Акустооптический измеритель параметров радиосигналов

Акустооптический измеритель параметров радиосигналов содержит последовательно расположенные на оптической оси лазер, коллиматор, высокочастотный дефлектор, первую интегрирующую линзу, вспомогательный дефлектор, устройство управления, n фотоприемников, соединенных с одноименными n измерителями временных интервалов. Между вспомогательным дефлектором и фотоприемниками введена вторая интегрирующая линза, причем другие входы всех измерителей временных интервалов соединены с одноименными выходами устройства управления, дополнительный выход устройства управления соединен со входом вспомогательного дефлектора. Вход акустооптического измерителя параметров радиосигналов через делитель мощности подключен ко входам устройства управления и высокочастотного дефлектора. Устройство управления содержит последовательно соединенные амплитудный детектор и формирователь видеоимпульсов, выход которого соединен со входами n линий задержки, выходы которых соединены с n одноименными выходами устройства управления непосредственно, а с дополнительным выходом - через n генераторов высокочастотных радиоимпульсов и сумматор. Обеспечивается повышение разрешающей способности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предполагаемое изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокоточного измерителя мгновенной частоты радиосигналов в широкополосных системах связи, пеленгации и пассивной радиолокации.

Известен (см. фиг.1) акустооптический анализатор спектра последовательного типа с пространственным интегрированием (опубл. в кн.: Голография и обработка информации / Под редакцией проф. С.Б.Гуревича - Л.: Наука. - 1976. - 196 с., на стр.110), в состав которого входят последовательно включенные (по свету) лазер 1, вспомогательный дефлектор 2, управляемый низкочастотным сигналом, высокочастотный дефлектор 3, на электрический вход которого подается измеряемый радиосигнал, интегрирующая линза 4, регистрирующее устройство - фотоприемник 5, в качестве которого используется фотоэлектронный умножитель, а также измеритель временных интервалов 6 с устройством управления 7; в качестве измерителя временных интервалов использован осциллограф. В данном аналоге о мгновенной частоте (несущей частоте) входного радиосигнала судят по результатам измерения осциллографом длительности временного интервала, начало которого задает устройство управления, а концом измеряемого временного интервала является продетектированный световой сигнал, снимаемый с выхода фотоприемника.

Причиной, препятствующей достижению заявляемого технического результата, является наличие только одного фотоприемника и одного измерителя временных интервалов, которые дают один отсчет частоты.

Признаками аналога, совпадающими с признаками предполагаемого изобретения, являются последовательно включенные (по свету) лазер, вспомогательный дефлектор, высокочастотный дефлектор, интегрирующая линза, регистрирующее устройство - фотоприемник, а также устройство управления и измеритель временных интервалов.

Известен также акустооптческий приемник - частотомер (Роздобудько В.В. Акустооптический СВЧ частотомер последовательного типа // Радиотехника. - 1991. - №12. - с.81-86.), включающий в своем составе последовательно расположенные лазер, коллиматор, генератор линейных частотно-модулированных колебаний (ЛЧМ генератор), работающий в автоколебательном или ждущем режиме, вспомогательный дефлектор, формирователь импульса запуска, оптическую систему переноса изображения, высокочастотный дефлектор, на электрический вход которого подается входной радиосигнал, фокусирующую оптическую систему, фотоприемник и измеритель временных интервалов.

Принцип действия данного аналога заключается в следующем. Передним фронтом измеряемого входного сигнала формируется импульс запуска ЛЧМ генератора и измерителя временных интервалов. Под действием ЧМ колебаний вспомогательный дефлектор сканирует угол падения света и соответственно перестраивает частотную область акустооптического взаимодействия высокочастотного дефлектора. Фотоприемник “откликается” в момент совпадения частоты входного сигнала и перестраиваемой узкополосной частотной области акустооптического взаимодействия. Выход фотоприемника нагружен на второй вход измерителя временных интервалов. При этом длительность регистрируемого временного интервала отсчитывается от момента запуска измерителя временных интервалов до момента появления отклика с выхода фотоприемника.

Таким образом, в данном аналоге формируется временной интервал, пропорциональный частоте входного сигнала, который фиксируется измерителем временных интервалов.

Причиной, препятствующей достижению заявляемого технического результата, является наличие только одного фотоприемника и одного измерителя временных интервалов, которые дают один отсчет частоты.

Признаками второго аналога, совпадающими с признаками предполагаемого изобретения, являются последовательно включенные (по свету) лазер, коллиматор, высокочастотный дефлектор, интегрирующая линза, вспомогательный дефлектор, а также фотоприемник и измеритель временных интервалов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство - прототип: акустооптический анализатор спектра со считыванием продифрагированного светового распределения с помощью вспомогательного (зеркального биморфного) дефлектора (опубл. в кн.: Акустооптические устройства спектрального и корреляционного анализа сигналов / Кулаков С.В. Л.: Наука. - 1978. - 144 с., на стр.38 - см. фиг.2). Устройство-прототип (фиг.2) содержит последовательно расположенные на оптической оси лазер 1, коллиматор 2, высокочастотный дефлектор 3, интегрирующую линзу 4, вспомогательный дефлектор 5 и фотоприемник 6, причем фотоприемник соединен с входом измерителя временных интервалов 7. В качестве измерителя временных интервалов в прототипе использовался осциллограф, осуществляющий на экране развертку интенсивности светового распределения, несущего информацию о квадрате модуля спектральной плотности анализируемого сигнала.

В данном устройстве временное местоположение - координата максимума спектральной плотности мощности входного радиосигнала - однозначно связано с его мгновенной частотой.

Признаками, общими с заявляемым изобретением, являются последовательно включенные лазер, коллиматор, высокочастотный дефлектор, на электрический вход которого подается измеряемый радиосигнал, интегрирующая линза, вспомогательный дефлектор, фотоприемник и измеритель временных интервалов.

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является наличие только одного фотоприемника и измерителя временных интервалов, которые могут зафиксировать измерение только одного временного интервала, одну частоту. Сигналы с другими несущими частотами не попадут на вход единственного фотоприемника. Последняя особенность является принципиальной, поскольку она положена в основу улучшения характеристик прототипа.

Задачей, на решение которой направленно предполагаемое изобретение, является повышение разрешающей способности при приеме одновременных разнесенных по частоте сигналов.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предполагаемого изобретения, заключается в повышении разрешающей способности в несколько раз.

Технический результат достигается тем, что в акустооптический измеритель параметров радиосигналов, содержащий последовательно расположенные на оптической оси лазер, коллиматор, высокочастотный дефлектор, первую интегрирующую линзу, вспомогательный дефлектор, первый фотоприемник и первый измеритель временных интервалов, введены вторая интегрирующая линза, расположенная между вспомогательным дефлектором и первым фотоприемником, а также (n-1) фотоприемников, (n-1) измерителей временных интервалов и устройство управления, причем выходы (n-1) фотоприемников соединены с одноименными входами (n-1) измерителей временных интервалов, другие входы всех измерителей временных интервалов соединены с одноименными выходами устройства управления, а вход акустооптического измерителя через делитель мощности подключен ко входам устройства управления и высокочастотного дефлектора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлена структурная схема акустооптического анализатора спектра последовательного типа с пространственным интегрированием, на фигуре 2 представлена структурная схема акустооптического анализатора спектра со считыванием продифрагированного светового распределения с помощью вспомогательного (зеркального биморфного) дефлектора, на фигуре 3 представлена структурная схема заявляемого акустооптического измерителя параметров радиосигналов, а на фигуре 4 представлены эпюры напряжений в контрольных точках.

Предлагаемый акустооптический измеритель параметров радиосигналов (фиг.3) содержит лазер 1, коллиматор 2, высокочастотный дефлектор 3, первую интегрирующую линзу 4, делитель мощности 5, вспомогательный дефлектор 9, вторую интегрирующую линзу 10, n фотоприемников 11-1,..., 11-n, n измерителей временных интервалов 12-1,..., 12-n и устройство управления 15, содержащее амплитудный детектор 6, формирователь видеоимпульсов 7, n линий задержки 8-1,..., 8-n, n генераторов высокочастотных радиоимпульсов 13-1,..., 13-n, сумматор 14.

Заявляемый акустооптический измеритель параметров радиосигналов работает следующим образом. Принцип работы описывается по схеме фиг.3 с помощью эпюр напряжений на фиг.4.

Входной сигнал через делитель мощности 5 поступает на высокочастотный дефлектор 3 и вызывает отклонение оптического луча от лазера 1 на угол, зависящий от значения частоты входного сигнала. Коллиматор 2 формирует требуемый диаметр луча лазера. Первая интегрирующая линза 4 фокусирует луч лазера. Вспомогательный дефлектор 9 отклоняет луч лазера на угол Брэгга, при этом отклоненный луч, пройдя через вторую интегрирующую линзу 10, попадает на один из фотоприемников 11-1,..., 11-n, где продетектируется. Измерители временных интервалов 12-1,..., 12-n измеряют счетно-импульсным методом временной интервал между стартовым импульсом, поступившим от устройства управления 15 (фиг.4е-з), и стоповым импульсом, поступившим от одного из фотоприемников 11-1,..., 11-n (фиг.4н-р). Измеренный временной интервал пропорционален коду частоты, поэтому выходной информацией предлагаемого акустооптического измерителя параметров радиосигналов является код частоты (фиг.4ф-ц).

Устройство управления 15 работает следующим образом. Его входной радиосигнал (фиг.4а-в) детектируется амплитудным детектором 6, с помощью формирователя видеоимпульсов 7 формируется сигнал логического уровня, который задерживается в линиях задержки 8-1,..., 8-n и разновременно запускает генераторы высокочастотных радиоимпульсов 13-1,..., 13-n. Радиоимпульсы от n генераторов высокочастотных радиоимпульсов суммируются в сумматоре 14 и поступают на вход вспомогательного дефлектора.

Таким образом, при поступлении нескольких одновременных радиосигналов на вход акустооптического измерителя параметров сигналов на выходе вспомогательнго дефлектора возникают разновременные сигналы, поступающие на разные фотоприемники и на разные измерители временных интервалов, что позволяет достичь положительный эффект.

Предлагаемый акустооптический измеритель параметров радиосигналов, использующийся в качестве быстродействующего частотомера СВЧ диапазона длин волн, может быть выполнен на основе следующих элементов. Лазер 1 целесообразно использовать газовый Ne-Не, например типов ЛГН-219, ЛГН-223, ЛГН-208, или полупроводниковый - видимого (ИЛПН-207), или инфракрасного диапазона.

Высокочастотный дефлектор для диапазона частот (500-3000) МГц может быть выполнен на основе таких материалов, как LiNbО3 или РbМоO4, а для диапазона частот менее 500 МГц высокочастотные дефлекторы могут быть выполнены на основе ТеO2. Вспомогательные дефлекторы (низкочастотные и высокоэффективные) также могут быть выполнены на основе ТеО2; не исключена возможность применения и промышленных изделий, например, типа МЛ-201.

В качестве фотоприемников 11 в предлагаемом акустооптическом измерителе параметров радиосигналов можно использовать как малогабаритные фотоэлектронные умножители, например, типов ФЭУ-147, ФЭУ-148 и другие, так и полупроводниковые фотоприемники на основе ЛФД или p-i-n диодов.

Что касается измерителя временных интервалов 12, то его реализация возможна на основе счетчика калиброванных импульсов. В этом случае инициирование начала отсчета временного интервала осуществляется устройством управления 15, а концом измеряемого временного интервала является короткий импульс, снимаемый с выхода фотоприемника 11; по количеству тактовых импульсов, вырабатываемых счетчиком, можно судить о длительности временного интервала и соответственно о частоте сигнала на входе акустооптического измерителя параметров радиосигналов.

Устройство управления 15 представляет собой следующее. Амплитудный детектор 6 может быть реализован в виде серийно выпускаемого изделия М33403 бШ2.245.115ТУ. Формирователь видеоимпульсов 7 может быть выполнен на микросхеме компаратора типа 521СА2 бК0.347.015ТУ1. Линии задержки 8-1,8-2,..., 8-n могут быть выполнены на серийных линиях задержки МЛЗ - 0,25-600 ЭР 0.206.017 ТУ. Генераторы высокочастотных радиоимпульсов 13-1,13-2,..., 13-n могут быть выполнены на микросхемах автогенераторов типа 530ГГ1. Сумматор 14 может быть выполнен на резисторах.

К оптическим элементам, входящим в измеритель, особых требований не предъявляется; и коллиматор 2 и обе интегрирующие линзы 4 и 10 могут быть выполнены по стандартной технологии, например из стекла марки К8. В качестве коллиматора 2 возможно применение стандартного объектива.

Технике - экономическим преимуществом предполагаемого изобретения по сравнению с известными устройствами является повышение разрешающей способности при приеме одновременных разнесенных по частоте при следующих типовых параметрах элементной базы акустооптического измерителя параметров радиосигналов, работающего, например, в диапазоне частот (1,5-2,0) ГГц (Δf=500 МГц), а именно лазера с λ=0,63 мкм, акустооптических дефлекторов со скоростью ультразвука υ≈(0,6-6)·103 м/с и временной апертурой по свету Т=5 мкс, а также фотоприемников на основе ФЭУ и ЛФД.

1. Акустооптический измеритель параметров радиосигналов, содержащий последовательно расположенные на оптической оси лазер, коллиматор, высокочастотный дефлектор, первую интегрирующую линзу, вспомогательный дефлектор, первый фотоприемник и первый измеритель временных интервалов, причем первый фотоприемник соединен с входом первого измерителя временных интервалов, отличающийся тем, что введены устройство управления, (n-1) фотоприемников, соединенных с одноименными (n-1) измерителями временных интервалов, а между вспомогательным дефлектором и фотоприемниками введена вторая интегрирующая линза, причем другие входы всех измерителей временных интервалов соединены с одноименными выходами устройства управления, дополнительный выход устройства управления соединен со входом вспомогательного дефлектора, а вход акустооптического измерителя параметров радиосигналов через делитель мощности подключен ко входам устройства управления и высокочастотного дефлектора.

2. Акустооптический измеритель по п.1, отличающийся тем, что устройство управления содержит последовательно соединенные амплитудный детектор и формирователь видеоимпульсов, причем выход формирователя видеоимпульсов соединен со входами n линий задержки, выходы линий задержки соединены с n одноименными выходами устройства управления непосредственно, а с дополнительным выходом, соединенным с вспомогательным дефлектором, - через одноименные n генераторов высокочастотных радиоимпульсов и сумматор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокоточного измерителя частотных параметров радиосигналов в широкополосных системах связи, радиолокации и радиоразведке.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для визуального анализа амплитудного спектра исследуемых сигналов и определения вида их модуляции.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве быстродействующего панорамного измерителя несущей частоты радиосигналов в широкополосных системах связи, пеленгации и радиоразведке.

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано в качестве высокоточного приемника-частотомера, работающего в автоматическом режиме.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокоточного измерителя мгновенной частоты радиосигналов в широкополосных системах связи, пеленгации и радиоразведке.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокоточного измерителя частоты радиосигналов. .

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокоточного измерителя параметров радиосигналов в частотомерах и демодуляторах частотно-модулированных сигналов диапазона СВЧ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокоточного измерителя параметров радиосигналов в частотомерах

Изобретение относится к области измерений в свободном пространстве параметров сигналов, излучаемых радиопередающими устройствами базовых станций в сетях связи с временным разделением дуплексных (входящего и исходящего) каналов. Технический результат изобретения - повышение точности измерений параметров сигналов исходящего канала базовой станции в условиях, когда в пределах одной и той же полосы частот попеременно присутствуют сигналы исходящего и входящего каналов станции. Способ измерения основан на управлении разверткой используемого анализатора спектра при помощи сигнала, формируемого детектором мощности на промежуточной частоте, и заключается в том, что пороговый уровень запуска развертки повышают до появления на спектрограмме заметной асимметрии либо провалов и/или выбросов в пределах номинальной полосы канала, снижают его до значения, при котором восстанавливается равномерная форма спектра, характеризующаяся отсутствием указанных выше искажений спектрограммы, определяют и фиксируют значение этого порогового уровня, а измерения проводят при уровне запуска развертки ниже зафиксированного порогового уровня, но выше уровня сигналов входящего канала и/или радиошума. 3 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве широкополосного измерителя частоты радиосигналов. Технический результат, заключающийся в расширении полосы рабочих частот, достигается тем, что в акустооптический спектроанализатор, содержащий в своем составе лазер, коллиматор, акустооптический дефлектор, глухое зеркало, две интегрирующие линзы и две линейки фотоприемных устройств, в котором измеряемый радиосигнал подается на пьезопреобразователь акустооптического дефлектора, а на одну из его оптических граней лазерное излучение падает под отрицательным углом Брэгга и дифрагирует по направлению последовательно расположенных первой интегрирующей линзы и первой линейки фотоприемных устройств, а на вторую оптическую грань акустооптического дефлектора лазерное излучение, переотражаясь от глухого зеркала, падает под положительным углом Брэгга и дифрагирует по направлению последовательно расположенных второй интегрирующей линзы и второй линейки фотоприемных устройств, дополнительно между первой и второй гранями акустооптического дефлектора и первой и второй интегрирующими линзами включены первый и второй поляроиды, а акустооптический дефлектор выполнен на основе ниобата лития с косым углом среза, равным β, и аномальной дифракцией, характеризуемой наличием двух одинаковых полос пропускания ΔfΣ1 и ΔfΣ2 вблизи отличающихся частот перегиба f01 и f02, задаваемых соответствующей величиной угла β, и между собой взаимосвязанных посредством f02-f01≃ΔfΣ1≃ΔfΣ2, причем протяженность по свету пьезопреобразователя акустооптического дефлектора выбрана из условия совмещения полос ΔfΣ1 и ΔfΣ2 по заданному уровню неравномерности дифракционной эффективности. 4 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Способ определения частоты радиосигнала в акустооптическом приемнике-частотомере, заключающийся в подаче на электрический вход акустооптического дефлектора анализируемого радиосигнала, преобразовании его в акустический и далее в оптический сигнал, Фурье-преобразовании последнего с фиксацией распределения его интенсивности N-элементной линейкой фотодиодов, формировании на их выходах видеосигналов с уровнями, пропорциональными уровням упомянутого распределения интенсивности, вычислении частоты радиосигнала, отождествляемой с абсциссой оси симметрии распределения интенсивности светового сигнала, дискретизированного фотодиодами, подаче на вход дефлектора наряду с анализируемым и эталонных сигналов, нахождении в линейке фотодиодов, откликнувшихся на эти сигналы, нахождении среди откликов сигналов максимального уровня, регистрации номеров соответствующих им фотодиодов и измерении уровней сигналов и на них, и на рядом стоящих с ними фотодиодах, использовании этих данных для вычисления частот, соответствующих номерам фотодиодов с сигналами максимального уровня, выполнении перечисленных действий над откликами фотодиодов для R (где R>2) эталонных сигналов, у которых частоты F1, F2, …, Fj, …, FR равномерно распределены в частотном диапазоне частотомера и растут вместе с индексом, обозначении найденных номеров фотодиодов с сигналами максимального уровня nj (где (1≤j≤R), обозначении уровней сигналов на них и на соседних с ними фотодиодах Ynj, Ynj+1, Ynj-1 соответственно, вычислении коэффициентов knj, вычислении частотных интервалов ΔFj в полосах частот fj…fj+1, где частоты fj=Fj-knjΔFj соответствуют фотодиодам с номерами nj, последующем определении соответствующих q-тым (где nj≤q≤nj+1) фотодиодам частот fq=fj+ΔFj-(q-nj), используемых для вычисления абсциссы упомянутой оси симметрии. Технический результат заключается в увеличении точности измерения частоты радиосигнала.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокации, связи и электромагнитном мониторинге эфира, при котором определяется спектральный состав источников излучения. Способ спектрального анализа радиосигналов заключается в том, что радиосигнал преобразуют в акустическую волну, распространяющуюся в прозрачном звукопроводе, который освещают коллимированным лазерным пучком света, над прошедшим через звукопровод светом осуществляют пространственное преобразованием Фурье, выделяют свет первого дифракционного порядка, распределение интенсивности в котором преобразуют с помощью единичного фотоприемника в электрический сигнал для последующей обработки в цифровом процессоре, при этом лазерное излучение перестраивают по частоте во времени по закону, обеспечивающему неискаженное воспроизведение спектральной панорамы, а именно ν(t)=νc+γ(t-0.5T), где νc центральная частота, γ, Τ - скорость и время перестройки соответственно. Технический результат заключается в увеличении выходного отношения сигнал-шум и точности измерения частоты. 1 ил.

Устройство селекции сигналов по частоте содержит последовательно оптически соединенные лазер, коллиматор, акустооптический модулятор (АОМ) света, первую интегрирующую линзу и пространственный фильтр, а также вторую интегрирующую линзу и линейку фотодиодов. Электрический вход модулятора является входом устройства. При этом между пространственным фильтром и второй интегрирующей линзой в ±1-х порядках дифракции установлены оптические транспаранты. Технический результат заключается в снижении искажений выходных сигналов. 1 ил.

Акустооптический измеритель параметров радиосигналов включает в себя последовательно по свету расположенные лазер, коллиматор, АО дефлектор, на электрический вход которого подается измеряемый радиосигнал, интегрирующую линзу, в фокальной плоскости которой расположено регистрирующее устройство, и цилиндрическую линзу, расположенную между интегрирующей линзой и линейкой фотоприемников. При этом на пути дифрагированных пучков между АО дефлектором и интегрирующей линзой помещается призма из светопрозрачного однородного материала с нормальной дисперсией. Причем основание призмы параллельно плоскости АО взаимодействия, а угол падения дифрагированных пучков на входную грань призмы и ее преломляющий угол являются максимально возможными, при условии отсутствия на выходной грани призмы полного внутреннего отражения световых пучков во всем рабочем диапазоне частот АО измерителя. Технический результат заключается в увеличении разрешающей способности акустооптического измерителя параметров радиосигнала. 2 ил.

Голографический способ автоматической регулировки усиления (АРУ) сигнала включает в себя обеспечение фокусировки светового потока внутри электрооптического элемента. Подачу контролируемого электрического сигнала на электроды, нанесенные на боковые грани оптически прозрачного электрооптического элемента. Направление светового потока с выхода оптически прозрачного электрооптического элемента в плоскость полуотражательной фурье-голограммы голографического интерферометра. Измерение и анализ параметров пространственно-спектрального распределения интенсивности оптического поля в плоскости формируемой интерферограммы. На основе проведенного анализа вырабатывают управляющие воздействия и подают их на усилительные элементы регулируемых усилительных каскадов приемника сигналов. Технический результат заключается в расширении динамического диапазона работы АРУ сигнала, повышение быстродействия её работы и снижение влияния фоновых шумов на работу системы АРУ сигнала. 3 ил.
Наверх