Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Если рисунок растра периодичен, т.е. рисунок повторяется с частотой OJi (см., например, рис. 7.8 или 7.9), то
a(p,f) = a(p,f + Ял/о^).
Представляя эту функцию рядом Фурье (см. § 2.1)
OO
a(p'*)= ?a»(p)exP(MV)' (9.10)
л =-оо
nIfaI
а„ (P) = I^ Ja(p,t)exp(-/na>,t)dt
-л/ш,
и подставляя (9.10) в (9.9), получим
00
0W= 2>Л*)ехр(мм)> (9.11)
Л=—00
где
On(*)=Jan(p)?(p,*)dSp.
Sp
Каждая составляющая (гармоника) вида exp (jnaj) в формуле (9.11) является несущей частотой, которая модулируется функцией Ф„ (?)> содержащей информацию о распределении освещенности в плоскости растра, например информацию о координатах изображения, описываемого функцией -E (р, г). Часто принимается, что изображение неподвижно, т.е. используется функция -E (р).
Для описания распространенных на практике вращающихся ра-диально-секторных растров (см. гл. 7) удобно пользоваться полярной системой координат (р, ^) с центром, совпадающим с центром окружности растра, т.е. представлять функцию пропускания растра как а (р, E1, t). Для периодических структур, состоящих изр пар прозрачных и непрозрачных секторов, период полярного угла Ъ, равен 2v.jp.
Характерным примером схем первой группы может служить простейший модулятор — вращающийся полудиск, описанный в § 7.4 (см. рис. 7.4). Модулятор создает амплитудно-модулированный сигнал.
252 Глава 9. Модуляция и демодуляция в оптико-электронных приборах
Примером схем второй группы является система с коническим круговым сканированием, также описанная в § 7.4 (см. рис. 7.6). В этой системе глубина модуляции достигает 100%, если смещение изображения с оптической оси превышает размер изображения. При увеличении этого смещения скважность импульсов, образующихся на выходе кругового растра, увеличивается, что является недостатком схемы, так как для сохранения мощности сигнала приходится увеличивать ширину полосы пропускания электронного тракта. Достоинство схемы в том, что при одинаковых размерах чувствительной площадки приемника и мгновенного углового поля оптической системы значение «просматриваемого» поля (поля обзора) здесь в 2 раза больше, чем в схеме с полудисковым модулятором. Кроме того, в схемах второй группы меньше сказывается влияние протяженного излучающего фона, перекрывающего все угловое поле, и неравномерности чувствительности по площадке приемника.
Модуляционная характеристика системы с коническим круговым сканированием — зависимость сигнала от рассогласования по оси у — показана на рис. 7.6, г. И в случае вращающегося полудиска (см. рис. 7.4), и в схеме с круговым переносом изображения относительно неподвижной полевой диафрагмы (см. рис. 7.6, а) 100%-ная глубина модуляции имеет место и для малоразмерных изображений объектов, и для сравнительно крупноразмерных изучающих помех, изображения которых не перекрывают полностью прозрачную часть растра, причем основные гармоники полезного сигнала и сигнала помех совпадают. Спектры этих сигналов носят низкочастотный характер, поэтому фильтрация полезного сигнала путем выбора узкой полосы пропускания электронного тракта в таких системах («одночастотных», или системах с однократной амплитудной модуляцией) практически неэффективна.
Из-за ограниченной скорости механического перемещения растра или сканирующего устройства в системах такого рода трудно получить требуемую (иногда значительную) частоту модуляции. Для увеличения частоты можно применить многопериодную структуру растра модулятора, которая одновременно служит и для решения задачи фильтрации крупноразмерных помех.
Поскольку электронные звенья, как правило, настраивают на какую-то узкую полосу частот, желательно, чтобы вся энергия сигнала была сосредоточена в этой полосе. При однократной непрерывной амплитудной модуляции через эту полосу пропускается лишь первая гармоника сигнала. Количество энергии, приходящейся на первую гармонику, зависит от соотношений между размерами прозрачной и не-
253 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
прозрачной частей растра модулятора, а также от соотношения между периодом растра и размером изображения источника в плоскости модуляции. Близким к оптимальному случаю с энергетической точки зрения является такая конструкция растра, когда ширина прозрачной части его периода равна ширине непрозрачной части и заметно превышает диаметр сечения пучка.
По указанным причинам, а также с учетом требований оптимальной пространственной фильтрации (см. гл. 11) в системах механической модуляции часто используются радиально-секторные растры (рис. 9.8, а-в), применяемые вместо растра, представленного на рис. 7.4, или близкие к шахматной структуре растры (рис. 9.8, г) вместо простой круглой диафрагмы (см. рис. 7.6). Аналогичные растры используются и в поступательно перемещающихся растрах-модуляторах (вибромодуляторы, ленточные и т.п.). Размеры ячеек этих растров обычно выбирают примерно равными размеру сечения модулируемого пучка.
в) H І) г)
Рис. 9.8. Растры:а-в— радиально-секторные; г — с шахматной структурой
