Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Очевидно, что в этом случае чем меньше размер изображения, тем меньшее смещение требуется для изменения фазы на обратную, г. е. тем точнее будет отсчет. Однако с уменьшением размера изображения зона линейности угловой характеристики постепенно исчезает и растр измеряет только знак отклонения изображения, а не его величину.
Амплитудно-фазовый растровый анализатор с неограниченной зоной линейности может быть выполнен в виде секторного диска, пропускание прозрачных промежутков которого изменяется по
166
шейному закону вдоль диаметра (рис. 149). Такой растр был л оаьзован Кларком в Морской исследовательской лаборатории гША для ориентации ракетного спектрографа на Солнце.
Нели изображение цели находится в центре диска растра К парка, то модуляция излучения отсутствует. При смещении изо-бр жения от центра излучение модулируется с частотой
/ = nN,
п — скорость вращения диска, с-1; N— число непрозрачных (или равное ему число прозрачных) секторов.
о)
ф° ПППП‘ ПППП1 I 1 1 1 111! И!.
и) ' I щ\ I ; J 1 1 1 1 1 ' ' 1 1 III]
6) т \ \ \ ! 1 1 Фо тип! hnnn1 1 I 1 1 Ч jLlllilL). — I 1 1 1 t 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ППП' ПППП1 1 1 1 1 I 1 1 шиЩ 1—
Рис. 148. Поток излучения, модулированный растром, который представлен на рис. 147, при различных положениях изображения цели на растре: а — р <[./?; б — р = R-, в — р (р — радиус-вектор изображения цели)
Кроме того, благодаря изменению пропускания прозрачных секторов диска излучение дополнительно модулируется с частотой F = п.
Форма модулированного растром Кларка излучения представлена на рис. 150, а, а форма напряжения на выходе усилителя несущей частоты — на рис. 150, б.
^Мгновенное значение этого напряжения определяется выра-
и ^ Mmax (1 + т cos Qt) cos Ы = ишах cos соt -}- 0,5m«max cos (to -f- Й) t -\~ -j- 0,5/72«inax cos (со — Q) t,
Mjf W = ^W|nax “ иты)'ишх — глубина модуляции, определяе-я положением изображения цели в плоскости растра; со = " Q = 2nF.
1G7
Сигнал далее детектируется, и из него выделяется огибающая частоты F, амплитуда ис1Шх которой пропорциональна углу рассогласования (радиус-вектору р), а фаза — полярному углу ф (рис. 150, в).
Дальнейшее декодирование и преобразование сигнала осуществляется описанным выше методом с помощью генераторов опорных напряжений и фазового детектора.
Введение несущей частоты возможно также при использовании амплитудно фазового растра с ограниченной зоной линейности
типа полудискового модулятора. При этом наиболее простым способом является установка в прибор, кроме полудиска, дополнительного секторного растра с большим числом прозрачных и непрозрачных полос. Использование эксцентрического секторного растра (рис. 151) приводит к большим габаритам, но обеспечивает наличие сигна-
ла при отсутствии рассогласования между положением изображения цели и оптической осью объектива. Концентрический секторный растр (рис. 152), Рис. 149. Амплитудно-фазовый растро- подобно растру Кларка, не ре-
вый анализатор с неограниченной зо- шает ЭТОЙ задачи, НО позволяет
„ой линейнжтТи несущоа частотой уыеньшить габариты прибора.
Однако чаще всего используется растр «восходящее солнце», состоящий из двух половин, одна из которых является непрозрачной (фазирующей), а другая выполнена в виде чередующихся прозрачных и непрозрачных секторов (рис. 153). Размер и форма непрозрачных и прозрачных секторов растра выбирается с учетом ряда условий. Наиболее важными из них являются обеспечение линейной зависимости амплитуды сигнала от величины смещения изображения цели, синусоидальной формы модуляции и наилучших условий селекции малоразмерной цели на фоне протяженных излучающих объектов.
Заметное улучшение работы растра достигается при подборе прозрачности фазирующего полудиска. Если модулирующая часть диска состоит из чередующихся прозрачных и непрозрачных секторов, а фазирующая часть полностью непрозрачна, импульсы модулированного потока излучения несимметричны относительно горизонтальной оси (рис. 154, а) и в сигнале существует составляющая частоты вращения диска. Если же обеспечить постоянство среднего значения потока, проходящего через диск за полный его оборот, то импульсы симметричны относительно горизонталь-
Рис. 150. Временные графики сигналов для случая модуляции излучения точечной цели растром Кларка: а — поток излучения; б — электрический сигнал на выходе усилителя несущей частоты; в — сигнал на выходе детектора
Вид А
Рис. 151. Введение несущей частоты с помощью эксцентрическою секторного растра:
Об — объектив; Р, — полуди-сковый растр; Р2 — секторный растр; ДП — диафрагма поля; К — конденсор; Пр — приемник излучения
Рис. 152. Введение несущей частоты с помощью концентрического секторного растра
Рис. 153. Комбинированный по-лудисковый растр с несущей частотой (растр «восходящее солнце»):
/ — фазирующая половина; 2 — модулирующая половина
О)
Ф(Щ
J
так как она представляет собой сетку с ячейками, размер которых меньше размера изображения цели. Такое решение связано с тем, что на практике трудно изготовить полупрозрачную часть диска с равномерной плотностью. Растры с полупрозрачной фазирующей частью не модулируют фон, имеющий равномерное распределение яркости по полю зрения. Действительно, пусть распределение яркости фона по полю зрения таково, что общий поток излучения, падающий в некоторый момент времени на модулирующую часть растра, равен Фх, а на фази-р у ющу ю — Ф 2. Д л я р ас-тра с непрозрачной фазирующей частью общая величина потока излучения, прошедшего сквозь растр на приемник в этом случае, равна Фх/2. Когда растр повернется на 180°, поток Фх окажется закрыт полностью непрозрачной фазирующей частью и па приемник излучения падает поток Ф2/2. Так как Ф! =f= Фг, то имеет
