Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Практическое инженерное значение в настоящее время имеет не пространственно-частотние, а пространственно-временное описание процесса растровой модуляции, когда в результате расчета временных спектров сигналов, подвергнутых модуляции, выявляются составляющие спектра, несущие информацию об изображении. Такой подход в полной мере развит в гл. 8 этой книги.
Оптическую передаточную функцию приемника излучения рассчитывают обычно следующим образом. Принимают, что фиточувствительный слой или наложенная на него диафрагма поля зрения совмещены с плоскостью изображения. Инерционность приемника учитывают при анализе характеристик электронного тракта, а при расчете пространственной передаточной функции приемник считают безынерционным. Изменение крутизны (чувствительности) приемника в пределах площади фотослоя в первом приближении не учитывают, т. е. предполагают, что зависимость крутизны от пространственных координат связана лишь с конечными размерами фотослоя. Следовательно, спектр Фурье (оптическую передаточную функцию) приемника излучения определяют обычным путем:
-[-оо
5 (v, fi) — j j 5 (a-, у) e~/2jT dxdy,
— oo
где S (x, у) — распределение дифференциальной крутизны приемника по координатам х, у.
Переменные х, у в функции S (х, у) часто разделяются, т. е. эта функция может быть представлена в виде произведения функций, зависящих только от х и только от у:
S (х, у) = S0S (х) S (у).
?99
Например, для прямоугольной площадки:
{ 1 при | | а/2;
^ ^ “ [ 0 при | х | > а/2 (1 при|*/|<6/2;
Л(у)“10 при | у | >Ь/2,
где а и 6 — размеры чувствительной площадки.
Диафрагма, закрывающая приемник излучения, может быть круглой. В этом случае переменные не разделяют, т. е.
S (х, у) = S0S (х, у),
причем
| 1 при *2 + </2<г2;
| Q при Х2_|_^2>г2
Расчет спектров во всех этих случаях не имеет каких-либо особенностей по сравнению с расчетом обычных двумерных спектров и их сечений. Некоторые конкретные примеры расчета будут рассмотрены ниже.
Расчет оптической передаточной функции диафрагм также не требует какого-либо нового подхода, если иметь в виду, что распределение коэффициента пропускания диафрагмы по ее площади Т (я, у) аналогично функции распределения чувствительности приемника излучения по его чувствительной площадке.
Глава 16
СПЕКТР СИГНАЛА НА ВЫХОДЕ УСИЛИТЕЛЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА
§ 1. ОБЩИЙ СЛУЧАЙ
В общем случае для линейной системы освещенность плоскости изображения в точке с координатами х, у равна
-J-оо
Е (х> У) = ЛТ0 sin2 и' И В (*!, у у) h (х, у, хг,у у) dXy dyy,
— оо
где В (xlt уг) — яркость объекта наблюдения в точке с координатами хх, ух, выраженная в Вт-см'2 *ср-1; и' — заднии апертурный угол оптической системы,*. . .°; T0j— ее спектральный коэффициент пропускания ^на заданной длине^ волны; коэффициент яТ0 sin2 и' измеряется в ср; h (х, у, хг, ух) — функция рассеяния объектива, создающего изображение объекта наблюдения,
400
определяющая освещенность в точке (х, у) плоскости изображения, когда в точку (xlt ух) падает поток излучения, равный еди-
—оо
нице; функция рассеяния нормирована, т. е. II h (х, у, хх, z/i) X
—оо
X dxxdyx = 1, следовательно, она измеряется в см-2.
Если яркость объекта наблюдения является функцией времени, то освещенность плоскости изображения также зависит от времени:
-[-оо
Е {.х, у, t) = лТ0 sin2 и' J J В (л-j, уъ t) h {х, у, хи yL) dxL dyt.
— оо
Поместим в плоскость изображения безынерционный приемник излучения, имеющий распределение дифференциальной крутизны по координатам х и у — S (х, у). Тогда реакция приемника, связанная с воздействием излучения на элемент его чувствительной площадки dxdy, равна
dU0 (t) =S (х, у) Е (лс, у, t) dxdy.
Полная реакция приемника при условии аддитивности реакций, связанных с воздействием потока излучения на элементарные площадки, выразится как
-[-00
и0 (I) — Я 5 (*» У)Е (*» У у t)dx dy,
или
-j-oo
U0 (t) — лТ0 sin2 и' 1Ш в (*i. Уъ t) s (х, у) h (х, у, xltyx) dxx dyL dx dy.
— oo
Полученное выражение определяет форму сигнала, вырабатываемого безынерционным приемником.
Временной спектр этого сигнала выражается преобразованием Фурье
4 00
I UoWe-Wdt.
--ОО
Для инерционного приемника, имеющего коэффициент передачи krw (/), спектральную плотность можно найти, если предположить, что сигнал, выработанный безынерционным приемником, проходит через четырехполюсник с коэффициентом пере-
дачи К (/):
U{f) = U0(f)knp(f).
401
Комплексный спектр напряжения сигнала на выходе усилителя
(f)4x(/)Kyc(/)>
где Кус (/) = ис (f)Iu (/) — коэффициент передачи усилителя; SBX(f) = и {f)/U (/) — крутизна входной цепи, состоящей из цепи включения приемника и цепи связи (рис 234); uc(f) — комплексная амплитуда напряжения сигнала на выходе усилителя; и (/) — комплексная амплитуда напряжения сигнала на входе усилителя; U (/) — комплексная амплитуда обобщенного сигнала, вырабатываемого приемником излучения.
Следовательно, спектральная плотность выходного напряжения
«с (/) = &0 (/) К (О Sex (I) кус if),
или
«с (/) = яТ0 sin2 u'knp (/) SBA (/)кус (/) X
