Дисковый модулятор в. п. минаева

570772 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик,02.76 (2 присоединением заявк осударственнмй комитет авета Министров СССР. МИНАЕ 4) ДИСКОВЪЙ МОДУЛЯТО Одним из недостатков этих модуляторовявляется то, что полезный сигнал ооразуется только в течение одной половины оборота диска, другим недостатком является малая 5 ширина непрозрачных участков (спиц) и промежутков вблизи центра модулнрующесо диска, в результате чего образуется мертвая зона, в которой ухудшена модуляция света от источника излучения, что сильно снижает точ ность в центре.Целью изобретения является создание модулятора, который обеспечивает полезный модулированный сигнал в течение полного оборота модулятора.15 Указанная цель достигается тем, что в модуляторе имеется сектор, в,пределах которосо длина участка, например прозрачного, измеренная по дуге окружности произвольного радиуса, превышает длину каждого из осталь ных участков, измеренных по дусе той жеокр.жности, в-- :2+ участков Пред,а пение ма ны. учас 0 центре иает прпме непрозрачвую зону в повышению Изобретение относится к области оптических следящих систем, предназначенных для слежения за слабыми источниками излучения на сильном фоне, и может быть использовано, например, в астронависационных устройствах для слежения за звездами в дневное время.Известны полукрусовые модуляторы, но они модулируют равномерно изменяющийся фон неба на той же частоте, что и полезный сигнал 11. Чтобы ослабить модуляцию равномерно изменяющегося фона применяют модуляторы со спицами 2.Недостатком таких модуляторов является то, что требуется введение сканирования, которое усложняет конструкцию и затрудняет выделение сигнала и есо накопление, так как при сканировании частота полезного сигнала плавает и требуется применение прерывистого сканирования.Ближайшими по технической сущности к предлагаемому модулятору являются дисковые модуляторы с информационным рисунком в виде чередующихся прозрачных и непрозрачных участков, предназначенных для модуляции светового потока, которые занимают одну половину модулятора, другая же половина либо совсем не имеет полос, либо имеет баластные полосы и промежутки, не участвующие в модуляции 31. Я -- общее число чередующихся саемыи модулятор допус ого числа прозрачны. т тков, что сокращает мер тем самым способствуетточцостц. Число такпх участков может быть прц необходимости сокращено, например, до одного цепрозрачного и одного прозрачного участка.С целью ослабления модуляции равномерно изменяющегося фона модулятор может быть выполнен в виде кольцевых зон с чередованием прозрачных и непрозрачных участков или в виде спиральных полос и промежутков. Кроме того, с целью улучшения качества сигцала на всех радиусах модулирующего диска, спирали ца участке смещения своих образующих могут быть соединены перемычками, например кольцевой формы, симметричными относительно линии симметрии широкого сектора,На фиг. 1 показан дисковый модулятор, состоя пнй из чередующихся секторов с двумя разными коэффициентами передачи. Он содержит непрозрачные секторы 1 и прозрачные промежутки 2, Этот модулятор в качестве примера содержит по три прозрачных и непрозрачных сектора. Прозрачный сектор 3 имеет угловой размер, превышающий размер других секторов в2 - :2+раза.На фиг. 2 показан модулятор, который, с целью ослабления модуляции фона, например фона неба, выполнен из кольцевых зон с чередующимися прозрачными и непрозрачными элементами.На фиг, 3 изображен модулятор, в котором с целью ослабления модуляции фона и с целью плавного изменения фазы несущей частоты при смещении изображения источника излучения относительно модулятора полосы 4 и промежутки 5 выполнены в виде спиралей, например в виде спиралей Архимеда.На фиг. 4 показано соединение спиралей на участке их смещения с целью повышения качества сигнала перемычками 6, например кольцевой формы, симметрично расположенными относительно радиуса 7, проходящего у центра по середине широкого сектора.Модуляторы на фиг. 1, 2 и 4 содержат секторы 8, в пределах которых длина участка, например прозрачного, измеренная по дуге окружности 9 произвольного радиуса, превышает длину любых других участков, измеряемых по дуге той же оклужности в2 - :2+раза, где 2 - общее число чередующихся полос.На фиг, 5 - 10 представлены диаграммы формирования сигнала, где 1 - время, Уп, - напряжение полезного сигнала, У, - опорное напряжение, У 4, - напряжение на выходе фазового фильтра, Т - период вращения дискового модулятора.60 имеет форму, одинаковую с полезным сигналом.При отсутствии фазового сдвига полезного сигнала относительно опорного напряжения на выходе фазового детектора выделится сигцал 28, который после накопления (интегриНа фиг. 11 представлены диаграммы двухопорных сигналов со сдвигом 90, на фиг. 12 - -диаграммы трех опорных сигналов со сдвигом 60, на фиг. 13 показан сигнал на выходе накопителя; на,фиг. 14 - схема использования модулятора.Фотоследящая система на фиг. 14 содержитобъектив 10, модулятор 11, на который фокусируется световой поток от источника излучения 12. Модулятор соединен с помощью зубчатого колеса 13 с генератором 14 опорного напряжения и двигателем 15. Для получения фотоэлектрического сигнала служит фотоприемник 16, подключенный к усилителю 17, усиленный сигнал с которого подается на фазовые детекторы 18. Фазовые детекторы 18 сгруппированы в четыре группы, С генератора 14 на каждую группу фазовых детекторов подается опорное напряжение такой же формы, как и полезный сигнал, со сдвигом О, /ь /4 и /4 периода оборота модулятора с целью выделения управляющих сигналов верх - низ, лево - право. В каждой группе фазовых детекторов опорное напряжение сдвинуто на 90 по несущей частоте с целью получения сигнала, не зависящего от положения светового пятна источника излучения относительно модулятора. Каждый фазовый детектор 18 подключен к своему накопителю (интеграто- ЗО ру) 19, состоящему, например, из сопротивления 20 и емкости 21.Все накопители 19 подсоединены к выпрямителям 22 для получения сигнала нужной полярности, Выпрямители, относящиеся к одЗ 5 ной группе фазовых детекторов, соединенывместе, образуя группы, по два выпрямителя в каждой. Группы выпрямителей, воспринимающие сигналы от группы фазовых детекторов, запитанных опорным напряжением со 40 сдвигом на / периода, соединены встречно посредством нагрузочных сопротивлений 23 для получения управляющего сигнала верх - низ и лево в пра.Сначала можно рассмотреть работу моду лятора с широкой полосой удвоенной ширины.На фиг. 5 для наглядности в левой частиизображен модулятор 11 с изображением источника излучения 12 и схематичный диск 24 генератора 14 опорного напряжения с источ ником опорного сигнала 25, связанные с помощью шестерни 13. Полезный сигнал изображен в виде графика 26, представляющего собой зависимость напряжения полезного сигнала, подаваемого на фазовый детектор 18, от 55 угла поворота модулятора в оборотах, иличто тоже самое, от времени 8, Полезный сигнал повторяется с периодом Т. Опорное напряжение 27 вырабатываемое с помощью диска 24 и подаваемое на фазовые детекторы,романия) в накопителе 19 будет максимален, вследствие того, что полярность не меняется (в данном случае положительная).При фазовом сдвиге полезного сигнала относительно опорного напряжения 27 на /г периода несущей частоты вследствие смещения источника излучения 12 относительно модулятора 11, как показано на графике 29 на фит. 6, на фазовом детекторе выделится сигнал 30, который после накопления будет меньше по абсолютной величине накопленного сигнала 28 вследствие тото, что на 6 полупериодов отрицательных приходится один положительный. Результирующая полярность сигнала после накопления, в данном случае отрицательная, значения не имеет, так .как после накопителя сигнал подается на выпрямитель 22, на выходе которого полярность не меняется и сигнал может использоваться для управления следящей системой.При сдвиге полезного сигнала . 31 относительно опорного сигнала 27 на период несущей частоты (фиг. 7) вследствие смещения источника излучения 12 относительно модулятора 11 выделится сигнал 32, который после накопления будет меньше накопленного сигнала 30 и сигнала 28,Минимальный сигнал на выходе фазового детектора и накопителя будет при фазовом сдвиге полезного сигнала 33 относительно опорного напряжения 27 на угол, близкий половине оборота модулятора (фиг. 8), при этом длительность сигнала 34 одной полярности будет почти такая же, как длительность сигнала другой полярности и разница составит всего /г периода несущей частоты, тогда как на фиг. 5 все семь полупериодов на один оборот модулятора имеют одну полярность и накопление там будет в семь раз быстрее,Для получения нулевого сигнала на выходе накопителя при сдвиге полезного сигнала относительно опорного напряжения на /г оборота модулятора необходимо уравновесить длительности сигналов разной полярности на выходе фазового детектора. Для этого предлагается сместить границы непрозрачных секторов модулятора с удвоенным широким сектором (фиг, 1) в сумме на /4 ширины узкого сектора в стороны, противоположные от линии симметрии широкого сектора, как показано на фиг. 1 стрелками, причем наилучшим вариантом является такой, когда узкие чередующиеся секторы останутся равными друг другу. После такого сдвига широкий сектор становится в2 +к раза шире узких чередующихся секторов, где У - общее число чередующихся элементов в модуляторе. При этом опорное напряжение должно иметь форму такую же, как и полезный сигнал.На фиг, 9 показано формирование сигнала, вырабатываемого модулятором при сдвиге5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 полезного сигнала 35 относительно опорногонапряжения 36 на угол, близкий к ," оборотамодулятора. При этом на выходе фазового детектора длительность сигнала 37 одной полярности будет равна длительности сигналадругой полярности и при накоплении суммарный сигнал окажется равным нулю.Однако модулятор с участком удвоеннойугловой величины обладает более высокойточностью в центре, так как меньшие участкиу него шире, поэтому угловая величина широкого участка может быть выбрана в интер 1вале от 2 до 2+ раз превышающем ве 2 - 1личину узких участков, в зависимости от требований точности и качества сигнала.При фазовых сдвигах 90, 270 и т. д. понесущей частоте полезного сигнала 38 относительно опорного сигнала 27 (фиг. 10) сигнал 39 на выходе фазового детектора посленакопления будет близок к нулю. Поэтомудля выделения сигнала в реальных схемахприменяется не один фазовый детектор, агруппа, состоящая из нескольких, напримериз двух, фазовых детекторов со сдвигомопорного сигнала на 90 по несущей частоте(фиг, 11), или, например, из трех фазовыхдетекторов со сдвигом опорного сигнала на60 по несущей частоте (фиг, 12),Используя графики на фиг. 5 - 9, можно построить зависимость напряжения на выходенакопителя 19 У,- в функции от фазовогосмещения полезного сигнала относительноопорного сигнала. Такой график показан нафиг, 13, Из графика видно, что при смещенииполезного сигнала на полоборота модулятора относительно опорного напряжения сигнална выходе накопителя минимален, либо равеннулю, а при совпадении - максимален. Этузависимость можно использовать для управления оптической следящей системой. Дляэтого, как показано на фиг. 14, необходимоиметь четыре группы фазовых детекторов, накоторые подаются сигналы с модулятора иопорные сигналы со сдвигом по фазе на 0,90, 180, 270 относительно модулятора. Двегруппы фазовых детекторов со сдвигом опорных сигналов между собой на /г оборота модулятора (О и 180) предназначены дляуправления одной координатой, напримерверх в н, а две другие группы со сдвигомопорных сигналов также на /г оборота (90и 270) - другой координатой, например лево в пра.Изобретение позволяет получать полезныймодулированный сигнал за полный оборотмодулятора, что в сравнении с прототипом в2 раза превышает скорость захвата источника излучения следящей системой, Небольшоечисло полос и промежутков сокращает мертвую зону в центре модулятора.Фор мул а изобретенияДисковый модулятор с информационнымрисунком в виде чередующихся прозрачных цнепрозрачных участков, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения полезного сигнала в течение полного оборота модулятора, оп содержит сектор, в пределах которого длина участка, например прозрачного, измеренная по дуге окружности произвольного радиуса, превышает длину каждого из отдельных участков, измеренных по дуге той же1окружности в 2 - :2+ раза, где У - об 2 - 1щее число чередующихся участков 8Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Чечик Н. О, и др, Электронные умножи 5тели, М., 1957, с. 314.2. Селезнев В, П., Кирет М. Л. Системынавигации летательных аппаратов, М., 1965,с. 112,3. Патент США2996945, кл. 350-274,10 1961,570772 оставитель Н, Решетников Техред М. Семенов Корректор В. Посельскнй Редактор Н, Коляда Заказ 1976/1611 П пис пография, пр. Сапунова,Изд.705 осударствен ного комитета по делам изобретени 113035, Москва, Ж, РаТираж 633овета Министрои открытийская на 16., д. 4/5