Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах (1981), страница 4

Это является важным достоинством систем, построенных по схеме рис. 1.5,а. Кроме того, в таких системах меньше сказывается влияние протяженного излучающего фона, перекрывающего все угловое поле, и неравномерности чувствительного слоя приемника (см. ниже об энергетическом уравновешивании растров). На рис. 1.5,г представлена модуляционная характеристика такой системы — зависимость амплитуды сигнала на выходе растра-диафрагмы А от рассогласования по оси у. Как в схеме с вращающимся полудиском (рис.

1.3), так и в схеме с круговым переносом изображения относительно неподвижной полевой диафрагмы А (рнс. !.5) 100О/о-ная глубина модуляции имеет место и для малоразмерных изображений объектов, и для сравнительно крупноразмерных излучающих помех, изображение которых не перекрывает полностью прозрачную часть растра, причем основные гармоники полезного сигнала и сигнала от помех совпадают.

Спектры этих сигналов низкочастотные. По указанным причинам фильтрация полезного сигнала путем выбора узкой полосы пропускания электронного тракта в таких системах (одночастотных илн системах с однократной амплитудной модуляцией) практически неэффективна. Часто пространственная фильтрация в системах, использующих для анализа углового поля круговое сканирование, осуществляется с помощью радиально-секторных растров (рис. 1.6), применяемых вместо растра, представленного на рис. 1.3, или с помощью растра со смешанной (радиально-секторной и близкой к шахматной) структурой растра (рис. 1.7) вместо простой круглой диафрагмы (рис. 1.5).

Радиально-секторные и «шахматные» части таких растров выполняют роль пространственных фильтров. Размеры ячеек этих структур во выбираются примерно равными размерам изображения источника полезного сигнала. В некоторых растрах с шахматной структурой размер ячеек увеличивают по направлению от центра к краю растра так, чтобы этот размер согласовывался с увеличивающимся из-за полевых аберраций размером кружка рассеяния (при точечных излучателях) для внеосевых пучков. При этом глубина модуляции сигнала на Рис.

! йй Радиально-секторные растры для ОЭП с вращающимся анализатором Рис. 1.7. Растр со смешанной (радиально-секторной и шахмат- ной) структурой несущей частоте равна 100%. Если же изображение излучающей помехи или фоновой неоднородности превышает размер ячейки растра, то глубина модуляции сигнала от них на несущей будет меньше 100е!е. Ввиду различия в форме полезного сигнала и сигналов от помех временно-частотные спектры соответствующих им электрических сигналов на выходе приемника излучения, 21 устанавливаемого за растром, различны.

Как указывается в [7, 861, для многих фоновых помех (например„ для облачного неба) спектр сигнала, образующегося при сканировании яркостных неоднородностей фона оптическими системами типа представленных на рис. 1.3 и 1.5, низкочастотный. Основные гармоники этого спектра не превышают восьмую гармонику частоты управления 1> определяемой скоростью вращения растра: (для схемы на рис. 1.3) или переноса изображения по растру (для схемы на рис.

1.5). Поэтому число т секторов (нли ячеек) растра должно выбираться таким,. чтобы несущая частота 1'„превышала 8)т, т. е. т~8. При этом следует помнить, что предел увеличения несущей частоты У„=тпс7„часто определяется не только геометрическими соотношениями между размерами изобра>кения и ячеек растра„ но и постоянной времени приемника излучения. Для повышения помехозащищенности прибора по отношению к вытянутым в радиальном направлении помехам вместо радиально-секторного растра (рис. !.6) можно применить растр с зигзагообразной плп спиральной решеткой (рпс. 1.8). При его использоваьшн точечные изображения модулируются со 100 о>о-ной Рис. НВ.

Растр со спирально- глубиной, а вытянутые по сектоРной стРУктУРой радиусу с меньшей глуби ной. Для ослабления влияния крупноразмерных излучателей, занимающих ббльшую часть углового поля системы (например, фона), вторая половина растра (рис. 1.6 и 1.8) выполняется такой, чтобы ее пропускание составляло 50ою т. е. было равно суммарному пропусканию пространственного фильтра — верхней половины растра. Этого можно достичь, например, нанося концентрические окружности, которые при вращении растра не модулируют сигнал [86). Растр такого вида называется уравновешенным или сбалансированным в энергетическом отношении.

Уравновешенный растр поз- 22 воляет предотвратить возникновение ложных сигналов с частотой вращения растра ~х в том случае, когда имеется неоднородность чувствительного слоя приемника, ломещаемого сразу же за растром. Если на приемник поступает излучение от равномерного фона, то при на.личии на фотослое зон с различной чувствительностью при вращении неуравновешенного растра, например полудиска (рис. 1.4), возникает паразитный сигнал.

При энергетической сбалансированности растра, когда его ;пропускание в среднем по полю все время одинаково, этот сигнал практически отсутствует. С помощью растров — пространственных фильтров, представленных на рис. 1.6...1.8 и им аналогичных, не только обеспечивается пространственная фильтрация :полезного сигнала, но и создается модуляция с несущей :частотой 1„. При двукратной модуляции сигнал несущей частоты используется для получения информации об облученности на входе ОЭП, которая необходима для создания системы автоматической регулировки чувствительности (ЛРЧ) или усиления (ЛРУ).

Системы ЛРЧ или ЛРУ позволяют исключить или ослабить влия.ние изменения облученности входного зрачка ОЭП на .амплитуду управляющего сигнала (с частотой ~,), несущую полезную информацию о наблюдаемом источ.нике. Отметим некоторые особенности систем с вращающимися растрами и систем с неподвижными растрами, по которым сканирует изображение излучателя. В первых (рис. 1.3 и 1.6) максимальная глубина модуляции сигнала несущей частоты (100$) достигается лишь в тех зонах, где размер изображения меньше полупериода (прозрачной части) растра.

Если центр растра расположен на оптической оси системы, то при малых углах рассогласования, когда изображение излучателя приближается к центру растра, глубина модуляции заметно уменьшается, а около центра она близка к нулю. Поэтому модуляционная характеристика такого растра (зависимость амплитуды сигнала частотой ) от угла рассогласования) имеет в центре зону нечувствительности — «мертвую» зону. По этой же причине во многих ОЭП с такими растрами изменение глубины модуляции не используется для получения информации о положении излучателя, т. е, модуляционная характеристика яв.ляется релейной.

ЛРУ в таких ОЭП используется толь- 23 ко для устранения нежелательных нелинейных явлений в электронном тракте (например, насыщения), но не для поддержания строгого постоянства амплитуды сигнала на несущей частоте. В этих системах практически невозможно обеспечить для всего углового поля равенство размера изображения точечного излучателя полу- периоду растра, поскольку трудно откоррегировать объектив таким образом, чтобы размер аберрацнонного кружка менялся в соответствии с изменением размера сектора растра. В ОЭП с неподвижными растрами (рис. 1.5 и 1.7) и сканированием изображением проще обеспечить для всего углового поля условие подоптимальной пространственной фильтрации [2, 33), по которому размер изображения должен быть равен размеру полупериода (ячейки) растра. При малых углах рассогласования, когда изображение малоразмерного излучателя при перемещении по растру не выходит за его пределы (траектория Р4 на рис.

1.5,б), глубина модуляции сигнала частоты управления несет информацию о рассогласованин. В то же время сигнал несущей частоты при выборе ячеек растра ббльшими или равными размеру изображения имеет постоянную глубину модуляции— 100'тэ. По этой причине модуляционная характеристика системы с таким растром не имеет мертвой зоны в области малых рассогласований. Применяя «жесткую» АРУ по несущей частоте, когда при изменении облученности или параметров ОЭП система АРУ поддерживает амплитуду сигнала несущей частоты постоянной, можно использовать зону малых рассогласований (линейную зону) модуляционной характеристики (рис. 1.5,г) для получения информации о координатах излучателя. При больших рассогласованиях (углах между направлением на излучатель и оптической осью системы) изображение излучателя в процессе сканирования выходит за пределы растра.

Модуляция на частоте управления (частоте сканирования) становится импульсной; спектр сигнала расширяется, что приводит к необходимости увеличивать полосу пропускання электронного тракта. Это, конечно, снижает помехозащищенность системы. Так как трудно при всех траекториях сканирования достичь оптимального согласования (равенства) размеров изображения и ячеек растра в его центральной части, то в области больших рассогласований глчбина моду- 24 ляции может меняться.

Поэтому для таких рассогласований (участков модуляционной характеристики) принимается релейный закон управления ОЭП. Однако и при этом в растрах такого типа условия подоптимальной пространственной фильтрации по согласованию размеров и формы изображения и ячеек растра выполняются проще и лучше, чем во вращающихся радиально-секторных растрах типа представленных на рис. 1.6 и 1.8. а) Рис.

!.9. Растры для систем с частотной модуляцией На рис. 1.9 представлены растры, используемые в системах с частотной модуляцией, осуществляемой при вращении растра. Принцип их действия описан в (7, ЗЗ, 8б1. Потоки от излучателей, изображения которых попадают в разные зоны та- 4 ких растров, модулируются с различной частотой. Электрические сигналы селектируются по частоте в электронном тракте. При использовании таких растров с дискретным изменением частоты модуляционная характеристика является релейной и имеет вид ступенчатой зависимости амплитуды сигнала от положения изображения в плоскости растра (в 25 угловом поле объектива). Для растра, представленного на рис.

1.9,а, центр полевой диафрагмы располагается в середине модулирующей зоны растра. При перемещении малоразмерного изображения в радиальном направлении к центру растра частота модуляции уменьшается, при удалении от середины к краю растра возрастает. В такой системе по всему полю можно обеспечить приближение к оптимальной (подоптимальной) пространственной селекции, так как размер полупериодов растра по всему полю остается неизменным и может быть согласован с размером изображения. В системах, где используются растры с изменяющимися от зоны к зоне угловыми размерами полупериодов — прозрачных и непрозрачных участков (рис.

1.9,б), частота модуляции меняется также дискретно. Однако здесь, как и для растра, изображенного на рис. 1.9, в, где от зоны к зоне меняется индекс частотной модуляции, невозможно обеспечить оптимальное согласование размеров изображения излучателя и рисунка растра. В ОЭП с переносом изображения по неподвижному растру используются модулирующие радиально-секторные растры 17, 86). При смещении центра траектории изображения относительно центра растра изменяется вид последовательности импульсов сигналов на выходе растра.