятора, при этом Выход второго динамического транспаранта оптически связан с входом оптического интегратора, выходпервого динамического транспаранта оптически связан с входами первого и третьего транспарантов комплексного пропускания, а также с входом мозаичного оптоэлектронного модулятора и с входом оптоэлектронного модулятора, вход второгО динамического транс 1141428паранта оптически связан с выходами второго и четвертого транспарантов комплексного пропускания, а также с выходом мозаичного оптоэлектронного модулятора и с выходом опто , электронного модулятора, каждый из Н электрических входов мозаичного оптоэлектронного модулятора через квадратор и сумматор подключен к соответствующему выходу генератора функций, 10 вход которого подключен к пятому выходу генератора тактовых импульсов, а вторые входы сумматоров являются входом устройства.На фиг.1 представлена структурная 15 схема оптического устройства для фильтрации сигналов; на фиг.2схема второго канала оптической обработки информации; на фиг,3 - схема третьего канала оптической 20 обработки информации.Оптическое устройство для фильтрации сигналов включает в себя первый 1 и второй 2 источники монохроматического света, освещающие соответст- . венно первый 3 и второй 4. динамические транспаранты. На пути света, отразившегося от первого динамического транспаранта расположены первыйЗО 5 и второй 6 Фурье-преобразующие элементы, между которыми установлен пространственно-частотный фильтр 7.Синхронизация работы источников 1 и , 2 и транспарантов 3 и 4 осуществляется с помощью генератора 8 тактовых З 5 -импульсов. Выходом устройства служит оптический. интегратор 9. Устройство также содержит первый 10, второй 11 и третий 12 каналы оптической обработки информации и генератор 13 функции, при этом оптический интегратор 9 содержит выходной транспарант 14 и линзу 15, перед первым 5 Фурье-преобразующим элементом установлен первый транспарант 16 комплексного пропускания, за вторым 6Фурье-преобразующим элементом установлен второй транспарант комплексного пропускания 17, а первый канал 10 оптической обработки информации состоит из третьего транспаранта комплексного пропускания 18, третьего Фурье-преобразующего элемента 19, комплексного пространственно-частотного фильтра 20, четвертого Фурье- преобразующего элемента 21, четвертого транспаранта комплексного пропускания 22. Второй канал 11 оптической обработки информации состоит из мозаичного оптоэлектронного модулятора 23, каждый из М электрических выходов которого через квадратор 24 и сумматор 25 подключен к выходу генератора 13 функций. Третий канал 12 оптической обработки информации состоит из оптоэлектронного модулятора 26,. фотодетектора 27 и интегрирующей линзы 28. Оптическая связь между элементами устройства осуществляется при помощи полупрозрачных зеркал 31 -3(оРаботу устройства можно описать следующим выражением, представляющим измененную форму уравнения Стра- тоновича(ф м, Г%-5(эф 1,Ж- входной сигнал;и Г - операторы прямого.и обратного преобразованияФурье.Решением уравнения (1) является апостериорнаяплотность вероятности фильтруемого процесса. Знание последней позволяет находить оптимальную оценку искомого параметра, являющегося скалярным марковским процессом.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии значениеЭР,О) записано на втором динамическом транспаранте 4, На первом динамическом транспаранте 3 запись отсутст,вует, первый и второй источники моно- хроматического света выключены. На первом такте первого цикла тактовый импульс с генератора 8 включает второй источник монохроматического света 2 и функции Ю,01 записывается на первьй динамический транспарант 3 (запись на втором динамическом транспаранте 4 при этом остается). Часть светового потока, несущего информацию о Э,0) через первое полупрозрачное зеркало, транспарант 14 и линзу формирует начальное значение оценки в соответствии с выражением1141428 линский орректор 0 Заказ 497/37В Тираж 710 ПодписноНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн Составитель Редактор Ан. Шандор Техред Л.Иик