Многоканальные анализаторы спектра
Для увеличения полосы анализа Δf применяют многоканальные модуляторы. Такой модулятор представляет собой ячейку с линейкой из независимо возбуждаемых преобразователей (рис. 3.8). Проходящий через ячейку свет одновременно модулируется по двум координатам, создавая на выходе двумерное изображение. В многоканальном анализаторе колебания с полосой f0 - fт = m Δf (Δf - полоса анализа каждого канала) преобразуется с помощью гетеродинов, работающих на частотах f ', f ' - Δf, ..., f ' - (m - 1) Δf и после фильтрации поступает на пьезопреобразователи. Благодаря этому, диапазон f0 - fт разбивается на m поддиапазонов и параллельно анализируется в m каналах.
Многоканальные модуляторы существенно расширяют возможности акустооптической обработки информации. Особенно перспективным является применение многоканальных АОМ в системах обработки сигналов фазированных антенных решеток радиолокаторов и радиотелескопов.
Анализаторы на основе акусттптический фильтров
Д
ля
анализа спектра радиосигналов могут
быть использованы коллинеарные
акустооптические фильтры.
На рис. 3.9 приведена одна из возможных схем спектроанализатора с коллинеарной дифракцией. Устройство включает в себя акустооптическую ячейку 1, источник белого света 2 дисперсионный элемент 3, транспарант с переменной прозрачностью 4 и поляризаторы 5. Анализируемый сигнал поступает на преобразователь ячейки 6 и возбуждает продольную упругую волну, которая, отразившись от входной грани фильтра, трансформируется в поперечную. При коллинеарном взаимодействии света с поперечной акустической волной происходит преобразование спектра акустического сигнала в спектр оптический, так как условие фазового синхронизма устанавливает однозначное соответствие между составляющими s(t) и длинами волн света. Продифрагировавшее излучение разлагается в спектр дисперсионным элементом (призмой или дифракционной решеткой), а затем проходит через транспарант с переменной прозрачностью. Транспарант необходим для того, чтобы выровнять спектральную характеристику источника света, а также компенсировать дисперсионную зависимость показателей преломления. Конструктивно такие устройства сложнее анализаторов с ортогональной геометрией; кроме того, для них требуются дисперсионные элементы высокого качества. Но зато коллинеарная геометрия взаимодействия позволяет упростить оптику устройства и снизить потребляемую мощность за счет большой длины взаимодействия.
3.8. Устройства для сжатия радиоимпульсов
С помощью пространственных АОМ можно увеличивать или уменьшать длительность радиоимпульсов и таким образом изменять временной масштаб радиосигналов. Обрабатываемый сигнал s(t) подается на преобразователь модулятора, и возникающее в ячейке пространственно-модулированное акустическое поле считывается узким сканирующим световым пучком. При перемещении пучка в направлении распространения ультразвука со скоростью vL < v с фотоприемника, регистрирующего дифрагированное излучение, снимается импульс с увеличенной длительностью τ'и = τиv/(v - vL), где τи - длительность исходного радиоимпульса. Если же пучок перемещается навстречу акустической волне, то происходит сжатие импульса: τ'и = τиv/(v + vL).
Необходимость сжатия радиоимпульсов возникает в радиолокации, когда для увеличения пространственного разрешения локаторов используются импульсы с линейной частотной модуляцией. По физическим особенностям своей работы устройства для сжатия ЛЧМ импульсов близки к ЛЧМ дефлекторам (рис. 1.10).
Акустическая волна с линейной частотной модуляцией действует на проходящий через ячейку свет как цилиндрическая линза с фокусным расстоянием Fc = n ω v/λ Δf, где Δf = f2 - f1 - разность акустических частот в точках z = 0 и z = ω.
В устройствах сжатия импульсов постоянная времени ячейки τ=ω/v выбирается равной длительности ЛЧМ импульса τ, поэтому через промежуток времени t = τ после прихода радиосигнала вся ячейка оказывается заполненной акустической волной.
В процессе заполнения ячейки в фокальной плоскости формируется пятно, перемещающееся по оси z* со скоростью звука. Его размер при этом уменьшается и достигает минимальной величины δz* = v / Δf в момент времени t = τ . Если в точке пространства, где в этот момент находится пятно, расположить фотоприемник с узким входным окном, то снимаемый с него сигнал будет представлять собой импульс длительностью τ'и = δz*/v = 1/ Δf. Таким образом, ячейка с постоянной τ = τи и полосой пропускания Δf позволяет осуществлять сжатие ЛЧМ импульсов с коэффициентом сжатия N = τи / τ'и = Δf τ