SU1097970A1 - Адаптивна оптическа система - Google Patents

Abstract

АДАПТИВНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА , содержаща  источник когерентного сигнала, соединенный выходом с входами первого и второго фазовых модул  оров , оптический приемник, выход которого соединен с входами первого и второго полосовых фильтров, подключенных выходами к первым входам первого и второго фазовых детекторов соответственно, входы первого и второго фазовых детекторов соединены с выходами первого и второго моду- t 1 SU,,., 1097970 А 3C5D G 05 В 13/00 // G 01 С 3/08 ,5c; .. г лирующих генераторов, входы первого и второго фильтров нижних частот подключены к выходам первого и второго фазовых детекторов соответстВ1енно, отлич аюца с  тем, что, с целью повьхиени  точности системы за счет повышени  интенсивности сигнала на объекте, в нее дополнительно введены управл емый усилитель, сумматор , блок сравнени  и блок делени , первый вход которого, соединен с выходом блока сравнени , а второй вход с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, с первым входом блока сравнени  и с вторым входом первого фазового модул тора, выход второго фильтра нижних частот Подклю| (П чен через управл емый усилитель к вторым входам сумматора, блока сравнени  и второго фазового модул тора, причем выход блока делени  соединен с вторым входом управл емого усилител . СО СО --sj

Description

Изобретение относитс  к квантовой радиотехнике и можетбыть использовано в информационных и измерительных системах. Известна многоканальна  адаптивна  оптическа  система, в которой по отраженному сигналу происходит подстройка фаз когерентных излучателей -(представл ющих собой или одно зеркало с разделением его на отдельные сегменты, или решетку предварительно синхронизированных по частоте и фазе лазеров). Устойчивость работы системы, а также интенсивность сигна ла опреде л етс  характеристиками отдельного адаптивного контура и в пер вую очередь его коэффициентом усилени  ij . Однако в.данном устройстве не предусмотрен адаптивный контроль и последующее управление коэффициентами усилени  контуров. Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  адаптивна  оптическа  систе ма 2 , представл юща  собой систему апертурного зондировани  и содержаща  лазерный источник, облучающий зеркало, в каждый канал излучени  ко торого с помощью фазовращателей ввод тс  модулирующие пробные сигналы дл  создани  незначительной по амплитуде (1/15-1/14 длины волны) фазовой модул ции. Отраженное от объек а излучение регистрируетс  оптическим приемником (детектором) и подаетс  через полосовые фильтры, настроенные на модулирующие частоты W,,CJ2 фазовые детекторы, на вторые входы которых подаютс  модулирующие сигналы от генераторов, Интеграторы (фильтры нижних частот) выдел ют сигналы ошибки в каждсм канале , которые подаютс  затем на фазовые модул торы, Результатом работы  вл етс  совмещение максимума интерференционной картины с бликом на объекте. Данное устройство содержит также цепи синхронизации дл  его работы в импульсном режиме, в непрерывном режиме работы системы апертурного зондировани  каналы приема и передачи разнос т, хот  в простейшем случае прием отраженного сигнала производитс  также одним оптическим приемником. Кроме этого, сам источник излучени  может предста л ть собой решетку синхронизированных по частоте (фазе) лазеров. Недостатком известной системы  вл етс  то, что сигнал фазовой ошибки , поступающий на фазовый модул тор с выхода фильтра нижних частот, зависит от коэффициента усилени  адаптивного кансша. Действительно, сигнал фазовой с иибки на выходе фильтра ижних частот (ФНЧ) в т-ом канале в осто нии адаптации имеет вид: Sm (N - 1) ( , де А - коэффициент усилени  в - коэффициент фазовой модул ции; N - ЧИСЛО каналов; G - полный фазовый сдвиг вдоль траектории; onm опорна  фаза дл  элемента. и При анализе работы ckcTeNbi апертурного зондировани  предполагаетс , то коэффициенты усилени  во всех каналах одинаковы, и тогда сигнал фазовой ошибки на выходе ФНЧ в каждом канале зависит только от разности фаз (,- Ьопт) Однако обеспечить полную идентичность адаптивных сигналов и посто нство коэффициента усиени  в каждом канале на прот жении продолжительного времени работы в реальных услови х трудно. Поэтому в реальном случае имеетс  сигнал ошибки , состо щий из двух компонент: 5„4Amtь ml o - HG,„-Gonn VЛmЦotN-) 4Q,,,-GonJtuftmy(MM)( где 3„ -сигнал ошибки, завис щий только от разности фаз; 4Sm -сигнал ошибки, обусловлен- ный изменением коэффициента усилени . При этом как увеличение, так и уменьшение коэффициента усилени  относительно оптимального ухудшает работу системы. Цель изобретени  - повышение точности система за счет повышени  интенсивности сигнала на объекте. Цель достигаетс  тем, что в адаптивную оптическую систему, содержащую источник когерентного сигнала, выходом соединенного с входами первого и второго фазовых модул торов, оптический приемник, выход которого соединен с входагш первого и второго полосовых фильтров, выходами подключённых к первым входам первого и второго фазовых детекторов соответственно , вторые входы первого и второго фазовых детекторов соединены с выходами первого и второго модулирующих генераторов, входы первого и второго фильтров нижних частот подключены к выходампервого и второго фазовых детекторов соответственно, дополнительно введены управл екый усилитель, сумматор, блок сравнени  и блок делени , первый вход которого соединен с выходом блока сравнени а второй вход - с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, с первым входом блока сравнени  и вторым входом первого фазового модул тора , выход второго фильтра нижних частот подключен через управл емый усилитель к вторым входам сумматора , блока сравнени  и второго фа зового модул тора. Причем выход блока делени  соединен с вторым входом управл емого усилител . На .чертеже представлена блок-схема адаптивной оптической системы. Блок-схема родержит источник когерентного , сигнала 1, первый и второй фазовые модул торы 2 и 3, оптический приемник 4, первый и второй полосов)ые фильтры 5 и 6, первый и второй фазовые детекторы 7 и 8, первый и второй модулирующие генераторы 9 и 10, первый и второй фильтры нижних частот 11 и 12, управл емый усилитель 13, сумматор 14, блок срав нени  15 и блок делени  16. Устройство работает следующим образом . С помощью модулирующих генераторов 9 и 10 в оба канала излучени  вводитс  фазова  модул ци  с амплитудой /15 - 7( /14 на частотах to, , (02. Moдyлиpoвaнный по фазе сигнал от одного элемента апертуры интерферирует с сигналом от второго элемента и создает пространственную интерференционную картину. Отраженное от объекта излучение оказываетс  промодулированным по амплитуде с частотами СО,, tdg регистрируетс  оптическим приемником 4. Дл  разделени  сигналов фазовой коррекции сигнал с выхода приемника 4 пропускаетс  через фильтры 5 и 6, настроенные на .частоты Со, , Uj . Затем в первом адаптивном канале сигнал с выхода полосового фильтра 5 подаетс  на вход фа зового детектора, который управл етс модулирующим генератором 9. Фильтр нижней частоты 11 на выход: фазового детектора 7 выдел ет управл ющий сигНсш, амплитуда и пол рность которого задают фазовую коррекцию, посту пающую как и модулирующа  частота на вход фазовращател  2 дл  его управлени . Сигнал с выхода полосового фильтр 6 подаетс  на вход фазового детектора 8, который управл етс  модулирующим генератором 10. Фильтр нижних частот 12 на выходе фазового детекто ра 8 выдел ет сигнал ошибки. Этот сигнал с выхода фильтра нижних частот 12 подаетс  на первый вход регулируемого усилител  13. Сигнал с выхода рег,улируемого усилител  13, как и сигнал с выхода ФНЧ 12, подаетс  на сумматор 14, на выходе которого получаетс  сигнал S, пропорциональный сумме сигналов ошибки первого и второго каналов. Подобным образом сигналы с выхода регулируемого усилител  13 и ФНЧ 11 пЬступают на входы блока сравнени  15, на выходе которого получаетс  сигнал S.,, пропорционсшьный разности сигналов ошибки первого и второго каналов. Эти сигналы 84, S подаютс  на входы делител  16, с выхода которого сигнал S4./S, пропорциональный изменению коэффициента усилени  второго кангша подаетс  на второй (управл ющий) вход регулируемого усилител  13, с выхода которого скорректированный сигнал фазовой ошибки, амплитуда и пол рность которого задают фазовую коррекцию, добавл етс  к модулирующей частоте и поступает на вход фазовращател  3 дл  его управлени . Техническа  регшизаци  введенных блоков не вызывает затруднений, так как все они широко используютс  в современных радиотехнических системах . Так, в качестве делител  16 может быть использована схема делител  на интегральных микросхемах. Технико-экономическа  эффективность предлагаемого изобретени  заключаетс  в следующем. Поведение и стабильность адаптивных систем апертурного зондировани  определ етс  характеристиками отдельного контура. При построении пргжтических адаптивных систем необходимо учитывать вли ние коэффициента усилени  каждого контура как на процесс адаптации, так и на величину интенсивности сигнала на объекте. Так как полна  дисперси  фазовой схиибки в каждом канале может быть записана как rT : 5o iHN-P Ur Uf,, где р - коэффициент рабочей модул  , ции; 6 - дисперси  первоначальной фазовой ошибки, подлежащей компенсации; А - усиление в адаптивном контуре; . I/Ig - коэффициент Штрел , to отсюда видно, что уменьшение коэф фициента А приводит к увеличению 6 что, в свою очередь, приводит к уменьшению интенсивности сигнеша на объекте , что может оценено с помощью коэффициента Штрел : (i-e«pK,)).

51097970

Если коэффициент усилени  в про-ность уменьшаетс  в 1,123 раза иЛи

цесое работы уменьшаетс , напримерна 12,25%.

на 10%, то это приводит к увеличению С другой стороны как увеличение, дисперсии фазовой ошибки в канале,так и уменьшение коэффициента усилекоторое может быть оценено следующимни  может привести к потере устойобразом: 5чивости системл.

Таким образом, изобретение позвоg; .л ет увеличить интенсивность сигнаЛ (.А-аА) иа на объекте и улане вить систему

т.е. полна  дисперси  возрастает за 10бований к стабильности характеристик

счет увеличени  второй составл ющейэлементов адаптивного канала. Кроме

на 12%. С помощью несложных расчетов,того, использование изобретени  в

использу  вышеприведенное выражениемногоканальных системах апертурного

дл  вычислени  относительной интен-зондировани  позволит значительно

сивности (коэффициент Штрел ), мож- |5сократить врем  .подготовки к работе,

но показать, что при величинах Я .20°так как оно определитс  в этом случго составл ет 0,349 рад. (ju , чае временем настройки только одноили 0,385 рад. И при уменьшении ко-го (стабильного) канала, а настройэффициента усилени  на 10% интенсив-ка остальных произойдет по нему.

за счет значительного понижени  тре

Claims (1)

1. АДАПТИВНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, содержащая источник когерентного сигнала, соединенный выходом с входами первого и второго фазовых модуляторов, оптический приемник, выход которого соединен с входами первого и второго полосовых фильтров, подключенных выходами к первым входам первого и второго фазовых детекторов соответственно, вторые входы первого и второго фазовых детекторов соединены с выходами первого и второго моду- .· пирующих генераторов, входы первого и второго фильтров нижних частот подключены к выходам первого и второго фазовых детекторов соответственно, отлич а ю щ а я с я тем, что, с целью повьаиения точности системы за счет повышения интенсивности сигнала на объекте, в нее дополнительно введены управляемый усилитель, сумматор, блок сравнения и блок деления, первый вход которого, соединен с выходом блока сравнения, а второй вход с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, с первым входом блока сравнения и с вторым входом первого фазового модулятора, выход <g второго фильтра нижних частот Подключен через управляемый усилитель к вторым входам сумматора, блока сравнения и второго фазового модулятора, причем выход блока деления соединен с вторым входом управляемого усили- £ теля. ~

   1097970 А

   I