Акустооптический анализатор спектра видеосигналов

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - увеличение числа элементов разрешения по частоте анализатора спектра. Сигнал с линейной частотой модуляции генератора 16 поступает на пьезопреобразователь 9 и, промодулированный по амплитуде анализируемым сигналом в модуляторе 15, поступает на пьезопреобразователь 5. Пьезопреобразователи 5 и 9 преобразуют поступающие на них электрические сигналг в акустические волны в акустооптических модуляторах (АОМ) 4 и 8. Линзы 6 и 11 осуществляют пространственное преобразование Фурье над световым распределением. Диафрагма 7 пропускает нулевой и + 1-й дифракционныепорядки после АОМ 4. Оптический клин 10 обеспечивает коллимарность распространения световых пучков 1-го дифракционного порядка после АОМ 8 + + 1-го порядка после АОМ 4 по координате У, что устраняет пространственную несущую по этой координате. Фокальная диафрагма 12 пропускает - - 1-й и + 1-й дифракционные порядки после АОМ 8 и АОМ 4. Линза 13 восстанавливает в плоскости фотоприемника 14 выходные плоскости АОМ 4 и АОМ 8. Фотоприемник 14 осуществляет накопление заряда, образуя его двумерное распределение, имеющее форму растра, строки в котором ориентированы вдоль оси X. В результате считывания распределение заряда преобразуется в электрический сигнал на выходе фотоприемника 14. Отношение длин звукопроводов АОМ 4 и 8, равное N-1, где N - число строк, позволяет довести число элементов разрешения по частоте в спектре до предела, определявмого алгоритмом работы анализатора и параметрами двумерного фотоприемника . 1 ил. i (Л и со

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪБЛИН ((9) SU (ill

AD 4 G 01 R 23!16 х с, (, 1 (= 9 .. as(\

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3820911/24-21 (22) 05.12.84 (46) 15,09.86. Бюл. № 34 (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им.B.È.Ульянова (Ленина) (72) A.È.Åëèñååâ (53) 621.317.757(088.8) (56) Родес У.Т. Акустооптическая обработка сигналов: свертка и корреляция, ТК1ЭР9 1981, т. 69, № 1, с. 74-91.

Kellman Р. Detector integration

acousto-optic signal processing.

Optical Engineering. 1980, v. 19, ¹ 33, р. 373.

I (54) АКУСТООПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

СПЕКТРА ВИДЕОСИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — увеличение числа элементов разрешения по частоте анализатора спектра. Сигнал с линейной частотой модуляции генератора 16 поступает

- на пьезопреобразователь 9 и, промодулированный по амплитуде анализируемым сигналом в модуляторе 15, поступает на пьезопреобразователь 5. Пьезопреобразователи 5 и 9 преобразуют поступающие на них электрические сиг, налы в акустические волны в акустооптических модуляторах (АОМ) 4 и 8.

Линзы 6 и 11 осуществляют пространственное преобразование Фурье чад световым распределением. Диафрагма 7 пропускает нулевой и + 1-й дифракционные порядки после АОМ 4. Оптический клин 10 обеспечивает коллимарность ( распространения световых пучков 1-го дифракционного порядка после АОМ 8 +

+ 1-ro порядка после АОМ 4 по координате У, что устраняет пространственную несущую по этой координате.

Фокальная диафрагма 12 пропускает1-й и + 1-й дифракционные порядки после АОМ 8 и AÎM 4. Линза 13 восстанавливает в плоскости фотоприемника

14 выходные плоскости АОИ 4 и AOM 8.

Фотоприемник 14 осуществляет накопление заряда, образуя его двумерное распределение, имеющее форму растра, строки в котором ориентированы вдоль оси Х. В результате считывания распределение заряда преобразуется в электрический сигнал на выходе фотоприемника 14. Отношение длин звукопроводов А0М 4 и 8, равное N-1, где

N — - число строк, позволяет довести число элементов разрешения по частоте в спектре до предела, определяе- мого алгоритмом работы анализатора и параметрами двумерного фотоприемника. 1 ил.

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть ис— пользовано для получения спектров видеосигналов в реальном масштабе времени.

Цель изобретения — увеличение числа элементов разрешения по частоте анализатора спектра.

На чертеже представлена структурная схема акустооптического анализатора спектра видеосигналов.

Акустооптический анализатор спектра видеосигналов содержит последовательно расположенные оптически связанные источник 1 когерентного света, например оптический квантовый генератор непрерывного действия, коллиматор 2, цилиндрическую линзу 3, акустооптический модулятор (АОМ)4 с пьезопреобразователем 5, сферическую линзу 6, диафрагму 7 с двумя областями прозрачности, АОМ 8 с пьезопреобраэователем 9, оптический

О клин 10. АОМ 8 повернут на 90 вокруг оптической оси относительно AOM 4.

Далее расположены сферическая линза

11, фокальная диафрагма 12, пропускающая световые пучки, сфокусированные на оптической оси устройства, цилиндрическая линза 13, двумерный фотоприемник 14, имеющий N строк, причем отношение длин звукопроводов

АОМ 8 и АОМ 4 равно N — 1. Выход фотоприемника 14 является выходом анализатора спектра. Кроме того, анализатор содержит амплитудный модулятор 15, первый вход которого является входом анализатора спектра, а выход соединен с пьезопреобразователем S а также генератор 16 сигнала с линейной частотой модуляции (ЛЧМ), выход которого соединен с вторым входом модулятора 15 и с пьезопреобразователем 9. Одна из областей прозрачности диафрагмы 7 оптически связана с апертурой AOM 8 и оптическим клином 10 и расположена на оптической оси устроиства, а вторая область прозрачности диафрагмы 7 смещена вдоль направления распространения акустических волн в АОМ 4 от оптической оси устройства на расстояние

f,Гр, х о которое определяется положением +1-ro дифракционного порядка после AON 4, 57549 ъ величина угла при вершине оптического клина определяется соотношением н Ъ

Ы =

V(n-1) 10

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок от источника 1 расширяется коллиматором 2 и фокусируется линзой 3 на апертуре АОМ 4.

ЛЧМ-сигнал с выхода генераторч 16 поступает на пьеэопреобраэователь 9 и на второй вход амплитудного модулятора 15. С выхода последнего ЛЧМ-сигнал, промоделированный по амплитуде анализируемым сигналом U(t), который подается на первый вход модулятора

15, поступает на пьезопреобразователь 5, Пьезопреобразователи 5 и 9 преобразуют поступающие на них электрические сигналы в акустические волны соответственно в AOM 4 и AOM 8.

Световой пучок дифрагирует на акустических волнах в АОМ 4. Линза 6 осуществляет пространственное преобразование Фурье над световым распределением в выходной плоскости

AOM 4. Диафрагма 7 пропускает нулевой и +1-й дифракционные порядки после АОМ 4, причем нулевой порядок фокусируется на апертуре AOM 8. Далее свет дифрагирует на акустических волнах в АОМ 8. Оптический клин 10 обеспечивает коллинеарность распространения световых пучков -1-го дифракционного порядка после АОМ 8 и +1-ro порядка после AON 4 по координате У, что дает возможность устранить пространственную несущую ло этой координате в световом распределении в плоскости фотоприемника 14 ° Линза 11 осуществляет преобразование Фурье над световым распределением в выходной плоскости АОМ 8, фокальная диафрагма 12 пропускает

-i-й дифракционный порядок после

АОМ 8 и +1-й порядок после AOM 4.

Линза 13 восстанавливает в плоскости фотоприемника 14 выходные плоскости

AON 4 и АОМ 8. Вместо цилиндрической линзы 13 может быть использована астигматическая пара, состоящая из сферической и цилиндрической линз.

Фотоприемник 14, в качестве которого может быть использована матрица

ПЗС, осуществляет накопление заряда пропорционально интенсивности падаю1257549 х = Е 7%/V и К =Г„ h /V(n-1), Формула изобретения где f и fq — соответственно средняя и нижняя частоты в

Акустооптический анализатор спект- 25 ра видеосигналов, содержащий расположенные на одной оптической оси источник когерентного света, коллиматор, первую цилиндрическую линзу,перBbIH акустооптический модулятор, первую ЗО сферическую линзу, второй акустооптический модулятор, повернутый на о

90 вокруг оптической оси относительно первого акустооптического модулятора, вторую сферическую линзу, пер- 35 вую диафрагму, вторую цилиндрическую линзу, двумерный фотоприемник, а также амплитудный модулятор, первый вход которого является входом анализатора спектра, а выход соединен с 40 пьезопреобразователем первого акустооптического модулятора,.и генератор сигнала с линейной частотной модуляцией, выход которого соединен с вторым входом амплитудного моду- 45 спектре сигнала с линейной частотной модуляцией;

F — фокусное расстояние первой сферической линзы;

V длина волны света; скорость распространения акустических волн в акустооптических модуляторах; коэффициент преломления материала onòè÷åñкого клина, а отношение длин звукопроводов второго и первого акустооптических модулятороч равно N-1, где N — - число строк в двумерном фотоприемнике.

Составитель И. Коновалов

Редактор N. Петрова Техред М.Ходанич Корректор Л. Патай

Заказ 4913/43 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 щего на него светового поля. В результате накопления на фотоприемнике 14 образуется двумерное распределение заряда, имеющее форму растра, строки в котором ориентированы вдоль оси Х. Структура распределения заряда представляет собой пространственную несущую по оси Х, промодулированную по амплитуде амплитудным спектром, а по фазе — фазовым спектром анализируемого сигнала

U(t). В результате считывания распределение заряда преобразуется в электрический сигнал на выходе фотоприемника 14. Отношение длин звукопроводов второго и первого АОМ, равное N-1, позволяет довести число элементов разрешения по частоте в спектре до предела, определяемого алгоритмом работы анализатора и параметрами двумерного фотоприемника. лятора и с пьезопреобразователем второго ак;стооптического модулятора, отличающий с я тем, что, с целью увеличения числа элементов разрешения по частоте в спектре, между первой сферической линзой и вторым акустооптическим модулятором расположена вторая диафрагма с двумя областями прозрачности, ори10 ентированными в направлении распространения акустических волн во втором акустооптическом модуляторе, между вторым акустооптическим модулятором и второй сфериче кой линзой 5 расположен оптический клин, при этом расстояние х между. областями прозрачности второй диафрагмы и угол О при вершине оптического клина определяются соответственно соотношени20 ями "