Широкополосный акустооптический измеритель параметров радиосигналов

 

Полезная модель относится к акустооптическим измерителям параметров радиосигналов в широкой полосе частот и может быть использована в установках оптической обработки информации. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является достижение энергетической эффективности каждого из каналов и сокращение времени анализа исследуемого широкополосного радиосигнала. Предлагаемый акустооптический измеритель работает следующим образом. На вход частотноизбирательного устройства 6 подается измеряемый радиосигнал, который в смесителях 5 смешивается с частотным сигналом гетеродинов 7 и через усилитель 4 направляется на преобразователи дефлекторов 3, которые возбуждают в звукопроводах дефлекторов акустические волны. Излучение лазера 1 преобразуется коллиматором 2, направляется на переднюю грань дефлектора 3 под углом Брэгга Б, преобразуется интегральными оптическими системами 8 и направляется ими на линейку фотоприемников 9, где регистрируется.

Предполагаемая полезная модель относится к акустооптическим измерителям параметров радиосигналов в широкой полосе частот и может быть использована в установках оптической обработки информации.

Известен многоканальный спектроанализатор с временным интегрированием (Фиг.1) /авт. свид №1402959 от 25.08.1986 г. авторы Бухенский А.Ф., Морозов С.В., Сергеенко Т.Н., Яковлев В.И. опубл. 15.06.1986 г. БИ №22/, содержащий М линеек, N источников света 1, N блоков управления 2, цилиндрические линзы 3, 4, 7, генератор опорного сигнала 6, М блоков отклоняющих устройств 8, установленных на фокусных расстояниях от цилиндрических линз на каждой оптической оси, имеющих К оптических входов, при этом К=0,5f В, где fВ - верхняя частота анализируемых сигналов, а - минимальная длительность световых импульсов, последовательно расположенных К сферических линз 9 и К позиционно-чувствительных фотоприемников 10 соответственно, при этом линзы 9 установлены на фокусных расстояниях от соответствующих блоков отклоняющих систем. Акустооптический модулятор света 5, выполняют в виде многогранника с 2М попарно-параллельными боковыми гранями и параллельными торцовыми гранями в виде правильных многогранников, на одну из которых нанесен пьезопреобразователь, а на другую - поглотитель.

Признаками аналога, совпадающими с признаками предполагаемой полезной модели являются расположенные последовательно по свету источники излучения, цилиндрические линзы, многоканальный акустооптический модулятор (дефлектор в заявляемой полезной модели), сферические линзы и позиционно-чувствительные фотоприемники.

Причиной, препятствующей достижению заявляемого технического решения является то, что каналы по конструкции являются

самостоятельными, каждый из которых имеет свой источник излучения, свою оптическую систему, свой модулятор со своим преобразователем, выполненных на одном многогранном кристалле, и свой фотоприемник, что приводит к сложной громоздкой конструкции, затрудняющей наладку системы.

Известен акустооптический спектроанализатор (фиг.2) / авт. свид. №1250978 от 20.04.1984 г. автор Елисеев А.И. опубликован 15.08.1986 г. БИ №30/, содержащий лазерный источник излучения 1, коллиматор 2, преобразующую линзу 3, акустооптические модуляторы с преобразователями 4, 5, 7, 8, сферические линзы 6, 9, фокальную диафрагму 10, цилиндрическую линзу 11 и двумерный фотоприемник 12, а также генератор синусоидальных сигналов 13 и генератор ЛЧМ-сигналов 14. В устройстве требуется обеспечение специального положения и ориентация акустооптических генераторов при определенном соотношении длин звукопроводов модуляторов, что позволяет в несколько раз увеличить число элементов разрешения по частоте и соответственно увеличить диапазон анализируемых частот анализатора при определенном алгоритме работы устройства.

Признаками аналога, совпадающими с признаками предполагаемой полезной модели, являются: наличие последовательно по свету расположенных лазерного источника излучения, коллиматора, акустооптических модуляторов, цилиндрической линзы (интегрирующей линзы в предполагаемой полезной модели) и фотоприемника.

Причиной, препятствующей достижению заявляемого технического решения является то, что в устройстве используется двумерная организация структуры анализатора и двумерный фотоприемник, что усложняет конструкцию и обработку полученного с фотоприемника результирующего сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство-прототип «Акустооптическое модуляционное устройство» /патент Великобритании №2146445, опубликован 17.04.1985 в

БИ №16/, содержащее (фиг.3) лазерный источник излучения 1, лучерасщепитель света 2, разделяющий падающий на него свет на отдельные световые лучи и состоящий из отдельных светоделителей и коллиматоров, парциальные модуляторы 3 с преобразователями разной толщины для изменения входных полных сопротивлений парциальных модуляторов, на которые поступают от электрической сигнальной схемы 4, состоящей из частотноизбирательного устройства, смесителей и усилителей, модулированные электрические сигналы с разными полосами частот. Модулированные световые лучи от парциальных модуляторов 3 фокусируются интегрирующей оптической системой 5, в определенную геометрическую конфигурацию в ее фокальной плоскости.

Признаками выбранного прототипа, общими с заявляемым устройством, являются последовательно по свету установленные лазерный источник излучения, парциальные модуляторы (в заявляемом устройстве - дефлекторы) по числу частотных измерительных каналов, на преобразователи которых подаются модулированные исследуемые электрические сигналы от электрической сигнальной схемы, состоящей из частотноизбирательного устройства, смесителей и усилителей, а также интегрирующая оптическая система, формирующая геометрическую последовательность прошедших через апертуру модуляторов световых пучков в световые пятна в своей фокальной плоскости.

В основу принципа работы прототипа положено явление дифракции светового излучения лазера на акустической волне модулятора, в котором она возбуждается с помощью преобразователя, на который подается исследуемый электрический сигнал. Именно дифрагированный в модуляторе световой пучок является носителем информации об исследуемом модулированном сигнале.

Причиной, препятствующей достижению прототипом требуемого технического результата, является наличие лучерасщепителя света, необходимого для разделения исходного светового излучения по числу

каналов, что связано с потерей энергии и снижением эффективности каждого из каналов.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является достижение энергетической эффективности каждого из каналов и сокращение времени анализа исследуемого широкополосного радиосигнала.

Технический результат достигается тем, что коллиматор является общим для всех акустооптических дефлекторов, а сами акустооптические дефлекторы по направлению коллимированного лазерного луча располагаются последовательно, каждый входной гранью под утлом Брэгга, причем вторые входы N смесителей соединены с N гетеродинами с разными частотами генерации, а в фокальной плоскости интегрирующих оптических систем установлены линейки фотоприемников.

Для достижения технического результата в широкополосный акустооптический измеритель параметров радиосигналов, содержащий последовательно по свету расположенные лазерный источник излучения, коллиматор и ряд из N частотных измерительных каналов, состоящих из дефлекторов, на первые входы которых через последовательно включенные N усилителей и смесителей подаются измеряемые радиосигналы от частотноизбирательного устройства, интегрирующие оптические системы, дополнительно вводится коллиматор, который является общим для всех акустооптических дефлекторов, а сами акустооптические дефлекторы по направлению коллимированного лазерного луча располагаются последовательно, каждый входной гранью под углом Брэгга, причем вторые входы N смесителей соединены с N гетеродинами с разными частотами генерации, а в фокальной плоскости интегрирующих оптических систем установлены линейки фотоприемников.

Сравнивая предлагаемое устройство с прототипом, видно, что оно содержит новые признаки, т.е. соответствует критерию новизны. Проводя сравнения с аналогами видно, что предлагаемое устройство соответствует

критерию «существенные отличия», т.к. в аналогах не обнаружены предъявляемые новые признаки.

Для доказательства наличия причинно-следственной связи между заявляемыми признаками и достигнутым техническим результатом рассмотрим принцип работы предлагаемого акустооптического измерителя параметров радиосигналов и сопоставим его с работой прототипа и аналогов.

Сущность предлагаемой полезной модели, а также работа заявляемого акустооптического измерителя поясняется на фиг.4. Устройство имеет в своем составе лазерный источник излучения 1, коллиматор 2, преобразующий световой пучок в форму, необходимую для организации дифракции Брэгга в дефлекторе и на который устанавливаются акустооптические дефлекторы 3 измерительных каналов входной гранью под углом Брэгга Б к лучу, на электрические входы которых через последовательно включенные усилители 4 и смесители 5 от частотноизбирательного устройства 6 подаются измеряемые радиосигналы, а на второй вход смесителей подаются сигналы от гетеродинов 7 со своими частотами генерации. Общий входной сигнал подается на вход ЧИУ. Каждый измерительный частотный канал имеет в своем составе кроме дефлектора интегральную оптическую систему 8, которая производит Фурье-преобразование дифрагированного в дефлекторе светового пучка и формирует световое пятно в плоскости чувствительных элементов линейки фотоприемников 9, расположенных в плоскости регистрации.

Предлагаемый акустооптический измеритель работает следующим образом. На вход частотноизбирательного устройства 6 подается измеряемый радиосигнал, который в смесителях 5 смешивается с частотным сигналом гетеродинов 7 и через усилитель 4 направляется на преобразователи дефлекторов 3, которые возбуждают в звукопроводах дефлекторов акустические волны. Излучение лазера 1 преобразуется коллиматором 2, направляется на переднюю грань дефлектора 3 под углом Брэгга Б,

преобразуется интегральными оптическими системами 8 и направляется ими на линейку фотоприемников 9, где регистрируется.

Технико-экономические преимущества заявляемого устройства по сравнению с известными устройствами заключаются в повышении энергетической эффективности частотных измерительных каналов более чем в четыре раза при сокращении времени измерения спектров радиосигналов.

Широкополосный акустооптический измеритель параметров радиосигналов, содержащий последовательно по свету расположенные лазерный источник излучения, коллиматор и ряд из N частотных измерительных каналов, состоящих из дефлекторов, на первые входы которых через последовательно включенные N усилителей и смесителей подаются измеряемые радиосигналы от частотно-избирательного устройства, интегрирующие оптические системы, отличающийся тем, что коллиматор является общим для всех акустооптических дефлекторов, а сами акустооптические дефлекторы по направлению коллимированного лазерного луча располагаются последовательно, каждый входной гранью под углом Брэгга, причем вторые входы N смесителей соединены с N гетеродинами с разными частотами генерации, а в фокальной плоскости интегрирующих оптических систем установлены линейки фотоприемников.



 

Наверх