Спектроанализатор с временным интегрированием

 

Изобретение относится к оптической обработке информации. Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/шум за счет снижения уровня постоянной составляющей энергии света, воздействующего на фотоприемник.Спектроанализатор с временным интегрированием содержит инвертор 1, ограничители 2, блоки управления, формирователи 4 пуч ков, формирователи 5 сканируюнщх пучков, генератор 6 опорного сигнала, системы 7 переноса изображений , фотоприемники 8, вычитающий блок 9. Из-за большого фона уров-ень дробовых шумов в фотоприемнике в известном спектроанализаторе оказывается § вьше, чем в предлагаемом, поэтому отношение сигнал/шум в изобретении ока- W/ зывается лучше. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (S1) 4 С 01 К 23/17 : Ноз цу

И, йЩЦОУЦ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4236622/24-21 (22) 13.03.87 (46) 23.10.88. Бюл. 11р 39 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им.проф.М.A.Áîí÷Бруевича (72) А.Ф.Бухенский, А.П.Лонский и В.ИеЯковлев (53) 621.317.757 (088.8) (56) Терпин Т.М. Спектральный анализ сигналов оптическими методами. ТИИЭР, 1981, т.69, У 1, с.92-108.

Елисеев А.И. Об увеличении полосы анализа в акустическом анализаторе спектра с временным интегрированием.—

Известия ЛЭТИ, Л., 1981, вып. 297, с.33. (54) СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР С ВРЕМЕННЫМ

ИНТЕГРИРОВАНИЕМ

„„SU„„1432416 A 1 (57) Изобретение относится к оптической обработке информации. Цель изобретения — увеличение отношения сигнал/шум за счет снижения уровня постоянной составляющей энергии света, воздействующего на фотоприемник.Спектроанализатор с временным интегрированием содержит инвертор 1, ограничители 2, блоки управления, формирователи 4 пучков, формирователи 5 сканирующих пучков, генератор 6 опорного сигнала, системы 7 переноса изображений, фотоприемники 8, вычитающий блок

9. Из-за большого фона уровень дробовых шумов в фотоприемнике в известном спектроанализаторе оказывается у вьппе, чем в предлагаемом, поэтому отношение сигнал/шум е изобретении ока- Q) зывается лучше. 1 ил. С::

1432416

IV()! при g(t) (О;

О при g(t) ) О.

I 2(t) = g (t) 30

Т

45 g (Т) = ) I(t) с с

2Бе Ie

g(t) при g(t) О;

О при g(t) О, т () (T) = 1 5 jj (, (с)( т

;2 (.u „), + 2Re (е" с

Т (t) = g (t) =

dt +

-(4 ктч1

g- (t) е dtj1. после инподается

Изобретение относится к оптической обработке информации и может быть использован» для спектрального анализа электрических сип палов, Целью изобретения является увели— чение отношения сигнал/шум за счет снижения урони(, постоянной составляющей энерги". света, воздейстнуюк1его на фотоприемник.

На чертеже дана функциональная сфхема спектроанализатора с временным интегрированием.

Вход инвертора 1 и первого ограничителя 2 электрически связаны с входом спектроанализатора. Выход инвертора 1 электрически связан с входом второго ограничителя 2. Выходы ограничителей связаны с входами соответствующих источников 3 света с блоками управления. Выходы источников света оптически связаны с соотнетстгующими формирователями 4 пучков, выходы которых связаны с соответствующими формирователями 5 сканируюших пучков, электрические нходы которых связаны с генератором 6 опорного сигнала. Выходы формирователей

5 сканирующих пучков оптически связаны с соответствующими системами 7 переноса изображений, выходы которых связаны с соответствующими фотоприемниками 8. При этом выходы.последних электрически связаны с соответствующими входами вычитающего блока 9, Bbl ход которого является выходом спектроанализатора.

Спектроанализатор работает следующим образом.

Электрический сигнал g(t)=g+(t) +

+ g (t), где g (t) — положительная часть сигнала, а g (t) — отрицательная часть сигнала, подается одновременно на вход первого ограничителя и через инвертор 1 на вход второго ограничителя 2.

Однополярный сигнал g+(г.), получаемый после ограничителя 2,„ управляет излучением первого источника 3 света, интенсивность которого изменяется по закону а сигнал g (t), полученный вертора 1 и ограничителя 2, на вход второго источника 3 света, н результате чего интенсивность источника изменяется по закону

Сигналы g (t) и g (t) анализируются н различных каналах анализатора.

Рассмотрим процесс формирования спектра сигнала и одном из каналон.

7)) я этого предположим, что на выходе формиронателя » сканирующих пучков, расположенного после формирователя 4 пучков, формируются дна сканирующих пучка, амплитуда которых пропорционалаиа (р с(С). В плоскости фотоприемника 8 интенсивность света, прошедшего систему 7 переноса изображения, определяется соотношением

Тф(t) - (+()

+ zg (t) e k x у ф. l )()(! 2 где k — волновое число; скорость поворота волнового фронта; х — координата в частной плоскости;

Ы вЂ” пространственная частота.

Здесь опущен пространственный квадратичный фазовый набег, возникающий н сканирующих световых пучках при возбуждении AOI" ЛЧ(1-сигналами, 40

Тогда заряд, сформированный фотоприемником 8 за время накопления Т

dt = 2 (g (t) dt+ с

- 4К)(у t

g (t) Е dt). с

Аналогично, для второгo канала спектроанализатора

1432416 т

Q„,„= Q (ò) — Q (т) = 2 ) (g (t)— ()

Т ! К (t) () dt + 2Re (е " " f (g (t) - p

15 Формула изобретения т

= 2ке (е 1 g(t) е о так как

1g (t) dt = ((g (t) (dt.

I g (t) dt = $ (g-(t) i ат. (Q пОст

Н

ГМ

Ч (пост

ВНИИПИ Заказ 5420/37 ТиРаж Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

После вь)читания выходных сигналов фотоприемников 8 в вычитающем блоке

9 имеют

j 4K)(у1 — g (t)J) e dt) Если выходной сигнал не имеет постоянной составляющей, то вместо этого выражения имеют

Таким образом, на выходе спектрального анализатора сформирован спектр входного сигнала.

При этом в каждом фотоприемнике 8 постоянное смещение равно

В то же время, при анализе сигнала в известном анализаторе к сигналу

g(t) с целью передачи отрицательных значений сигнала добавляется некоторый уровень V т.е, к источнику света подводится сигнал V+g(t). В результате в фотоприемнике 8 смещение

Q Пост равно ЧТ 3 max g(t) tT

max I 1т () IТ т

)gi(t) dt

О

Причем q тем больше 1, чем больше пик-фактор анализируемого сигнала.

Из-за большого фона уровень дробовик шумов в фотоприемнике в известном спектроанализаторе више, чем )2 предлагаемом, и поэтому стношение сигнал/

/шум в изобрете)пп(.лучше.

Как показивают расчеты по привеформулам для „«t z> (. и„, преимущес-вом предлагаемого спектроанализатора по сравнению с известным является возможность повышения отношения сигнал/шум на величину порядка

18 дБ.

Спектроанализатор с временным интегрированием, содержащий передний канал, включающий последовательно расположенные на одной оптической оси и оптически связанные первый источник света с блоком управления, первый формирователь пучка, первый формирователь сканируюцих пучков, электрически связанный с генератором опорного сигнала, первую систему переноса изображения и первый фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум, введены вычитающий блок, инвертор, два ограничителя, второй канал, включающий расположенные на одной оптической оси и оптически связанные вторые источник света с блоком управления, формирователь пучка, формирователь сканирующих пучков, систему переноса изображения и фотоприемник, при этом электрический вход источника света с блоком управления каждого канала электрически связан с выходом соответствующего ограничителя, вход ограничителя второго канала электрически соединен с выходом инвертора, вход которого и вход ограничителя первого канала объединены и соединены с входом спектроанализатора, а выходы фотоприемников обоих каналов электрически соединены с соответству)с.цими входами выУ читающего блока, выход которого соединен с выходом спектроаналиэатора, причем второй формирователь сканирующих пучков электрически связан с генератором опорного сигнала.