RU2214608C2 - Акустооптический анализатор спектра - Google Patents
Акустооптический анализатор спектра Download PDFInfo
- Publication number
- RU2214608C2 RU2214608C2 RU2001117536A RU2001117536A RU2214608C2 RU 2214608 C2 RU2214608 C2 RU 2214608C2 RU 2001117536 A RU2001117536 A RU 2001117536A RU 2001117536 A RU2001117536 A RU 2001117536A RU 2214608 C2 RU2214608 C2 RU 2214608C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- band
- input
- pass filter
- narrow
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для визуального анализа амплитудного спектра исследуемых сигналов и определения вида их модуляции. Техническим результатом является повышение избирательности и помехоустойчивости акустооптического анализа спектра путем устранения неидентичности приемных трактов. Акустооптический анализатор спектра содержит лазер, коллиматор, ячейки Брэгга, линзы, матрицы фотодетекторов, индикаторы, приемную антенну, смесители, усилители промежуточной частоты, перемножители, узкополосные фильтры, амплитудные детекторы, сумматор, фазовращатели на 90o, ключ, полосовые фильтры, вычитатель, фильтр нижних частот, инверсные усилители и регулируемые фазовращатели, калибровочный генератор, фазовый детектор и управляющий элемент. Полное подавление ложных сигналов, принимаемых по зеркальному каналу, достигается за счет идентификации приемных трактов, которая обеспечивается с помощью комплексной амплитудно-фазовой системы идентификации. 1 ил.
Description
Предлагаемое устройство относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для визуального анализа амплитудного спектра исследуемых сигналов и определения вида их модуляции.
Известны акустооптические анализаторы спектра (авт. свид. СССР 1626182, 1721534, 1721535, 1734036, 1737358, 1739311, 1767449, 1783450, 1780038; патенты РФ 2014622, 2046358 и другие).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Акустооптический анализатор спектра" (авт. свид. СССР 1721534, G 01 R 23/17, 1989), который и выбран в качестве прототипа.
Указанный анализатор спектра обеспечивает детальный анализ амплитудного спектра и визуальное определение вида модуляции принимаемого сигнала. Это достигается использованием в качестве информативных признаков ширины спектра и изменений в его структуре при умножении фазы принимаемого сигнала на два, четыре и восемь. Кроме того, в данном анализаторе спектра подавляются ложные сигналы (помехи), принимаемые по дополнительным каналам.
Однако полное подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному каналу на частоте f3, возможно только при идентичности приемных трактов. Реальные усилители промежуточной частоты и другие элементы, входящие в состав приемных трактов, имеют отличающиеся характеристики.
Для устранения неидентичности приемных трактов вводится комплексная (амплитудно-фазовая) система идентификации.
Технической задачей изобретения является повышение избирательности и помехоустойчивости акустооптического анализатора спектра путем устранения неидентичности приемных трактов.
Поставленная задача решается тем, что в акустооптический анализатор спектра, содержащий первый смеситель, одним входом подключенный к выходу приемной антенны, а другим - к первому выходу гетеродина, второй смеситель, одним входом подключенный к выходу приемной антенны, а другим - через первый фазовращатель на 90o к второму выходу гетеродина, последовательно включенные первый усилитель промежуточной частоты, сумматор, второй вход которого через второй фазовращатель на 90o соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, первый узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор, ключ, второй вход которого соединен с выходом сумматора, первый перемножитель, второй вход которого также соединен с выходом ключа, первый полосовой фильтр, второй перемножитель, второй вход которого также соединен с выходом первого полосового фильтра, второй полосовой фильтр, третий перемножитель, второй вход которого также соединен с выходом второго полосового фильтра и третий полосовой фильтр, а также последовательно установленные вдоль одной оптической оси лазер, коллиматор и четыре ячейки Брэгга, каждая из которых по ходу продифрагировавшего в ней луча через соответствующую линзу оптически связана с соответствующей матрицей фотодетекторов, установленной в фокальной плоскости этой линзы и выходом подключенной к соответствующему индикатору, введены калибровочный генератор, два регулируемых фазовращателя, второй и третий узкополосные фильтры, второй и третий амплитудные детекторы, вычитатель, фильтр нижних частот, два инверсных усилителя, фазовый детектор и управляющий элемент.
Причем выходы первого и второго смесителей через первый и второй регулируемые фазовращатели соответственно соединены с входами первого и второго усилителей промежуточной частоты, к выходу первого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены второй узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор, вычитатель, второй вход которого через последовательно соединенные третий узкополосный фильтр и третий амплитудный детектор подключен к выходу второго усилителя промежуточной частоты, фильтр нижних частот и первый инверсный усилитель, два выхода которого соединены с управляющими входами первого и второго усилителей промежуточной частоты соответственно, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра, управляющий элемент и второй инверсный усилитель, два выхода которого соединены с управляющими входами первого и второго регулируемых фазовращателей соответственно, вторые входы которых соединены с выходом калибровочного гетеродина.
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого анализатора спектра.
Акустооптический анализатор спектра содержит последовательно оптически соединенные лазер 1, коллиматор 2 и ячейки Брэгга 3 (3.1-3.3), в продифрагмированном луче каждой из которых последовательно установлены линза 4 (4.1-4.3) и матрица фотодетекторов 5 (5.1-5.3) в ее фокальной плоскости, электрическим выходом подключенная к блоку 6 (6.1-6.3) визуальной индикации спектра. При этом по ходу непродифрагированного в первой ячейке Брэгга луча последовательно установлены ячейки Брэгга 3.1-3.3. К выходу приемной антенны 7 последовательно подключены первый смеситель 8, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина 21, первый регулируемый фазовращатель 23, второй вход которого соединен с выходом калибровочного генератора 22, первый усилитель 9 промежуточной частоты, сумматор 14, четвертый перемножитель 15, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны 7, первый узкополосный фильтр 16, первый амплитудный детектор 17, кдюч 18, второй вход которого соединен с выходом сумматора 14, первый перемножитель 10.1, первый полосовой фильтр 11.1, второй перемножитель 10.2, второй полосовой фильтр 11.2, третий перемножитель 10.3 и третий полосовой фильтр 11.3.
К выходу приемной антенны 7 последовательно подключены второй смеситель 20, второй вход которого через первый фазовращатель 19 на 90o соединен с вторым выходом гетеродина 21, второй регулируемый фазовращатель 24, второй вход которого соединен с выходом калибровочной генератора 22, и второй усилитель 12 промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом сумматора 14. К выходу усилителя 9 промежуточной частоты последовательно подключены второй узкополосный фильтр 25, второй амплитудный детектор 27, вычитатель 29, второй вход которого через последовательно включенные третий узкополосный фильтр 26 и третий амплитудный детектор 28 соединен с выходом второго усилителя 12 промежуточной частоты, фильтр 30 нижних частот и первый инверсный усилитель 31, два выхода которых соединены с управляющими входами усилителей 9 и 12 промежуточной частоты соответственно. К выходу второго узкополосного фильтра 25 последовательно подключены фазовый детектор 32, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра 26, управляющий элемент 33 и второй инверсный усилитель 34, два выхода которого соединены с управляющими входами регулируемых фазовращателей 23 и 24 соответственно. Пьезоэлектрические преобразователи ячеек Брэгга 3 (3.1-3.3) соединены с выходами ключа 18, полосовых фильтров 11.1, 11.2 и 11.3 соответственно.
Акустооптический анализатор спектра работает следующим образом.
Принимаемый сигнал, например, с фазовой манипуляцией (ФМн)
Uc(t) = Vc•cos[2πfct+φк(t)+φc],0≤t≤Tc,
где Vс, fс, φc, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;
φк(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем φк(t) = const при Kτи<t<(K+1)τи и может изменяться скачком при t = Kτи, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, N-1), где τи, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc(Tc = N•τи), с выхода приемной антенны 7 одновременно поступает на первые входы смесителей 8, 20 и перемножителя 15. На вторые входы смесителей 8, 20 подаются напряжения гетеродина 21:
Uг1(t) = Vг•cos(2πfгt+φг),
Uг2(t) = Vг•cos(2πfгt+φг+90°).
На выходах смесителей 8 и 20 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 9 и 12 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:
Uпр1(t) = Vпр1•cos[2πfпрt+φк(t)+φпр1],
;
К1 - коэффициент передачи смесителя 8 (первого приемного тракта);
К2 - коэффициент передачи смесителя 20 (второго приемного тракта);
fпр=fc-fг - промежуточная частота;
φпр = φc-φг.
На входы приемных трактов через регулируемые фазовращатели 23 и 24 с выхода калибровочного генератора 22 поступает гармонический калибровочный сигнал
Uк(t) = Vк•cos(2πfкt+φк).
С выходов усилителей 9 и 12 промежуточной частоты калибровочные сигналы выделяются узкополосными фильтрами 25 и 26, частота настройки fн1 которых равна частоте fк (fн1=fк), и после детектирования в амплитудных детекторах 27 и 28 поступают на вычитатель 29 системы амплитудной идентификации.
Uc(t) = Vc•cos[2πfct+φк(t)+φc],0≤t≤Tc,
где Vс, fс, φc, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;
φк(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем φк(t) = const при Kτи<t<(K+1)τи и может изменяться скачком при t = Kτи, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, N-1), где τи, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc(Tc = N•τи), с выхода приемной антенны 7 одновременно поступает на первые входы смесителей 8, 20 и перемножителя 15. На вторые входы смесителей 8, 20 подаются напряжения гетеродина 21:
Uг1(t) = Vг•cos(2πfгt+φг),
Uг2(t) = Vг•cos(2πfгt+φг+90°).
На выходах смесителей 8 и 20 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 9 и 12 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:
Uпр1(t) = Vпр1•cos[2πfпрt+φк(t)+φпр1],
К1 - коэффициент передачи смесителя 8 (первого приемного тракта);
К2 - коэффициент передачи смесителя 20 (второго приемного тракта);
fпр=fc-fг - промежуточная частота;
φпр = φc-φг.
На входы приемных трактов через регулируемые фазовращатели 23 и 24 с выхода калибровочного генератора 22 поступает гармонический калибровочный сигнал
Uк(t) = Vк•cos(2πfкt+φк).
С выходов усилителей 9 и 12 промежуточной частоты калибровочные сигналы выделяются узкополосными фильтрами 25 и 26, частота настройки fн1 которых равна частоте fк (fн1=fк), и после детектирования в амплитудных детекторах 27 и 28 поступают на вычитатель 29 системы амплитудной идентификации.
При неравенстве модулей коэффициентов передачи приемных трактов (К1≠К2) на частоте fк на выходе вычитателя 29 образуется напряжение (положительное или отрицательное), которое через фильтр 30 нижних частот и инверсный усилитель 31 воздействует на управляющие входы усилителей 9 и 12 промежуточной частоты, изменяя их коэффициенты передачи таким образом, что напряжение на выходе вычитателя 29 стремится к нулю. При этом коэффициенты передачи приемных трактов оказываются практически одинаковыми на частоте fк калибровочного сигнала (К1=К2=К).
С выходов узкополосных фильтров 25 и 26 калибровочные сигналы поступают в систему фазовой идентификации, состоящую из фазового детектора 32, управляющего элемента 33, инверсного усилителя 34 и регулируемых фазовращателей 23 и 24. При наличии фазовой неидентичности приемных трактов на выходе фазового детектора 32 образуется напряжение (положительное или отрицательное), которое через управляющий элемент 33 и инверсный усилитель 34 воздействует на управляющие входы фазовращателей 23 и 24, изменяя фазовые сдвиги калибровочных сигналов так, что выходное напряжение фазового детектора 32 стремится к нулю. Так достигается фазовая идентификация приемных трактов.
Наличие сильной корреляции между модулями коэффициентов передачи и между их аргументами на частотах fпр и fк позволяет утверждать практическое равенство модулей коэффициентов передачи и равенство их аргументов на промежуточной частоте (К1=К2=К).
Следовательно, на выходе усилителей 9 и 12 промежуточной частоты образуются напряжения
Uпр3(t) = Vпр•cos[2πfпрt+φк(t)+φпр1],
Uпр4(t) = Vпр•cos[2πfпрt+φк(t)+φпр1-90°],
Напряжение Uпр4(t) с выхода усилителя 12 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 13 на 90o, на выходе которого образуется напряжение
Напряжения Uпр3(t) и Uпр5(t) поступают на два входа сумматора 14, на выходе которого образуется напряжение
UΣ1(t) = VΣ1•cos[2πfпрt+φк(t)+φпр1], 0≤t≤Tc,
где VΣ1 = 2Vпр1.
Напряжение UΣ1(t) с выхода сумматора 14 поступает на второй вход перемножителя 15, на выходе которого образуется напряжение
U1(t) = V1•cos(2πfгt+φг).
Так как частота fн узкополосного фильтра 16 выбирается равной частоте fг гетеродина 21 (fн= fг), то в полосу его пропускания попадает напряжение U1(t), которое после детектирования в амплитудном детекторе 17 поступает на управляющий вход ключа 18 и открывает его. Ключ 18 в исходном состоянии всегда закрыт. При этом напряжение UΣ1(t) с выхода сумматора 14 через открытый ключ 18 поступает на два входа перемножителя 10.1 и на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 3, где происходит его преобразование в акустическое колебание.
Uпр3(t) = Vпр•cos[2πfпрt+φк(t)+φпр1],
Uпр4(t) = Vпр•cos[2πfпрt+φк(t)+φпр1-90°],
Напряжение Uпр4(t) с выхода усилителя 12 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 13 на 90o, на выходе которого образуется напряжение
Напряжения Uпр3(t) и Uпр5(t) поступают на два входа сумматора 14, на выходе которого образуется напряжение
UΣ1(t) = VΣ1•cos[2πfпрt+φк(t)+φпр1], 0≤t≤Tc,
где VΣ1 = 2Vпр1.
Напряжение UΣ1(t) с выхода сумматора 14 поступает на второй вход перемножителя 15, на выходе которого образуется напряжение
U1(t) = V1•cos(2πfгt+φг).
Так как частота fн узкополосного фильтра 16 выбирается равной частоте fг гетеродина 21 (fн= fг), то в полосу его пропускания попадает напряжение U1(t), которое после детектирования в амплитудном детекторе 17 поступает на управляющий вход ключа 18 и открывает его. Ключ 18 в исходном состоянии всегда закрыт. При этом напряжение UΣ1(t) с выхода сумматора 14 через открытый ключ 18 поступает на два входа перемножителя 10.1 и на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 3, где происходит его преобразование в акустическое колебание.
Пучок света от лазера 1, сколлимированный коллиматором 2, проходит через ячейку Брэгга 3 (3.1-3.3) и дифрагирует на акустических колебаниях, возбужденных напряжением UΣ1(t). При этом дифрагирует только примерно десятая часть пучка света источника излучения. На пути распространения дифрагируемой части пучка света устанавливают линзы 4 (4.1-4.3). В фокальных плоскостях указанных линз, формирующих пространственный спектр принимаемого сигнала, установлены матрицы фотодетекторов 5 (5.1-5.3). Причем каждому разрешающему элементу анализируемого частотного диапазона соответствует свой фотодетектор.
Ячейка Брэгга 3 (3.1-3.3) состоит из звукопровода и возбуждающей гиперзвук пьезоэлектрической пластины, выполненной из кристалла ниобата лития соответственно Х- и Y-35o среза. Это обеспечивает автоматическую подстройку по углу Брэгга и работу ячейки в широком диапазоне частот. В качестве блоков 6 (6.1-6.3) индикации могут быть использованы осциллографические индикаторы.
Если на вход анализатора спектра поступает сложный сигнал с бинарной фазовой манипуляцией [ФMн-2,φк(t) = 0,π], то после преобразования по частоте и суммирования через открытый ключ 18 он поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 3 и на два входа перемножителя 10.1, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
U2(t) = V2•cos[4πfпрt+2φпр1], 0≤t≤Tc,
Так как 2φк(t) = 0,2π, то в указанном напряжении фазовая манипуляция уже отсутствует. Напряжение U2(t) выделяется полосовым фильтром 11.1 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 3.1 и на два входа перемножителя 10.2, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
U3(t) = V3•cos[8πfпрt+4φпр1], 0≤t≤Tc,
Это напряжение выделяется полосовым фильтром 11.2 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 3.2 и на два входа перемножителя 10.3, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
U4(t) = V4•cos[16πfпрt+8φпр1], 0≤t≤Tc,
Это напряжение выделяется полосовым фильтром 11.3 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брегга 3.3.
U2(t) = V2•cos[4πfпрt+2φпр1], 0≤t≤Tc,
Так как 2φк(t) = 0,2π, то в указанном напряжении фазовая манипуляция уже отсутствует. Напряжение U2(t) выделяется полосовым фильтром 11.1 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 3.1 и на два входа перемножителя 10.2, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
U3(t) = V3•cos[8πfпрt+4φпр1], 0≤t≤Tc,
Это напряжение выделяется полосовым фильтром 11.2 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 3.2 и на два входа перемножителя 10.3, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
U4(t) = V4•cos[16πfпрt+8φпр1], 0≤t≤Tc,
Это напряжение выделяется полосовым фильтром 11.3 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брегга 3.3.
Ширина спектра Δfc ФМн-2 сигнала определяется длительностью τи элементарных посылок
Тогда как ширина спектра второй Δf2, четвертой Δf4 и восьмой Δf8 гармоник определяется длительностью Тc сигнала
Следовательно, при умножении фазы на два, четыре и восемь спектр ФМн-2 сигнала сворачивается в N раз
и трансформируется в одиночные спектральные составляющие. Это обстоятельство и является признаком распознавания ФМн-2 сигнала. Спектры принимаемого ФМн-2 сигнала и его гармоник визуально наблюдаются на экранах индикаторов 6 (6.1, 6.2, 6.3) соответственно.
Тогда как ширина спектра второй Δf2, четвертой Δf4 и восьмой Δf8 гармоник определяется длительностью Тc сигнала
Следовательно, при умножении фазы на два, четыре и восемь спектр ФМн-2 сигнала сворачивается в N раз
и трансформируется в одиночные спектральные составляющие. Это обстоятельство и является признаком распознавания ФМн-2 сигнала. Спектры принимаемого ФМн-2 сигнала и его гармоник визуально наблюдаются на экранах индикаторов 6 (6.1, 6.2, 6.3) соответственно.
Если на вход анализатора спектра поступает ФМн-4 сигнал
то на выходе полосового фильтра 11.2 образуется ФМн-2 сигнал [φк(t) = 0,π,2π,3π], а на выходе полосовых фильтров 11.2 и 11.3 образуются соответствующие гармонические составляющие
U3(t) и U4(t). В этом случае на экранах индикаторов 6 и 6.1 наблюдаются спектры ФМн-4 и ФМн-2 сигналов, а на экранах индикаторов 6.2 и 6.3 наблюдаются одиночные спектральные составляющие.
то на выходе полосового фильтра 11.2 образуется ФМн-2 сигнал [φк(t) = 0,π,2π,3π], а на выходе полосовых фильтров 11.2 и 11.3 образуются соответствующие гармонические составляющие
U3(t) и U4(t). В этом случае на экранах индикаторов 6 и 6.1 наблюдаются спектры ФМн-4 и ФМн-2 сигналов, а на экранах индикаторов 6.2 и 6.3 наблюдаются одиночные спектральные составляющие.
Если на вход устройства поступает ФМн-8 сигнал
то на выходах полосовых фильтров 11.1 и 11.2 образуются ФМн-4 и ФМн-2 сигналы, а на выходе полосового фильтра 11.3 образуется гармоническое напряжение U4(t). В этом случае на экранах индикаторов 6, 6.1 и 6.2 наблюдаются спектры ФМн-8, ФМн-4 и ФМн-2 сигналов, а на экране индикатора 6.3 наблюдается одиночная спектральная составляющая.
то на выходах полосовых фильтров 11.1 и 11.2 образуются ФМн-4 и ФМн-2 сигналы, а на выходе полосового фильтра 11.3 образуется гармоническое напряжение U4(t). В этом случае на экранах индикаторов 6, 6.1 и 6.2 наблюдаются спектры ФМн-8, ФМн-4 и ФМн-2 сигналов, а на экране индикатора 6.3 наблюдается одиночная спектральная составляющая.
Если на вход устройства поступает 4Мн-2 сигнал, то на выходе полосового фильтра 11.3 образуется частотно-манипулированный сигнал с индексом девиации частоты h=1. При этом его спектр трансформируется в две спектральные составляющие на частотах 4f1 и 4f2, а на выходе полосового фильтра 11.3 образуются две спектральные составляющие на частотах 8f1 и 8f2.
Если на вход устройства поступает 4Мн-3 сигнал, то на выходах полосовых фильтров 11.2 и 11.3 образуются три спектральные составляющие на частотах 4f1, 4fср, 4f2 и 8f1, 8fcp, 8f2, т.е. сплошной спектр трансформируется в три спектральные составляющие. На выходе перемножителя 10.1 спектр 4Мн-3 сигнала трансформируется в другой сплошной спектр, поскольку h<1. Таким образом, на экранах индикаторов 6 и 6.1 визуально будут наблюдаться сплошные спектры.
Если на вход устройства поступает 4Мн-5 сигнал, то на выходе перемножителя 10.3 его сплошной спектр трансформируется в пять спектральных лепестков с пиковыми значениями на частотах 8f1, 8f3 8fср, 8f4 и 8f2. На выходах перемножителей 10.1 и 10.2 сплошной спектр 4Мн-5 сигнала трансформируется в сплошные спектры, т.к. в этом случае h<1. Таким образом, на экранах индикаторов 6, 6.1 и 6.2 будут наблюдаться сплошные спектры; а на экране индикатора 6.3 - пять спектральных лепестков.
Если на вход устройства поступает сигнал с линейной частотной модуляцией (лчм)
Uc(t) = Vc•cos(2πfct++πγt2+φc), 0≤t≤Tc,
скорость изменения частоты внутри импульса;
Δfд - девиация частоты,
то после преобразования по частоте и суммирования на выходе сумматора 14 образуется напряжение
UΣ2(t) = VΣ2•cos[2πfпрt+πγt2+φc], 0≤t≤Tc,
которое поступает на пьезоэлектрическую ячейку Брэгга 3, на два входа перемножителя 10.1, на выходе которого образуется лчм-сигнал
U5(t) = V5•cos(4πfпрt++2πγt2+2φпр1), 0≤t≤Tc,
который выделяется полосовым фильтром 11.1 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 3.1. Так как длительность Тс лчм-сигнала на основной и удвоенной промежуточной частотах одинакова, то увеличение в два раза скорости изменения частоты происходит за счет увеличения в два раза девиации частоты Δfд. Из этого следует, что ширина спектра лчм-сигнала на удвоенной промежуточной частоте в два раза больше его ширины на основной промежуточной частоте (Δf2 = 2Δfc).
Аналогично на выходах перемножителей 10.2 и 10.3 ширина спектра лчм-сигнала увеличивается в 4 и 8 раз. Следовательно, на экране индикатора 6 визуально наблюдается спектр лчм-сигнала, а на экранах индикаторов 6.1-6.3 наблюдаются спектры сигналов, ширина которых в 2, 4 и 8 раз больше ширины спектра исходного лчм-сигнала. Это обстоятельство и является признаком распознавания лчм-сигнала.
Uc(t) = Vc•cos(2πfct++πγt2+φc), 0≤t≤Tc,
Δfд - девиация частоты,
то после преобразования по частоте и суммирования на выходе сумматора 14 образуется напряжение
UΣ2(t) = VΣ2•cos[2πfпрt+πγt2+φc], 0≤t≤Tc,
которое поступает на пьезоэлектрическую ячейку Брэгга 3, на два входа перемножителя 10.1, на выходе которого образуется лчм-сигнал
U5(t) = V5•cos(4πfпрt++2πγt2+2φпр1), 0≤t≤Tc,
который выделяется полосовым фильтром 11.1 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки Брэгга 3.1. Так как длительность Тс лчм-сигнала на основной и удвоенной промежуточной частотах одинакова, то увеличение в два раза скорости изменения частоты происходит за счет увеличения в два раза девиации частоты Δfд. Из этого следует, что ширина спектра лчм-сигнала на удвоенной промежуточной частоте в два раза больше его ширины на основной промежуточной частоте (Δf2 = 2Δfc).
Аналогично на выходах перемножителей 10.2 и 10.3 ширина спектра лчм-сигнала увеличивается в 4 и 8 раз. Следовательно, на экране индикатора 6 визуально наблюдается спектр лчм-сигнала, а на экранах индикаторов 6.1-6.3 наблюдаются спектры сигналов, ширина которых в 2, 4 и 8 раз больше ширины спектра исходного лчм-сигнала. Это обстоятельство и является признаком распознавания лчм-сигнала.
Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема полезных сигналов по основному каналу на частоте fс.
Если ложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте f3
U3(t) = V3•cos(2πf3t+φ3), 0≤t≤T3,
то усилителями 9 и 12 промежуточной частоты выделяются
Uпр6(t) = Vпр6•cos(2πfпрt+φпр6),
Uпр7(t) = Vпр6•cos(2πfпрt+φпр6+90°), 0≤t≤T3,
fпр=fг-f3 - промежуточная частота;
φпр = φг-φ3.
Напряжение Uпр7(t) с выхода усилителя 12 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 13 на 90o, на выходе которого образуется напряжение
Напряжения Uпр6(t) и Uпр8(t), поступающие на два входа сумматора 14, на его выходе компенсируются. Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте f3, подавляется.
U3(t) = V3•cos(2πf3t+φ3), 0≤t≤T3,
то усилителями 9 и 12 промежуточной частоты выделяются
Uпр6(t) = Vпр6•cos(2πfпрt+φпр6),
Uпр7(t) = Vпр6•cos(2πfпрt+φпр6+90°), 0≤t≤T3,
fпр=fг-f3 - промежуточная частота;
φпр = φг-φ3.
Напряжение Uпр7(t) с выхода усилителя 12 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 13 на 90o, на выходе которого образуется напряжение
Напряжения Uпр6(t) и Uпр8(t), поступающие на два входа сумматора 14, на его выходе компенсируются. Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте f3, подавляется.
Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому комбинационному каналу на частоте fк1
Uк1(t) = Vк1•cos(2πfк1t+φк1), 0≤t≤Tк1,
то усилителями 9 и 12 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
Uпр9(t) = Vпр9•cos(2πfпрt+φпр9),
Uпр10(t) = Vпр9•cos(2πfпрt+φпр9+90°), 0≤t≤Tк1,
fпр=2fг-fк1 - промежуточная частота;
φпр9 = φг-φк1.
Напряжение Uпр10(t) с выхода усилителя 12 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 13 на 90o, на выходе которого образуется напряжение
Напряжения Uпр9(t) и Uпр11(t), поступающие на два входа сумматора 14, на его выходе компенсируются. Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте fк1, подавляется.
Uк1(t) = Vк1•cos(2πfк1t+φк1), 0≤t≤Tк1,
то усилителями 9 и 12 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
Uпр9(t) = Vпр9•cos(2πfпрt+φпр9),
Uпр10(t) = Vпр9•cos(2πfпрt+φпр9+90°), 0≤t≤Tк1,
fпр=2fг-fк1 - промежуточная частота;
φпр9 = φг-φк1.
Напряжение Uпр10(t) с выхода усилителя 12 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 13 на 90o, на выходе которого образуется напряжение
Напряжения Uпр9(t) и Uпр11(t), поступающие на два входа сумматора 14, на его выходе компенсируются. Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте fк1, подавляется.
Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму комбинационному каналу на частоте fк2
Uк2(t) = Vк2•cos(2πfк2t+φк2), 0≤t≤Tк2,
то усилителями 9 и 12 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
Uпр12(t) = Vпр12•cos(2πfпрt+φпр12),
Uпр13(t) = Vпр12•cos(2πfпрt+φпр12-90°), 0≤t≤Tк2,
fпр=fк2-2fг - промежуточная частота;
φпр12 = φк2-φг.
Напряжение Uпр13(t) с выхода усилителя 12 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 13 на 90o, на выходе которого образуется напряжение
Напряжения Uпр12(t) и Uпр14(t) поступают на два входа сумматора 14, на выходе которого образуется напряжение
UΣ3(t) = VΣ3•cos(2πfпрt+φпр12), 0≤t≤Tк2,
где VΣ3 = 2Vпр12.
Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 15, на первый вход которого подается принимаемый сигнал (помеха) Uк2(t). На выходе перемножителя 15 образуется
Uпр6(t) = V6•cos(4πfгt+φг),
которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 16. Ключ 18 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте fк2, подавляется.
Uк2(t) = Vк2•cos(2πfк2t+φк2), 0≤t≤Tк2,
то усилителями 9 и 12 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:
Uпр12(t) = Vпр12•cos(2πfпрt+φпр12),
Uпр13(t) = Vпр12•cos(2πfпрt+φпр12-90°), 0≤t≤Tк2,
fпр=fк2-2fг - промежуточная частота;
φпр12 = φк2-φг.
Напряжение Uпр13(t) с выхода усилителя 12 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 13 на 90o, на выходе которого образуется напряжение
Напряжения Uпр12(t) и Uпр14(t) поступают на два входа сумматора 14, на выходе которого образуется напряжение
UΣ3(t) = VΣ3•cos(2πfпрt+φпр12), 0≤t≤Tк2,
где VΣ3 = 2Vпр12.
Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 15, на первый вход которого подается принимаемый сигнал (помеха) Uк2(t). На выходе перемножителя 15 образуется
Uпр6(t) = V6•cos(4πfгt+φг),
которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 16. Ключ 18 не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте fк2, подавляется.
Таким образом, предлагаемый анализатор спектра по сравнению с прототипом позволяет повысить избирательность и помехоустойчивость путем полного подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному каналу. Причем полное подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному каналу, достигается за счет идентификации приемных трактов, которая обеспечивается с помощью комплексной (амплитудно-фазовой) системы идентификации.
Claims (1)
- Акустооптический анализатор спектра, содержащий первый смеситель, одним входом подключенный к выходу приемной антенны, а другим - к первому выходу гетеродина, второй смеситель, одним входом подключенный к выходу приемной антенны, а другим - через первый фазовращатель на 90o - к второму выходу гетеродина, последовательно включенные первый усилитель промежуточной частоты, сумматор, второй вход которого через второй фазовращатель на 90o соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом приемной антенны, первый узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор, ключ, второй вход которого соединен с выходом сумматора, первый перемножитель, второй вход которого также соединен с выходом ключа, первый полосовой фильтр, второй перемножитель, второй вход которого также соединен с выходом первого полосового фильтра, второй полосовой фильтр, третий перемножитель, второй вход которого также соединен с выходом второго полосового фильтра, и третий полосовой фильтр, а также последовательно установленные вдоль одной оптической оси лазер, коллиматор и четыре ячейки Брэгга, каждая из которых по ходу продифрагировавшего в ней луча через соответствующую линзу оптически связана с соответствующей матрицей фотодетекторов, установленной в фокальной плоскости этой линзы и выходом подключенной к соответствующему индикатору, при этом пьезоэлектрический преобразователь первой ячейки Брэгга соединен с выходом ключа, пьезоэлектрический преобразователь второй ячейки Брэгга - с выходом первого полосового фильтра, пьезоэлектрический преобразователь третьей ячейки Брэгга - с выходом второго полосового фильтра, пьезоэлектрический преобразователь четвертой ячейки Брэгга - с выходом третьего полосового фильтра, отличающийся тем, что в него введены калибровочный генератор, два регулируемых фазовращателя, второй и третий узкополосные фильтры, второй и третий амплитудные детекторы, вычитатель, фильтр нижних частот, два инверсных усилителя, фазовый детектор и управляющий элемент, причем к выходу первого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены второй узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор, вычитатель, второй вход которого через последовательно соединенные третий узкополосный фильтр и третий амплитудный детектор подключен к выходу второго усилителя промежуточной частоты, фильтр нижних частот и первый инверсный усилитель, два выхода которого соединены с управляющими входами первого и второго усилителей промежуточной частоты соответственно, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего узкополосного фильтра, управляющий элемент и второй инверсный усилитель, два выхода которого соединены с управляющими входами первого и второго регулируемых фазовращателей соответственно, вторые входы которых соединены с выходом калиброванного генератора, третьи входы соединены с выходами первого и второго смесителей, а выходы подключены к вторым входам первого и второго усилителей промежуточной частоты соответственно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001117536A RU2214608C2 (ru) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | Акустооптический анализатор спектра |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001117536A RU2214608C2 (ru) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | Акустооптический анализатор спектра |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001117536A RU2001117536A (ru) | 2003-06-20 |
| RU2214608C2 true RU2214608C2 (ru) | 2003-10-20 |
Family
ID=31988220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001117536A RU2214608C2 (ru) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | Акустооптический анализатор спектра |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2214608C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114095087A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-02-25 | 中国人民解放军空军预警学院 | 一种基于光电振荡器的镜像抑制下变频接收系统及方法 |
| US11313930B1 (en) | 2020-11-13 | 2022-04-26 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Alternation pulsed double resonance detection scheme for gapless detection in atomic vapor quantum sensors |
-
2001
- 2001-06-19 RU RU2001117536A patent/RU2214608C2/ru active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11313930B1 (en) | 2020-11-13 | 2022-04-26 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Alternation pulsed double resonance detection scheme for gapless detection in atomic vapor quantum sensors |
| CN114095087A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-02-25 | 中国人民解放军空军预警学院 | 一种基于光电振荡器的镜像抑制下变频接收系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5737076A (en) | Method and apparatus for determining substances and/or the properties thereof | |
| EP0180449A2 (en) | An acousto-optic dispersive light filter | |
| CA1194972A (en) | Acousto-optical channelized processor | |
| US4653869A (en) | Acousto-optic dispersive light filter | |
| JP2000193557A (ja) | 波長分散測定装置及び偏波分散測定装置 | |
| US6473222B2 (en) | Hyper-heterodyning, expanded bandpass apparatus and method | |
| US4558925A (en) | Multi-function acousto-optic signal processor | |
| RU2214608C2 (ru) | Акустооптический анализатор спектра | |
| RU2439811C1 (ru) | Акустооптический приемник | |
| US4255048A (en) | Direction sensitive laser velocimeter | |
| RU2333539C1 (ru) | Учебный прибор по акустооптике | |
| RU2014622C1 (ru) | Акустооптический анализатор спектра | |
| Yatsuda et al. | Calculation and optical measurement of SAW diffraction pattern of slanted finger SAW filters on YZ LiNbO/sub 3/and 128YX LiNbO/sub 3 | |
| RU2010435C1 (ru) | Устройство обнаружения вида фазоманипулированных сигналов | |
| RU1783450C (ru) | Акустооптический анализатор спектра | |
| RU2329602C1 (ru) | Акустооптический приемник | |
| RU2134490C1 (ru) | Акустооптический приемник | |
| RU1800381C (ru) | Акустооптический анализатор | |
| RU2325761C1 (ru) | Акустооптический приемник | |
| RU1780038C (ru) | Акустооптический анализатор спектра | |
| RU2585802C1 (ru) | Акустооптический перестраиваемый фильтр | |
| RU2001117536A (ru) | Акустооптический анализатор спектра | |
| SU1721534A1 (ru) | Акустооптический анализатор спектра | |
| RU2270522C1 (ru) | Устройство для распознавания информационных сигналов | |
| RU2291575C1 (ru) | Акустооптический приемник |