Акустооптический анализатор спектра

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для анализа спектров электрических сигналов в реальном масштабе времени. Цель изобретения - увеличение диапазона анализируемых частот. Устройство содержит оптически соединенные источник 1 когерентного света, коллиматор 2, цилиндрическую линзу 4, два акустооптических модулятора 5 и 7 с пьезопреобразователями 6 и 8, вторую цилиндрическую линзу, диафрагму 10, сферическую линзу 11, фотоприемник 12, а также модулятор 13 и генератор 14 сигнала с линейной частотной модуляцией. Для достижения цели в устройство введена дополнительная треугольная призма 3 со специально подобранным углом α в ее главном сечении, ориентированная под углом β относительно акустооптических модуляторов, которые смещены в задней фокальной плоскости линзы 4 на расстояние, зависящее от α и β. 1 ил.

„,Я0„„1 214

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg)g G 01 R 23/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 461,0868/24-21 (22) 25.10.88 (46) 30.07.90. Бюл. N -28 (71) Ленинградский электротехнический . институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) А.И. Елисеев и С.В. Грачев (53) 621.317.757(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1129545, кл. С 01 R 23/16, 1985.

Патент США Р 3634749, кл. G 01 R 23/16, 19?2 ° (54) АКУСТООПТИЧЕСКИИ АНАЛИЗАТОР

СПЕКТРА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для анализа спектров электрических сигналов в реальном масштабе времени.

Цель изобретения — увеличение диапазона анализируемых частот. Устрой2 ство содержит оптически соединенные источники 1 когерентного света, коллиматор 2, цилиндрическую линзу 4, два акустооптических модулятора 5 и 7 с пьезонреобразователями 6 и 8, вторую цилиндрическую линзу, диафрагму 10, ссЬерическую линзу 11,, фотоприемник 12, а также модулятор 13 и генератор 14 сигнала с линейной частотной модуляцией. Дпя достижения цели в устройство введена дополнительная треугольная призма 3 со спе-: циально подобранным углом o(в ее главном сечении, ориентированная под углом р относительно акустооптических модуляторов, которые смещены в задней фокальной плоскости линзы 4 на расстояние, зависящее от o(и

1 ил.

1582146

Изобретение относится к радиоизМерительной технике и предназначе. о для анализа спектра электричесх сигналов в реальном масштабе ремени.

Цель изобрегения — увеличение диапазона анализируемых частот.

На чертеже представлена структурНая схема предлагаемого акустооптиеского анализатора спектра.

Акустооптический анализатор спекта содержит оптически связанные исочник 1 когерентного света, наприер оптический квантовый генератор епрерывного действия, коллиматор 2, треугольную призму 3 и цилиндрическую линзу 4 с фокусным расстоянием F.

1 ебро треугольной призмы 3, соединяmee основания, составляет угол (p < 90 с продольной осью акусс ического модулятора (AOM) 5, а угол главном сечении ,(Л

20

1де Й средняя частота сигнала с ЛЧМ; длина волны света; скорость акустической волны в АОМ; показатель преломления материала призмы 3.

Л вЂ”

h = — Fdcosp

2 в противоположные от оптической оси стороны.

Кроме того, анализатор содержит модулятор 13, первый вход которого

В задней фокальной плоскости линзы 4 расположены АОМ 5 с пьезопреобразователем (ПП). 6 и AOM 7, ПП 8 которого расположен на противоположной грани эвукопровода по отношению к

ПП 6. Далее следуют цилиндрическая линза 9, в задней фокальной плоскости

40 которой расположена диафрагма 10 с отверстием, центр которого находится на оптической оси, сферическая линза 11 и двумерный фотоприемник 12, в качестве которого может быть исполь- зована матрица приборов с зарядовой связью (ПЗС). Выход приемника 12 соединен с выходом анализатора спектра, при этом АОМ 5 и АОМ 7 смещены в направлении, перпендикулярном своей продольной оси, на расстояние соединен с входсм анализатора спектра, а выход — с ПП 8, генератор 14 линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала, выход которого соединен с вторым входом модулятора 13 и

ПП 6, Анализатор работает следующим образом.

Генератор 14 формирует ЛЧМ сигнал со скоростью измерения частоты И

7 т где ДŠ— диапазон рабочих частот

АОМ;

Т вЂ” длительность анализируемого сигнала, и длительностью Т, который поступает с выхода генератора 14 на второй вход амплитудного модулятора 14 и на ПП 6. Анализируемый сигнал U(t) поступает на первый вход амплитудного модулятора 13. С выхода модулятора

13 ЛЧМ сигнал от генератора 14, промодулированный по амплитуде анализируемым сигналом, поступает на ПП 8.

ПП 6 и 8 преобразуют поступающие на них электрические сигналы в акустические волны в AOM 5 и АОМ 7 соответственно. Световой пучок от источника

1 расширяется коллиматором 2, делится треугольной призмой 3 на два наклонных пучка и фокусируется линзой

4 на апертурах AOM 5, 7. Пучки, формируемые призмой 3, имеют углы наклона к оптической оси о((n — 1)sin в плоскости XOZ и o((n-1)cos р в плоскости YOZ определяемые углом в главном сечении .призмы 3 и углом наклона призмы р . Далее световые пучки дифрагируют на акустических волнах в AOM 5 и AOM 7. Линза 9 осуществляет пространственное преобразование

Фурье над световым распределением в выходной плоскости AOM 5 и AOM 7 вдоль оси Х и фокусирует световые пучки +1-х дифракционных порядков на диафрагме 10. Наклон пучков пэсле призмы 3 в плоскости XOZ обеспечивает коллинеарность распространения пучков +1-х. дифракционных порядков в этой плоскости и, таким образом, устраняет пространственную несущую по координате Х в световом распределении в плоскости фотоприемника 12.

Диафрагма 10 пропускает только +1-е дифракционные порядки АОМ 5, 7. Линза 11 осуществляет преобразование

15821

Фурье над световым распределением в плоскости диафрагмы 10. Наклон пучков после призмы 3 в плоскости YOZ вызывает наклон пучков +1-х дифракционных порядков AOM 5, 7 после лин5 эы 11 в плоскости YOZ и таким обра1 зом, обеспечивает образование пространственной несущей по координате У, перпендикулярной координате Х, вдоль которой формируется .спектр сигнала на фотоприемнике 12. Фотоприемник 12 осуществляет накопление заряда пропорционально интенсивности падающего на него светового поля. В результате накопления на фотоприемнике 12 образуется двумерное распределение заряда. Структура распределения заряда представляет собой пространственную несущую по оси Y промодулированную 20 вдоль оси Х: по амплитуде — амплитудным спектром, а по фазе — фазовым спектром анализируемого сигнала 0(й).

В результате считывания распределение заряда преобразуется в электри- 25 ческий сигнал на выходе фотоприемника 12 °

Диапазон анализируемых частот в анализаторе спектра

c3F

30 где N ; число элементов разрешения по частоте анализатора спектра. Число элементов разрешения равно числу фоточувствительных элементов в строке фотоприемного устройства М.

В устройстве-прототипе при считывании распределения заряда с фотоприемного устройства необходимо воспроиз40 вести пространственную несущую, поэтому на каждый период пространственной несущей должно приходиться не менее 4 элементов фотоприемника . На каждый элемент разрешения по частоте

45 приходится 2-3 периода пространственной несущей. Таким образом, на каждый элемент разрешения по частоте должно приходиться не менее 8 элементов фо50 топриемника. Для устройства-прототипа Я = И/8. Время анализа в устрой-. стве-прототипе и в предлагаемом устройстве одинаково. Таким образом, диапазон анализируемых частот в пред лагаемом анализаторе спектра как минимум в 8 раз превышает диапазон анализируемых частот в устройстве-прототипе.

46 6

Формула изо бре тения

Акустооптический анализатор спектра, содержащий оптически связанные источник когерентного света, коллиматор, первую цилиндрическую линзу, первый и второй акустооптические модуляторы, пьезопреобразователи которых расположены на противоположных гранях звукопроводов, вторую цилиндрическую линзу, в задней фокальной плоскости которой расположена диафрагма, сферическую линзу, в задней фокальной плоскости которой расположено фотоприемное устройство, выход которого соединен с выходом анализатора спектра, а также генератор сигнала с линейной частотной модуляцией, выход которого соединен с пьезопреобразователем первого акустооптического модулятора, модулятор, первый вход которого соединен с входом анализатора спектра, второй вход соединен с выходом генератора сигнала с линейной частотной модуляцией, а выход — с пьезопреобразователем второго акустооптического модулятора, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона анализируемых частот, диафрагма имеет отверстие, центр которого расположен на оптической оси, фотоприемное устройство выполнено двумерным, в устройство введена треугольная призма, расположенная в передней фокальной плоскости первой цилиндрической линзы, акустооптические модуляторы расположены в задней фокальной плоскости первой цилиндрической линзы и смещены в направлении, перпендикулярном своей продольной оси, на расстояние

h =@Facosp где F — - фокусное расстояние первой цилиндрической линзы, в противоположные от оптической оси стороны, а ребро призмы, соединяющее основания, составляет угол 0 (Р <90 с продольо ной осью акустооптического модулятора, а угол d в главном сечении

Кд гд е f — средняя частота сигнала с линейной частотной модуляцией;

Д, — длина волны света;

1582146

Составитель И. Коновалов

Техред Л,Сердюкова

Редактор А. Маковская

Корректор О. Кравцова

Тираж 559

Заказ 2087

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Произвадствейно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

V - скорость акустической волны в оптическом модуляторе;

n — показатель преломления материала призмы.

Акустооптический анализатор спектра Акустооптический анализатор спектра Акустооптический анализатор спектра Акустооптический анализатор спектра 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано для измерения полосы пропускания фильтров нижних частот

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к йзмерительной технике и может быть,использовано , например, для измерения коэффициентов передачи при заданных частотах

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах дальней космической связи и спутниковой навигации

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано длл определения частотных и временных параметров высокочастотных импульсных радиосигналов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения девиации частоты радиосигналов

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться при измерении характеристики СВЧ-усилителей, работающих в многочастотном режиме

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для контроля частотных характеристик полосовых фильт 2 ров
Наверх