Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
При использовании низкочастотного фильтра с полосой пропускания, значительно меньшей частот Co1 и со2, можно выделить сигнал
ис = AB Адт cos[(o)i - ю2)г].
Если OJi — частота полезного сигнала, аи2 — частота сигнала вспомогательного опорного генератора-гетеродина, то при их синхронности (т.е. при Co1 = со2) и синфазности выходной сигнал линейно связан с входным. При сдвиге фаз на Дф между входным сигналом и опорным выходной сигнал пропорционален cos Дф. Этот случай демодуляции с использованием синхронного опорного сигнала называется синхронным детектированием.
На рис. 9.6 представлена простейшая функциональная схема ОЭП с синхронным детектированием. Синхронность входного сигнала Фс и опорного Фоп, создаваемого источником опорного сигнала ИОС, достигается за счет использования одного и того же модулятора, вращающегося с частотой со. Соответствующие Фс и Фоп электрические сигналы Uc и Uon, образующиеся на выходах приемников излучения ПИ, после усиления перемножаются и фильтруются фильтром низких частот ФНЧ. Выходной сигнал С/вых изменяется во времени по закону Ue(t), а его амплитуда пропорциональна косинусу фазового сдвига Uc относительно U , т.е. cos Дф, где Дф — разность начальных фаз фс и фоп
колебаний С/ и Un
Uc Ct) sin cut
Ufiuett)
UatCt) sin wt
Рис. 9.6. Схема ОЭП с синхронным детектированием
Достоинством синхронного детектирования является чувствительность к изменению разности фаз между входным и опорным сиг-валами, что при синфазности полезного входного и опорного сигналов
245 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
позволяет увеличить помехозащищенность системы, так как помехи со случайной фазой в противоположность полезному сигналу детектируются неполностью. Синхронное детектирование часто используют, когда известна лишь амплитуда сигнала, а скорость обработки или передачи сигналов невысока.
Представляет интерес вопрос о том, как изменяется отношение д сигнал/помеха (или сигнал/шум) на выходе того или иного детектора по сравнению с отношением цвх на его входе. Так, для амплитудного детектирования при некогерентных сигналах отношение сигнал/шум на выходе квадратичного детектора ц = ц2вх/(1+2цвх). При больших в случае линейного детектирования значение ц может быть в л] 1 + т2/2 раз больше, чем при квадратичном детектировании [24].
При частотном или фазовом детектировании обычно используется избирательная линейная система, преобразующая частотную или фазовую модуляцию в амплитудную.
При частотной демодуляции для устранения паразитной амплитудной модуляции в электронном тракте применяют амплитудные ограничители, а затем — частотный дискриминатор, создающий на своем выходе напряжение, мгновенное значение которого пропорционально входному мгновенному значению частоты. В качестве такого дискриминатора можно использовать избирательный усилитель с большой и желательно постоянной крутизной амплитудно-частотной характеристики в диапазоне изменения частоты модуляции.
В качестве примера фазового детектора, используемого в ряде ОЭП и создающего на своем выходе напряжение, пропорциональное сдвигу фаз между двумя сигналами, рассмотрим схему и диаграмму напряжений, показанные на рис. 9.7. Такую схему можно использовать как фазочувствительный детектор при определении направления на излучатель в случае полудискового анализатора изображений (см. рис. 7.4). Если между сигналом иы, соответствующим, например, сигналу от излучателя, и сигналом иоа от генератора опорного напряжения имеется сдвиг фаз ср, то, как следует из диаграммы напряжений,
"/ = V"m + "on + 2uM "on coscP U2 = VuM + "on - 2uM "on COS<P '
или, обозначая с = им/иоп, находим
U1 = Ums-Jl + с2 + 2сcosq>; u2 = UoaJl + с2 - 2сcosф;
при с «1
Щ «"„„(/ + ccoscp); и2~иоа (/-ccostp). где k — коэффициент передачи интегрирующей цепочки детектора.
246 t Глава 9. Модуляция и демодуляция в оптико-электронных приборах
Рис. 9.7. Фазочувствительный детектор
Детектирование сигнала может осуществляться не только в выходных каскадах электронного тракта, т.е. после усиления и фильтрации электрического сигнала, но и при приеме оптического сигнала «г в модуляторе или в фотоприемнике. Такое детектирование исполь-вуют, например, в фазовых светодальномерах со сверхвысокочастот-ЮЙ модуляцией излучения.
0,3. Потери мощности сигнала при модуляции
В тех случаях, когда модуляция потока излучения реализуется путем периодического перекрытия (обтюрацией) пучка лучей или дру-ШМ путем изменения прозрачности модулятора, всегда имеют место йотери мощности оптического сигнала. Это необходимо учитывать при ВВергетических расчетах ОЭП, выборе вида модуляции и проведении ряда других расчетов.
Определим потери мощности сигнала — потока Ф0. Если при модуляции прерыванием по закону Ф(?) теряется часть энергии, то эти потери можно оценить с помощью коэффициента Ai:
Числитель этого выражения определяет эффективное (среднее Квадратическое) значение потока.
В зависимости от способа обработки сигнала, пропорционального к,Ф0, в электронной схеме используется та или иная его доля, которую У&ловимся обозначать A2. Коэффициент A2 учитывает, например, тот Факт, что в следующих за приемником звеньях ОЭП происходит изме-вевне спектра этого сигнала с использованием лишь его части.
