RU2421740C2 - Способ определения частоты радиосигналов в акустооптическом приемнике-частотомере в линейном режиме работы фотоприемника - Google Patents
Способ определения частоты радиосигналов в акустооптическом приемнике-частотомере в линейном режиме работы фотоприемника Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421740C2 RU2421740C2 RU2009104646/28A RU2009104646A RU2421740C2 RU 2421740 C2 RU2421740 C2 RU 2421740C2 RU 2009104646/28 A RU2009104646/28 A RU 2009104646/28A RU 2009104646 A RU2009104646 A RU 2009104646A RU 2421740 C2 RU2421740 C2 RU 2421740C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- levels
- photodiodes
- acousto
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокоточного измерителя параметров радиосигналов в частотомерах и демодуляторах частотно-модулированных сигналов диапазона СВЧ. Способ заключается в том, что на электрический вход акустооптического дефлектора подают анализируемый радиосигнал, где преобразовывают его в акустический и далее в оптический сигнал. Затем подвергают его Фурье-преобразованию с фиксацией распределения его интенсивности JV-элементной линейкой фотодиодов, далее формируют на их выходах видеосигналы с уровнями, пропорциональными уровням упомянутого распределения интенсивности, после чего вычисляют частоту радиосигнала, отождествляемую с абсциссой оси симметрии распределения интенсивности светового сигнала, дискретизированного фотодиодами. Изобретение обеспечивает увеличение точности измерения частоты радиосигнала. 6 ил.
Description
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокоточного измерителя параметров радиосигналов в частотомерах и демодуляторах частотно-модулированных сигналов диапазона СВЧ.
Известен (см. фиг.1) способ измерения несущей частоты радиосигналов, реализованный в акустооптическом процессоре (Гуревич А.С., Нахмансон Г.С. Обнаружение и измерение частоты узкополосных радиосигналов на фоне помех в акустооптоэлектронном спектроанализаторе. // Известия ВУЗов СССР - Радиоэлектроника. - 1981. - Т.24. - №4. - С.26-33), заключающийся в том, что сигнал S(t), частота которого подлежит измерению, подают на электрический вход акустооптического дефлектора 2, где он преобразуется в акустический сигнал, с которым взаимодействует лазерное излучение 1, в результате чего формируют световой сигнал, над которым с помощью линзы 3 выполняют операцию оптического интегрирования с последующим детектированием при помощи линейки фотоприемников 4, состоящей из дискретного набора фотодиодов, формирующих набор видеосигналов, обрабатывая которые электронной системой 5 и решающим устройством 6, определяют порядковый номер фотодиода с максимальным уровнем сигнала и значение частоты сигнала S(t), соответствующей найденному номеру.
Признаками аналога, совпадающими с признаками предлагаемого изобретения, являются подача радиосигнала на электрический вход акустооптического дефлектора, его преобразование в дефлекторе в акустический аналог, преобразование акустического аналога в световой сигнал, операция оптического интегрирования (операция Фурье-преобразования в заявляемом способе), детектирование светового сигнала фотодиодами линейки фотоприемников, формирование на их выходах видеосигналов с последующей обработкой и вычислением частоты радиосигнала, отождествляемой с абсциссой оси симметрии распределения интенсивности светового сигнала, продетектированного фотодиодами.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является низкая точность измерения частоты радиосигналов, которая для полосы рабочих частот процессора ΔfΣ и числа фотодиодов N в линейке фотоприемников не превышает величины 0,5(ΔfΣ/N), что соответствует половине частотного интервала между фотодиодами.
Известен также способ (см. фиг.2) измерения несущей частоты радиосигналов, реализованный в акустооптическом приемнике-частотомере (Роздобудько В.В., Дикарев Б.Д. Высокоточный акустооптический приемник-частотомер комбинированного типа. // Радиотехника. 2003. - №9. - С.31-36), заключающийся в том, что сигнал S(t), частота которого подлежит измерению, подают на электрический вход акустооптического дефлектора 2, где он преобразуется в акустический сигнал, с которым взаимодействует лазерное излучение 1, в результате чего формируют световой сигнал, над которым с помощью интегрирующей линзы 3 выполняют операцию Фурье-преобразования и детектирование при помощи линейки фотоприемников 4, формирование на их выходах видеосигналов, которые усиливают затем видеоусилителями 7, сравнивают с пороговым уровнем в пороговых устройствах 8 (при превышении порогового уровня уровнем видеосигнала пороговое устройство срабатывает), с последующим грубым определением частоты радиосигнала регистрирующим устройством I - 9 и уточнением частоты с использованием коммутатора - 10, дискриминатора - 11 и регистрирующего устройства II - 12 путем сопоставления уровней сигналов Un и U3, снимаемых с двух крайних фотодиодов, уровни которых превышают уровень 14 (фиг.3) срабатывания пороговых устройств и путем уточнения положения максимума распределения светового сигнала 13 (фиг.3), продетектированного фотодиодами линейки фотоприемников.
Признаками аналога, совпадающими с признаками предлагаемого изобретения, являются подача радиосигнала на электрический вход акустооптического дефлектора, его преобразование в дефлекторе в акустический аналог, преобразование акустического аналога в световой сигнал, операция Фурье-преобразования, детектирование светового сигнала фотодиодами линейки фотоприемников, формирование на их выходах видеосигналов с последующей обработкой и вычислением частоты радиосигнала, отождествляемой с абсциссой оси симметрии распределения интенсивности светового сигнала, продетектированного фотодиодами.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является недостаточная точность измерения частоты радиосигналов при значительном усложнении схемы устройства.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ-прототип, реализованный в акустооптическом частотомере (фиг.4) (Роздобудько В.В. Широкополосные акустооптические измерители частотных и фазовых параметров радиосигналов. // Радиотехника. - 2001. - №1. - С.79-92) и заключающийся в том, что на электрический вход акустооптического дефлектора 2 подают измеряемый радиосигнал S(t), в акустооптическом дефлекторе он преобразуется в акустический сигнал, с которым взаимодействует лазерное излучение 1, сформированное лазером 15 и коллиматором 16, в результате чего формируют световой сигнал, над которым с помощью линзы 3 выполняют операцию Фурье-преобразования с последующим детектированием при помощи линейки фотоприемников 4, состоящей из дискретного набора фотодиодов, формирующих набор видеосигналов, которые усиливают затем видеоусилителями 7, сравнивают с пороговым уровнем в пороговых устройствах 8 (при превышении порогового уровня уровнем видеосигнала пороговое устройство срабатывает), далее определяют номера первого mп и последнего mз сработавшего порогового устройства (см. фиг.5, на котором: 13 - распределение светового сигнала, продетектированное фотодиодами линейки фотоприемников, 14 - уровень порога) и определяют частоту радиосигнала при помощи решающего устройства 6 по формуле
где fH - начальная частота диапазона частот частотомера, ΔfΣ - его полоса пропускания, N - число фотодиодов в линейке фотоприемников 4.
Признаками прототипа, совпадающими с признаками предлагаемого изобретения, являются подача радиосигнала на электрический вход акусто-оптического дефлектора, его преобразование в дефлекторе в акустический аналог, преобразование акустического аналога в световой сигнал, операция Фурье-преобразования, детектирование светового сигнала фотодиодами линейки фотоприемников, формирование на их выходах видеосигналов с последующей обработкой и вычислением частоты радиосигнала, отождествляемой с абсциссой оси симметрии распределения интенсивности светового сигнала, продетектированного фотодиодами.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является низкая точность измерения частоты радиосигналов, которая для полосы рабочих частот процессора ΔfΣ и числа фотодиодов N в линейке фотоприемников не превышает величины 0,25(ΔfΣ/N), что соответствует четверти частотного интервала между фотодиодами.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение точности измерения частоты радиосигналов, поступающих на вход измерителя, работающего в линейном режиме.
Технический результат достигается тем, что определяют фотодиод с максимальным уровнем сигнала, регистрируют его порядковый номер - k, а уровень сигнала на нем обозначают yk, далее измеряют уровни сигналов на соседних фотодиодах yk+1 и yk-1 и сравнивают их между собой, если yk+1 больше yk-1, то дополнительно измеряют уровень сигнала yk+2, в противном случае измеряют уровень сигнала yk-2, затем названные уровни сигналов в порядке возрастания их индексов обозначают yB, yA, yC, yD, а соответствующие этим уровням частоты обозначают fB, fA, fC и fD, далее вычисляют частоту f0 по формуле f0=(c1-c2)/(g1-g2), где g1=(yA-yB)/(fA-fB), g2=(yD-yC)/(fD-fC), c1=(yBfA-yAfB)/(fA-fB), c2=(yCfD-yDfC)/(fD-fC).
Для достижения технического результата в способе определения частоты радиосигнала в акустооптическом приемнике-частотомере, заключающемся в том, что на электрический вход акустооптического дефлектора подают анализируемый радиосигнал, где преобразовывают его в акустический и далее в оптический сигнал, затем подвергают его Фурье-преобразованию с фиксацией распределения его интенсивности N-элементной линейкой фотодиодов, далее формируют на их выходах видеосигналы с уровнями, пропорциональными уровням упомянутого распределения интенсивности, после чего вычисляют частоту радиосигнала, отождествляемую с абсциссой оси симметрии распределения интенсивности светового сигнала, дискретизированного фотодиодами, определяют фотодиод с максимальным уровнем сигнала, регистрируют его порядковый номер - k, а уровень сигнала на нем обозначают yk, далее измеряют уровни сигналов на соседних фотодиодах yk+1 и yk-1 и сравнивают их между собой, если yk+1 больше yk-1, то дополнительно измеряют уровень сигнала yk+2, в противном случае измеряют уровень сигнала yk-2, затем названные уровни сигналов в порядке возрастания их индексов обозначают yB, yA, yC, yD, а соответствующие этим уровням частоты обозначают fB, fA, fC и fB, далее вычисляют частоту f0 по формуле f0=(c1-c2)/(g1-g2), где g1=(yA-yB)/(fA-fB), g2=(yD-yC)/(fD-fC), c1=(yBfA-yAfB)/(fA-fB), c2=(yCfD-yDfC)/(fD-fC).
Сравнивая предлагаемый способ с прототипом, видно, что он содержит новые признаки, т.е. соответствует критерию новизны. Проводя сравнение с аналогами, видно, что заявляемый способ соответствует критерию «существенные отличия», так как в аналогах не обнаружены предъявляемые новые признаки.
Для доказательства существования причинно-следственной связи между заявляемыми признаками и достигаемым техническим результатом рассмотрим сущность предлагаемого способа измерения частоты и сопоставим его со способом-прототипом и способами-аналогами.
Сущность заявляемого способа заключается в следующем. На фиг.6 в координатах частота-уровень показаны два возможных варианта (а и б) распределений интенсивности светового сигнала на фотоприемнике. Предполагается, что фотоприемник работает в линейном режиме. Абсциссы точек А, В, С, D соответствуют частотам точной настройки фотодиодов фотоприемника (fB, fA, fC и fD), а ординаты этих точек равны уровням сигналов на фотодиодах (yB, yA, yC и yD). Видно, что прямые ВА и DC пересекаются в точке, абсцисса которой F практически совпадает с абсциссой оси симметрии светового распределения (абсцисса этой оси симметрии равна частоте радиосигнала). Точка пересечения прямых ВА и DC вычисляется по формуле
где g1 и g2 - угловые коэффициенты, а с1 и с2 - свободные члены в уравнениях y=g1f+c1, y=g2f+c2 прямых ВА и DC. Входящие в (2) величины вычисляются по формулам:
g1=(yA-yB)/(fA-fB),
g2=(yD-yC)/(fD-fC),
с1=(yBfA-yAfB)/(fA-f B),
c2=(yCfD-yDfC)/(fD-fC).
Пример последовательности действий, направленных на измерение частоты радиосигнала, в соответствии с заявляемым способом включает в себя следующие шаги.
1. Определяют фотодиод с максимальным уровнем сигнала и регистрируют порядковый номер этого фотодиода - k (пусть, например k=50). Уровень сигнала на этом фотодиоде обозначают у50.
2. Измеряют уровни сигналов на соседних фотодиодах: у51 и у49.
3. Сравнивают y51 и у49. Если y51>y49 (см. фиг.6а), то дополнительно измеряют уровень сигнала y52, в противном случае (см. фиг.6б) измеряют уровень сигнала y48.
После перечисленных измерений получится либо набор уровней y49, y50, y51, y52, что соответствует фиг.6а, либо набор уровней y48, y49, y50, y51, что соответствует фиг.6б.
4. Измеренные уровни сигналов обозначают в порядке возрастания их индексов. Для варианта, показанного фиг.6а: yB=y49, yA=у50, yC=y51, yD=y52, а для варианта, показанного на фиг.6б: yB=y48, yA=y49, yC=y50, yD=y51.
5. Частотам fB, fA, fC и fD присваивают значения: для варианта, показанного на фиг.6а: fB=f49, fA=f50, fC=f51, fD=f52, а для варианта, показанного на фиг.6б: fB=f48, fA=f49, fC=f50, fD=f51.
6. Вычисляют частоту по формуле (2).
Можно показать, что по сравнению с прототипом максимальная погрешность измерения частоты заявляемым способом может снизиться на порядок. Использование заявляемого способа измерения частоты в акустооптическом измерителе позволит улучшить технические характеристики данного устройства за счет увеличения точности измерения.
Claims (1)
- Способ определения частоты радиосигнала в акустооптическом приемнике-частотомере, заключающийся в том, что на электрический вход акустооптического дефлектора подают анализируемый радиосигнал, где преобразовывают его в акустический и далее в оптический сигнал, затем подвергают его Фурье-преобразованию с фиксацией распределения его интенсивности N-элементной линейкой фотодиодов, далее формируют на их выходах видеосигналы с уровнями, пропорциональными уровням упомянутого распределения интенсивности, после чего вычисляют частоту радиосигнала, отождествляемую с абсциссой оси симметрии распределения интенсивности светового сигнала, дискретизированного фотодиодами, отличающийся тем, что определяют фотодиод с максимальным уровнем сигнала, регистрируют его порядковый номер - k, а уровень сигнала на нем обозначают yk, далее измеряют уровни сигналов на соседних фотодиодах yk+1 и yk-1 и сравнивают их между собой, если yk+1 больше yk-1, то дополнительно измеряют уровень сигнала yk+2, в противном случае измеряют уровень сигнапа yk-2, затем названные уровни сигналов в порядке возрастания их индексов обозначают yB, yA, yC, yD, а соответствующие этим уровням частоты обозначают fB, fA, fC и fD, далее вычисляют частоту f0 по формуле f0=(c1-c2)/(g1-g2), где g1=(yA-yB)/fA-fB), g2=(yD-yC)/(fD-fC), c1=(yBfA-yAfB)/(fA-fB), c2=(yCfD-yDfC)/(fD-fC).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009104646/28A RU2421740C2 (ru) | 2009-02-11 | 2009-02-11 | Способ определения частоты радиосигналов в акустооптическом приемнике-частотомере в линейном режиме работы фотоприемника |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009104646/28A RU2421740C2 (ru) | 2009-02-11 | 2009-02-11 | Способ определения частоты радиосигналов в акустооптическом приемнике-частотомере в линейном режиме работы фотоприемника |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009104646A RU2009104646A (ru) | 2010-08-20 |
RU2421740C2 true RU2421740C2 (ru) | 2011-06-20 |
Family
ID=44738282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009104646/28A RU2421740C2 (ru) | 2009-02-11 | 2009-02-11 | Способ определения частоты радиосигналов в акустооптическом приемнике-частотомере в линейном режиме работы фотоприемника |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2421740C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521200C2 (ru) * | 2012-07-19 | 2014-06-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Способ измерения частоты радиосигнала в акустооптическом приемнике-частотомере |
-
2009
- 2009-02-11 RU RU2009104646/28A patent/RU2421740C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РОЗДОБУДЬКО В.В. Широкополосные акустооптические измерители частотных и фазовых параметров радиосигналов. Радиотехника, 2001, №1, с.79-92. РОЗДОБУДЬКО В.В. и др. Высокоточный акустооптический приемник-частотомер комбинированного типа. Радиотехника, 2003, №9, с.31-36. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521200C2 (ru) * | 2012-07-19 | 2014-06-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Способ измерения частоты радиосигнала в акустооптическом приемнике-частотомере |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009104646A (ru) | 2010-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2198323B9 (en) | Time delay estimation | |
JP6552983B2 (ja) | ブリルアン散乱測定方法およびブリルアン散乱測定装置 | |
US10018517B2 (en) | Optical fiber temperature distribution measuring device | |
CN105487067B (zh) | 粗测和精测距离信号处理方法、处理模块及基于该模块的啁啾调制光子计数激光雷达系统 | |
JP5868504B2 (ja) | 風計測コヒーレントライダ装置 | |
US20160258808A1 (en) | Distributed optical sensing devices and methods performing a measurement | |
CN109613503B (zh) | 雷达回波信号的标校方法和装置 | |
JP4660113B2 (ja) | ファイバブラッググレーティング物理量計測装置 | |
JP5507903B2 (ja) | 震度推定方法及び装置 | |
JP2018059789A (ja) | 距離測定装置及び距離測定方法 | |
CN116182729A (zh) | 测量高精度大动态绝对应变量的分布式传感系统及方法 | |
RU2421740C2 (ru) | Способ определения частоты радиосигналов в акустооптическом приемнике-частотомере в линейном режиме работы фотоприемника | |
RU2421766C2 (ru) | Способ определения частоты радиосигналов в акустооптическом приемнике-частотомере в режиме сильного сигнала | |
RU2421767C2 (ru) | Способ измерения частоты радиосигнала в акустооптическом приемнике-частотомере | |
Wang et al. | Statistical modeling of fiber optic current transducer | |
JP2013007571A (ja) | レーザ光コヒーレンス関数測定方法及び測定装置 | |
Zygmunt et al. | Real-time measurement technique of the echo signal magnitude in ToF laser scanners | |
Wang et al. | Research on peak-detection algorithm for high-precision demodulation system of fiber Bragg grating | |
CN110823517B (zh) | 测量激光反馈系统中反馈因子c的方法 | |
JP5470320B2 (ja) | レーザ光コヒーレンス長測定方法及び測定装置 | |
RU173330U1 (ru) | Поляризационный лидар | |
Dudzik et al. | Demodulator electronics for laser vibrometry | |
CN105606039B (zh) | 一种精确测量光源平行性的方法及装置 | |
Wu et al. | A robust sinusoidal signal processing method for interferometers | |
JP7380382B2 (ja) | 測距計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110313 |