KR20040029450A - 펄스 검출 및 특성화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

펄스 검출 및 특성화를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20040029450A KR10-2004-7002904A KR20047002904A KR20040029450A KR 20040029450 A KR20040029450 A KR 20040029450A KR 20047002904 A KR20047002904 A KR 20047002904A KR 20040029450 A KR20040029450 A KR 20040029450A
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레이티언 캄파니
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains

Abstract

광학/아날로그/디지털 펄스 검출기가 입력 신호를 수신하여 시준 광선이 조사된 브래그 셀을 구동한다. 브래그 셀은 시준 광선을 공간적으로 변조하고 변조된 광선이 브래그 셀을 빠져나가면 광학 네트워크의 렌즈들에 의해 불투명 판의 평면에 영상화된다. 바이너리 광학 판이 브래그 셀의 영상을 불투명 판 상에 복제한다. 불투명 판은 브래그 셀의 영상들이 복제되는 곳에 위치하는 다양한 길이의 슬릿들을 포함한다. 불투명 판 상의 영상들 각각의 전력 스펙트럼을 얻기 위하여 불투명 판을 통과하는 광의 경로 중에 왜상 렌즈가 배치된다. 왜상 렌즈를 통과하는 광은 초점면 프로세서에 결합된 출력들을 갖는 검출기 어레이에 의해 감지되고, 초점면 프로세서는 검출기 어레이로부터의 아날로그 출력들을 처리하여 입력 신호 내의 펄스들의 검출 및 특성화를 위한 초기 튜닝 명령들을 생성한다.

Description

펄스 검출 및 특성화를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND A METHOD FOR PULSE DETECTION AND CHARACTERIZATION}
수 나노초 이하에서 수 밀리초 이상을 범위로 하는 펄스 지속 시간과, 처프(chirp), 위상 편이 방식(phase shift keying) 및 주파수 편이 방식(frequency shift keying)과 같은 변조를 갖는 펄스들 및 부가 가우스 잡음(additive Gaussian noise)을 포함하는 입력신호를 펄스 검출기가 수신한다. 펄스 검출기의 출력 신호는 입력 신호 내의 각 펄스의, 출현 시간(the time of occurrence)과 지속 시간, 즉 시간 간격, 및 대역폭과 중심주파수, 즉 주파수 간격을 식별하는 신호이다.
입력 신호에서 펄스들을 검출하는 종래의 시스템은 디지털 기술에 의존한다. 종래의 디지털 시스템들은 전자 입력 신호에서 펄스들을 검출하기 위해서 공지된 "정합 검출 매트릭스(matched detection matrix)"(MDM) 알고리즘, 또는 이 알고리즘의 변형들을 구현한다. MDM 알고리즘은 시간 영역과 주파수 영역에서 에너지의 집중을 효과적으로 검색한다. 에너지가 발견된 시간 기록 부분은 펄스가 존재할 수있는 시간 간격을 나타낸다. 주파수 영역에서의 에너지 위치는 펄스가 존재하는 곳의 주파수 간격을 나타낸다.
시간 간격과 주파수 간격을 정확히 검색하기 위해서는, 신호 에너지를 검출하고 위치를 알아내기 위해 많은 시간 간격들과 주파수 간격들을 검색하여야만 한다. 이들 시간 및 주파수 간격들을 검색하기 위한 계산 부하는 일반 디지털 컴퓨터가 제공할 수 있는 것보다 훨씬 클 수 있다. 따라서, 많은 시간 및 주파수 간격들을 검색함으로써 MDM 알고리즘을 효율적으로 구현하는, 이전의 모든 디지털 프로세서들과 비교하여 보다 빠르고, 무게, 부피, 전력 및 비용을 덜 요구하는 펄스 검출 시스템이 필요하다.
본 발명은 다양한 변조 및 지속 시간(duration)을 갖는 펄스들을 포함한 입력신호 내의 펄스 검출에 관한 것으로, 특히 광학, 아날로그 및 디지털 처리에 의한 펄스 검출 및 특성화에 관한 것이다.
본 발명의 펄스 검출기에 대한 보다 완벽한 이해는 첨부한 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 이루어질 수 있다.
도 1은 센서와 같이 입력 신호를 수신하고 이 입력 신호들 내에 포함된 펄스들을 특성화하거나 식별하는 출력 신호를 생성하는 펄스 검출기의 간략한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광학, 전기 아날로그 및 디지털 처리 모두를 통합한 펄스 검출을 위한 방법과 장치의 블록도이다
도 3은 펄스 검출을 위한 정합 검출 매트릭스(MDM) 알고리즘의 개략도이다.
도 4는 MDM 알고리즘으로 펄스 검출을 구현하기 위한 본 발명에 따른 광학, 전기 아날로그, 및 디지털 프로세서의 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 검출기 어레이와 초점면 프로세서의 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5에 개략적으로 도시된 구조 내의 검출기 어레이들 중 하나에 대한 개략도이다.
도 7 및 도 8은 검출기용 시간 적분기 및 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기용 초점면 프로세서의 다른 실시예들의 개략도이다.
도 9는 검출기용 주파수 적분기 및 MDM 알고리즘 펄스 검출기용 초점면 프로세서의 개략도이다.
도 10은 시간 및 주파수 간격 선택 I과 그 뒤를 잇는 시간 및 주파수 간격 선택 II에 대한 버퍼 및 비교 사다리의 블록도이다.
본 발명에 따라서, 혼성(hybrid) 광학, 전기 아날로그 및 디지털 프로세서를 이용하는 MDM 알고리즘을 구현하기 위한 방법 및 장치가 제공된다.
본 발명의 정합 검출 매트릭스(MDM) 펄스 검출기는 다양한 변조와 지속 시간을 갖는 펄스들을 포함하는 입력신호에 의해 구동된 브래그 셀(Bragg cell)을 조명하기 위해서 시준 및 가간섭성 광선(collimated and coherent beam of light)을 이용한다. 브래그 셀은 이 입력 신호에 응답하여 시준 광선을 변조한다. 선택된 길이들을 갖는 가늘고 긴 다수의 개구부들(openings)을 포함하는 광학 판이 광학 렌즈 구성(optical lens configuration)을 통과한 후 변조된 광선을 수신하기 위해 배치된다. 광학 렌즈 구성은 브래그 셀을 떠나는 광선의 영상(image)을 광학 판의 평면상에 형성하기 위해 공간적으로 변조된 시준 광선의 경로에 배치된다. 홀로그래픽소자(holographic element)가 브래그 셀 개구부(aperture)의 영상을 광학 판의 평면에 여러번 복제하기 위해서 영상화된 광선의 경로에서 광학 렌즈에 인접하여 배치된다.
공간적으로 변조된 광선의 경로에 있는 제2 광학 렌즈 구성이 광학 판 뒤에 위치된다. 제2 광학 렌즈 구성은 광 분포(light distribution)의 공간 푸리에 변환(spatial Fourier transform)을 일으키고, 그 결과 제2 광학 렌즈 구성의 초점면(focal plane)에서의 광 세기가 광학 판에 의해 변경된 브래그 셀을 변조하는 신호의 전력 스펙트럼 밀도(power spectral density)에 비례하게 된다. 제2 광학 렌즈 구성의 초점면에 있는 검출기 어레이(detector array)는 광 세기에 반응하여 각 펄스의 시간 및 주파수 간격들의 위치를 포함하여 입력 신호 내의 펄스들을 식별한다.
또한, 본 발명에 따라서, 광학 판 상의 다수의 영상들 중 선택된 영상들을 위한 주파수 적분기(frequency integrator)를 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기를 구현하기 위해 각 검출기에 이어서 초점면 프로세서(focal plane processor)가 제공된다. 이 검출기 및 초점면 프로세서는 광학 판 상의 다수의 영상들 중 선택된 영상들을 위한 시간 적분기(time integrator)를 더 포함한다. 게다가, 다수의 영상들 중 선택된 영상들을 위한 튜닝 명령 선택기(tuning command selector)가 포함되어 있다.
초점면 프로세서의 시간 적분기는 초점면 상의 어레이 내의 각 검출기의 출력들에 응답하는 이득 제어(gain control)를 포함한다. 전치 증폭기(preamplifier)가 이득 제어에 응답하여 전치 증폭기의 이득을 설정한다. 이득 제어는 제조 불일치와 잡음 스펙트럼 변동으로 인한 검출기들 간의 이득 변동에 대해 정정한다. 각 검출기의 출력은 나이키스트 속도(Nyquist rate)나 그 이상으로 샘플링되고, 증폭되고, 저장되고 계속해서 멀티플렉서(multiplexer)의 저장 소자(storage element) 내로 판독된다. 멀티플렉서 내의 저장된 샘플들은 판독되고 제1 저장 샘플은 후속 저장 소자로 전송되고 그 다음 샘플이 그 자리에 저장된다. 그 다음 저장 샘플이 멀티플렉서 내로 판독된 후 이 샘플들의 합이 계산되어 멀티플렉서로부터 판독된다. 이러한 과정이 반복되고 매 반복마다 그 값이 멀티플렉서로부터 판독될 것이다.
본 발명에 따른 주파수 적분기는 멀티플렉서 또는 시간 적분기의 출력들을 수신하여 임계값과 비교하여 특정 시간 적분기에 대응하는 주파수 대역을 식별하는 임계 검출기(threshold detector)를 포함한다. 시간, 주파수 대역 및 임계값에서 생긴 값은 튜닝 명령 선택기로 전달된다. 이 튜닝 명령 선택기는 주파수 적분기로부터의 출력들을 최대치에서 시작해서 최소치까지 계속해서 처리한다. 최대치는 가장 유효 펄스에 해당할 것이다. 이로부터 펄스의 대역 통과(주파수 간격)의 추정치와 펄스 지속 시간 및 도착 시간(시간 간격)의 추정치가 나오게 된다.
본 발명의 기술적 특징은 MDM 알고리즘을 구현하는 펄스 검출용 광학, 전기 아날로그 및 디지털 프로세서에 있다. 본 발명에 따라 실시하면, 이전에 실시된 모든 디지털 기법보다 단위 시간 당으로 더 빠르게 데이터가 처리될 수 있다. 펄스를 발견하기 위해서 더 많은 시간 가격들 및 주파수 간격들이 검색될 수 있고 그 결과시간 및 주파수 위치의 정확성을 높이게 된다. 게다가, 보다 많은 시간 및 주파수 간격은 보다 민감한 펄스 검출기를 만든다. 본 발명의 추가적인 이점은, 펄스 검출기의 이전 모든 디지털 실시예와 비교할 때 효율적 무게, 부피, 전력 및 비용을 제공하는 입력 신호 내의 펄스 검출을 위한 광학, 전기 아날로그 및 디지털 처리 방법에 있다.
도 1은 입력 신호에서 펄스들을 검출한 후 검출된 펄스들을 특성화하기 위해 광학적/전기적 아날로그/디지털 처리를 이용하는 펄스 검출기 및 특성화기(characterizer)의 개략도를 나타낸다. 믹서(10)는 신호의 주파수를 f0만큼 낮춰서 이 신호의 중심 주파수가 브래그 셀의 중심 주파수와 일치하게 한다. 신호를 디지털화하는 아날로그(A/D) 디지털 변환기 및 버퍼(12)에 결과 신호가 인가된다. 그후에 버퍼는 임시로 디지털화된 신호를 저장한다. 이 신호는 또한 펄스 검출기(14)에도 입력된다. 후술하겠지만, 펄스 검출기(14)는 광학 소자들(도시되지 않음)을 포함하고 펄스 검출기의 입력인 시준 광선(16)에 응답한다. 이 펄스 검출기는 펄스들의 존재를 검출하고 그것의 출력 즉, 펄스를 포함할 수도 있는 시간 및 주파수 간격들을 초기 튜닝 명령 프로세서(initial tuning command processor)(18)에 전달한다. 이 초기 튜닝 명령 프로세서(18)는 펄스를 포함함직한 시간 간격들을 버퍼(12)에 중계(relay)한다. 버퍼(12)는 이들 시간 간격들의 디지털화된 기록들을부대역 튜너 및 펄스 특성화 연산자(sub-band tuner and the pulse characterization operator)(20)에 전달한다. 버퍼(12)에 저장된 신호 중 펄스 검출기에 의해 펄스로 간주되지 않은 부분은 버려진다. 초기 튜닝 명령 프로세서(18)는 또한 후보 펄스가 사실은 단일 펄스가 아니라 시간 및 주파수 모두에서 중첩된 두개의 펄스들인지를 결정한다. 이 프로세서(18)는 또한 이 펄스들이 단일 펄스라기보다는 펄스열(pulse train)로 간주될 수 있는지를 결정한다. 이러한 정보는, 시간 및 주파수 간격들과 함께 초기 튜닝 명령들을 포함한다. 초기 튜닝 명령들은 부대역 튜너 및 펄스 특성화기(20)에 전달된다. 초기 튜닝 명령들에 의해 부대역 튜너 변수(sub-band tuner parameter)가 설정된다. 부대역 튜너는 펄스와 관련된 잡음을 줄이기 위해서 버퍼(12)로부터의 대응하는 시간 기록을 필터링한다. 펄스 특성화기(20)는 펄스 지속 시간, 도착 시간, 진폭, 및 변조의 형태를 결정한다.
도 2를 참조하면, 임의 지속 시간으로 처프, 위상 편이 방식 및 주파수 편이 방식과 같이 다양하게 변조된 펄스들 및 부가 가우스 잡음을 포함하는 입력신호가 브래그 셀(22)에 인가된다. 브래그 셀(22)은 시준 광선을 수신하여 입력신호에 따라 광선을 공간적으로 변조한다. 공간적으로 변조된 광선은, 브래그 셀(22)을 나가자 마자 검출기 어레이(28) 상에 신호 스펙트럼(26)을 발생시키는 광학 네트워크(24)에 인가된다. 검출기 어레이(28)는 초점면 프로세서(30)에 인가되는 아날로그 신호의 형태로 신호 스펙트럼들(26)에 응답한다. 초점면 프로세서(30)는 정합 검출 매트릭스(MDM) 알고리즘을 구현하고 가장 펄스를 포함함직한 시간 및 주파수 간격들을 출력한다.
도 3은 정합 검출 매트릭스(MDM) 알고리즘을 예시한다. 잡음 뿐만 아니라 검출용 펄스들을 포함하는 입력 신호 Si(t)가 대역 통과 Δf1, Δf2,...., ΔfM에 각각 해당하는 대역 통과 필터들(band pass filters)(32-1, 32-2에서 32-M까지)의 뱅크(bank)에 인가된다. 각 대역 통과는 주파수의 간격을 나타낸다. 효과적으로, 대역 통과 필터들은 해당 대역 통과에 걸친 입력의 전력을 적분한다. 입력 신호에 의해 점유될 수 있는 모든 대역 통과를 포괄하도록 대역 통과가 선택된다. 분명히, 대역 통과의 수는 매우 클 수 있다. 알고리즘 구현의 목표는 가능한 한 많은 대역 통과에 걸쳐서 적분하는 것이다. 대역 통과 필터들(32-1, 32-2에서 32-M까지)의 출력은 제곱망들(squaring networks)(34-1, 34-2에서 34-M까지)에서 제곱되어 또 다른 세트의 필터 뱅크(36-1, 36-2에서 36-M까지)에 인가된다. 이들 필터 뱅크들은 도 3에 도시된 바와 같이 인가된 입력에 대하여 지속 시간 ΔtI(여기서 I는 1에서 N까지)의 시간 적분(time integration)을 실시한다. ΔtI의 값들은 입력 펄스의 가능 지속 시간의 범위에 이른다. 이 알고리즘을 구현하는 또 다른 목표는 가능한 한 많은 시간 간격에 걸쳐서 적분하는 것이다. 시간 적분 필터(36-1, 36-2에서 36-M까지)에서의 최대 출력은 대역 통과 또는 주파수 간격에서 입력 펄스와 가장 근접하게 일치하는 대응하는 대역 통과 필터(32-1, 32-2에서 32-M까지)에서의 신호출력 및 펄스 지속 시간과 가장 근접하게 일치하는 적분 시간을 갖는 시간 적분 필터들에서의 신호출력을 나타낸다. 시간 적분 필터들의 출력에서 최대치가 발생하는 시간은 입력 신호 Si(t) 내의 펄스들이 도착하는 시간을 나타낸다. 필터 뱅크(36-1,36-2에서 36-M까지)의 출력은 입력 신호 Si(t)에서 검출된 P개의 최대 입력 펄스들 -여기서 P는 통상 부대역 튜닝 및 특성화 블록이 처리할 수 있는 단위시간당 펄스들의 수로 선택됨- 을 선택하는 선택망(38)에 인가된다. 선택망(38)의 출력은 최초 파형(original wave form)에서 펄스들의 발생 시간 및 지속 시간(시간 간격)과 대역 통과(주파수 간격)를 식별하는 출력 신호 S0(t)이다.
본 발명에 따라서, 정합 검출 매트릭스(MDM) 알고리즘은 도 4에 도시된 바와 같이 혼성 광학, 전기 아날로그 및 디지털 프로세서에 의해 구현된다.
도 4는 본 발명에 따른 광학/전기 아날로그/디지털 펄스 검출기의 개략도를 나타낸다. 입력 신호는 레이저(40)로부터의 시준 광선(16)이 조사되는 브래그 셀(22)을 구동한다. 브래그 셀(22)은 42로 도시된, 시준 광선(16)이 조사되는 셀 개구부(cell aperture)를 가지고 있다. 브래그 셀은 이 개구부를 통해 지나가는 시준 광선(16)을 공간적으로 변조하고, 이 브래그 셀을 나가자 마자 광학 네트워크(24)의 렌즈(44 및 46)에 의해 역시 광학 네트워크(24) 내의 불투명 판(opaque plate)(48)의 평면에 영상화된다. 렌즈(44 및 46) 사이에 위치한 바이너리 광학 판(binary optical plate)(또는 홀로그램)(50)은 불투명 판(48)의 영상면의 표시에서 보여지듯이 브래그 셀 개구부(42)의 영상을 8번 복제한다. 바이너리 광학 판(50)이 브래그 셀 개구부(42)의 이미지를 8번 이외의 다수회 복제하도록 구성될 수 있다는 것은 말할 것도 없다. 예시된 실시예에서 바이너리 광학 판(50)은 브래그 셀 개구부(42)의 이미지를 8번 복제하도록 선택되었다.
도 4에 도시된 바와 같이, 불투명 판(48)은 브래그 셀 개구부(42)의 영상들이 복제되는 곳에 위치되는 다양한 길이의 슬릿들을 포함한다. 불투명 판(48) 내의 슬릿들은 각각의 복제를 위해서 브래그 셀 개구부의 유효 길이로 설정된다. 다시 말하거니와, 불투명 판(48) 내의 영상들의 수와 슬릿들의 길이는 한 예이며 제한되지 않는다. 도 4에 도시된 슬릿의 길이들은 브래그 셀(22)내의 파가 그 슬릿의 길이를 진행하는데 걸린 시간으로 환산된다. 예들 들어, (도 4에 도시되지 않은 크기의) 슬릿 길이들은 2ns, 4ns, 6ns, 8ns, 10ns, 0.1㎲, 1㎲ 및 2㎲로 변화한다. 불투명 판(48) 내의 개구부 영상들 각각의 전력 스펙트럼을 얻기 위해서, 불투명 판을 통과하는 광의 경로에 왜상 렌즈(anamorphic lens)(52)가 배치된다. 왜상 렌즈(52)는 판(48) 상의 슬릿들에서의 광 분포의 공간 푸리에 변환을 취하여 그 결과 왜상 렌즈(52)의 초점면에서의 광 세기는 입력 신호 Si(t)의 전력 스펙트럼 밀도와 비례하게 된다. 왜상 렌즈(52)는 불투명 판(48)의 개구부 각각을 수직 방향으로 영상화하고, 이 영상을 수평방향으로 변환한다. 왜상 렌즈(52)로부터의 광은 불투명 판(48) 내의 8개 슬릿들에 대응하는 8 라인의 검출기들을 지닌 검출기 어레이(54)에 의해 감지된다. 이 검출기 라인들은 판(48) 내의 대응하는 슬릿들로부터의 광을 수신하고 검출한다.
왜상 렌즈(52)의 동작으로 검출기(54) 상의 슬릿들의 영상은 수직방향으로 중첩되지 않고 수평방향으로 주파수 축과의 푸리에 변환의 정렬을 실행한다. 따라서, 왜상 렌즈(52)는 수직방향으로 영상화하고 수평방향으로 변환한다. 이것은 검출기(54)에 영향을 미치는 스펙트럼을 나타내는 8개의 독립 영상들이 있음을 확인시켜준다. 이 영상화된 스펙트럼은 불투명 판(48)에서와 같이 시간으로 맞춰져있다. 즉, 이 영상의 상부 스펙트럼은 2㎲ 시간 간격에 대한 것이고, 하부 영상에 대한 스펙트럼은 2㎱ 시간 간격에 대한 것이다.
검출기 어레이(54)와 연결되어 있는 초점면 프로세서는 입력 신호 내의 펄스들의 검출과 특성화를 위해 검출기(54)로부터의 아날로그 출력들을 시간 및 주파수 간격들로 처리한다. 초점면 프로세서로는, 검출기에서 나온 아날로그 전류를 취하여 그 전류에 대해 수리연산 또는 알고리즘을 수행하는 전기 아날로그 프로세서가 일반적으로 이용된다.
초점면 프로세서(56)는 브래그 셀(22)에 인가된 입력 신호에서 펄스들을 검출해 내는 수리 연산을 수행하기 위해서 검출기 어레이(54)로부터의 정보를 처리한다. 이 수리 연산은 입력 신호 내의 펄스들의 시간 간격 및 주파수 간격을 얻기 위해서 시간 및 주파수 모두에서 수행된다. 도 5는 왜상 렌즈(52)에 의해 검출기 어레이(54) 상에 형성된 8개 영상들 각각에 대한 8개 검출기 어레이들(54-1에서 54-8)을 포함하는 검출기(54) 및 초점면 프로세서(56)를 도시한다. 검출기 어레이들(54-1에서 54-4) 각각은 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58), 시간 적분기(60) 및 주파수 적분기(62)와 결합된다. 초점면 프로세서 내의 매우 빠른 회로들에 대한 필요성을 줄이기 위해서, 초점면 어레이 및 프로세서는 10㎱보다 짧은 지속 시간을 갖는 펄스들에 대해서는 다소 다른 접근 방법을 이용한다. 이 계산에서 사용된 브래그 셀은 500MHz의 대역폭을 갖는다. 2㎱ 펄스의 최소 대역폭도 또한대략 500MHz이다. 그러므로, 브래그 셀 한계로 인해 2㎱ 펄스의 주파수 간격이 500MHz 이상이라고 가정한다. 2ns 펄스에 대한 대역폭을 결정하기 위해 어떤 시도도 행해지지 않으므로 어떤 주파수 적분기도 제공되지 않는다. 10ns 보다 짧은 펄스들의 시간 간격은 도 8에 도시된 바와 같이 검출기에 수반된 필터 및 임계값에 의해 결정되고 후에 논의될 것이다. 4ns 펄스에 대한 펄스 처리는 4ns 펄스의 대역폭이 250MHz에서 500MHz의 시스템 한계까지를 범위로 할 수 있다는 점에서 2ns 펄스들과 다르다. 그러므로 이 주파수 간격을 추정하기 위해서 주파수 적분기가 요구된다. 6ns 및 8ns 초점면 프로세서들은 4ns 초점면 프로세서와 동일하게 변화한다. 불투명 판(48) 내에 도시된 나머지 시간 간격 영상들은 다양한 시간 슬롯에서 펄스 신호들을 처리하기 위해서 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58), 시간 적분기(60) 및 주파수 적분기(62)를 이용한다. 도 5에 도시된 바와 같이 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58) 각각은 시간 및 주파수 간격 선택 II 프로세서(64)로 출력을 발생시킨다.
네개의 가장 긴 펄스 간격들, 즉, 10ns에서 150ns, 0.2㎲에서 1.5㎲, 2㎲에서 15㎲, 그리고 20㎲에서 150㎲는 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)와 함께 시간 적분기와 주파수 적분기를 모두 필요로 한다. 이 경우에는 검출될 시간 간격들이 브래그 셀 윈도우의 영상 내의 슬릿들보다 길기 때문에 시간 적분 초점면 프로세서(60)가 요구된다.
검출기 어레이들 중 1개 이상의 열의 출력들이, 초점면 프로세서(56)에 의해 처리되는 것 외에, 스펙트럼 내의 다양한 포인트에서의 배경 잡음(backgroundnoise)에 대한 추정으로서 검출기 어레이의 버스(76) 상에 추출(take off)되어진다. 배경 잡음 레벨들은 초점면 프로세서(56)에서의 이득 설정으로 변환된다.
도 6을 참조하면, 검출기 어레이들(54-1에서 54-8) 중 하나의 개략도가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 크기들은 예시하는 것이고 각 어레이에는 1,000개 이상의 많은 검출기들이 있을 수 있다. 검출기들의 수 Nd는 초점면 프로세서(56)의 주파수 분해능(frequency resolution) 및 대역폭 BW에 의해 아래 수식으로 주어진 바와 같이 설정된다.
이 예에서는 브래그 셀 한계로 설정된 500MHz의 대역폭이 아니라 512MHz의 대역폭이 사용된다. 500MHz 브래그 셀 한계는 명목상의 한계이고, 일반적으로는 500MHz보다 조금 넓을 수 있기 때문에 이 대역폭의 사용은 초점면 프로세서를 단순화한다. 512MHz의 대역폭과 0.5MHz의 주파수 분해능을 가정하면:
이다.
도 7은 검출기 어레이들(54-1에서 54-4)에 대한 초점면 프로세서의 시간 적분기(60) 부분의 개략도이다. 버스 라인(76) 상에 있는 검출기 어레이(54)의 출력은 시간 적분기(60)의 이득 설정을 결정하기 위해서 사용되어진다. 증폭기(78)의 이득을 설정하기 위해 사용될 수 있는 몇가지 방법들이 있다. 이들 방법 중 하나는다음과 같다. 이 이득들은 펄스들과 함께 존재하는 잡음에 의해 유발된 허위 경보(false alarm)를 줄이는 것을 돕기 위해서 설정되어야만 한다. 허위 경보를 줄이기 위한 임계값은, 이득 설정에 관련하여 사용되는데, 도 7에 도시된 초점면 프로세서 부분의 다음 부분에(도 9 참조) 존재한다. 펄스 스펙트럼과 함께 펄스와 결합된 잡음의 스펙트럼이 포함된다. 이 잡음은 펄스 지속 시간과 비교하여 긴 간격들에서 통계적으로 변화가 없다고 추정될 수 있다. 이 잡음의 전력 스펙트럼 밀도는 어떤 펄스들도 포함하지 않은 기록 부분들에서 추정된다. 도 7에 도시된 버스(76)로부터 검출기 출력을 수신하는 마이크로프로세서가 이 잡음의 전력 스펙트럼 밀도를 추정한다. 잡음 스펙트럼의 평균값은 (도 7에 도시되지 않은) 검출기 출력에 대해 펄스는 통과시키지만 잡음 스펙트럼의 평균값은 거부하도록 선택된 컷 온(cut-on) 주파수로 고역 통과 필터링함으로써 제거될 수 있다. 대안적으로는, 잡음 스펙트럼의 평균값은 (역시 도 7에서 도시되지 않은) 검출기의 바로 뒤의 검출기 출력으로부터 추정되고 감산될 수도 있다. 잡음 스펙트럼의 평균값은 제거되고 잡음 스펙트럼의 추정치의 오류 만이 남게 되는 것이 최종 결과이다. 도 9의 임계값들이 고정되게 하기 위해서, 각 검출기의 이득은 잡음 스펙트럼에서의 rms 오류가 모든 검출기 출력들에 대해서 동일하도록 설정된다. 이 기술이 임계값들이 고정되도록 함으로써 초점면 프로세서의 구조를 단순화할 것이라는 것은 도 9에 대한 논의에서 알 수 있을 것이다. 이득 제어 신호는 전치 증폭기(78)의 입력으로 인가되어 검출기 어레이 출력을 처리하기 위해 그 이득을 설정하게 된다. 검출기 어레이(54) 내의 특정 검출기 소자의 출력은 나이키스트 속도 이상으로 샘플러(80)에의해 샘플링되어 전치 증폭기의 입력으로 인가된다.
전치 증폭기(78)에서 출력된 증폭된 샘플들은 커패시터(82-1)에 저장되고 증폭기(86-1)를 통해 멀티플렉서(84)의 저장 소자(SV1) 내로 판독된다. 멀티플렉서(84) 내에 저장된 전하들은 주파수 적분기(62)의 입력으로서 라인(88) 상에 판독된다. 검출기(54)로부터의 다음 샘플은 커패시터(82-1)에 저장되고 이전에 저장된 샘플은 커패시터(82-2)로 전송된다. 커패시터(82-2)에 저장된 샘플은, 커패시터(82-1)에 새로 저장된 샘플도 또한 수신하는 합산 접합부(summing junction)(92-1)에 입력된다. 커패시터(82-1)에 저장된 가장 최근 샘플은 저장 소자(SV1) 내로 판독되고 커패시터들(82-1 및 82-2) 내로 판독된 샘플들의 합은 합산 접합부(92-1)에서부터 증폭기(86-2)를 통해 저장 소자(SV2) 내로 판독된다. 다시, 멀티플렉서(84) 내에 저장된 모든 전하들은 주파수 적분기(63)로 가는 라인(88) 상에 판독된다. 이 처리는 샘플 검출기 출력들을 커패시터들(82-1, 82-1, 82-3에서 82-14)을 통해 순차적으로 전송하고 저장하면서 지속된다. 도 7에 도시된 바와 같이 이들 샘플들은 합산기(summers)(92-1에서 92-13까지)에서 합산된다. 합산 접합부들(92) 각각에서부터 출력된 샘플들의 합은 증폭기(86)를 통해서 멀티플렉서(84) 내의 저장 소자에 인가된다. 검출기 어레이(54) 내의 검출기를 샘플링하고 커패시터들(82-1에서 82-14)을 통해 순차적으로 샘플을 전송하는 처리는 반복되고 멀티플렉서(84)가 저장 소자들 각각에서 샘플을 수신하면 전체 14개 값이 있을 것이고, 이 값들은 하나의 샘플들이 취해질 때마다 판독되어 인가될 것이다.
어레이들(54-5, 54-6, 54-7 및 54-8) 내의 검출기 다음에 오는 회로는 도 7과 다르고 도 8에 나타나 있다. 이 차이는 고속 초점면 프로세서들을 구축하는 어려움 때문에 발생되었다. 고속 장치의 기술 수준이 진보함에 따라, 검출기들 다음의 회로는 검출기 어레이들(54-1, 54-2, 54-3 및 54-4)에서와 동일해질 수도 있다. 도 8에 나타난 바와 같이, 샘플러는 존재하지 않지만, 이득 설정 방법은 다른 검출기 어레이들과 동일하다. 증폭기(78)는 입력 신호를 임계값 검출기(66)에 전달한다. 임계값는 주어진 허위 경보율(false alram rate)에 대해 지정된 검출 확률을 얻도록 설정된다. 임계값이 초과되지 않으면, 신호는 버려진다. 임계값이 초과되면, 타이머(70)가 멈춰지고 임계값을 초과한 신호의 시간 기록과 함께 펄스의 도착을 나타내는 판독이 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)에 전달된다. 타이머(70)는 펄스가 수신된 후에 또는 펄스가 수신되지 않으면 미리 예정된 시간이 지난 후에 클리어(clear)되어 시작된다. 타이머 시작 신호는 이득 제어 신호와 같은 버스에서 전달되어질 수 있다.
도 9는 도 5에 도시된 바와 같은 주파수 적분기(62) 각각의 레이아웃을 나타낸다. 도 9는 도 6에 도시된 1,024개의 검출기들을 포함하는 검출기 구성을 예시한다. 각각의 검출기 어레이(54) 내의 검출기의 수는 초점면 프로세서의 대역폭 내의 분해능 소자들의 수에 따라 변화한다. 500MHz의 대역폭에 대하여, 검출기 어레이(54-8)는 하나의 분해능 소자만을 포함하고 따라서 검출기 어레이(54-8) 내에 하나의 검출기만을 포함한다. 도 4에 예시된 바와 같은 4ns 개구부용 검출기 어레이(54-7)의 경우에는, 또 다시 500MHz의 동작 대역폭에서, 검출기 어레이(54-7)는 두개의 분해능 소자들, 즉 두개의 검출기를 포함한다. 따라서, 분해능 소자들의수, 즉 검출기 어레이들(54) 각각의 검출기의 수는 위에서 주어진 수학식에 따라 결정된다. 분해능 소자들의 수에 있어서, 가장 주목할 만한 경우는 1,024개의 분해능 소자들(1,024개의 검출기들)의 검출기 어레이이다. 도 9는 검출기 소자들의 수가 1,024개인 경우를 예시한다. 검출기 어레이(54-8)에 대해서는, 이전에 논의한 바와 같이, 검출기 어레이의 출력은 시간 및 주파수 선택 I 프로세서(58)로 곧바로 인가된다. 검출기 어레이(54-7)에 대해서, 주파수 적분기 레이아웃은 채널들(S1 및 S2)을 포함할 것이고, 검출기 어레이(54-7) 내의 각 검출기에 대해 하나의 채널이 대응된다.
주파수 적분기의 동작에서, 멀티플렉서(84)로부터의 라인(88) 상의 검출기 어레이(54) 내의 단일 검출기 소자에 대한 시간 적분기(60)의 출력은 임계값 검출기(94-1) 내의 임계값과 비교된다. 만약 이 임계값이 초과된다면, 시간 적분기(60)의 출력에 대응하는 주파수 대역 내에 펄스가 존재할 것이다. 이 주파수 대역 내에 펄스가 존재하면, 이 시간, 주파수 대역, 및 임계값을 초과한 신호의 크기를 나타내는 값이 임계값 검출기(94-1)로부터 출력되어 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)로 인가된다. S1 채널에 대하여는, 시간 적분기(60)의 출력이 합산 접합부(96-1)에 인가된다. 채널 S2에 대한 시간 적분기(60)의 출력도 합산 접합부(96-1)의 입력으로 인가된다. 채널 S2 상의 시간 적분기 출력은 임계값 검출기(94-3)으로 인가되고 임계값이 초과되면, 시간, 주파수 대역 및 임계값이 초과된 양의 값이 임계값 검출기(94-3)에서 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)로 출력된다.
합산 접합부(96-1)에서의 채널들(S1 및 S2) 상의 시간 적분기 출력들의 합계는 임계값 검출기(94-2) 내의 임계값과 비교된다. 또 다시, 임계값 검출기(94-2)에서 설정된 임계값이 초과되면, 시간, 채널들(S1 및 S2)의 주파수 대역 및 임계값이 초과된 값이 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)로 전송된다. 실제로, 각각의 개별 채널 -모두 1024개의 채널들- 이 임계값에 대하여 테스트되고, 그 결과를 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)에 전달한다. 그 후 인접쌍 내의 채널들이 더해지고 나서 이제는 512개의 채널들만이, 다시 임계값에 대하여 테스트되고 그 결과를 다음 프로세서에 전달한다. 이것은 단 한쌍이 남겨질 때까지, 즉 합산 접합부(96-3)까지 계속된다. 10 단계의 합산이 있고 단계 k에서 합산된 출력들의 수 N0는 :
이라는 것을 쉽게 알 수 있다.
그러므로, 1024개 검출기들을 가진 어레이에 대해서, 여기서 고려된 10 단계로 각 합산 접합부에서 합산되는 샘플들의 수는, 각각, 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2 이다. 도 9에서 S1과 S511 사이의 많은 채널들은 도면이 복잡해지는 것을 피하기 위해서 도시되지 않았음을 주목하여야 한다. 이것은 도 9의 채널 S514와 S1023 사이의 경우도 마찬가지이고, 도면이 과도하게 복잡해지는 것을 피하기 위해서 상당한 수의 시간 적분기들이 그와 관련된 임계값 검출기들 및 합산 접합부와 함께 도시되지 않았다.
본질적으로, 주파수 적분기는 멀티플렉서(84)의 출력을 임계값과 비교함으로써 신호를 찾아 각 검출기 소자를 검색한다. 적분기와 연결된 임계값이 초과되면 시간 적분기의 출력에 대응하는 주파수 대역 내에 신호가 있을 수 있다. 그러나, (예로써) 채널들(S1 및 S2)을 참조하면, 임계값 검출기들(94-1 및 94-3)의 임계값은 초과되지 않을 수 있지만 채널들(S1 및 S2)에 대한 신호들의 합계는, 합산 접합부(96-1)에서 결합될 때, 임계값 검출기(94-2)의 임계값을 초과할 수 있고, 그 때문에 관련된 시간 및 주파수 간격들 내에 신호가 있을 수 있음을 나타낼 수 있다.
도 10을 참조하면, 검출기 어레이들(54-1에서54-8까지) 각각에 대한 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)의 블록도가 도시되어 있다. 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)는 시간 적분기(60)의 출력과 임계값 검출기(94)에서 설정된 임계값 사이의 차이를 선택하고, 최대치에서 최소치로 순서대로 정렬한다. 또 다시, 도 10에 도시된 초기 튜닝 명령 선택은 초기 튜닝 명령 선택(58)에의 입력들의 수가 관련된 검출기 어레이 내의 검출기들의 수에 의해 변한다는 점에서 일반적으로 나타낸 것이다. 예를 들어, 하나의 분해능 소자(하나의 검출기)를 갖는 검출기 어레이(54-8)에 있어서, 도 10의 초기 튜닝 명령은 버퍼 및 비교 회로(98)에 대해 하나의 입력만을 포함할 것이다. 검출기 어레이(54-7)에 있어서는 대역폭 내에 두개의 분해능 소자들만이 있기 때문에 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)에 연결된 시간 적분기로부터 3개의 출력이 있게 된다. 검출기 어레이(54-7)에 있어서는, 3개의 입력들만이 버퍼 및 비교 회로(98)에 인가된다. 따라서, 특정 검출기 어레이에 대한 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)의 복잡도는 도 9에서 도시된 주파수 적분기에서와 유사하게 변화한다. 가장 많은 분해능 소자들과 가장 많은 검출기들을 가지고 있는 검출기 어레이(54-1)는 그 결과 이 검출기 어레이와 관련된 초기 튜닝 명령 선택(58)에 대한 가장 많은 입력을 가질 것이다.
언급한 바와 같이, 시간 및 주파수 간격 선택 처리는 도 9의 임계값 검출기들의 출력들을 최대 임계값 차이에서 최소 임계값 차이로 정렬한다. 실제로, 펄스 특성화기 및 부대역 튜너는 주어진 시간 간격에서 처리될 수 있는 펄스들의 수가 제한될 것이다. 단위 시간 당 P개의 최대 초과량이 펄스 특성화기로 전달될 것이고, 여기서 P는 펄스 특성화기가 단위 시간 당 처리할 수 있는 최대 수이다. 최대 임계값 차이는 유효 펄스에 대응할 가능성이 가장 크다.
시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)의 동작에서, 상호 연결된(interconnected) 주파수 적분기(62)로부터의 출력들은 버퍼 및 비교 회로(98)에 저장된다. 물론, 임계값 차이가 없는 경우 버퍼 및 비교 회로에 입력된 신호는 제로(zero)이고, 이것은 시간 적분기(60)의 출력에 대응하는 주파수 대역 내에 신호가 존재하지 않음을 나타낸다.
검출기 어레이들(54-1에서 54-7까지)에 대한 주파수 적분기(62)로부터의 출력은 각각의 검출기 소자에 대한 버퍼 및 비교 회로들에서 버퍼링되고 버퍼링 된 값 모두는 최대 임계값 차이를 선택하기 위해서 비교된다. 도 10의 예시에서는, 32개의 검출기 소자들로부터의 신호들이 버퍼링된다. 검출기 소자들 각각에 대한 최대 임계값 차이는 상호 연결된 버퍼 및 비교 회로(100)에 전송된다. 또 다시, 상호연결된 버퍼 및 비교 회로(98)로부터 이 버퍼 및 비교 회로(100)에 수신된 임계값 차이들이 비교되고 최대 임계값 차이가 버퍼 및 비교 회로(102)에 전송된다. 버퍼 및 비교 회로(102)는 버퍼 및 비교 회로(100)로부터 선택된 임계값 차이들을 수신하고, 최대 임계값 차이들을 비교하고 평가하는 처리가 버퍼 및 비교 회로(102)에서 이루어 진다.
동작 중, 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)는 작은 그룹들 내의 검출기 소자들의 출력들을 분류(sort)하고 두번째 분류를 위해 최대 임계값 차이들을 골라 낸다. 또 다시, 최대 임계값 차이들은 버퍼 및 비교 회로(102)에서 분류된다. 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)의 출력은 N개의 최대 임계값 차이들이고, 여기서 N은 시스템의 초기화 시에 이루어진 선택이다. 이들 N개의 최대 임계값 차이들은 시간 및 주파수 간격 선택 II 특성화기(64)로 입력된다.
8개의 채널들(S1에서 S8까지)을 나타내는 도 9의 예를 고려하면, 8개의 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)가 있을 것이고, 이들은 각각 시간 및 주파수 간격 선택 II 특성화기(64)에 인가되는 N개의 최대 임계값 차이 출력을 갖는다. 그러므로, 시간 및 주파수 간격 선택 II 특성화기(64)는 8개의 개별 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서들(58) 각각으로부터 N개의 입력들을 수신한다. N이 10인 경우에, 시간 및 주파수 간격 선택 II 특성화기(64)는 80개의 입력을 수신한다.
구조적으로, 시간 및 주파수 간격 선택 II 특성화기(64)는 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)와 유사하다. 즉, 시간 및 주파수 간격 선택 II 특성화기(64)에의 N X 8 개의 입력들은 시간 및 주파수 간격 선택 I 프로세서(58)에 대한 선택 처리와 유사한 단계들에서 버퍼링되고 비교된다. 시간 및 주파수 간격 선택 II 특성화기(64)로 입력된 P개의 최대 임계값 차이들은 망(20) 내의 부대역 튜닝 및 펄스 특성화를 위해서 신호 S0(t)로서 출력된다.
본 발명과 그 이점들에 대하여 상세히 기술하였지만, 첨부된 청구항들 및 그 균등물에 의해 정의된 본 발명의 정신과 범주를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경이 가능하다는 것은 말할 것도 없다.

Claims (22)

  1. 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기(matched detection matrix pulse detector)에 있어서,
    시준 광선(collimated beam of light)과;
    상기 시준 광선이 조사되는 브래그 셀(Bragg cell) -이 브래그 셀은 다양한 변조의 펄스들을 포함하는 입력 신호에 의해 구동되어, 상기 시준 광선을 공간적으로 변조함- 과;
    각각 선택된 길이의 복수의 개구부를 포함하는 불투명 판(opaque plate)과;
    상기 변조된 시준 광선 중에 배치되어, 상기 불투명 판의 평면에 상기 브래그 셀 개구부의 영상을 복수회 복제하는 바이너리 광학 판(binary optical plate)과;
    상기 불투명 판으로부터 상기 공간적으로 변조된 광선의 경로 중에 배치된 광학 렌즈 어셈블리 -이 광학 렌즈 어셈블리는 광 분포의 공간적 푸리에 변환을 생성하고, 그 결과 상기 광학 렌즈 어셈블리의 초점면에서의 광의 세기가 상기 불투명 판의 개구부들에서의 광 분포의 전력 스펙트럼 밀도(power spectral density)에 비례하게 됨- 와;
    상기 광학 렌즈 어셈블리의 초점면에 배치되어, 수신된 광 세기에 응답하여 출력 신호를 생성하는 검출기/프로세서
    를 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불투명 판은 각각의 가늘고 긴 개구부마다의 프리즘을 더 포함하고, 각각의 프리즘은 관련 개구부에 대한 상기 공간적으로 변조된 시준 광선을 상기 광학 렌즈 어셈블리의 초점면의 선택된 영역으로 향하게 하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 출력 신호는 상기 입력 신호의 선택된 펄스들에 대해 상기 펄스의 발생 시간, 주파수 간격 및 지속 시간(duration)을 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불투명 판의 가늘고 긴 개구부는 상기 입력 신호의 펄스들의 대역폭 내의 분해능 소자들(resolution elements)에 의해서 길이가 변화하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 불투명 판으로부터 상기 공간적으로 변조된 광선의 경로 중에 배치된 광학 렌즈 어셈블리는, 슬릿에 대해 수직인 방향으로 개구부를 영상화하고 상기 슬릿에 대해 평행한 방향으로 변환되도록 하여 상기 슬릿에 대해 평행한 방향으로 상기 전력 스펙트럼 밀도를 형성하도록 광을 상기 검출기/프로세서로 향하게 하는 왜상 렌즈(anamorphic lens)를 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  6. 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기에 있어서,
    시준 광선과;
    상기 시준 광선이 조사되는 브래그 셀 -이 브래그 셀은 다양한 변조의 펄스들을 포함하는 입력 신호에 의해 구동되어, 상기 시준 광선을 공간적으로 변조함- 과;
    각각 선택된 길이의 복수의 개구부를 포함하는 불투명 판과;
    상기 변조된 시준 광선 중에 배치되어, 상기 불투명 판의 평면에 상기 브래그 셀 개구부의 영상을 복수회 복제하는 바이너리 광학 판과;
    상기 불투명 판으로부터 상기 공간적으로 변조된 광선의 경로 중에 배치된 광학 렌즈 어셈블리 -이 광학 렌즈 어셈블리는 광 분포의 공간적 푸리에 변환을 생성하고, 그 결과 상기 광학 렌즈 어셈블리의 초점면에서의 광의 세기가 전력 스펙트럼 밀도에 비례하게 됨- 와;
    상기 광학 렌즈 어셈블리의 초점면에 배치되어, 수신된 광 세기에 응답하여 출력 신호들을 생성하는 검출기 어레이와;
    상기 검출기 어레이 출력 신호들을 수신하여 상기 입력 신호의 선택된 펄스들에 대해 선택된 펄스들의 발생 시간, 주파수 간격 및 지속 시간을 생성하는 초점면 프로세서
    를 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 초점면 프로세서는,
    상기 입력 신호의 펄스들에 대한 시간 적분기 -이 시간 적분기는 선택된 비율로 상기 검출기 출력 신호들 중 선택된 것들을 샘플링하여 상기 선택된 출력 펄스들에 대한 시간 적분된 출력을 생성함- 와;
    상기 시간 적분기의 출력을 수신하여 임계값을 초과하는 입력 펄스들에 대한 출력을 생성하는 주파수 적분기와;
    상기 입력 신호의 복수의 펄스들 중 선택된 것들에 대한 튜닝 명령 선택기 -이 튜닝 명령 선택기는 최대 초과치로부터 최소 초과치로의 순서로 배열된 상기 임계값을 초과하는 입력 펄스들을 식별하도록 상기 시간 적분기의 출력을 배열함-
    를 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 초점면 프로세서는, 상기 임계값을 초과하는 순서에 기초하여 상기 입력 신호의 소정수의 펄스들을 선택하기 위한 초기 튜닝 명령 선택 모듈을 더 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  9. 제6항에 있어서, 상기 불투명 판의 가늘고 긴 개구부들은 상기 입력 신호의 펄스들의 대역폭 내의 분해능 소자들에 의하여 길이가 변화하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  10. 제6항에 있어서, 각각의 상기 개구부들마다의 프리즘을 더 포함하고, 각각의프리즘은 상기 공간적으로 변조된 시준 광선을 상기 광학 렌즈 어셈블리의 초점면 상에 영상들의 스펙트럼으로 포커싱하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  11. 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기에 있어서,
    시준 광선과;
    상기 시준 광선이 조사되는 브래그 셀 -이 브래그 셀은 복수의 변조의 펄스들을 포함하는 입력 신호에 의해 구동되어, 그 입력 신호에 응답하여 상기 시준 광선을 공간적으로 변조함- 과;
    각각 선택된 길이를 갖는 복수의 개구부를 포함하는 불투명 판과;
    상기 공간적으로 변조된 시준 광선 중에 배치되어, 상기 광선을 상기 불투명 판의 평면에 영상화하는 제1 광학 렌즈 어셈블리와;
    상기 영상화된 광선의 경로 중에 배치되어, 상기 불투명 판의 평면에 상기 브래그 셀 개구부의 영상을 복수회 복제하는 바이너리 광학 판과;
    상기 불투명 판으로부터 상기 공간적으로 변조된 광선의 경로 중에 배치된 제2 광학 렌즈 어셈블리 -이 제2 광학 렌즈 어셈블리는 광 분포의 공간적 푸리에 변환을 생성하고, 그 결과 상기 제2 광학 렌즈 어셈블리의 초점면에서의 광의 세기가 전력 스펙트럼 밀도에 비례하게 됨- 와;
    상기 제2 광학 렌즈 어셈블리의 초점면에 배치되어, 수신된 광 세기에 응답하여 상기 입력 신호의 펄스들을 식별하는 출력 신호를 생성하는 검출기/프로세서
    를 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 불투명 판의 개구부들은 각각 상기 입력 신호의 펄스들의 지속 시간에 따라서 변화하는 길이를 갖는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 불투명 판의 각각의 상기 개구부들마다의 프리즘을 더 포함하고, 각각의 프리즘은 관련 개구부에 대한 상기 브래그 셀 개구부의 영상을 상기 제2 광학 렌즈 어셈블리의 초점면 상에 선택된 위치에 포커싱하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  14. 제11항에 있어서, 상기 검출기/프로세서는, 검출기 어레이의 출력 신호에 응답하여 상기 입력 신호의 선택된 펄스들을 발생 시간, 주파수 간격 및 지속 시간으로 특성화하기 위한 초점면 프로세서를 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 초점면 프로세서는,
    상기 입력 신호의 펄스들 중 선택된 것들에 대한 시간 적분기 -이 시간 적분기는 상기 선택된 펄스들에 대한 시간 간격 신호를 생성함- 와;
    상기 시간 적분기로부터의 상기 시간 간격 신호에 응답하여 임계값과 비교하여 상기 시간 적분기에 의해 처리된 펄스들에 대응하는 주파수 대역 내의 입력 펄스를 식별하는 주파수 적분기와;
    상기 주파수 적분기의 출력에 응답하여 상기 임계값을 초과하는 펄스들을 상기 임계값을 초과하는 최대치로부터 최소치로의 순서로 배열하는 튜닝 명령 선택기
    를 포함하는 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기.
  16. 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기용의 검출기 및 초점면 프로세서에 있어서,
    소정의 대역폭 내의 입력 신호의 펄스들의 광학 영상에 응답하는 검출기 어레이와;
    상기 검출기 어레이에 결합되고 그 출력 신호들에 응답하여, 상기 검출기 출력 신호를 선택된 비율로 샘플링하여 그 샘플들을 나타내는 출력 신호를 생성하는 시간 적분기와;
    상기 시간 적분기의 출력에 결합되어, 임계값과 비교하여 상기 시간 적분기에 대응하는 주파수 대역 내의 입력 신호의 펄스들을 식별하고 시간, 주파수 대역, 및 임계값을 초과하는 값에 따라서 변화하는 출력을 생성하는 주파수 적분기와;
    상기 주파수 적분기에 결합되고 그 출력들에 응답하여, 상기 입력 신호의 상기 식별된 펄스들을 임계값을 초과하는 값의 최대치로부터 최소치로의 순서로 배열하기 위한 튜닝 명령 선택기
    를 포함하는 검출기 및 초점면 프로세서.
  17. 제16항에 있어서, 상기 시간 적분기는,
    상기 검출기 어레이의 출력을 나이키스트 속도 이상으로 샘플링하기 위한 샘플 검출기와;
    상기 샘플 검출기에 결합되어 상기 검출기 어레이의 샘플 출력을 증폭하기 위한 증폭기와;
    상기 증폭기의 출력에 함께 순차적으로 결합된 복수의 저장 소자 -이 복수의 저장 소자에는 이 저장 소자들의 수보다 하나 적고 순차적으로 접속된 복수의 합산 접합부가 결합되는데, 제1 합산 접합부는 제1 및 제2 저장 소자에 결합되고 순차 접속된 각각의 후속 합산 접합부는 이전의 합산 접합부와 하나의 저장 소자에 결합됨- 와;
    상기 순차 결합된 저장 소자들 중 상기 제1 저장 소자와 상기 합산 접합부들 각각에 결합되어, 상기 검출기 어레이의 샘플들을 다중화하고 이 다중화된 샘플들을 상기 주파수 적분기에 출력하기 위한 멀티플렉서
    를 포함하는 검출기 및 초점면 프로세서.
  18. 제17항에 있어서, 상기 주파수 적분기는, 상기 시간 적분기의 출력에 응답하여 상기 시간 적분기의 출력이 임계 레벨을 초과하는 정도에 따라 크기가 변화하는 신호를 생성하는 임계값 검출기를 포함하는 검출기 및 초점면 프로세서.
  19. 제16항에 있어서, 상기 검출기 어레이는 복수의 선형으로 배열된 검출기 소자들을 포함하고 상기 시간 적분기는 상기 검출기 어레이의 선택된 대역폭을 샘플링하는 검출기 및 초점면 프로세서.
  20. 정합 검출 매트릭스 펄스 검출기용의 검출기 및 초점면 프로세서에 있어서,
    평행 배열된 검출기 어레이들의 어레이를 포함하는 검출기 -상기 검출기 어레이들 각각은 선택된 대역폭 내의 입력 신호의 펄스들에 응답함- 와;
    상기 검출기 어레이들 중 하나에 개별적으로 결합되어 그 출력 신호들을 샘플링하여 상기 입력 신호 내의 펄스들의 발생 시간을 식별하기 위한 복수의 시간 적분기와;
    상기 시간 적분기들 중 하나에 개별적으로 결합되어 그 출력에 응답하여 선택된 주파수 대역 내의 입력 신호 내의 펄스들을 식별하기 위한 복수의 주파수 적분기와;
    상기 복수의 시간 적분기에 결합되어 상기 검출기의 모든 검출기 어레이들로부터의 상기 입력 신호 내의 펄스들의 순서를 배열하기 위한 튜닝 명령 선택기
    를 포함하는 검출기 및 초점면 프로세서.
  21. 제20항에 있어서, 상기 튜닝 명령 선택기는 상기 펄스의 발생 시간, 주파수 간격, 및 지속 시간에 기초하여 상기 입력 신호 내의 선택된 펄스들에 대한 신호들을 출력하는 검출기 및 초점면 프로세서.
  22. 제20항에 있어서, 상기 주파수 적분기는 상기 시간 적분기의 출력을 임계값과 비교하여 상기 펄스 신호가 상기 임계값을 초과하는 양에 기초하여 출력을 생성하는 검출기 및 초점면 프로세서.
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