RU1793399C - Адаптивна оптическа след ща система - Google Patents

Description

.Изобретение относитс  к области квантовой радиотехники и может быть использовано в информационных и измерительных устройствах.

Известна адаптивна  оптическа  система , содержаща  решетку из N когерентных излучателей, в каждый канал которой ввод тс  модулирующие пробные сигналы н.а

частотах wi, .... дл  создани  фазовой модул ции с помощью фазовых модул торов , управл емые входы которых соединены с выходами модулирующих генераторов. Модулированный по фазе сигнал от каждого излучател  передающей апертуры интерфе .рирует с сигналами всех остальных излучателей .и создает пространственную интерференционную картину. ,д.л/ ..., ,

Отраженный от цели сигнал регистрируетс  оптическим приемником. С выхода оптического приемника электрический сигнал поступает через матрицу полосовых фильтров , синхронные детекторы на фильтры нижних частот, которые выдел ют сигналы ошибок в каждом кан але ...ч,,:;;;;; ;.,-: -:. . -.

Зфнчт KmBmSJn( фт ф топ), (1)

где Km - коэффициент передачи цепи, поло- совой фильтр-синхронный детектор-фильтр

нижних частот, Вт ( X. А| + Нт) Am

Нп

амплитудный множитель,NN .:. . : :. -

-Y V АкА|Срз( (рк. р у-параметрадаптаk 1i i ;,,. -;/-; .. /Г: -;...; ции, / m полный набег фазы вдоль траек тории распространени  в m-ном оптическом

. --. . N: : : - ... - . .-: ..

канале, ртоп- л /(N-1)-опорна  фаза

..;:, .; -- - . дл  rn-ного канала, ам плйтуда и пбл рность которых задают фа зовую коррекцию, вносимую в каждый канал фазовыми модул торами . . . .. .

Результатом работы системы  вл етс  выравнивание длины оптических путей от всех излучателей . При этом режиме слежение за объектом осуществл етс  в пределах диаграммы направленности отдельного излучател . В устройстве-прототипе слежение за объектом происходит широких пределах по азимуту (0-2 п) и углу места ( ). Причем информацию о смещении объекта по азимуту несут два канала, управл ющие фазами крайних излучателей, расположенных на оси X, по углу места два канала, управл ющие фазами диаметрально расположенных на оси Y излучателей.

Разности сигналов ошибки на выходах фильтров нижних частот соответствующих каналов, несущих информацию о смещении объекта по азимуту (углу места)

5фнчп Зфнчт - KnBnSln( pn - ) KmBmSin( )(2)

подаютс  через усилители мощности на двигатели коррекции по азимуту (углу места)

5 положени  решетки, которые свод т к О эти разности, разворачива  решетку излучателей .

Выражение (2) при приближении системы к концу процесса адаптации, когда

О РОШП рпоп малы и когда В Вп Вт (используетс  автоматическа  регулировка усилени  в каналах), можно переписать в виде ; ; :.; ... :.

.j.Зфнчп Зфнчт - КтВ рошт КпВ(ошт - ошп )- .ДКВуйошт- (3) ГдеКт Кп+ АК. : ;. - /

Как видно из выражени  (3), различие в коэффициентах усилени  ДК в электронной

20 части схемы от входов полосовых фильтров до выходов фильтров нижних частот приводит к уменьшению; точности слежени  за объектом на величину АКБ ошт Это  вл етс  недостатком описанного устройства.

25 Цель изобретени -повышение точности слежени  за объектом по угловым коор- :динатам.;: . f.: -. -;;: ; : .;. ,-::;

: Поставленна  цель достигаетс  введением коммутатора, сумматора, блока кр30 манд, ключа и элементов И, а в первый и второй каналы управлени  введены регулируемый усилитель, блок пам ти, переключатель и пороговый блок, при этом выход оптического приемника соединен с первым

35 входом коммутатора,;второй вход которого соединен с выходом сумматора, четвертые выходы первого и второго каналов управлени  соединены с одноименными входами элементами 1/1, выход которого через ключ

40 соединен с управл ющими входами первого и второго каналов управлени  и коммутатора , п тый и шестой выходы первого канала управлени  соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, п тый

45 и шестой выходы второго канала управлени  соединены соответственно с третьим и четвертым входами сумматора, первый вход

:.-. блока команд соединен с синхровходами первого и второго каналов управлени , вто50 рой выход блока команд соединен с управл ющим входом ключа, в каждом из каналов управлени  выход первого полосового фильтра соединен с вторым входом первого синхронного детектора через управл емый

55 усилитель, выход блока вычитани  соединен с входами порогового блока и переключател , первый выход которого соединен с входом блока пам ти, выход которого соединен с управл ющим входом регулируемого усилител , второй вход переключател  соединен с входом усилител  мощности, а управл ющим входом, синхровходом и четвертым , п тым и шестым выходами каждого из пе рвого и второго каналов управлени  соответственно  вл ютс  управл ющий вход пе- реключател , синхровхрд блока пам ти, вь ход порогового блока, выход первого генератора и выход второго генератора.

На чертеже представлена схема системы . ...- : ; . : .,-; , . .. Система содержит решетку из N коге- 1тных излучателей 1, элементы излучаю- й апертуры 2, фазовые модул торы 3, ический приемник 4, сумматоры 5, 13, 33, коммутаторы 6, 26. блок команд 7, переключатель 8, элемент И 9, первый канал

ре

,Щ

оп

14

Дв

.1.0

му ме .15 бл эк пам ти 19, синхронные детекторы 20,

управлени  положением решетки по азиу , второй канал 11 управлени  по углу

;та, каналы фокусировки 12, генераторы

1В, 34, полосовые фильтры 17, 18, 30,

21 31, регулируемый усилитель 22, фильтры нижних частот 23,24, 33, блок вычитани  25, по эоговый блок 27, усилитель мощности 28,

лгатель 29.

Решетка из W когерентных излучателей 1 оптически св зана .с матрицей фазовых мсщул торов 3, которые управл ютс  электрическими сигналами с выходов сумматоров 13:,- 14, 33. Выход оптического

пр

му

в

темника подсоедин етс  с помощью кбм

гатора б к полосовым фильтрам 1.7.18, 30

в режиме Слежени ; ,: .. . . .. В дальнейшем рассмотрим работу устро че первого канала управлени  по азимуту, так

icTSa как в статическом, так и вдинами- :ком состо нии на примере работы

ка работа второго канала управлени  по углу места аналогична.. : Регулируемый усилитель 22 обеспечивает выравнивание коэффициентов усилений в адаптивных каналах управлени  фа шми в режиме подготовки системы к ра-: бон бив режиме слежени  за объектом, Син- хрс иные детекторы 20, 21 выполн ют роль перемножителей двух .гармонических колебаний , одно из которых амплитудно-моду- л и эо в а н н о е, а другое -: о по р но е от модулирующих генераторов 15, 16. После перемножени  двух синусоидэльных коле- 6at-ий с одинаковой частотой получаетс  cyivMa посто нной составл ющей и колебаний удвоенной час тоты, Дл  выделени  ква- зиг осто нных: составл ющих; так как в наием случае амплитуда сигнала мен етс  во иремёнй, служат фильтры нижних частЬт 23, J24. Блок вычитани  25  вл етс  управл ющим блоШм дл   двигател  коррекции по ази муту-положени  решетки 29, дл  нор- магьной работы которого служит усилитель

мощности 28, Блок команд 7 обеспечивает вместе с переключателем 8, элементом И 9, пороговым блоком 27, коммутаторами 6, 26, сумматором 5 и регулируемым усилителем 22 выравнивание коэффициентов передачи в адаптивных каналах. Блок пам ти 19 выдает информацию о неидентичности коэффициентов передачи адаптивных каШл6:в нас регулируемый усилитель 22 как в режиме

подготовки системы к работе, так ив режи- ме.слежени , В исходном состо нии предполагаетс , что блок пам ти обнулен.

Устройство работает следующим образом . При подготовке системы к работе с

выхода блока команд 7 подаетс  сигнал на

переклю.чатедьЗ, котбрый управл ет коммутаторами 6, 26. Коммутатор 6 подсоедин ет

выходы генераторов 15, 16 через сумматор

5 на вход первого канала управлени  10.

Сигналы с генераторов 15,16 пропускаютс  через полосовые фильтры 17, 18, настроен - ныё на мбдуййрующиё частоты uJi , сйз ср- ртветственно.. Сигналы с выходов полоеовых фильтров 17, 18, которые равны

соответственно . ....

Si7 BsinoM t, - .......... .. .... ,Sl8 Bs|.n 6«3 t, . (4) . пбда ютс  на входу син х рйнн ы : детёкто рбв 20, 21, которые управл ютс  генераторами

15,. 16. Фильтры нижних частот23, 24 выде- л ют сигналы ошибки, обусловленные неи- дентичностыр каналов, которые соответственно равны

S23-KiB,

324 ;КзВ,(5) где Ki, Кз - коэффициенты передачи цепи: полосовой фильтр-синхронный детектор - фильтров нижних частот первого и третьего адаптивных каналов. На выходе блока вычи-.

тани  25 по вл етс  сигнал разности, который несет информацию о неидентичности . коэффициентов передачи адаптивных кана- лов л определ етс 

-S24 К{В - КзВ ВА) (6) .

Сигнал, с выхода блока вычитани  25 поступает через коммутатор 26 на блок па- м ти 19, с выхода которого проходит на вход .регулируемого усилител  22. При достижении минимального уровн  сигнал с блока .

вычитани  25 поступает через пороговый блок 27 на элемент И 9, на второй вход которого поступает сигнал со второго канала управлени  11. Когда скорректированы адаптивные каналы управлени  по азимуту

и углу места, тогда сигнал с выхода элемента И 9 поступает на переключатель 8, который переводит коммутаторы 6, 26 в режим еле-, жени  за объектом, при котором выход оптического- приемника 4 подключаетс  к

адаптивным каналам управлени . Причем в этом режиме на управл ющий вход регулируемого усилител  22 поступает управл ющий сигнал коррекции с выхода блока пам ти 19.

В режиме слежени  системы за объектом ее работа аналогична работе устройства-прототипа . При слежении объекта в картинной плоскости относительно оси излучающей апертуры на выходах фильтров нижних частот 23 и 24 дл  канала управлени  по азимуту по вл ютс  сигналы, которые подаютс  на блок вычитани  25, на выходе которого сигнал пропорционален смещению объекта по азимуту/Этот сигнал через коммутатор 26 поступает на усилитель

мощности 28, который усиливает его до величины , необходимой дл  нормальной работы двигател  коррекции по азимуту 29. Двигатель коррекции по азимуту разворачивает решетку излучателей передающей

апертуры1 Таким образом, чтобы совместить максимум диаграмм направленности с центром излучени  апертуры.

:,-. :, -: ;.-.:, : -::;.: :; :/ху; :

Формул з и з о б р ё f е н и   . Адаптивна  оптическа  след ща  система , содержаща  решётку из когерентных из- лучателей, N фазовых йодул торовГ оптический приёмник, N-4 каналов фокуси-

ровки и первый и второй каналы управлени , первый и второй выходы первого канала управлени  соединены с управл ю- щими входами первого и третьего фазовых модул торов, первый и второй выходы вто рого канала управлени  соединены с управ- л ющйми входами .соответственно второго и четвертого фазовых модул торов, выходы каждого из каналов фокусировки соединены с управл ющими входами соотвётсТву- ющих остальных из N фазовых Модул торов, третьи выходы первого и второгв. каналов управлени  соёДинён ы механически с решёткой из N когерентный излучателей, первый и второй каналы управлени  содержат первый и второй полосовые фил ь тры, первый и второй синхронные детекторы, первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй блоки сложени , первый и второй генераторы, блок вычитани  и после- довательно соединенные усилитель мощности и двигатель, при этомI выход первого синхронного детектора через первый фильтр нижних частот соединен с первыми входам.и блока вычитани  и .первого блока елбжён и , вы хрд п ёр вбго генератора соёди- нён с втдрым вхбдбм первого блока сл6жёни  и пёрҐым входом перво/о синхрбннЬго деТёктбра, выход второго синхронного де- тё тб расЬёдйнен через второй фильтр ниж- ййх:частот с первым входом второго блока

сложени  и втбр ьГмвхЬдбм блока вЫчйта- ки , выход второго генератора соединён с первым вхрдбм второго сйнхроннбгб детек- тбрйi и ifбрым входом вторбгр блока слбже- ни , выход втбрбгб пблбсоёбгб фильтра соединен 6 первым входом втброго синхроннбгб дётектбра, а входом и первым вторым и третьим выходами каждосб из каналов управлени  соответственно  вл ютс  соединенные между собой входы первого и второго полосовых фильтров, выходы первого и второго блоков сложени  и выход двигател , а каждый из N-4 каналов фокусировки со- держитхенератор и последовательно соединенные полосовой фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот и блок сложени , при этом выход генератора соединен с вторыми входами синхронного детектора и блока сложени , а входом и. выходом каждого из. N-4 каналов фокусировки соответственно  вл ютс  вход полосового фильтра и выход блока сложени , о тли ч а ю щ а   с   тем, что, с целью повышени  точности слежени  за объектом по угловым координатам, введены коммутатор, сумматор, блок команд , ключ и элемент И, а в первый и второй Каналы управлени  введены регулируемый усилитель, блок пам ти, переключатель и пороговый блок, при этом выход оптического приемника соединен.с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом сумматора, четвертые выходы первого и второго каналов управлени  соединены с входами элемента И, выход торогб через ключi соединен с управл ющими входами первого и второго каналов управлени  и коммутатора, п тый и шестой выходы первого канала управлени  соединён у соответственно с первым, и вторым входами сумматора, п тый и шестой выходы второго канала управлени  соединены соответственно с третьим й Чётвертым входами .сумматора, первый выход блока.команд со- единен с управл ющим входом кл1бча, в каж-- дом из каналов управлени  выход nepsWo : полосового фильтра соединён.с втЬрым входом первого синхронного детектора:ч ёрёз. регулируемый усилитель, выход блока вычй- : тани  соединен с входами пб рогбвбгб блока и .переключател , первый выхбд которогб соединён с входЬм блока пам ти, выход которого соединён с управл ющим входом

регулируемого усилител , второй вход пере-каналов управлени  соответственно  вл  ключател  соединен с входом усилител ютс  управл ющий вход переключател ,

ощности, а управл ющим входом, синх-синхровход блока пам ти, выход пброговоровходом и четвертым, п тым и шестым вы-го блока, выход первого генератора и выход

ходами каждого из первого и второговторого генератора.