Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим этот вопрос на примере анализа работы прибора с трехгранной сканирующей пирамидой и многоэлементпым приемником излучения.
Для получения кадровой развертки, состоящей из отдельных полей, чувствительные элементы приемника излучения следует располагать на расстоянии друг от друга Ау (рис. 79), которое зависит от размеров элементов у и числа полей в кадре т.
Если общая длина ряда приемников Y определяет размер кадра, то очевидно следующее соотношение:
У + = Ут\
в результате последовательного наложения т нолей весь кадр Должен быть заполнен строками сканирования без пропусков.
Соответствующие углы равны:
Ъу “f" бд у nib у У
6ьу — 8у (т—1).
Сканирующее зеркало, которым может быть трехгранная пирамида (рис. 79), выполнено так, что его грани имеют разные Углы наклона по отношению к оси вращения, выбор которых
95
осуществляется из следующего расчета для граней: первой 45°-^
— б,/2; второй 45°; третьей 453 4 8,,/2.
В этом случае каждая следующая грань зеркала вызывает смещение всего линейного ряда приемных площадок на угол б по кадру, а вращение сканирующего зеркала обеспечивает развертку по строкам. Следовательно, полный оборот сканирующего зеркала соответствует одному кадру разложения, т. е. число полей в кадре равно числу граней зеркала т = N.
к
2
Рис. 79. Схема сканирования и расположения чувствительных слоев многоэлементного приемника при чересстрочной развертке
В процессе развертки строк одной гранью зеркала образуется поле кадра. В промежутки между строками одного поля благодаря разному наклону граней укладываются строки остальных полей, образуя целый кадр. I
Обозначим время сканирования одного поля кадра через Тп, тогда время обзора кадра в общем случае будет равно
ТК = Тппг.
За один оборот зеркала, имеющего N граней, осуществляется сканирование N полей.
Следовательно, время одного оборота зеркала равно
Тх = \/п3 = TnN —TKN/m,
96
цп «тота вращения зеркала соответственно будет «з - 1 t{TaN) = ml(NTK).
Необходимое число элементов приемника излучения при черес-очной развертке Мч можно определить, исходя из заданного
углового размера высоты кадра <рк по формуле
м, = Фк/(6„ Ь Ю = <Pk/(V0-
Нетрудно прийти к выводу о преимуществах схемы с чересстрочной разверткой, так как по сравнению с обычными схемами в ней число элементов приемника может быть меньше в т раз, поскольку при построчной развертке число элементов равно
Мп = Ч>Л&у "Ь у)у
где А У — величина технологического зазора между чувствительными элементами, примерно равного (0,2 -ь0,4) у, т. е. 6Ду 8„ и Мп & 4>jSy, следовательно,
MJ Мч = т.
Схема с чересстрочной разверткой позволяет уменьшить полосу частот коммутационно-усилительного тракта (общего усилителя).
Рассмотрим выражения, определяющие полосу пропускания усилителя каждого канала и полосу пропускания общего усили-тел я.
Нижнюю граничную частоту полосы пропускания усилителя каждого канала определяет число полей кадра, сканируемых в единицу времени,
L < i/r„,
где Тп — время обзора одного поля кадра, соответствующее максимально возможному значению углового размера строки фстах. Так как коэффициент использования зеркальной грани равен
Л = Фс/Фстах = TjTn,
гДе Тс длительность строки, то
/н < ЦТп = щТс.
Верхняя граничная частота полосы пропускания каждого канала усиления определяется минимальной длительностью импульса тт1п
/ в ^и/Т1п1п»
гДе /гп — коэффициент формы импульса сигнала. Так как время одного оборота зеркала равно 1 /я3, а мгновенное поле зрения занимает 8А./(2пр) оборота, то минимальная длительность импульса Равна
1 Ьх
Tmln ~ Пз 2лр ’
4 М. М. Мпрошников 97
следовательно,
/в = k
Учитывая, что
найдем
Фс = rj2 nl(N!p),
/в = {К!ц) (фА) «за-
полученные выражения для /н и /в справедливы как при построчном, так и чересстрочном сканировании, поскольку частота смены полей кадра ИТп определяется свойствами экрана индикатора и инерционностью глаза, а скорость вращения сканирующего зеркала п3 зависит только от Тп и N.
Следовательно, полоса частот усилителей отдельных каналов прибора Д/ = /в — /н не зависит от выбора сравниваемых схем сканирования.
Определим теперь верхнюю граничную частоту общего канат усилительного тракта. Известно, что в соответствии с теоремой Котельникова при дискретизации сигнала соответствующие выборки должны следовать с частотой 2/в. Очевидно, что для опроса каждого канала с этой частотой необходимо обеспечить опрос М каналов с частотой 2/вМ, т. е. верхняя частота полосы пропускания общего усилителя должна быть
Принимая во внимание полученные выше выражения для /в, Мч и п3, можно найти
где 2К = фс фк1фхЬу) — общее число элементов разложения в кадре. Нижняя граничная чистота по-прежнему равна
Таким образом, использование чересстрочной развертки позволяет в MJM4 — т раз уменьшить полосу частот общего усилителя, облегчая тем самым условия регистрации сигналов (особенно при дистанционной передаче). Одновременно существенно упрощается и уменьшается по габаритам и весу не только узел приемника излучения, но и коммутатор вследствие уменьшения количества коммутируемых каналов в т раз.
